Os valores aplicados na manutenção da infraestrutura ferroviária americana em 2006 estão em torno de US$ 10.6 Bi, indicando que a parcela de capital investido representa uma das maiores do mercado (GORMAN; KANET, 2010). Esta parcela significativa de investimento justifica que existam indicadores apropriados para a execução de uma manutenção adequadamente planejada e implantada.
O transporte de milhões de passageiros anualmente também aponta para a
necessidade de um conjunto de indicadores que leve o nível de qualidade do serviço prestado a um patamar que seja minimamente aceitável, ou seja, que a oferta do serviço atenda às expectativas mínimas dos usuários, sem atrasos e interrupções do sistema de transporte. De fato, garantir a segurança dos usuários no sistema é o ponto mais importante no estabelecimento destes indicadores.
Assim, o estabelecimento de indicadores deve seguir uma lógica que não permita, ou não deveria permitir, que a infraestrutura como um todo e seus diversos componentes alcancem os limites técnicos estabelecidos como limítrofes para um determinado nível de serviço esperado.
A infraestrutura ferroviária mostra-se como um sistema complexo. A operação do sistema e a escolha da infraestrutura que suportará esta operação influenciam-se mutuamente. A qualidade do material rodante influencia o desgaste e fadiga da infraestrutura e, por consequência, o plano de manutenção. Um aspecto importante na infraestrutura ferroviária é que seus componentes tem um ciclo de vida longo e uma vez instalados é custoso e complicado a modificação do projeto original.
Decisões sobre o projeto e manutenção terão um impacto de longa duração no desempenho da infraestrutura. Caso as ações de manutenção sejam reduzidas ao longo do tempo, os componentes podem ter a sua vida útil esgotada rapidamente e o resultado disto serão custos elevados de manutenção (ZOETEMAN, 2001).
A definição dos tempos corretos de manutenção em uma infraestrutura ferroviária é um fator crucial para a realização eficaz e eficiente dos planos de trabalho (manutenção ou renovação), uma vez que isto incrementa a vida útil da infraestrutura e de seus componentes. As realizações dos trabalhos em prazo que extrapola os limites definidos, levando ao envelhecimento do sistema, coloca em risco a segurança do sistema além de fazer com que o custo destes trabalhos cresça de forma exponencial.
A redução de custos e processos de manutenção ajustados, por sua vez, aumenta a eficiência do sistema. Os modernos sistemas de gerenciamento de pavimentos ferroviários requerem que exista um conceito de diagnóstico embutido que designe uma abordagem baseada na condição da infraestrutura, ou seja, na análise de criticidade e urgência de atuação nos componentes principais. É possível alcançar um gerenciamento eficiente e eficaz escolhendo adequadamente as ações de manutenção e renovação, bem como a distribuição temporal e espacial destas ações (GULER , 2012).
Segundo Shyr (1993), a vida útil de uma infraestrutura é determinada por dois índices, o nível de desgaste e a taxa de fadiga. Os defeitos de fadiga, quando não detectados e removidos, podem levar a quebras de componentes e causar acidentes graves, como, por exemplo, descarrilamentos. O verdadeiro mecanismo da fadiga permanece em
investigação no meio acadêmico, e, como resultado, a predição deste tipo de defeito não tem um nível de acerto razoável.
Muito embora estes dois índices desempenhem um papel importante na definição das políticas de manutenção, e, de fato, são os fenômenos físicos responsáveis pela degeneração dos sistemas, é importante que os componentes sejam avaliados não somente como um sistema único, mas individualmente também. Esta avaliação individual, associada a uma visão sistêmica, auxilia na definição das regras que norteiam o plano de manutenção e renovação de um pavimento ferroviário. A Tabela 3.1 mostra os principais indicadores individuais para definição de planos de manutenção e renovação.
Tabela 3.1 - Indicadores de manutenção para pavimento ferroviário.
Lastro Dormentes e Fixação Esmerilhamento e Lubrificação
Tipo Tipo Classe da via
Idade e limites de idade Carga e carga acumulada Aceleração transversal
Histórico de socaria Bitola Desgaste Ondulatório
Condição do sublastro Condição física Nível de ruído
Quantidade de lastro sujo Número dormentes danificados Número de trens
Geometria da via Regras de substituição Número de defeitos no trilho
Profundidade mínima
aceitável Raio de curvatura
Valores de referência –
ensaios Carga e carga acumulada
Frequência de defeitos Parâmetros estatísticos
Soldas de trilho rebaixadas
Trilhos Socaria Renovação
Tipo Histórico de socaria Substituição de dormentes
Velocidade Geometria da via Substituição da fixação
Carga e carga acumulada Análise da geometria Substituição dos Trilhos
Raios de curvatura Limite de defeitos Condição do sublastro
Classe da Via Aceleração lateral Análise de custos
Parâmetros estatísticos Número de defeitos Limites de desgaste Impacto
Soldas de trilho rebaixadas
Deve ser observado que estes indicadores podem variar na sua utilização, dependendo dos limites aceitáveis de um determinado comportamento da via ou limites técnicos de componentes bem como as regras de manutenção para cada operador de um sistema de transporte público sobre trilhos. Não obstante, um dos objetivos deste
trabalho é o de criar um conjunto único de indicadores para utilização pelos operadores no Brasil, porém algumas características podem levar a adoção do conjunto único e mais alguns indicadores que sejam adequados a uma particularidade de uma determinada via ou pavimento ferroviário.
O equilíbrio entre as intervenções de manutenção e o custo das intervenções deve ser equilibrado de maneira que a manutenção permaneça com um custo aceitável e, ao mesmo tempo, não haja queda no nível de serviço devido a periodicidade adotada para as intervenções. Neste sentido, traçando um paralelo entre Zorita et al.(2010), que mencionam que o fio de contato é o único componente, no sistema de alimentação elétrica da tração dos trens, que não possui redundância por motivos econômicos e técnicos e, portanto, a manutenção deste componente deve ser tal que permita alta disponibilidade, aumente a sua vida útil, ou, pelo menos, aumente o tempo médio entre falhas, dado que o reparo sempre é oneroso podemos aplicar este raciocínio a todos os componentes da via permanente. A Figura 3.6 identifica como as intervenções e variáveis do sistema influenciam nos indicadores de desempenho dos componentes e da via permanente como um todo.
Figura 3.8 - Influência de fenômenos físicos e variáveis do sistema nos indicadores de manutenção (Fonte:Autor).
Na Figura 3.6 é mostrado que os indicadores de manutenção (as regras de manutenção) são alimentados pelo comportamento da infraestrutura. Estas regras são dinâmicas e devem ser adequadas ao longo do tempo para que incorporem o envelhecimento da infraestrutura ou novos comportamentos em função de modernização dos componentes. Um exemplo prático desta situação é com relação à fixação dos trilhos: a adoção de um sistema de fixação com um nível de confiabilidade acima do existente pode permitir que as inspeções nos trechos de via permanente tenham a sua periodicidade alterada.
De uma forma geral, o comportamento dos componentes da via permanente que são submetidos a desgaste, e as respectivas ações de manutenção e renovação são mostrados na Figura 3.7. A linha pontilhada mostra que ações de manutenção podem postergar o momento de substituição de um componente. A diferença entre os limites de manutenção e operacional representa o tempo que existe entre os dois limites, de maneira que haja possibilidade de planejamento e execução das ações necessárias para substituição do componente.
Figura 3.9 - Comportamento de componentes e ações de manutenção. Adaptado de HAAS; HUDSON; ZANIEWSKI (1994).
Considerando as questões de desgaste e fadiga, além das ações climáticas, na via permanente, a adoção de indicadores, que permitam uma avaliação das condições da infraestrutura, é uma ferramenta valorosa para os decisores de todos os níveis.
Para que seja adotado um programa de manutenção com indicadores em número adequado para a sua utilização é importante que a via permanente seja subdividida em seções identificadas individualmente, e cada uma destas seções tenha o tratamento necessário.
Os indicadores para as seções são idênticos, contudo a característica geométrica de cada seção leva a uma interpretação individual do indicador. Por exemplo, em uma curva com superelevação a interpretação do desgaste de um trilho é diferente para a interpretação de um trecho em reta. Da mesma forma o comportamento de placas, ou do lastro, devem ser considerados dentro do contexto global, no entanto levando em consideração a característica individual da seção.
A melhoria da infraestrutura como um todo, desde o nível de componente, até o sistema completo é essencial para que as empresas ferroviárias estejam inseridas no mercado e possam competir com outros meios de transporte.