Na história da engenharia, há vários relatos de acidentes ferroviários causados pela dilatação térmica excessiva dos trilhos de trem. Aqui mesmo, no Brasil, o calor extremo já causou descarrilamentos e interrupções no transporte devido ao frio e ao calor extremos. E em outros países ao redor do mundo, engenheiros testam soluções inovadoras, como fogo controlado em aço e ventilação para derreter neve, para mitigar os efeitos desse fenômeno.

Se pensarmos bem, era inevitável esse problema para a engenharia de infraestrutura. Imagine barras de aço esticadas por quilômetros, percorrendo terrenos com características diversas e suportando toneladas de metal. E, para piorar, tudo isso exposto a muito calor ou frio, com direito a neve. Infelizmente, a variação de temperatura pode levar à ruptura desse tipo de estrutura, impactando a segurança, a eficiência e a longevidade das operações ferroviárias. Saiba mais no artigo a seguir, do Engenharia 360!

O que é dilatação térmica?

A dilatação térmica é um fenômeno físico no qual os materiais se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. E, a saber, essa mudança dimensional é uma consequência direta do aumento da energia cinética das moléculas em sua composição.

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O aço, material utilizado em trilhos de trem, possui um efeito de dilatação bem alto. O material sofre muita expansão e contração a depender da temperatura ambiente. No calor, por exemplo, as moléculas ficam mais agitadas e ocupam um volume maior, resultando em expansão dos objetos. Esse tipo de efeito, se não controlado, pode ser desastroso para a estrutura de ferrovias. E não está descartada a deformação permanente dos trilhos - geralmente causando ondulações, desalinhamentos e até rupturas do metal.

Deformações em trilhos de trem podem comprometer a estabilidade do transporte, aumentando, de fato, o risco de descarrilamentos e interrupções de serviço.

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Como a dilatação térmica afeta os trilhos de trem?

A dilatação térmica excessiva pode causar diversos problemas nos trilhos de trem, incluindo:

• Descarrilamentos: Quando a expansão não é devidamente acomodada, os trilhos podem se deformar, levando ao descarrilamento dos trens.
• Ondulações: A contração e expansão repetidas podem levar à formação de ondulações nos trilhos, tornando a viagem desconfortável e aumentando o desgaste dos trens.
• Fissuras: A tensão causada pela dilatação e contração pode levar ao surgimento de fissuras nos trilhos, comprometendo sua integridade estrutural.
• Desalinhamentos: A dilatação térmica pode causar deslocamentos laterais nos trilhos, alterando sua trajetória original. Isso compromete a estabilidade da via e aumenta o risco de acidentes, especialmente em altas velocidades.
• Ruptura dos trilhos: Em casos extremos, a expansão pode gerar forças superiores à resistência do metal, provocando rompimentos nos trilhos e representando um perigo grave para a operação ferroviária.
• Desgaste acelerado: A constante dilatação e contração criam tensões internas no metal, enfraquecendo sua estrutura e acelerando o desgaste dos trilhos e dos componentes da via.

Além da dilatação, o clima pode afetar os trilhos de trem de outras maneiras, como acelerar a corrosão do metal, especialmente em situações de umidade e salinidade em excesso. E a corrosão pode enfraquecer as estruturas, tornando-as mais suscetíveis a danos e rupturas.

Quais fatores contribuem para a dilatação térmica em trilhos de trem?

A dilatação térmica em trilhos de trem é influenciada por diversos fatores. A começar pela variação de temperatura, como lembramos antes. Isso também pode ter relação com os tipos de aço utilizados na construção da obra, apresentando diferentes coeficientes de expansão térmica. À exposição das peças às intempéries, segundo as características climáticas da região. E, para finalizar, o comprimento dos trilhos - quanto mais longos, mais sujeitos a maior dilatação ou contração.

Como a engenharia ferroviária lida com a dilatação térmica?

Atualmente, a engenharia ferroviária utiliza diversas estratégias para lidar com a dilatação térmica em trilhos de trem. Para começar, os projetistas tendem a escolher para compor as estruturas de aço com maior resistência às variações do clima, tendo baixo coeficiente de expansão. A fixação adequada dos trilhos também é importante para o controle da dilatação térmica; elas devem ser robustas, fortes, mas também flexíveis o suficiente para se moverem com o calor ou frio sem causar tensões excessivas.

Os "trilhos continuamente soldados" são longas seções de trilhos que são soldadas juntas para formar uma via contínua, eliminando a necessidade de muitas juntas de dilatação. Essa técnica reduz o número de pontos fracos na via e melhora a estabilidade geral. No entanto, os TCS, como são chamados, exigem técnicas especiais de instalação e manutenção para garantir que a dilatação térmica seja devidamente controlada.

A manutenção preventiva inclui o aperto dos parafusos, a manutenção do quadramento dos dormentes, a substituição de dormentes inservíveis e a execução de bizelamento e esmerilhamento do trilho.

Juntas de dilatação

A depender do projeto ferroviário, os engenheiros podem prever para os trilhos de trem juntas de dilatação, ou seja, espaços inseridos entre os trilhos, permitindo que se expandam e contraem livremente sem causar deformações. Aliás, essas juntas são projetadas para absorver as variações dimensionais do metal, evitando que a forma de dilatação se acumule e cause danos.

Especialmente, as juntas de dilatação são comuns em transição de estruturas, como encontros de pontes metálicas. Também existem as juntas isolantes (encapsuladas ou coladas), em linhas sinalizadas para marcar o limite de uma seção de bloqueio. Ademais, as juntas de transição, promovendo as conexões de trilhos de diferentes perfis, como TR57 para TR68.

O que podemos aprender com este artigo do Engenharia 360?

Podemos concluir, a partir de tudo que foi ensinado neste texto, que a manutenção preventiva e o uso de tecnologias avançadas em trilhos de tem são de extrema importância para garantir a segurança ferroviária. E é claro que as pesquisas e desenvolvimento de novas soluções para lidar com os desafios da dilatação térmica não podem parar - especialmente agora, com as mudanças climáticas e eventos climáticos extremos.

O que esperar do futuro? Bem, talvez um aumento nos investimentos em trilhos de compósito, que oferecem maior resistência à dilatação e corrosão, além de serem mais leves que os de trilhos de aço. Também investimentos em sensores para monitoramento. Para finalizar, uso de novas tecnologias e sistemas de manutenção preventiva. Estas são algumas das tendências que prometem transformar o transporte ferroviário, promovendo maior segurança e eficiência.

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Fontes: G1, BR Ferrovia, GMS Resíduos, Zero Hora.

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Eduardo Mikail

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