Preparar as vias sem balastro para o futuro: o Sistema de Interface comum da Pandrol

Introdução

É amplamente reconhecido que os requisitos de manutenção muito reduzidos e a longa vida útil constituem as principais vantagens da via sem balastro (NBT) em relação aos sistemas convencionais balastrados. A NBT tem um custo inicial mais elevado do que a Via balastrada e a sua construção é demorada, mas, uma vez instalada, proporciona um sistema ferroviário estável que poderá ainda estar em uso um século mais tarde. Em teoria…

Na prática, a rigidez do NBT gera um conjunto de problemas próprios, sobretudo nas zonas urbanas. Depois da instalação do betão, é muito dispendioso ajustar ou corrigir a geometria da via.

Quando surgem novos empreendimentos habitacionais junto a um sistema de carril composto por NBT, os residentes tendem a queixar-se de problemas de Ruído e vibração. Isto leva a que os requisitos de desempenho estabelecidos tenham de ser reforçados – e aí surge o problema. Sem a flexibilidade necessária para se adaptar às novas exigências de mitigação de ruído e vibração, toda a via tem de ser modificada, ou levantada e reconstruída de raiz.

Agora, pela primeira vez, a Pandrol pode oferecer uma solução inovadora para garantir a adaptabilidade futura do NBT. O Sistema de Interface comum dá aos proprietários de infraestruturas de carril a certeza de que, ao instalarem o NBT, poderão adaptá-lo para responder a quaisquer alterações futuras nos requisitos de desempenho, de forma rápida e económica.

O que é o Sistema de Interface comum?

Atualmente, os elementos de betão utilizados no NBT possuem interfaces alinhadas com Sistemas de fixação e ancoragens específicos. O Sistema de Interface Comum (CIS) da Pandrol, tal como o nome sugere, proporciona um ponto de ligação comum para uma variedade de conjuntos de fixação diferentes, que podem ser facilmente substituídos para ajustar o desempenho da via. Quando os requisitos de mitigação de ruído e vibração mudam, em vez de ser necessário modificar ou substituir toda a via, basta trocar o sistema de fixação para atingir o nível de desempenho exigido.

O Sistema de Interface comum é composto por duas placas de plástico técnico com elementos de fixação, conforme ilustrado. Por baixo das placas encontram-se pinos de plástico reforçado, que permitem a instalação de parafusos de fixação.

O Sistema de Interface comum é compatível com toda a gama principal de fixações da Pandrol, tanto aparafusadas como não aparafusadas.

Configuração básica

Imagine que seja construída uma nova estação de Metrô numa zona não residencial da cidade, onde poucas pessoas vivem e trabalham. Dado que os requisitos de Mitigação de ruído e vibração são reduzidos, o Sistema de Interface comum pode ser equipado com uma solução de fixação simples e de resiliência média, como o Fastclip FCA.

Os ombros Fastclip SGI encaixam-se nas placas de construção em plástico e são fixados com parafusos de ancoragem. Em seguida, é colocado um isolador de plástico na face frontal de cada ombro e os Fastclips, com isoladores de patim integrados, são instalados numa posição de repouso. Introduz-se uma almofada de carril resiliente na área de assentamento do carril antes de este ser encaixado e de os Fastclips serem empurrados para as suas posições de instalação. O sistema Pandrol FCA permite um ajuste vertical de até 10 mm com o encaixe padrão, através da adição de calços por baixo da Almofada de carril e do encaixe. É possível um ajuste adicional de até 20 mm utilizando um segundo encaixe, mais alto.

A carga aplicada ao carril é transferida através dos ombros e dispersada no betão. A rigidez do sistema está limitada a 40 kN/mm na configuração padrão, para garantir que não haja efeitos prejudiciais na bitola dinâmica da via devido a um rolamento excessivo do carril. Embora a almofada de carril contribua para a redução da vibração produzida pelas irregularidades tanto da superfície da roda como da Cabeça do Carril, os limites de resiliência de uma única almofada de carril ainda permitem a transmissão de alguma vibração proveniente do solo para as estruturas circundantes.

Configuração intermédia

Então, o que acontecerá daqui a dez anos, quando surgirem novos bairros residenciais, escritórios e uma escola nas proximidades da estação e os residentes locais começarem a queixar-se dos níveis de Ruído e vibração?

Em vez de ter de se proceder a alterações dispendiosas no NBT, o sistema FCA pode simplesmente ser removido da Interface comum e substituído por um conjunto diferente e mais resiliente de componentes, conforme ilustrado abaixo.

Embora isto se pareça com o sistema FCA, os dois ombros de ferro fundido fazem agora parte de uma placa de base interligada que assenta sobre uma almofada de base altamente resiliente. São utilizadas duas braçadeiras de ferro fundido, equipadas com buchas de nylon, para fixar o sistema à Interface comum. A placa de base pode deslocar-se verticalmente em torno da bucha de nylon à medida que a almofada resiliente se comprime sob carga. Isto protege os clipes contra uma deflexão excessiva e, fundamentalmente, garante que os limites de rolamento do carril não sejam excedidos.

Esta estabilidade significa que é possível utilizar com segurança um grau mais elevado de resiliência para proporcionar uma maior proteção contra as vibrações transmitidas pelo solo e quaisquer problemas de ruído secundários associados. Quanto mais resiliente for o sistema de fixação, menor será a vibração que se propaga pela via, repercutindo-se nas habitações das pessoas. Uma rigidez de 22,5 kN/mm é típica para esta configuração, mas pode variar entre 16 kN/mm e 25 kN/mm.

Configuração avançada

Caso os requisitos de Mitigação de ruído e vibração se tornem ainda mais rigorosos, por exemplo, se for construída uma sala de operações de um hospital sobre o túnel do Metrô, o sistema existente pode simplesmente ser removido da Interface comum e substituído por componentes mais resistentes.

Para uma atenuação máxima, o sistema FCA ou DFC pode ser substituído pelo sistema Pandrol Vanguard (ou DFF de borracha colada). Ambos os sistemas proporcionam um elevado grau de isolamento contra vibrações transmitidas através do Carril, que, de outra forma, seriam transmitidas livremente às estruturas circundantes à via. O sistema Vanguard apoia o carril contra a alma do carril e por baixo da Cabeça do Carril. Isto permite que o carril seja totalmente suportado por elementos resilientes que se fixam a uma placa de base em ferro fundido. Estes elementos resilientes atuam sob cisalhamento, garantindo um elevado grau de controlo da bitola, uma vez que a deflexão resultante do carril é quase inteiramente vertical.

Em vez de assentar numa almofada ou na placa de base, o Carril é suportado pelos blocos resilientes, criando um espaço de ar por baixo de aproximadamente 6 mm.

Este sistema é extremamente resistente, proporcionando uma Rigidez de apenas 5 kN/mm e possui um historial comprovado na redução dos níveis de vibração transmitidos pelo solo em mais de 10 dB.

Versatilidade na prática

A Linha de Follo, na Noruega, liga Oslo a Ski através de dois túneis gémeos com 19,5 km, os mais longos da Escandinávia. Os túneis atravessam uma montanha de granito onde as pessoas vivem e trabalham, e ficou claro desde o início que seria necessária a Atenuação de vibrações para limitar qualquer impacto da linha férrea sobre os habitantes desta zona.

Foi tomada a decisão de utilizar o Sistema de Interface comum para permitir que a resiliência da via fosse ajustada de forma a cumprir os rigorosos requisitos do estudo sobre Ruído e vibração (N&V) realizado por consultores. Foram disponibilizados três níveis diferentes de rigidez através do sistema, tendo as medições pós-instalação confirmado que os pontos críticos de N&V destacados no estudo tinham sido eficazmente controlados e cumpriam as especificações exigidas.

As imagens acima mostram o Sistema de Interface Comum em utilização no Túnel de Follo com dois Sistemas de fixação diferentes – o Pandrol VIPA DFC (à esquerda) e o Pandrol Vanguard (à direita). Instalados na mesma área de ocupação comum, estes sistemas proporcionam os níveis intermédio e avançado de atenuação das vibrações transmitidas pelo solo exigidos em diferentes pontos do túnel. Foi selecionada uma combinação de dois conjuntos DFC e um conjunto Vanguard desajustado para cumprir o exigente limite de ruído de 32 dB. Estes sistemas conseguiram variar a Rigidez da via entre 22,5 kN/mm, 16 kN/mm e 11 kN/mm utilizando a mesma interface.

A escolha do Sistema de Interface comum oferece a garantia de que o NBT será capaz de se adaptar a quaisquer requisitos de desempenho que venham a surgir no futuro.

Resumo

O Sistema de Interface comum da Pandrol está prestes a revolucionar o futuro da NBT, oferecendo a primeira solução de sempre para a inflexibilidade inerente aos sistemas atuais. Com o Sistema de Interface comum, os proprietários da infraestrutura da via podem investir na NBT com a certeza de que poderão adaptar a via a quaisquer requisitos de desempenho que venham a surgir, quer seja daqui a 10, 20 ou 50 anos.

As vantagens em termos de custos são evidentes – a possibilidade de substituir apenas o sistema de fixação, em vez de toda a via, pode poupar milhões em custos desnecessários. O processo é muito mais simples e rápido, causando menos perturbações no sistema de transportes e nas comunidades locais. Além disso, dada a elevada pegada de CO₂ do betão, o aumento da vida útil das NBT traz imensos benefícios em termos de Sustentabilidade. Uma vez removidos, os Sistemas de fixação podem ser reciclados ou, em alguns casos, reutilizados noutro projeto.

O Sistema de Interface comum da Pandrol é único, garantindo a preparação para o futuro de ativos valiosos e de elevado custo. É compatível com todos os sistemas NBT. Venha falar connosco se quiser saber mais sobre o seu potencial para preparar o NBT para o futuro.