BR112015016724B1 - Dormente ferroviário de compósito e via férrea compreendendo dormente ferroviário de compósito - Google Patents

Abstract

dormente ferroviário de compósito. trata-se de um dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100) que compreende uma carcaça de revestimento externo (2; 51; 101) fabricada de material compósito plástico e um núcleo estrutural conformado (3; 52; 102) fabricado de um material que compreende pelo menos concreto contido no interior da dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 510; 101), em que a dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 510; 101) apresenta, na face externa superior (2a; 51a; 101a), dois grupos distintos e opostos de sulcos (4; 53) adequados para receber as placas-guia angulares (g) que pertencem a sistemas de fixação do tipo elástico pré-montados (64) para a conexão de dois trilhos respectivos (r) com o dito dormente ferroviário (1; 50; 100).

Description

DESCRIÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um dormente ferroviário de compósito inovador e ecológico que possui recursos técnicos exclusivos que permitem sua introdução no mercado mundial na substituição dos dormentes ferroviários existentes fabricados de madeira, concreto, aço, plástico e materiais compósitos.

[002] Os dormentes ferroviários são parte integrante do "sistema de vias de ferrovia" e estão presentes para assegurar a distância constante entre os dois trilhos ou, mais precisamente, a distância entre os lados internos dos componentes com formato de cogumelo dos dois trilhos que formam a via e normalmente medidos na altura de 14 mm abaixo do piso de rolamento (chamado de "bitola" no campo ferroviário) e para compartilhar as cargas mecânicas no leito da estrada (ou leito de fundação, também conhecido pelo termo "lastro").

[003] Deveria ser entendido que o lastro é a parte da superestrutura ferroviária tradicionalmente, embora não consista exclusivamente em um coxim de brita que sustenta a via afundada nisso; ademais, o lastro assegura as condições de desenho geométrico (nível e alinhamento), absorve o esforço exercido pelo movimento dos trens, proporciona elasticidade para a via e cria um filtro entre a via e o ambiente em relação a vibrações.

[004] Como é conhecido, o dormente ferroviário fabricado de madeira tem sido por muitos anos o modelo mais popular no mercado para instalações ferroviárias, mas criou danos ambientais significativos em termos de desmatamento e poluição do subsolo por meio do creosoto.

[005] Os dormentes ferroviários de madeira, de fato, eram impregnados com óleo de creosoto, uma mistura química conservante complexa que torna a madeira resistente a ataques de animal, pragas e intempéries assegurando durabilidade funcional dos próprios dormentes.

[006] Os sistemas de fixação de trilho usados para dormentes ferroviários de madeira se tornaram obsoletos e dispendiosos em termos de instalação e manutenção bem como segurança.

[007] Adicionalmente, a flexibilidade e a leveza de dormentes ferroviários de madeira ocasionaram e continuam a ocasionar, nos poucos casos de uso, problemas relacionados ao bombeamento e à dispersão do lastro, aumentando assim a necessidade de intervenções de manutenção onerosas e sempre indesejadas e custos relacionados.

[008] Além disso, embora sejam impregnados com óleo de creosoto, a duração média do ciclo de vida de dormentes ferroviários de madeira não ultrapassa 15 anos; isso significa altos custos de substituição e descarte dos dormentes quase inutilizáveis devido ao fato de serem classificados como resíduo altamente tóxico especial.

[009] Outros problemas relacionados ao uso de dormentes ferroviários de madeira estão relacionados aos sistemas usados para acoplar o trilho, visto que a degradação da madeira leva a não conformidade das normas de segurança prefixadas, especialmente em relação ao aperto dos sistemas de fixação do trilho.

[010] Atualmente, os dormentes ferroviários de madeira são usados apenas em seções da linha com raios de curva estreita, visto que permitem, durante a instalação, ajuste da bitola e, portanto, ajuste da distância dos dois trilhos.

[011] A tecnologia no campo ferroviário desenvolveu ao longo dos anos novos tipos de dormentes, em que o mais comum é aquele fabricado de concreto reforçado pré- tensionado (também conhecido pelo acrônimo PRC).

[012] Embora tenham uma vida útil média maior que a madeira, calculada de 20 a 25 anos, dormentes ferroviários de PRC mostraram alguns defeitos que envolvem problemas de segurança e custos de manutenção igualmente elevados.

[013] De fato, os dormentes ferroviários de PRC são usados em linhas de via de alta velocidade dos trens cujas altas cargas submetem a superestrutura a estresses pesados; as ditas cargas, em combinação com a rigidez e o peso dos próprios dormentes, bem como a velocidade dos trens, ocasionam a pulverização do lastro subjacente que é reduzido na areia, se tornando um sistema de sustentação frágil e fraco de modo que o mesmo não assegure os recursos altimétricos e longitudinais apropriados e originais da via.

[014] Outra desvantagem óbvia relacionada à rigidez dos dormentes ferroviários fabricados de PRC é o enfraquecimento estrutural (ocasionado por fraturas, rachaduras e quebras) ao qual os mesmos são constantemente submetidos.

[015] Os dormentes ferroviários de concepção construtiva mais moderna e desenvolvida, fabricados pelo menos parcialmente de material plástico com alta resistência mecânica - por conseguinte, a disponibilidade, por um lado, de dormentes ferroviários integralmente de material plástico e, por outro lado, de dormentes ferroviários compósitos, compostos de partes fabricadas de material plástico e partes fabricadas de concreto e/ou material metálico como tipicamente aço), busca resolver essas vantagens.

[016] Tais dormentes ferroviários de tipo conhecido, fabricado de material plástico, apresentam uma superfície externa completamente homogênea e uniforme, sem pontos de descontinuidade.

[017] No entanto, embora permita limitar drasticamente o fenômeno negativo da pulverização do lastro assegurando o prolongamento do ciclo de vida dos dormentes ferroviários, constatou-se muito pouco ou nenhum uso nas linhas de via de alta velocidade típicas da rede europeia, para as quais resultam completamente inadequadas e inapropriadas: isso se dá devido à sua grande leveza que torna isso adequado ao uso em linhas de via de um trem ferroviário que não excede 80 km/h, típico, por exemplo, de rede ferroviária norte- americana e chinesa.

[018] Além disso, os dormentes ferroviários de material plástico da técnica anterior não podem ser usados na presença de sistemas de fixação do tipo elástico com deposição direta do trilho sobre o dormente e, portanto, não podem ser instalados com o uso de instalação mecanizada ou renovação de sistemas de vias e, acima de tudo, envolvem trabalhos de encaixe complicados, cansativos, invasivos, duradouros e dispendiosos para montar elementos de fixação que conectam os trilhos aos próprios dormentes.

[019] Os sistemas de fixação de trilho usados nesses dormentes ferroviários de material plástico são os mesmos sistemas de fixação com deposição indireta usados em dormentes de madeira, que são obsoletos e altamente dispendiosos em comparação aos sistemas de fixação do tipo elástico muito mais seguros e mais econômicos com deposição direta do trilho correspondendo, até o presente momento, apenas aos dormentes de PRC.

[020] A presente invenção busca superar as desvantagens mencionadas anteriormente da técnica anterior.

[021] Em particular, o propósito principal da invenção é fornecer um dormente ferroviário de compósito que tenha a capacidade de combinar as vantagens dos dormentes ferroviários tradicionais fabricados de concreto (ou concreto reforçado pré-tensionado), adequados para linhas de via de alta velocidade, com as vantagens dos dormentes ferroviários mais novos, mas menos difundidos fabricados pelo menos parcialmente de material plástico, adequados apenas para linhas de via de baixa velocidade (inferior a 80 Km/h), obtendo benefícios alcançados nem de longe remotamente pelos dormentes ferroviários do estado da técnica atual.

[022] Com mais detalhes, o propósito primordial da invenção é conceber um dormente ferroviário de compósito que, enquanto limita a pulverização do leito de fundação (lastro ou escombro) no qual o mesmo é depositado, permite aplicação fácil e rápida durante o funcionamento, por meio de sistemas mecanizados, adotando sistemas de fixação elástica de trilho com deposição direta ou do tipo "W" (dentro do significa que esses termos e expressão assumem normalmente no setor ferroviário) pré-montados na fábrica que, por sua vez, permite a conexão dos trilhos ao próprio dormente sem precisar de trabalhos de encaixe invasivos e dispendiosos, portanto, sempre indesejados e que podem ser usados para linhas de via de alta velocidade (mesmo superiores a 250 Km/h).

[023] Dentro desse propósito, é a tarefa da presente invenção disponibilizar um dormente ferroviário de compósito que aprimora, em comparação a dormentes equivalentes do tipo conhecido, usado em linhas de via de alta velocidade, a resistência ao deslocamento lateral da via devido à passagem de trens que, conforme conhecido, enquanto transita, exercem forças laterais na própria via.

[024] É um propósito adicional fornecer um dormente ferroviário de compósito que, em comparação com dormentes ferroviários conhecidos de aplicação similar (para alta velocidade de percurso de trens) diminui as vibrações transmitidas, reduz o fenômeno de congelamento/descongelamento e tem maior durabilidade estrutural.

[025] Os ditos propósitos são alcançados por meio de um dormente ferroviário de compósito de acordo com a reivindicação 1 anexa a isso, conforme doravante designado por razões de brevidade de exposição.

[026] Um número maior de recursos técnicos de detalhe do dormente ferroviário de compósito está contido nas reivindicações dependentes correspondentes.

[027] Uma via ferroviária, de acordo com a reivindicação 17, novamente conforme doravante designado por razões de brevidade de exposição, contribui para alcançar os propósitos prefixados.

[028] As reivindicações acima, de maneira específica e concreta definida, são parte integrante da presente descrição.

[029] Dessa forma, o dormente ferroviário designado na presente invenção está dentro da categoria de dormentes de compósitos: é essencialmente constituído por uma estrutura de aço interna ponderada por preenchimento de concreto e por uma carcaça de revestimento externo fabricada de material compósito preferencialmente obtido a partir de uma mistura de plástico e borracha reciclada.

[030] Tal dormente ferroviário combina os recursos mencionados acima que o torna competitivo e melhor em vários aspectos em comparação aos dormentes conhecidos fabricados de qualquer outro material.

[031] Em comparação ao estado atual da técnica, o dormente ferroviário de compósito, designado na presente invenção, tem uma predisposição ao uso de sistemas de fixação do tipo elástico em "W" com deposição direta do trilho, (geralmente conhecido no jargão como sistemas de fixação SKL14 "Vossloh" ou "Schwihag" ou similar), mesmo para alta velocidade.

[032] Esses sistemas de fixação de trilho são, atualmente, exclusivamente combinados a dormentes ferroviários fabricados de concreto reforçado pré- tensionado (PRC) que, no entanto, conforme mencionado, geram problemas significativos de pulverização do lastro e nenhum dormente compósito atualmente disponível no mercado, produzido e/ou patenteado, permite seu uso.

[033] O uso desses sistemas de fixação no dormente ferroviário de compósito designado na presente invenção fornece, em comparação a outros dormentes compósitos de tipo conhecido, uma maior segurança visto que o parafuso de aperto do sistema de fixação é aparafusado dentro do bloco (de preferência, fabricado de borracha) colocado na seção sob o trilho.

[034] Isso implica que o parafuso mostra resistência à ruptura maior que qualquer outro tipo de dormente ferroviário usado atualmente.

[035] Ademais, o bloco mencionado anteriormente, graças a sua natureza plástica, tem a capacidade de absorver e liberar os esforços vibracionais que o parafuso recebe.

[036] Além disso, os sistemas de fixação do tipo elástico em "W" com deposição direta do trilho são, conforme conhecido, pré-montados (ou pré-encaixados) na fábrica: isso permite maior velocidade na fase de deposição do dormente ferroviário durante os trabalhos de construção, manutenção e renovação de todas as linhas ferroviárias, com sistemas manuais e com sistemas mecanizados.

[037] Os sistemas de fixação do tipo elástico usados pelo dormente compósito da presente invenção são amplamente usados mundialmente. Isso determina que as máquinas usadas para deposição de via e fixação dos ditos sistemas de fixação do trilho são as mesmas usadas no estado da técnica por especialistas.

[038] Os sistemas de fixação do tipo elástico em "W" com deposição direta do trilho, comumente chamados de SKL14 "Vossloh" ou "Schwihag" (do nome dos principais fabricantes) ou similar, permitem o ajuste da bitola graças às placas-guia de permutabilidade angular acopladas aos dormentes ferroviários.

[039] Essa permutabilidade permite o ajuste da bitola de 1,435 mm a 1,465 mm nas linhas convencionais e de 950 mm a 980 mm nas linhas de bitola estreita.

[040] O uso desses sistemas de fixação de trilho de tipo elástico, no dormente ferroviário designado na presente invenção, permite, portanto, o uso do dito dormente também em vias ferroviárias com raios de curva estreita.

[041] Os recursos geométricos e estruturais do dormente ferroviário de compósito, de acordo com a presente invenção, permitem alcançar um peso de modo que o dito dormente possa ser usado em linhas de alta capacidade e de alta velocidade.

[042] Além disso, o geométrico particular, o peso e o tipo particular de material usado para o revestimento externo (plástico e borracha reciclada) asseguram uma resistência ao deslocamento lateral da via maior do que outros dormentes usados atualmente.

[043] O formato em "S" preferencial das faces laterais do lado curto e o padrão reticular da face inferior da carcaça de revestimento externo ajudam a aumenta a resistência ao deslocamento lateral das vias devido ao fato de que aumentam e aprimoram as forças de interação entre o lastro e o dormente.

[044] Os ditos recursos são típicos da carcaça de revestimento externo no formato de duas partes e no formato de corpo único.

[045] A carcaça de revestimento externo do dormente ferroviário de compósito, designado na presente invenção, é, de preferência, formada por uma mistura de plástico e borracha reciclados e assegura ao dormente uma vida útil maior que 50 anos mantendo inalterada sua estrutura de recursos eficácia e confiança: o núcleo estrutural interno é, de fato, vantajosamente preservado contra o ataque de intempéries, bolor e mofo, tipicamente encontrados em dormentes ferroviários de PRC da técnica anterior cuja vida, de fato, está na ordem de 20 anos.

[046] Graças à natureza inerte do material que forma a mesma, a carcaça de revestimento não é um elemento de contaminação do ambiente, contrário ao que acontece, por exemplo, com os dormentes ferroviários conhecidos fabricados de madeira em que sejam tratados com produtos químicos a fim de aprimorar sua funcionalidade e vida.

[047] A resistência da carcaça de revestimento externo do dormente ferroviário de compósito da invenção é a resistência total contra incêndios e altas temperaturas que torna o próprio dormente muito seguro e para uso em túneis, pontes, áreas urbanas e metropolitanas.

[048] O material usado para a cobertura externa tem uma formulação química particular de modo a assegurar a proteção contra raios UV-A e UV-B.

[049] Além disso, o dormente ferroviário de compósito, designado na presente invenção, mantém a consistência dimensional ao longo do tempo; de fato, o dito dormente não é submetido à deterioração de modo a não ocasionar mudanças dimensionais tampouco estruturais, mantendo assim os recursos originais e assegurando padrões de segurança ao longo do tempo.

[050] O dormente ferroviário de compósito, designado na presente invenção, permite a redução de custos de manutenção da linha ferroviária devido ao fato de que a natureza plástica da cobertura externa absorve de modo mais gradualmente, em comparação ao dormente de PRC tradicional, os esforços de carga na passagem do trem.

[051] Essa função de absorção de choque da carcaça de revestimento externo minimiza a trituração do lastro: esse aspecto ajuda a reduzir os custos de manutenção relacionados à reconstrução do lastro e ao nivelamento contínuo e alinhamento de altura da linha, custos que pesam expressiva e indesejavelmente nos relatórios financeiros das empresas ferroviárias.

[052] Ainda vantajosamente, a estrutura externa proporciona ao dormente ferroviário de compósito, de acordo com a presente invenção, recursos anti-ruído e anti- vibração.

[053] Portanto, em virtude da vibração inferior e um melhor amortecimento da estrutura, são alcançados benefícios relevantes em relação à manutenção de linha.

[054] De modo igualmente vantajoso, a função de absorção de choque reduz as vibrações e a poluição sonora devido ao fato de que o trem ocasiona danos às estruturas arquitetônicas que estão próximas ou sobre as linhas ferroviárias.

[055] De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, o dormente ferroviário de compósito é disposto para alojar um sistema de tipo piezoelétrico visado na produção e na criação de redes de eletricidade.

[056] A pressão sobre o dormente na passagem do trem sobre os trilhos atua, por meio de compressão, tal sistema piezoelétrico que produz eletricidade e transfere a mesma para um acumulador externo por meio de um cabeamento.

[057] Atualmente, esse sistema para produzir eletricidade, através do sistema piezoelétrico, foi testado apenas em uma base experimental em dormentes de concreto reforçado pré-tensionado. Esse sistema nos dormentes de PRC conhecidos é montado mediante a perfuração de um orifício de alojamento no concreto, na seção sob o trilho e por meio da ligação por fio da montagem através de cabos externos que, além de estarem em uma posição de interferência e, portanto, não permite a execução de manutenção de linhas normais e trabalhos de nivelamento, são submetidos ao desgaste ou à ruptura.

[058] De acordo com a presente invenção, o sistema piezoelétrico encontra um alojamento natural e harmonioso dentro do dormente ferroviário de compósito, visto que já foi pré-inserido durante a fase de produção.

[059] Isso permite evitar a alteração ou modificação de uma estrutura pré-existente, como ocorre atualmente com dormentes de PRC.

[060] Ademais, o dormente ferroviário de compósito, designado na presente invenção, tem, de preferência, um espaço especial, dentro da carcaça de revestimento externo na seção sob o trilho, adequado para conter uma placa dotada de um sistema de transmissão de dados por satélite integrado que é ativado pela passagem do comboio e transmite em tempo real os seguintes dados: velocidade de trem, comprimento de trem, número de vagões, condições de via, distância entre dois trens consecutivos e distância entre dois trens opostos.

[061] O dormente ferroviário de compósito, de acordo com a presente invenção, é projetado para ser produzido em vários tamanhos. Isso permite o uso de tal dormente em qualquer sistema ferroviário como: linhas de alta velocidade, linhas de alta capacidade, linhas convencionais, linhas metropolitanas, linhas de bonde elétrico e linhas de bitola estreita.

[062] Os recursos e especificações adicionais da invenção se tornarão mais evidentes a partir da seguinte descrição, em relação a modalidades preferenciais do dormente ferroviário de compósito cujo direito exclusivo é reivindicado anexo, dado a título indicativo, mas não limitativo, com referência aos desenhos anexos, em que: - a Figura 1 é uma vista axonométrica explodida do dormente ferroviário de compósito da invenção; - a Figura 2 é uma vista em planta do dormente ferroviário de compósito da Figura 1; - a Figura 3 é a vista lateral do dormente ferroviário de compósito da Figura 1; - a Figura 4 é a vista do núcleo estrutural conformado do dormente ferroviário de compósito da Figura 1 de acordo com um plano em corte longitudinal; - a Figura 5 é uma vista axonométrica explodida de uma primeira modalidade possível do dormente ferroviário de compósito da Figura 1; - as Figuras 6 a 9 são vistas axonométricas de quatro modalidades distintas do dormente ferroviário de compósito da Figura 5, que são diferentes entre si em relação ao comprimento; - a Figura 10 é uma vista axonométrica parcial e parcialmente explodida, em uma configuração definitiva, do núcleo estrutural conformado do dormente ferroviário de compósito da Figura 5; - a Figura 10a é uma ampliação truncada de uma montagem construtiva da Figura 11; - a Figura 10b é a vista frontal da Figura 10a; - a Figura 10c é a vista em planta da Figura 10a; - a Figura 10d é a vista lateral da Figura 10a; - a Figura 11 é uma peça em bruto particular a ser conformada do dormente ferroviário de compósito da Figura 5; - a Figura 12 é a vista lateral da Figura 11; - a Figura 13 é uma modalidade da Figura 12; - a Figura 14 é a vista lateral montada e definitiva da Figura 10; - a Figura 15 é a vista do desenvolvimento esquemático e teórico em um plano de um dos dois blocos principais da Figura 14; - a Figura 16 é a sequência de montagem da vista axonométrica parcial do núcleo estrutural conformado da Figura 10; - a Figura 17 é a vista axonométrica final do dormente ferroviário de compósito da Figura 5 dotado de um sistema de fixação do tipo elástico para a conexão entre o trilho e o dormente; - a Figura 18 é a vista axonométrica e esquemática da parte final do processo de montagem do núcleo estrutural conformado do dormente ferroviário de compósito da Figura 5; - a Figura 19 é a vista axonométrica completa do núcleo estrutural conformado do dormente ferroviário de compósito da Figura 5; - a Figura 20 é a vista explodida da cobertura externa do dormente ferroviário de compósito da Figura 5, de acordo com um plano em corte longitudinal; - a Figura 21 é a vista em planta da parte superior da Figura 20; - a Figura 22 é a vista em planta da parte inferior da Figura 20; - a Figura 23 é a vista de baixo da parte inferior da Figura 20; - a Figura 24 é a vista de acordo com um plano em corte longitudinal de uma modalidade da Figura 20; - a Figura 25 é a vista em planta da parte superior da Figura 24; - a Figura 26 é a vista da Figura 24 de acordo com um plano em corte longitudinal; - a Figura 27 é a vista de baixo da parte inferior da Figura 24; - a Figura 28 é uma vista axonométrica parcial de uma modalidade do núcleo estrutural conformado da Figura 10; - a Figura 28a é uma ampliação truncada de uma montagem construtiva da Figura 28; - a Figura 29 é a vista do desenvolvimento esquemático e teórico em um plano de um dos dois blocos principais da Figura 28; - a Figura 30 é a vista axonométrica da placa de reforço do núcleo estrutural conformado da Figura 28, uma modalidade da placa de reforço da Figura 5; - a Figura 31 é a vista axonométrica truncada de outra modalidade do dormente ferroviário de compósito da Figura 1; - a Figura 32 é uma ampliação da Figura 31 de acordo com um plano em corte longitudinal; - a Figura 33 é a vista axonométrica truncada de outra modalidade do dormente ferroviário de compósito da Figura 1; - a Figura 34 é uma ampliação de Figura 33 de acordo com um plano em corte longitudinal.

[063] O dormente ferroviário de compósito da invenção é ilustrado em sua versão básica na Figura 1, em que é globalmente numerado com 1.

[064] Conforme pode ser observado, o dormente ferroviário de compósito 1 inclui: - uma carcaça de revestimento externo 2 fabricada de material compósito plástico; - um núcleo estrutural conformado 3 fabricado de um material que compreende apenas concreto (ou concreto reforçado pré-tensionado) contido dentro da carcaça de revestimento externo 2.

[065] De acordo com a invenção, a carcaça de revestimento externo 2 apresenta, na face externa superior 2a, dois grupos distintos e opostos de sulcos 4 adequados para receber as placas-guia angulares G que pertencem a sistemas de fixação do tipo elástico pré-montados (chamados de tipo "W") para a conexão de dois respectivos trilhos R ao dormente ferroviário.

[066] Em particular, os dois grupos distintos e opostos de sulcos 4 são dispostos de maneira simétrica entre si em relação ao eixo geométrico de simetria transversal Y da carcaça de revestimento externo 2.

[067] De preferência, o material compósito plástico da carcaça de revestimento externo 2 compreende plástico reciclado e/ou borracha reciclada.

[068] Em mais detalhes, a borracha reciclada vantajosamente, mas não exclusivamente compreende fragmentos, fibras desgastadas, grânulos ou similares resultantes da trituração de pneus em final de vida útil (EoLT) de veículos.

[069] A Figura 1 mostra, também, que, nesse caso, a carcaça de revestimento externo 2 é um corpo montado, composto de uma parte superior 5 e uma parte inferior 6 unidas por meio de um sistema de acoplamento, como um todo, numerado com 7, e uma cola de alta resistência, não representada.

[070] Mais especificamente, o sistema de acoplamento 7 compreende dentes conformados 8 que se projetam da borda perimétrica inferior 5a da parte superior 5 e fendas conformadas 9 formadas na borda superior 6a da parte inferior 6, em que os ditos dentes conformados 8 se engatam, por exemplo, por meio de junta ou encaixe por pressão.

[071] A Figura 4 mostra também a posição das porcas de parafuso 10 no núcleo estrutural conformado 3, em que as porcas de travamento, não mostrado, do sistema de fixação do tipo elástico se engatam.

[072] As seguintes Figuras 5 a 27 mostram uma primeira modalidade possível da invenção na qual o dormente ferroviário de compósito, agora geralmente indicado com 50, é formado por: - uma estrutura interna (ou núcleo estrutural conformado 52) que consiste em um molde de aço (detalhe 53 na Figura 5), concreto (detalhe 54 na Figura 5), dois blocos conformados compósitos (detalhes 55 e 56 na Figura 5) fabricados de material plástico e borracha reciclada resultante de EoLT (pneus em final de vida útil), embutidos no concreto por meio de quatro barras de aço (detalhes 57 na Figura 10) na seção sob o trilhos; - uma placa de reforço de aço (detalhe 58 na Figura 5); - uma estrutura externa que consiste em uma carcaça de revestimento 51 fabricada de material plástico reciclado e borracha reciclada resultante de EoLT (pneus em final de vida útil) de formato, geometria e projeto especiais.

[073] Tal dormente ferroviário de compósito 50 tem, de preferência, dimensões como segue: comprimento da estrutura interna igual a 234,50 cm e comprimento do produto finalizado, dotado da carcaça de revestimento externo 51, igual a 248,50 cm.

[074] O processo de produção da segunda modalidade aqui descrita do dormente ferroviário de compósito 50 da presente invenção inicia de uma lâmina de contenção e sustentação de aço (detalhe 59 nas Figuras 10 a 13) sobre a qual três engates de reforço delineados, por exemplo, fabricados de aço e tendo, cada um, um perfil em T (detalhes indicados com 60 nas Figuras 10 e 11) são soldados, no eixo geométrico intermediário do lado curto.

[075] Os ditos engates de reforço delineados 60 apresentam algumas ranhuras 61 que permitem a conjunção do concreto entre o lado direito e o lado esquerdo da estrutura interna.

[076] Os engates de reforço delineados 60 são soldados na lâmina de contenção e sustentação de aço 59 por meio de soldagem de fio contínuo e são posicionados a uma distância mútua de modo a permitir o acoplamento dos dois blocos conformados 55 e 56 fabricados de material compósito de acordo com distâncias e tamanhos apropriados.

[077] A fim de facilitar o engate dos blocos conformados 55, 56, os engates de reforço 60 apresentam dentes-guia (detalhe 62 na Figura 10) que se encaixam em uma canaleta de engate vertical 63 presente em ambos os lados do bloco, conforme evidentemente visível nos detalhes das Figuras 10a a 10d.

[078] Os blocos conformados compósitos 55, 56 (visivelmente separados na Figura 10a) são produzidos com uma mistura de fragmentos de plástico reciclado e borracha obtidos de EoLT (pneus em final de vida útil).

[079] Esses blocos conformados compósitos 55, 56 têm um formato, geometria e projeto particulares que permitem, em combinação com a geometria, tamanho e formato particulares da carcaça de revestimento externo 51, o uso de sistemas de fixação do tipo elástico em “W” do trilho R com deposição direta, comumente definido no campo com o termo SKL14 "Vossloh" ou "Schwihag" ou similar - do nome dos fabricantes.

[080] A invenção, que apoia o uso desse tipo de sistemas de fixação, permite, dessa forma, em comparação ao estado da técnica, mudanças de bitola entre os trilhos.

[081] Ademais, graças ao uso desses sistemas de fixação do tipo elástico, a invenção pode ser usada em linhas de alta velocidade e alta capacidade. O sistema de fixação de trilho em “W”, visível na Figura 17 em que é geralmente numerado com 64, é um tipo de fixação entre dormente e trilho pré-montada sobre o dormente ferroviário 50 durante a construção na fábrica, nos dois grupos de sulcos 53 produzidos na face externa superior 51a da carcaça de revestimento externo 51.

[082] Após a soldagem dos engates de reforço delineados com formato em T 60, a lâmina de contenção e sustentação metálica 59 é dobrada, conforme mostrado na sequência da Figura 16.

[083] Subsequentemente, os dois blocos conformados de material compósito 55, 56 são posicionados, conforme novamente mostrado pela sequência da Figura 16.

[084] Finalmente a dobra da lâmina de contenção e sustentação metálica 59 é concluída, conforme mostrado sempre pela sequência da Figura 16.

[085] Subsequentemente, a estrutura obtida dessa forma (Figura 16) é soldada à placa de reforço metálica 58 (por exemplo, fabricada de aço) cujo projeto, formato e estrutura podem ser derivados da vista explodida de Figura 5.

[086] Ranhuras atravessantes 65 são produzidas na placa de reforço 58 para a subsequente injeção do concreto no interior da estrutura.

[087] Após a soldagem da placa de reforço 58 ter sido finalizada, as cavidades da estrutura são carregadas com concreto através das ranhuras atravessantes 65. O preenchimento é executado através de uma bomba de injeção por meio de bocais (mostrado na Figura 18 na qual os mesmos são indicados com a 66) que inserem o cimento no interior da estrutura através das ranhuras atravessantes 65 da placa de reforço de aço 58.

[088] Algumas placas de borracha 67 são fornecidas na base dos bocais 66 que, durante a injeção, vedam as ranhuras atravessantes 65 e evitam vazamentos precipitados e nocivos de concreto.

[089] Os lados curtos da estrutura interna em formação (núcleo estrutural conformado) 52 são, ao invés disso, vedados por meio de dois plugues opostos 68, 69 que evita, o vazamento lateral e que são removidos após a secagem do concreto.

[090] Durante o preenchimento de concreto e quando a secagem é terminada, a estrutura interna 52 obtida (mostrada na Figura 19) é coberta pela carcaça de revestimento externo 51 composta de uma mistura de fragmentos de plástico reciclado e borracha obtidos de EoLT (pneus em final de vida útil).

[091] A carcaça de revestimento externo, de acordo com o tamanho, formato e projeto que são particulares a isso, pode ser produzida de duas maneiras: - revestimento externo montado 51 que é composto de uma parte superior 70 e uma parte inferior 71 unidas por meio de um sistema de engate como um todo marcado com 72 na Figura 20, e ligadas adicionalmente entre si por meio de uma cola de alta resistência que proporciona estabilidade definida à montagem estrutural; - revestimento externo de peça única 510 que assegura cobertura homogênea sem juntas conforme mostrado na seção fornecida pela Figura 24 e Figuras subsequentes 25 a 27.

[092] Após a cobertura com a carcaça de revestimento externo 51 da estrutura interna (núcleo estrutural conformado) visível na Figura 19, o dormente ferroviário 50 obtido apresenta alguns sulcos 53 que, graças ao formato particular, tendem a sustentar, por si só, as placas-guia angulares do sistema de fixação do tipo elástico 64 com deposição direta do trilho R, do tipo SKL14 "Vossloh" ou "Schwihag" ou similar.

[093] O processo de produção continua e termina com a pré-montagem de todo o sistema de fixação (membro) 64 do trilho R do tipo SKL14 "Vossloh" ou "Schwihag" ou similar.

[094] Em outra modalidade do dormente ferroviário de compósito da invenção, mostrada parcialmente nas Figuras 28 e 29, a carcaça de revestimento externo montada 101 permite a inserção na estrutura de um sistema piezoelétrico, geralmente indicado com 103, fornecido para a produção e a ligação em redes de energia elétrica e/ou alojamento de uma placa sob o trilho com sistema de transmissão por satélite de dados integrado.

[095] Nesse caso, portanto, a invenção é projetada para alojar o sistema piezoelétrico 103 para produzir e ligar por meio de rede a eletricidade.

[096] Isso é possível devido ao fato de que, de acordo com a presente modalidade preferencial, o bloco conformado compósito 105, 106 - fabricado de borracha e colocado na seção sob o trilho - do núcleo estrutural conformado 102 é substituído por um modelo de bloco diferente daquele da Figura 10 e do detalhe da Figura 10a: o bloco conformado 105, 106 apresenta uma cavidade 107 adequada para receber o sistema piezoelétrico 103.

[097] O dormente ferroviário de compósito 100 (mostrado nas Figuras 31 e 32) com o sistema piezoelétrico 103 de acordo com a modalidade alternativa atual apresenta uma placa de reforço metálica 108 mostrada na Figura 30 e que, em relação à placa de reforço 58 da Figura 5, tem um orifício atravessante 109 que é colocado na cavidade 107 de cada bloco conformado 105, 106, de modo que o botão piezoelétrico 110 esteja em contato direto com a superfície interna da carcaça de revestimento externo 101 na seção sob o trilho.

[098] A eletricidade produzida é transferida para um acumulador externo por meio de um cabeamento 111 que conecta o dormente ferroviário de compósito 100 com um acumulador (não mostrado) através do espaço de cabeamento 112 produzido na superfície superior 101a da carcaça de revestimento externo 101.

[099] A fim de permitir o cabeamento do dormente ferroviário de compósito 100, dotado de sistema piezoelétrico 103 e descrito na presente modalidade, o mesmo usará uma carcaça de revestimento externo 101 com espaço de cabeamento 112 conforme mostrado nas Figuras 31 e 32, diferente da carcaça de revestimento externo 2 ou 51 anteriormente descrita.

[100] A carcaça de revestimento externo 101 do dormente ferroviário de compósito 100 da presente invenção pode apresentar um espaço especial 113, produzido na seção sob o trilho, adequado para conter uma placa 114 dotada de um sistema de transmissão de dados por satélite integrado, geralmente indicado por 115, conforme é observado nas Figuras 33 e 34.

[101] A pressão exercida pela passagem do trem ativa o sistema de transmissão por satélite que encaminha em tempo real, por exemplo, os seguintes dados: velocidade de trem; comprimento de trem; número de vagões; condições de via; distância entre dois trens consecutivos; distância entre dois trens opostos.

[102] A dita placa sob o trilho 114 com o sistema de transmissão de dados por satélite 115 é conectada a um repetidor de sinal externo, não mostrado esquematicamente, através de um cabeamento, não mostrado, por meio de um espaço de cabeamento 116 (que pode coincidir ou não com o espaço de cabeamento 112 que permite a conexão do dormente ferroviário de compósito 110 com o acumulador) disposto na superfície superior 101a da carcaça de revestimento externo 101.

[103] O dormente ferroviário de compósito da invenção, nas versões 1, 50 ou 100 até a recentemente descrita, com comprimento L2 igual a 248,50 cm (consulte a Figura 7), pode ser produzido em três tamanhos diferentes adicionais (consulte as Figuras 6, 8 e 9): - dormente com comprimento L1 igual a 199,70 cm para uso em sistemas ferroviários em bitola estreita de 950 mm ou 1.000 mm (Figura 6); - dormente com comprimento L3 igual a 238,20 cm para uso em sistemas de bonde elétrico e metropolitanos, ferrovia convencional com velocidade máxima de via igual a 190 km/h (Figura 8); - dormente com comprimento L4 igual a 268,50 cm para uso em sistemas ferroviários de alta capacidade e alta velocidade com velocidade de via maior que 250 km/h (Figura 9).

[104] Mediante a variação das dimensões do dormente ferroviário de compósito da invenção conforme especificado acima, as dimensões da placa de contenção e sustentação de aço variam, e os engates de reforço delineados com formato em T relacionados variam de acordo com o que é mostrado, por exemplo, na Figura 12 para o dormente com comprimento L3 igual a 238,20 cm, na Figura 13 para o dormente com comprimento L1 igual a 199,70 cm.

[105] Mediante a variação das dimensões do dormente ferroviário de compósito da invenção conforme especificado acima, as dimensões dos blocos conformados compósitos também variam.

[106] Ademais, mediante a variação das dimensões do dormente ferroviário de compósito da invenção conforme especificado acima, as dimensões da placa de reforço de aço mostrada nas Figuras 5 ou 30 variam.

[107] Mediante a variação das dimensões do dormente ferroviário de compósito objeto da presente invenção conforme especificado acima, as dimensões da carcaça de revestimento externo (produzida em um corpo único ou montada conforme descrito acima) também variam.

[108] Conforme anteriormente mencionado, o objeto da presente invenção também é uma via ferroviária que, por uma questão de simplicidade, não é totalmente ilustrada nos desenhos a seguir. A via ferroviária inclui: - um par de trilhos R paralelos e separados entre si por uma bitola prefixada; - uma pluralidade de dormentes ferroviários compósitos, do tipo indicado com 1, 50 ou 100, disposta pelo menos predominantemente entre os trilhos consecutivos e separados entre de modo a definir direções lineares paralelas entre si e incidentes, geralmente ortogonais, à direção definida pelos próprios trilhos e adequados para serem colocados com elevação próximo a um leito de fundação (escombro ou lastro), em que cada um desses dormentes ferroviários compósitos 1, 50 ou 100 é do tipo anteriormente descrito e que inclui basicamente: uma carcaça de revestimento externo 2, 51 ou 101 fabricada de material compósito plástico; um núcleo estrutural conformado 3, 52 ou 102, fabricado de um material que compreende pelo menos concreto contido no interior da carcaça de revestimento externo 2, 51 ou 101; - sistemas de fixação do tipo elástico pré-montados, do tipo indicado com 64 na Figura 17, que conectam cada um dos trilhos R aos dormentes ferroviários compósitos 1, 50 ou 100.

[109] De acordo com a invenção, a carcaça de revestimento externo 2, 51 ou 101 apresenta, na face externa superior 2a, 51a ou 101a, dois grupos distintos e opostos de sulcos 4 ou 53 que recebem as placas-guia angulares G dos sistemas de fixação do tipo elástico em “W” pré-montados 64 com deposição direta do trilho.

[110] De acordo com a descrição dada acima, entende-se, portanto, que o dormente ferroviário de compósito, objeto da presente invenção, alcança o propósito e alcança as vantagens anteriormente mencionadas.

[111] O dormente ferroviário de compósito da invenção tem, portanto, formato, geometria, peso, projeto e estrutura particulares, sustenta um sistema de fixação do tipo elástico em "W" (formado por membros mecânicos), com deposição direta do trilho, (por exemplo, aquele conhecido como SKL14 "sistema de fixação Vossloh" ou "sistema de fixação Schwihag" ou similar) embora não seja completamente feito de concreto reforçado pré-tensionado e é vantajosamente usado em linhas de alta velocidade e/ou alta capacidade, mesmo superiores a 250 km/h, com bitola igual a 1,435 mm.

[112] Alguns dos recursos inovadores do dormente ferroviário de compósito da invenção em comparação à técnica anterior, portanto, consistem em: revestimento externo com uma carcaça, fabricado de material plástico, de preferência, uma mistura de material plástico e borracha reciclada obtida de EoLT (pneus em final de vida útil); face externa superior de carcaça de revestimento externo que tem um par de grupos de sulcos de formato e projeto particulares, preparada para receber sistemas de fixação elástica em "W", com deposição direta do trilho (normalmente conhecido no jargão como sistemas de fixação SKL14 "Vossloh", "Schwihag" ou similar); estrutura, formato e projeto particulares do núcleo estrutural conformado projetado para receber um sistema piezoelétrico visando a produção e a ligação em redes de eletricidade; estrutura, formato e projeto particulares da carcaça de revestimento externo, projetada para alojar uma placa sob trilho dotada de um sistema de transmissão de dados por satélite integrado.

[113] Em comparação aos dormentes ferroviários de aplicação similar, destinados a linhas de via de alta velocidade, conforme mencionado, fabricados de concreto reforçado pré-tensionado, o dormente ferroviário de compósito da presente invenção implica em uma redução drástica da pulverização do lastro e em um aumento considerável da resistência ao deslocamento lateral da via devido à passagem do trem.

[114] O dormente ferroviário de compósito da invenção também envolve montagem de velocidade considerável e grande rapidez de instalação durante os trabalhos de construção, renovação e manutenção visto que o sistema de fixação de trilho é pré-montado na fábrica.

[115] É, finalmente, evidente que várias outras mudanças poderiam ser feitas no dormente ferroviário de compósito relacionado, sem que se afaste do princípio da novidade intrínseco na ideia inventiva aqui expressada, visto que é evidente que, na implantação prática da invenção, os materiais, formatos e tamanhos dos detalhes ilustrados poderiam ser alterados, conforme necessário, e substituídos por outros tecnicamente equivalentes.

[116] Visto que os recursos e técnicas construtivas mencionadas nas reivindicações a seguir são seguidos por referências alfanuméricas, essas referências alfanuméricas foram introduzidas com o único objetivo de aumento da inteligibilidade das próprias reivindicações e, portanto, não têm efeito limitador sobre a interpretação de cada elemento identificado, apenas a título de exemplo, essas referências alfanuméricas.

Claims (17)

1. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100) que compreende: - uma carcaça de revestimento externo (2; 51; 101) fabricada de material compósito plástico; - um núcleo estrutural conformado (3; 52; 102) fabricado de um material que compreende pelo menos um concreto reforçado pré-tensionado contido na dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 510; 101); caracterizado pelo fato de que a dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 510; 101) apresenta, na face externa superior (2a; 51a; 101a), dois grupos distintos e opostos de sulcos (4; 53) adequados para receber as placas- guia angulares (G) que pertencem a sistemas de fixação do tipo elástico pré-montados (64) para a conexão de dois respectivos trilhos (R) com o dito dormente ferroviário (1; 50; 100); em que adicionalmente o dito material do dito núcleo estrutural conformado (52; 102) compreende aço, no formato de engates de reforço delineados (60), embutido no dito concreto.

2. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos grupos distintos e opostos de sulcos (4; 53) são dispostos de maneira simétrica entre si em relação ao eixo geométrico de simetria transversal (Y) da dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 101).

3. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito material compósito plástico compreende plástico reciclado ou borracha reciclada ou uma mistura dos mesmos.

4. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a dita borracha reciclada inclui fragmentos, fibras desgastadas, grânulos ou similares, resultantes da trituração de pneus em final de vida útil (EoLT) de veículos.

5. Dormente ferroviário de compósito (50; 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o dito material do dito núcleo estrutural conformado (52; 102) compreende aço, no formato de engates de reforço delineados (60), embutido no dito concreto, e de uma lâmina de sustentação e contenção dobrada (59) a qual os ditos engates de reforço delineados (60) são soldados.

6. Dormente ferroviário de compósito (50; 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dito material do dito núcleo estrutural conformado (52; 102) compreende uma mistura de material plástico e borracha reciclada, no formato de um par de blocos conformados compósitos (55, 56; 105, 106) embutido no dito concreto e conectado entre si através de uma ou mais barras de aço (57) embutida no dito concreto.

7. Dormente ferroviário de compósito (50; 100), de acordo com a reivindicação 6, quando dependente da reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada um dos ditos engates de reforço delineados (60) apresenta, em correspondência de pelo menos uma das bordas laterais, um dente-guia (62) que se encaixe em uma canaleta de engate vertical (63) produzida em pelo menos um dos lados opostos de cada um dos ditos blocos conformados compósitos (55, 56; 105, 106).

8. Dormente ferroviário de compósito (50; 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende uma placa de reforço metálica (58; 108) acoplada de maneira estável acima do dito núcleo estrutural conformado (52; 101) e contida no interior da dita carcaça de revestimento externo (51; 101).

9. Dormente ferroviário de compósito (50; 100), de acordo com a reivindicação 8, quando dependente da reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dita placa de reforço metálica (58; 108) apresenta uma pluralidade de ranhuras atravessantes (65) adequadas para permitir a passagem do dito concreto quando o mesmo for injetado na dita lâmina de sustentação e contenção dobrada (59).

10. Dormente ferroviário de compósito (50; 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que cada uma das faces laterais da dita carcaça de revestimento externo (51; 510; 101) apresenta um formato em "S" (51') e a face inferior (51b; 510b; 101b) da dita carcaça de revestimento externo apresenta um projeto de rede (51") adequado para aumentar e aprimorar as forças de interação entre o lastro e o dito dormente ferroviário (50; 100), contribuindo assim para aumentar a resistência ao deslocamento lateral das vias ferroviárias durante a passagem de um trem.

11. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 101) é um corpo montado composto de uma parte superior (5; 70) e uma parte inferior (6; 71) unidas por meio de um sistema de acoplamento (7; 72) e uma cola de alta resistência.

12. Dormente ferroviário de compósito (50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a dita carcaça de revestimento externo (510) é um corpo único adequado para assegurar cobertura uniforme sem juntas.

13. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema tipo piezoelétrico (103) acoplado ao dito núcleo estrutural conformado (102) e em contato direto com a superfície interna, imediatamente abaixo do dito trilho, da dita carcaça de revestimento externo (101), adequado para ser atuado por meio da pressão exercida sobre o dito dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100) pela passagem do trem na via a fim de produzir energia elétrica e transferir a mesma através de um cabeamento (111) para um acumulador externo, disponibilizando a mesma na rede.

14. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100), de acordo com a reivindicação 13, quando a reivindicação 11 for dependente da reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito sistema piezoelétrico (103) compreende um contato elétrico (110) alojado em uma cavidade (107) produzida pelo menos na face superior (105a; 106a) de pelo menos um dos ditos blocos conformados compósitos (55, 56; 105, 106).

15. Dormente ferroviário de compósito (1; 50), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de transmissão de dados por satélite (115) acoplado à dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 101) e adequado para ser atuado por meio da pressão exercida sobre o dito dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100) pela passagem do trem na via e transmitir em tempo real pelo menos os seguintes dados: velocidade de trem, comprimento de trem, número de vagões, condições de via, distância entre dois trens consecutivos e distância entre dois trens opostos.

16. Dormente ferroviário de compósito (1; 50; 100), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de transmissão de dados por satélite (115) é integrado a uma placa sob trilho (114) alojada em um espaço (113) produzido na superfície superior (2a; 51a; 101a) da dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 101) e conectado a um repetidor de sinal externo através de um cabeamento.

17. Via férrea que compreende: - um par de trilhos (R) paralelos e separados entre si por uma bitola prefixada; - uma pluralidade de dormentes ferroviários compósitos (1; 50; 100) disposta pelo menos predominantemente entre os ditos trilhos de modo consecutivo e separadas entre si de modo a definir direções lineares paralelas entre si e incidentes à direção definida pelo ditos trilhos e adequadas para serem colocados com elevação próximo a um leito de fundação, em que cada um dos ditos dormentes ferroviários compósitos (1; 50; 100) inclui: uma carcaça de revestimento externo (2; 51; 101) fabricada de material compósito plástico; um núcleo estrutural conformado (3; 52; 102) fabricado de um material que compreende pelo menos um concreto reforçado pré-tensionado contido no interior da dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 510; 101); caracterizada pelo fato de que a dita carcaça de revestimento externo (2; 51; 510; 101) apresenta, na face externa superior (2a; 51a; 101a), dois grupos distintos e opostos de sulcos (4; 53) adequados para receber as placas- guia angulares (G) pertencentes aos sistemas de fixação do tipo elástico pré-montados (64) para a conexão de dois respectivos trilhos (R) ao dito dormente ferroviário (1; 50; 100), em que adicionalmente o dito material do dito núcleo estrutural conformado (52; 102) compreende aço, no formato de engates de reforço delineados (60), embutido no dito concreto.

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