Sala 2
T41 – Aplicação de sensores de vibração e ruído nos trilhos para detecção de danos em rodas ferroviárias
Objetivo
Verificar a funcionalidade e a viabilidade técnica da aplicação de acelerômetros MEMS capacitivos e de microfone de eletreto, para detecção de danos da superfície de rolamento das rodas ferroviárias, sendo os mesmos acoplados ao trilho, para detectar não só os calos que causam grandes vibrações na via, mas também os danos causados por fadiga mecânica e termomecânica, que geram ruídos no contato roda/trilho, por serem igualmente importantes para a integridade física da roda.
Relevância
A importância do contato roda/trilho, tanto pelo aspecto de segurança, como pelo de custos de manutenção e as dificuldades inerentes aos métodos tradicionais de inspeção de rodas foi o que motivou o desenvolvimento de um equipamento de detecção automática de danos em rodas ferroviárias, de baixo custo, que detectasse não só os calos de rodas, como os atuais equipamentos existentes no mercado, mas que também detectasse danos na superfície de rolamento que induzam ruídos nos trilhos, pois esses danos se não tratados precocemente aumentam os custos de manutenção e podem até evoluir para uma falha que comprometa a segurança operacional.
Descrição
A sobrecarga e a fadiga no contato roda/trilho têm como consequência o aparecimento de diversos danos na superfície de rolamento da roda ferroviária e também sobre o a superfície do boleto do trilho. Esses danos devem ser rigorosamente inspecionados e controlados pelas equipes de manutenção. Quando a detecção dos danos depende da aplicação de métodos convencionais de inspeção visual, torna-se muito difícil e trabalhoso, pois todos rodeiros devem ser inspecionados em vala um a um, exigindo o giro manual de cada rodeiro em 360°, para possibilitar a inspeção de todo o perímetro da superfície de rolamento de cada roda. Buscando facilitar e agilizar a identificação da existência de danos nas rodas foi desenvolvido um equipamento eletrônico que memoriza os dados captados pelos sensores instalados no trilho, a partir desses dados foram gerados os gráficos relativos às vibrações e ruídos provocados pelas rodas com danos e também por rodas sem nenhum dano, o que possibilitou a análise comparativa das amplitudes e das formas. Porém, como a amplitude dos sinais registrados é função da velocidade do trem, da distância do contato do dano da roda com trilho em relação ao posicionamento dos sensores, da elasticidade da via e das dimensões do dano, não se pode determinar a exata dimensão do dano captado sem o devido tratamento desses dados, mas é possível identifica e descrever os padrões de resposta de vibração e ruído, que representam um dano da superfície de rolamento das rodas. Etapas do projeto: – Desenvolver um equipamento eletrônico para armazenar os dados captados pelos sensores; – Instalar os acelerômetros MEMS capacitivos e o microfone de eletreto nos trilhos, para coleta de dados de rodeiros ferroviários com e sem danos; – Gerar os gráficos relativos às vibrações e ruídos, para análise de amplitude e determinação se há dano nas rodas; – Identificar e descrever os padrões de resposta de vibração e ruído que representam um defeito da superfície de rolamento das rodas; – Confirmar a existência desses danos por meio de inspeção visual, em vala de manutenção, diretamente na roda que apresentou anormalidade, minimizando os esforços da equipe de inspeção. Pela análise dos gráficos de vibração e ruído é possível afirmar se existe ou não um dano e em qual roda está. Com a confirmação da existência do dano através de inspeção visual em vala, o processo de reparo ou substituição dessa roda pode ser agilizado, minimizando os efeitos desse dano, tanto para o Material Rodante, quanto para a Via Permanente, com a consequente redução dos custos de manutenção. Foi comprovada a viabilidade técnica da utilização dos acelerômetros MEMS capacitivos e do microfone de eletreto montados no trilho, para a detecção de danos na superfície de rolamento das rodas ferroviárias.
Francisco José Freitas Lopes – CBTU