73564540 Apostila Sistema de Freios UNIVIX

Faculdade Brasileira - UNIVIX

Dinâmica e Frenagem Ferroviária

Elaborado por:

José Luiz Borba

Mauro Antônio Bergantini

Coordenadores do Programa:

José Heleno Ferracioli Nunes

Isabela de Freitas Costa V. Pylro

Vitória - ES

Fevereiro – 2011

Prefácio

“Feliz aquele que transfere o que sabe

e aprende o que ensina.”

Cora Coralina

Pós Graduação em Engenharia Ferroviária Dinâmica e frenagem Ferroviária

UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba I

Sumário

1 Freio Automático......................................................................................... 1

1.1 Introdução .................................................................................................. 2

1.2 Histórico ..................................................................................................... 4

2 Equipamento de Freio 26-L .......................................................................... 9

2.1 Introdução ................................................................................................ 10

2.2 Equipamentos das locomotivas ................................................................. 11

2.2.1 Sistema de alimentação de ar comprimido ................................................ 13

2.2.1.1 Produção de ar comprimido ...................................................................... 14

2.2.1.1.1 Funcionamento do compressor ................................................................. 16

2.2.1.2 Armazenamento do ar comprimido ........................................................... 18

2.2.1.2.1 Válvula de dreno automático ..................................................................... 19

2.2.1.2.2 Torneira de isolamento do reservatório principal....................................... 21

2.2.1.2.3 Válvula de segurança E7-C ........................................................................ 22

2.2.1.2.4 Válvula de retenção do reservatório principal ............................................ 23

2.2.1.2.5 Torneira Interruptora ................................................................................ 24

2.2.1.3 Condicionamento do ar comprimido ......................................................... 25

2.2.1.3.1 Regulador do compressor ......................................................................... 26

2.2.1.3.2 Torneira de sobrecarga do compressor ..................................................... 28

2.2.1.3.3 Manômetros duplos de ar ......................................................................... 29

2.2.1.3.4 Filtros e secador de ar ............................................................................... 30

2.2.2 Distribuição .............................................................................................. 32

2.2.2.1 Encanamento geral.................................................................................... 33

2.2.2.1.1 Válvula de freio de emergência ................................................................. 34

2.2.2.1.2 Válvula de descarga n.º 8 ou válvula de descarga KM ................................ 35

2.2.2.2 Encanamento equilibrante dos reservatórios principais ............................. 37

2.2.2.2.1 Válvula de retenção do encanamento equilibrante dos reservatórios

principais .................................................................................................. 38

2.2.2.3 Encanamento equilibrante dos cilindros de freio ....................................... 39

2.2.2.4 Torneiras extremas ................................................................................... 40

2.2.2.5 Mangueiras de freio .................................................................................. 41

2.2.3 Controle .................................................................................................... 43

2.2.3.1 Manipulador automático 26-C ................................................................... 44

2.2.3.1.1 Punho do manipulador automático ............................................................ 46


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba II

2.2.3.1.2 Válvula interruptora do manipulador automático ....................................... 49

2.2.3.1.3 Válvula reguladora .................................................................................... 51

2.2.3.1.4 Válvula-relé ............................................................................................... 52

2.2.3.1.5 Válvula Interruptora do encanamento geral ............................................... 53

2.2.3.1.6 Válvula de descarga .................................................................................. 54

2.2.3.1.7 Válvula de emergência .............................................................................. 55

2.2.3.1.8 Válvula de supressão ................................................................................. 56

2.2.3.1.9 Reservatório equilibrante .......................................................................... 57

2.2.3.1.10 Válvula Interruptora do reservatório equilibrante ....................................... 58

2.2.3.2 Manipulador independente SA-26 .............................................................. 59

2.2.3.2.1 Válvula de Controle 26-F ........................................................................... 62

2.2.3.2.1.1 Funcionamento da válvula de controle 26-F ............................................... 68

2.2.3.2.2 Válvula-relé J-1 .......................................................................................... 74

2.2.3.2.2.1 Funcionamento da válvula-relé J-1 ............................................................. 76

2.2.3.2.3 Válvula-relé J-1.6.16 ou válvula-relé J-1.4.14 .............................................. 78

2.2.3.2.4 Válvula-relé HB-5 ....................................................................................... 80

2.2.3.2.5 Válvula de transferência MU-2A ................................................................. 81

2.2.3.2.5.1 Funcionamento da válvula MU-2A .............................................................. 82

2.2.3.2.6 Válvula seletora F-1 ................................................................................... 84

2.2.3.2.6.1 Funcionamento válvula seletora F-1 ........................................................... 86

2.2.3.3 Controles de segurança do trem ................................................................ 89

2.2.3.3.1 Válvula de aplicação de freio P2-A ............................................................. 91

2.2.3.3.1.1 Funcionamento da válvula de aplicação de freio P2-A ................................ 94

2.2.3.4 Dispositivo de proteção contra fracionamento de trem – quebra de

trem .......................................................................................................... 98

2.2.3.4.1 Funcionamento da válvula interruptora de carregamento A-1 .................... 99

2.2.3.5 Dispositivo de intertravamento do freio dinâmico .................................... 103

2.2.3.6 Equipamento de controle de patinação de rodas ..................................... 104

2.2.3.6.1 Funcionamento do equipamento de controle de patinação de rodas ........ 105

2.2.3.7 Dispositivo de locomotiva morta ............................................................. 107

2.2.4 Aplicação ................................................................................................ 109

2.2.4.1 Cilindro de Freio ..................................................................................... 110

2.2.4.1.1 Criação de pressão no cilindro de freio da locomotiva ............................. 112

2.2.4.2 Ajustador de folga ................................................................................... 113

2.2.4.3 Sapatas de freio ...................................................................................... 114

2.2.4.4 Freio manual da locomotiva .................................................................... 118


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba III

2.3 Equipamentos dos vagões ....................................................................... 120

2.3.1 Distribuição ............................................................................................ 122

2.3.1.1 Torneiras extremas ................................................................................. 123

2.3.1.2 Mangueiras de freio ................................................................................ 125

2.3.1.3 Válvula de descarga ................................................................................ 126

2.3.2 Controle .................................................................................................. 127

2.3.2.1.1 Válvula de controle AB ............................................................................ 129

2.3.2.1.2 Válvula de controle ABD .......................................................................... 132

2.3.2.1.3 Válvula de controle ABDW ....................................................................... 134

2.3.2.1.4 Válvula de controle DB-60 ....................................................................... 135

2.3.2.2 Reservatório combinado .......................................................................... 136

2.3.2.2.1 Coletor de pó combinado com torneira de isolamento............................. 138

2.3.2.3 Retentor de controle de alívio ................................................................. 139

2.3.3 Aplicação ................................................................................................ 141

2.3.3.1 Timoneria de freio .................................................................................. 142

2.3.3.2 Equipamento vazio/carregado ................................................................. 144

2.3.3.3 Ajustador automático de folga ................................................................ 153

2.3.4 Freio manual dos Vagões ........................................................................ 155

3 Sistema de Freio a Ar Controlado por Computador .................................. 157

3.1 Introdução .............................................................................................. 158

3.1.1 Módulo de Processador Integrado - IPM ................................................... 162

3.1.2 Unidade de controle eletropneumático – EPCU......................................... 165

3.1.3 Módulo de interligação dos relés – RIM ................................................... 168

3.1.4 Válvula de freio eletrônico – EBV ............................................................. 169

3.1.5 Módulo de interface com o operador ou display – OIM ............................ 171

4 Freio Eletro Pneumático de Vagões .......................................................... 173

4.1 Conceitos básicos ................................................................................... 174

4.2 Sistema de controle de freio EP-60 .......................................................... 176

4.2.1 Equipamento da locomotiva .................................................................... 177

4.2.2 Equipamento do vagão ............................................................................ 184

4.2.3 Dispositivo auxiliar da extremidade do trem – AED ................................. 188

4.2.4 Comunicações da linha do trem .............................................................. 190

4.3 Frenagem do trem .................................................................................. 191

4.3.1 Inicialização do trem ............................................................................... 192

4.3.2 Bloqueio de segurança da linha do trem .................................................. 193

4.3.3 Varredura manual ................................................................................... 194


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba IV

4.3.4 Configuração do trem ............................................................................. 195

4.3.5 Comandos de frenagem .......................................................................... 196

4.3.6 Registro de dados ................................................................................... 197

4.4 Controle de freio do trem ECP ................................................................. 199

4.4.1 O sistema WireDP .................................................................................... 200

5 Dinâmica da Frenagem ............................................................................ 203

5.1 Introdução .............................................................................................. 204

5.2 Força de frenagem .................................................................................. 209

5.2.1 Força transmitida pelos cilindros ............................................................. 210

5.2.2 Relação Total de alavancas ...................................................................... 211

5.2.3 Rendimento da timoneria ........................................................................ 213

5.2.4 Exemplo .................................................................................................. 214

5.3 Taxa de frenagem ................................................................................... 215

5.3.1 Exemplo .................................................................................................. 216

5.3.2 Taxa de frenagem dos vagões ................................................................. 217

5.3.3 Taxa de frenagem das locomotivas ......................................................... 218

5.3.4 Exemplo .................................................................................................. 219

6 Manuseio dos Trens ................................................................................ 221

6.1 Introdução .............................................................................................. 222

6.2 Recomendações na operação dos freios .................................................. 223

6.3 Partida de um trem ................................................................................. 225

6.3.1 Trecho em nível ...................................................................................... 226

6.3.2 Trecho em rampa ascendente.................................................................. 227

6.3.3 Trecho em rampa descendente................................................................ 229

6.3.4 Trecho em rampa ascendente com movimento a ré ................................. 230

6.3.5 Trecho em rampa descendente com movimento a ré e com trem

esticado .................................................................................................. 231

6.3.6 Trecho em rampa descendente com movimento a ré e com o trem

encolhido ................................................................................................ 232

6.4 Parada de um trem .................................................................................. 233

6.4.1 Trecho em rampa descendente com auxílio do freio dinâmico ................. 234

6.4.2 Trecho em rampa descendente sem auxílio do freio dinâmico ................. 236

6.4.3 Trecho em rampa descendente com o trem encolhido ............................. 237

6.4.4 Trecho em rampa ascendente com o trem esticado por redução do

acelerador ............................................................................................... 238

6.4.5 Trecho em rampa ascendente trem encolhido com movimento a ré ......... 239


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba V

6.4.6 Trecho em rampa descendente trem esticado com movimento a ré ......... 240

6.5 Redução ou controle da velocidade de um trem ...................................... 241

6.5.1 Trecho em rampa descendente com o trem encolhido e com o auxílio

do freio dinâmico .................................................................................... 242

6.5.2 Trecho em rampa descendente com o trem encolhido e sem o auxílio

do freio dinâmico .................................................................................... 243

6.5.3 Trecho em rampa ascendente trem esticado através de redução do

acelerador ............................................................................................... 244

6.5.4 Trecho com ponto de inflexão (crista) através da redução do

acelerador ............................................................................................... 245

6.5.5 Trecho ondulado através da modulação do acelerador ............................ 246

6.5.6 Trecho ondulado através dos freios a ar .................................................. 247

7 Referências Bibliográficas ........................................................................ 249

7.1 Bibliografia ............................................................................................. 250


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba VI


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba VII

Figuras

Figura 1.1 Aplicação dos freios nos primórdios da ferrovia .......................................... 2

Figura 1.2 Sistema de freio pneumático ....................................................................... 3

Figura 1.3 George Westinghouse ................................................................................. 4

Figura 1.4 Esquema simplificado do Sistema de Freio a Ar Direto................................. 5

Figura 1.5 Esquema simplificado do Sistema de Freio a Ar Automático ........................ 6

Figura 1.6 Carregamento do sistema ........................................................................... 7

Figura 1.7 Aplicação do freio ....................................................................................... 7

Figura 1.8 Alívio do freio ............................................................................................. 8

Figura 2.1 Localização dos principais componentes do sistema de freio na

locomotiva ................................................................................................ 11

Figura 2.2 Sistema de freio da locomotiva .................................................................. 12

Figura 2.3 Sistema de alimentação de ar comprimido ................................................ 13

Figura 2.4 Compressor alternativo ............................................................................. 14

Figura 2.5 Compressor acionado diretamente pelo motor diesel ................................ 14

Figura 2.6 Compressor acionado por motor elétrico .................................................. 15

Figura 2.7 Resfriador intermediário refrigerado a água .............................................. 16

Figura 2.8 Resfriador intermediário refrigerado por ventilação forçada ...................... 16

Figura 2.9 Posicionamento da válvula de segurança do resfriador intermediário ........ 17

Figura 2.10 Localização dos reservatórios principais .................................................... 18

Figura 2.11 Válvula de dreno automático e manual ...................................................... 19

Figura 2.12 Válvula de dreno automático e manual 580-H............................................ 20

Figura 2.13 Válvula de dreno automático D-1 .............................................................. 20

Figura 2.14 Válvula de segurança ................................................................................ 22

Figura 2.15 Válvula de retenção ................................................................................... 23

Figura 2.16 Torneira interruptora ................................................................................ 24

Figura 2.17 Chave pressostática CCS ........................................................................... 26

Figura 2.18 Válvula magnética CGS .............................................................................. 26

Figura 2.19 Manômetros duplos de ar ......................................................................... 29

Figura 2.20 Filtro centrífugo ........................................................................................ 30

Figura 2.21 Secador de ar por adsorção ....................................................................... 31

Figura 2.22 Ligações e conexões WABCOSEAL .............................................................. 32

Figura 2.23 Válvula de emergência .............................................................................. 34

Figura 2.24 Válvula de descarga nº 8 e válvula de descarga KM ................................... 35


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba VIII

Figura 2.25 Posicionamento das torneiras .................................................................... 40

Figura 2.26 Mangueiras flexíveis de acoplamento ........................................................ 41

Figura 2.27 Mangueira de freio .................................................................................... 41

Figura 2.28 Suporte de engate ..................................................................................... 42

Figura 2.29 Manipulador automático 30 AC-DW ........................................................... 43

Figura 2.30 Manipulador automático 26-C ................................................................... 43

Figura 2.31 Manipulador 26-C...................................................................................... 45

Figura 2.32 Face dianteira do manipulador 26-C .......................................................... 45

Figura 2.33 Punho do manipulador automático ............................................................ 46

Figura 2.34 Zonas de aplicação do freio automático ..................................................... 46

Figura 2.35 Válvula Interruptora .................................................................................. 49

Figura 2.36 Punho do manipulador independente SA-26 .............................................. 59

Figura 2.37 Zonas de aplicação do freio independente ................................................. 59

Figura 2.38 Válvula de controle 26-F ............................................................................ 62

Figura 2.39 Diagrama da válvula de controle 26-F ........................................................ 62

Figura 2.40 Parte de serviço da válvula de controle 26-F .............................................. 63

Figura 2.41 Parte de alívio rápido ................................................................................ 66

Figura 2.42 Válvula-relé J-1 .......................................................................................... 74

Figura 2.43 Diagrama da válvula-relé J-1 ...................................................................... 74

Figura 2.44 Válvula-relé J-1.6-16 .................................................................................. 78

Figura 2.45 Diagrama da válvula-relé J-1.6-16 .............................................................. 78

Figura 2.46 Válvula-relé HB-5 ....................................................................................... 80

Figura 2.47 Válvula de transferência MU-2A ................................................................. 81

Figura 2.48 Posição Comandante ou Morta .................................................................. 82

Figura 2.49 Posição Comandada - 6 ou 26 ................................................................... 83

Figura 2.50 Posição Comandante - 24 .......................................................................... 83

Figura 2.51 Válvula seletora F-1 ................................................................................... 84

Figura 2.52 Diagrama esquemático da válvula seletora F-1........................................... 85

Figura 2.53 Posição Comandante ou Morta .................................................................. 86

Figura 2.54 Posição Comandante - 6 ou 26 .................................................................. 87

Figura 2.55 Posição Comandada - 24 ........................................................................... 87

Figura 2.56 Posição de fracionamento ......................................................................... 88

Figura 2.57 Válvula Magnética F A-4 (VMV) .................................................................. 89

Figura 2.58 Válvula de pedal ........................................................................................ 89

Figura 2.59 Válvulas de controle do ATC ...................................................................... 90

Figura 2.60 Válvula de aplicação P2-A .......................................................................... 91


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba IX

Figura 2.61 Diagrama da válvula de aplicação de freio P2-A ......................................... 92

Figura 2.62 Posição de aplicação ................................................................................. 95

Figura 2.63 Posição de alívio ....................................................................................... 96

Figura 2.64 Válvula interruptora de carregamento A-1 ................................................. 98

Figura 2.65 Diagrama da válvula piloto interruptora de carregamento A-1 ................... 98

Figura 2.66 Locomotiva comandante ou comandada - alívio normal ............................. 99

Figura 2.67 Locomotiva comandante - emergência por fracionamento ......................... 99

Figura 2.68 Posição do pistão atuante depois que o reservatório de volume tiver

sido descarregado ................................................................................... 100

Figura 2.69 Locomotiva comandante - emergência intencional e Locomotiva

comandada - qualquer emergência .......................................................... 101

Figura 2.70 Torneira interruptora de 3/8” .................................................................. 104

Figura 2.71 Válvula limitadora ajustável ..................................................................... 105

Figura 2.72 Dispositivo de locomotiva morta ............................................................. 107

Figura 2.73 Válvula C-1-40-8...................................................................................... 107

Figura 2.74 Atuador final do sistema de freio pneumático da locomotiva ................... 109

Figura 2.75 Montagem do atuador final do sistema de freio no truque ...................... 109

Figura 2.76 Cilindro de freio ...................................................................................... 110

Figura 2.77 Componentes do cilindro de freio ........................................................... 110

Figura 2.78 Diagrama esquemático de um cilindro de freio ........................................ 110

Figura 2.79 Ajustador manual de folga ...................................................................... 113

Figura 2.80 Ajustador de automático de folga ........................................................... 113

Figura 2.81 Sapata de ferro fundido........................................................................... 114

Figura 2.82 Sapata de composição não metálica ........................................................ 115

Figura 2.83 Componentes da sapata de freio de composição não metálica ................ 115

Figura 2.84 Freio manual da locomotiva .................................................................... 118

Figura 2.85 Corrente diretamente ligada a haste do cilindro de freio ......................... 118

Figura 2.86 Localização dos componentes de freio a ar no vagão .............................. 120

Figura 2.87 Sistema de freio dos vagões .................................................................... 121

Figura 2.88 Ligações e conexões WABCOSEAL ............................................................ 122

Figura 2.89 Tê de ramal ............................................................................................. 122

Figura 2.90 Torneira angular de punho auto travante ................................................ 123

Figura 2.91 Torneira reta ........................................................................................... 123

Figura 2.92 Mangueira de freio .................................................................................. 125

Figura 2.93 Válvula de descarga nº 8 ......................................................................... 126

Figura 2.94 Válvula de controle AB ............................................................................ 129


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba X

Figura 2.95 Componentes da válvula de controle AB .................................................. 130

Figura 2.96 Válvula de controle ABD .......................................................................... 132

Figura 2.97 Válvula de controle ABDW ....................................................................... 134

Figura 2.98 Válvula de controle DB-60 ....................................................................... 135

Figura 2.99 Válvula de controle DB-60 instalada no vagão .......................................... 135

Figura 2.100 Reservatório combinado .......................................................................... 136

Figura 2.101 Volume dos reservatórios combinados .................................................... 136

Figura 2.102 Coletor de pó combinado com torneira de isolamento ............................. 138

Figura 2.103 Retentor de controle de alívio .................................................................. 139

Figura 2.104 Punho na posição horizontal ................................................................... 139

Figura 2.105 Punho na posição vertical ........................................................................ 140

Figura 2.106 Timoneria de freio de vagões .................................................................. 142

Figura 2.107 Posição do cilindro de freio ..................................................................... 142

Figura 2.108 Alavancas de força do tipo vertical .......................................................... 143

Figura 2.109 Ponto de apoio da alavanca do cilindro de freio para vagão vazio ............ 145

Figura 2.110 Ponto de apoio da alavanca do cilindro de freio para vagão carregado..... 145

Figura 2.111 Localização do comutador de freio .......................................................... 146

Figura 2.112 Comutador de freio manual ..................................................................... 146

Figura 2.113 Comutador de freio automático ............................................................... 146

Figura 2.114 Cilindro de freio com pistão diferencial ................................................... 146

Figura 2.115 Condição do cilindro de freio com pistão diferencial para vagão vazio..... 147

Figura 2.116 Condição do cilindro de freio com pistão diferencial para vagão

carregado ................................................................................................ 147

Figura 2.117 Válvula de mudança manual AB-5 ............................................................ 147

Figura 2.118 Punho da válvula AB-5 ............................................................................. 148

Figura 2.119 Válvula de mudança automática VTA ....................................................... 148

Figura 2.120 Instalação da válvula VTA ........................................................................ 148

Figura 2.121 Condição da válvula VTA para vagão vazio .............................................. 149

Figura 2.122 condição da válvula VTA para condição vagão carregado ......................... 149

Figura 2.123 Reservatório adicional ............................................................................. 150

Figura 2.124 Válvula EL-60 e Válvula EL-X .................................................................... 150

Figura 2.125 Instalação da válvula EL-X no vagão ......................................................... 151

Figura 2.126 Vagão vazio ............................................................................................ 151

Figura 2.127 Vagão carregado ..................................................................................... 151

Figura 2.128 Ajustador pneumático ............................................................................. 153

Figura 2.129 Tipos de ajustadores mecânicos .............................................................. 153


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba XI

Figura 2.130 Detalhes internos dos ajustadores mecânicos ......................................... 154

Figura 2.131 Freio manual de volante com catraca ...................................................... 155

Figura 3.1 Configuração do CCBII ............................................................................ 158

Figura 3.2 Comunicação entre os módulos eletrônicos ............................................ 159

Figura 3.3 Interface com o sistemas da locomotiva .................................................. 160

Figura 3.4 O Módulo do Processador Integrado -IPM ................................................ 162

Figura 3.5 Luzes de indicação do IPM ...................................................................... 163

Figura 3.6 Unidade de controle eletropneumático - EPCU ......................................... 165

Figura 3.7 Instalação da EPCU .................................................................................. 167

Figura 3.8 Reservatório equilibrante ........................................................................ 167

Figura 3.9 Módulo de interligação dos relés - RIM .................................................... 168

Figura 3.10 Manipulador vertical ou lateral ................................................................ 169

Figura 3.11 Manipulador horizontal ou frontal ........................................................... 169

Figura 3.12 Manipulador horizontal ou frontal com display ......................................... 170

Figura 3.13 Computador IFC e displays IDU ............................................................... 171

Figura 3.14 Módulo de interface com o operador - OIM .............................................. 171

Figura 4.1 Sistema de Controle de Freio EP-60 ......................................................... 176

Figura 4.2 Diagrama de blocos da Unidade Head-End - HEU ..................................... 177

Figura 4.3 Controlador de Comunicações da Linha do Trem – TCC........................... 178

Figura 4.4 Fonte de Alimentação da Linha do Trem .................................................. 178

Figura 4.5 Unidade de Interface do Operador instalada numa locomotiva Dash-9 ..... 179

Figura 4.6 Unidade de Interface do Operador – OIU.................................................. 179

Figura 4.7 Caixa de Junção Central .......................................................................... 179

Figura 4.8 Cabo da Linha do Trem ........................................................................... 180

Figura 4.9 Interligação do Cabo da Linha do Trem entre vagões .............................. 180

Figura 4.10 Caixa de Junção da Linha do Trem .......................................................... 180

Figura 4.11 Caixa de Junção da Linha do Trem .......................................................... 181

Figura 4.12 Válvula de freio eletrônico - EBV .............................................................. 181

Figura 4.13 Unidade de Controle Eletro Pneumático – EPCU ....................................... 181

Figura 4.14 Módulo do Processador Integrado – IPM .................................................. 182

Figura 4.15 Módulo de interligação dos relés - RIM .................................................... 182

Figura 4.16 Localização dos componentes do equipamento da locomotiva ................ 183

Figura 4.17 Esquemático do vagão EP-60 ................................................................... 184

Figura 4.18 Válvula de controle EP-60 ........................................................................ 184

Figura 4.19 Dispositivo de Controle do Vagão – CCD e seus componentes ................. 185

Figura 4.20 Dispositivo de Identificação do Vagão - CID ............................................. 185


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba XII

Figura 4.21 Caixa de Junção do cabo da Linha do Trem ............................................. 186

Figura 4.22 Localização dos componentes do Equipamento do vagão ........................ 187

Figura 4.23 Dispositivo Auxiliar da Extremidade do Trem – AED ................................ 188

Figura 4.24 Localização do Dispositivo Auxiliar da Extremidade do Trem .................. 188

Figura 4.25 Tela Windows Datacord 5200 .................................................................. 198

Figura 4.26 Controle de freio do trem ECP ................................................................. 199

Figura 5.1 Força de inércia ....................................................................................... 204

Figura 5.2 Força de frenagem .................................................................................. 205

Figura 5.3 Calo de roda ........................................................................................... 207

Figura 5.4 Esquemático da timoneria de freio de um vagão ...................................... 211


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba XIII

Tabelas

Tabela 2.1 Escala dos manômetros............................................................................. 29

Tabela 2.2 Indicação de pressão nos manômetros duplos de ar .................................. 29

Tabela 2.3 Torneiras utilizadas nas extremidades dos encanamentos ........................ 40

Tabela 2.4 Finalização dos encanamentos da locomotiva ........................................... 40

Tabela 2.5 Tipos de mangueiras de freio das locomotivas .......................................... 41

Tabela 2.6 Pressão desenvolvidas pelas válvulas-relé do tipo J .................................... 79

Tabela 2.7 Tipos de cilindro de freio de locomotivas ................................................ 111

Tabela 2.8 Condição da torneira angular .................................................................. 123

Tabela 2.9 Tipos de mangueiras de freio de vagões ................................................. 125

Tabela 2.10 Tipos de válvulas de controle .................................................................. 128

Tabela 2.11 Reservatórios combinados utilizados nas ferrovias brasileiras ................. 136

Tabela 2.12 Condição da torneira de isolamento ........................................................ 138

Tabela 2.13 Tipos de cilindro de freio de vagões ........................................................ 141

Tabela 3.1 Indicação propiciada pelo conjunto de luzes na frente do computador

IPM ......................................................................................................... 163

Tabela 3.2 Funções dos módulos que compõem a unidade de controle

eletropneumático .................................................................................... 166

Tabela 3.3 Funções dos relés operacionais do RIM ................................................... 168

Tabela 5.1 Taxas de frenagem recomendadas pela AAR ........................................... 217


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba XIV


UNIVIX / VALE Professor: José Luiz Borba 1

Dinâmica e Frenagem

Ferroviária

1 Freio Automático

José Luiz Borba / Mauro Antônio Bergantini



1.1 Introdução

Aumentar a capacidade de transporte de um trem não é somente uma questão de colocar

mais vagões na composição.

Três fatores são determinantes para a um aumento do volume de carga transportado:

1. Aumento da velocidade do trem;

2. Aumento da carga útil por vagão;

3. Aumento da quantidade de vagões no trem.

Os fatores acima acarretam problemas técnicos como: capacidade de tração das

locomotivas, capacidade dos trilhos, controle do tráfego de composições longas e mais

velozes, sinalização, traçados das vias, pátios e linhas auxiliares, frenagem das

composições, etc., devem ser superados para possibilitar o aumento da carga útil.

Frear um trem não é uma tarefa simples.

O que possibilita isso é um sistema composto de compressores, tubulações, mangueiras,

reservatórios, válvulas, cilindros, etc., onde cada unidade de uma composição

(locomotivas e vagões) tem seu próprio equipamento de freios.

Esses equipamentos tem que trabalhar de forma sincronizada para que a composição

possa frear de maneira uniforme e segura até parar.

Os sistemas de freio dos trens evoluíram através dos tempos junto com outros

desenvolvimentos técnicos, motivados pela necessidade de acompanhar o

desenvolvimento do transporte de carga nas ferrovias.

Nos primórdios da ferrovia havia muita limitação da velocidade das composições em

decorrência da falta de um sistema de frenagem eficaz, pois somente a locomotiva

possuía capacidade de frear em uma composição.

Figura 1.1 Aplicação dos freios nos primórdios da ferrovia



As pequenas composições da época podiam ser paradas somente com o peso aderente

da locomotiva e a frenagem era feita com a aplicação de contravapor e pelo acionamento

manual do freio mecânico, composto por alavancas, que provocava a pressão de sapatas

de madeira contra as rodas.

A necessidade de se aumentar o número de vagões em uma composição levou ao

desenvolvimento do sistema de freios e incorporação dos equipamentos de frenagem nos

vagões além da locomotiva.

O grande desafio, entretanto, não é só instalar equipamentos desse tipo nos vagões, e

sim fazê-los trabalhar em sincronia.

A frenagem dos trens atuais é produzida por um sistema de freio pneumático que possui

como atuador final um dispositivo mecânico, acionado por um Cilindro de Freio, cujo

êmbolo é deslocado de forma que sua haste, através de um conjunto de alavancas,

denominado de Timoneria, aplique esforço numa peça, denominada de Sapata de Freio,

que atrita diretamente com a superfície de rolamento da roda.

P

Cilindro de freio

Timoneria

Sapata de freio

Contra sapata

Alavanca de freio

Figura 1.2 Sistema de freio pneumático

A força total exercida pela sapata de material não metálico sobre a superfície de

rolamento da roda na direção radial é originada pela aplicação de ar comprimido sobre o

êmbolo do cilindro de freio.

Durante o contato deslizante entre a sapata de freio e a roda, surge uma força de atrito,

diretamente proporcional à força aplicada pela sapata de freio, que produz o conjugado

retardador responsável pela redução da velocidade do trem.

Por esse motivo, o sistema de freio pneumático também é denominado de Sistema de

Freio de Atrito.



1.2 Histórico

O primeiro sistema de freio a ar comprimido desenvolvido para composições surgiu em

1869.

Seu criador, George Westinghouse o chamou de Freio a Ar Direto.

Figura 1.3 George Westinghouse

O sistema de Freio a Ar Direto era composto por:

Compressor Fornece o ar comprimido para o Reservatório Principal;

Reservatório Principal Vaso de armazenamento do ar comprimido;

Válvula Alimentadora Controla a liberação do ar comprimido armazenado no

Reservatório Principal para o Encanamento Geral através do

Manipulador de Freio;

Encanamento Geral Encanamento composto por um conjunto de tubos ligados

entre si por torneiras e mangueiras flexíveis, que atravessa

longitudinalmente cada veículo levando o ar comprimido ao

longo da composição;

Cilindro de Freio Cilindro de acionamento simples com retorno por mola, cujo

êmbolo com haste é deslocado devido à força produzida pela

introdução do ar comprimido, através de uma derivação do

Encanamento Geral, na sua câmara interna;

Timoneria de Freio Conjunto de alavancas e tirantes conectado à haste do Cilindro

de Freio, responsável pela transferência de esforços, a partir

do avanço da haste, para as Sapatas de Freio, que atritam

diretamente com a superfície de rolamento da roda.



Figura 1.4 Esquema simplificado do Sistema de Freio a Ar Direto

Como o nome sugere, na aplicação dos freios o ar comprimido armazenado no

Reservatório Principal é liberado pela Válvula de Controle para o Encanamento Geral, que

pressuriza diretamente a câmara dos Cilindros de Freio.

Consequentemente, a haste do Cilindro de Freio avança e aplica uma força na Timoneria

de Freio, que a transforma numa força radial da Sapata de Freio na roda do veículo.

O alívio dos freios é feito esgotando-se o ar comprimido do Encanamento Geral e dos

Cilindros de Freio para a atmosfera através da Válvula de Controle.

Isso foi um avanço muito grande para a época, de modo que seu uso foi difundido

rapidamente tanto nos trens de carga quanto nos trens de passageiros.

Sua aplicação foi mais efetiva na Europa onde as composições eram pequenas e

compostas de vagões variados.

No entanto este sistema teve de ser abandonado por apresentar uma série de

inconveniências, tais como: o tamanho dos componentes necessários para sua aplicação,

sua eficiência ficava comprometida em composições maiores que 12 vagões, perda de

rendimento em grandes altitudes, dificuldade de manutenção e não era automático, isto

é, os freios não mais seriam aplicados se houvesse um fracionamento do trem ou uma

ruptura na mangueira do Encanamento Geral.

Além disso, os primeiros vagões tinham o freio acionado antes daqueles que ficavam no

final da composição, o fazia com que vagões em que os freios ainda não estavam

totalmente aplicados, empurrassem os primeiros vagões e a locomotiva.

Para suprir estas deficiências do Freio a Ar Direto, principalmente a de não ser

automático, George Westinghouse desenvolveu e patenteou em 1872, outro sistema, que

denominou de Freio a Ar Automático.



O termo automático deveu-se ao fato de que esse novo sistema aplicava os freios

automaticamente em todos os vagões da composição, sem a interferência do maquinista,

caso houvesse um vazamento ou uma mangueira se partisse.

Para implementar esse novo sistema, além do Cilindro de Freio já existente em cada um

dos veículos, foram introduzidos:

Válvula de comando Responsável pela aplicação ou alívio dos freios, sendo

comandada pelo diferencial de pressão entre o Encanamento

Geral e o Reservatório Auxiliar.

Reservatório auxiliar Vaso armazenador do ar comprimido responsável pelo

acionamento dos Cilindros de Freio.

Figura 1.5 Esquema simplificado do Sistema de Freio a Ar Automático

A Válvula de Comando ficou assim conhecida como Válvula Tríplice devido as suas três

funções básicas:

1. Carregamento do sistema

A Válvula de Comando direciona o ar vindo do Reservatório Principal da locomotiva

através do Encanamento Geral para o carregamento do Reservatório Auxiliar até a

equalização das pressões, mantendo o Reservatório Auxiliar disponível para

acionamento dos freios.

É importante ressaltar que quando a composição inicia sua operação, ou após uma

frenagem, é necessário que os reservatórios de cada veículo sejam recarregados.



Figura 1.6 Carregamento do sistema

2. Aplicação do freio

Quando se deseja aplicar o freio na composição, efetua-se uma redução da pressão no

Encanamento Geral.

A Válvula de Controle interrompe o fluxo de ar do Encanamento Geral e direciona o ar

armazenado no Reservatório Auxiliar, por ocasião do carregamento, para pressurizar a

câmara do Cilindro de Freio.

O fato do ar de alimentação dos Cilindros de Freio já estar presente no próprio vagão,

não sendo necessário esperar pela sua vinda desde o reservatório da locomotiva, torna

menor o tempo para aplicação do freio através da Timoneira e das Sapatas de Freio

contra as rodas.

Figura 1.7 Aplicação do freio

A Válvula de Controle também atua efetuando a aplicação dos freios automaticamente,

sem interferência do maquinista, quando ocorre um vazamento ou avaria do sistema.

3. Alívio do freio

Quando se deseja soltar o freio da composição, efetua-se um aumento da pressão do

Encanamento Geral



A Válvula de Comando atua descarregando para a atmosfera o ar que estava contido

no Cilindro de Freio, provocando um alívio das Sapatas de Freio.

Durante essa operação, o Encanamento Geral volta a carregar o Reservatório Auxiliar,

recarregando-o para um novo acionamento.

Figura 1.8 Alívio do freio




Ferroviária

2 Equipamento de Freio 26-L




2.1 Introdução

O Equipamento de Freio 26-L é parte do sistema de freios dos trens que operam com

Freio a Ar Automático, que tem seus componentes instalados na locomotiva e em todos

os vagões da composição.

Possui todas as particularidades requeridas para o serviço de locomotivas de linha,

inclusive controle de segurança, controle de sobre velocidade, intertravamento com o

freio dinâmico e proteção contra fraccionamento do trem.

É adequado para operação em tração múltipla com as locomotivas equipadas com os

sistemas de freio anteriores 6-SL e 24-RL.

Seus principais componentes são:

Manipulador de freio 26-C

Válvula de controle 26-F



2.2 Equipamentos das locomotivas

A aplicação do freio automático é feita a partir da locomotiva, cujo equipamento, além do

seu próprio freio, controla também a frenagem dos vagões.

A Figura 2.1 mostra a configuração do Equipamento de Freio 26-L numa locomotiva,

dando destaque a alguns de seus principais componentes.

1- Mangueira do encanamento geral 2- Torneira angular

3- Mangueiras dos encanamentos equilibrante dos reservatórios

principais, equilibrante dos cilindros de freio e atuante

4- Torneiras de esfera

5- Sapatas de freio 6- Cilindros de freio

7- Compartimento de válvulas 8- Válvula de pedal

9- Válvula de emergência 10- Válvula MU-2-A

11- Manipulador automático 12- Válvula de segurança

13- Válvula magnética 14- Válvula descarga

15- Reservatório principal 16- Compressor

Figura 2.1 Localização dos principais componentes do sistema de freio na locomotiva



O sistema de freio da locomotiva é composto das seguintes unidades:

Alimentação

Produção

Armazenamento

Condicionamento

Distribuição

Controle

Aplicação

Reservatório

Principal nº1

Reservatório

Principal nº2

Armazenamento

Torneira

de dreno

Torneira

de dreno

Torneira

de dreno

Filtro

Coletor

de pó

centrífugoTorneira

interruptora

Válvula

de

retenção

Válvula de

segurança

150 psi

Para o sistema dos

equipamentos auxiliares

Compressor de ar

Filtro de

admissão

Válvula de

segurança do

compressor

de ar

175 psi

Resfriador

intermediário

Válvula de

segurança do

resfriador

intermediário

60 psi

Ligação elétrica

Torneira de

sobrecarga

Válvula

magnética do

compressor

Torneira

interruptora

Serpentina de resfriamento

Válvula de

retenção

Encanamento geral

Encanamento equilibrante dos reservatórios principais

Encanamento equilibrante dos cilindros de freio

Válvula de

descarga

nº8

Distribuição

Controle

Válvula

alimentadora

Manipulador

de freio

Torneira

interruptora

Dispositivo de

locomotiva

morta

Chave

pressostática

Alimentação

Governador do

compressor

125 a 140 psi

Condicionamento

Produção

Figura 2.2 Sistema de freio da locomotiva



2.2.1 Sistema de alimentação de ar comprimido

O sistema de alimentação de ar comprimido é composto das seguintes unidades:

Produção

Armazenamento

Condicionamento

Reservatório

Principal nº1

Reservatório

Principal nº2

Armazenamento

Torneira

de dreno

Torneira

de dreno

Torneira

de dreno

Filtro

Coletor

de pó

centrífugoTorneira

interruptora

Válvula

de

retenção

Válvula de

segurança

150 psi

Para o sistema dos

equipamentos auxiliares

Compressor de ar

Filtro de

admissão

Válvula de

segurança do

compressor

de ar

175 psi

Resfriador

intermediário

Válvula de

segurança do

resfriador

intermediário

60 psi

Ligação elétrica

Torneira de

sobrecarga

Válvula

magnética do

compressor

Torneira

interruptora

Serpentina de resfriamento

Chave

pressostáticaGovernador do

compressor

125 a 140 psi

Condicionamento

Produção

Para o sistema

de freio a ar

Figura 2.3 Sistema de alimentação de ar comprimido



2.2.1.1 Produção de ar comprimido

A produção de ar comprimido é realizada por um compressor de ar do tipo alternativo de

duplo estágio de compressão composto de:

2 (dois) cilindros de baixa pressão (de diâmetro maior, dispostos lateralmente no

cárter)

1 (um) cilindro de alta pressão (disposto ao centro dos dois cilindros de baixa, no

topo do cárter)

1 (um) resfriador Intermediário que atua entre os 2 (dois) cilindros de baixa e o

cilindro de alta.

Figura 2.4 Compressor alternativo

Os pistões dos 3 (três) cilindros são movimentados por um único munhão do eixo

virabrequim, que pode ser acionado:

Pelo eixo virabrequim do motor diesel através de um acoplamento;

Figura 2.5 Compressor acionado diretamente pelo motor diesel

Cilindro

de baixa

Cilindro

de alta

Compressor

Eixo de

acionamento

Cilindro

de baixa

Resfriador

intermediário



Por um motor elétrico;

Figura 2.6 Compressor acionado por motor elétrico

Separadamente por um motor diesel auxiliar.

O sistema de lubrificação do compressor é do tipo forçado, com bomba própria.

O nível de óleo de lubrificação deve ser verificado por meio do visor ou vareta.

Motor

elétrico

Filtro de ar

Compressor



2.2.1.1.1 Funcionamento do compressor

O ar livre da atmosfera, a pressão atmosférica, é constantemente aspirado através de um

filtro seco, montado no tubo coletor de entrada, e comprimido nos cilindros de baixa

pressão (55 psi).

Ao sair dos cilindros de baixa pressão o ar comprimido passa pelo resfriador de ar

intermediário, que tem a função básica de retirar parte do calor gerado durante a

compressão.

A retirada de calor do ar no resfriador intermediário pode ser realizada pela:

Circulação da água do sistema de arrefecimento do motor diesel por passagens no

corpo do resfriador;

Figura 2.7 Resfriador intermediário refrigerado a água

Passagem de ar pelo corpo do resfriador, forçada por um soprador acionado pelo

próprio eixo do compressor.

Figura 2.8 Resfriador intermediário refrigerado por ventilação forçada

No resfriador intermediário está instalada uma válvula de segurança que atuará caso a

pressão ultrapasse o limite estabelecido de 60 psi.

Válvula de

segurança

Tubulação do

sistema de

arrefecimento

do motor diesel

Soprador

acionado

pelo eixo do

compressor



Figura 2.9 Posicionamento da válvula de segurança do resfriador intermediário

Após o resfriamento as moléculas do ar ocupam um menor volume, de modo que o ar

fica mais denso, isto é, uma maior quantidade de moléculas por unidade de volume é

introduzida no cilindro de alta pressão, o que torna mais eficiente a operação do cilindro

de alta pressão e aumenta a capacidade volumétrica do compressor.

O cilindro de alta pressão se encarrega de comprimir esse volume de ar a uma pressão

maior (125 a 140 psi).

O ar comprimido deixa o compressor a uma temperatura muito alta (270 ºC),

necessitando sofrer mais um resfriamento antes de atingir os reservatórios principais.

Por isso, ele passa por uma serpentina de resfriamento com tubos aletados, que serve

para reduzir sua temperatura e provocar a condensação da umidade nele existente.

A quantidade de umidade contida no ar livre da atmosfera praticamente dobra na medida

em que a temperatura ambiente cresce 10 ºC.

Assim, haverá duas vezes mais umidade no ar quando a temperatura ambiente se situa a

30 ºC do que a 20 ºC, e assim sucessivamente.

Como no Brasil, tanto na região norte como na região central, as temperaturas ambientes

são relativamente elevadas ao longo do ano, logo a quantidade de umidade contida no ar

é bastante elevada.

A umidade que é levada pelo compressor causa corrosão nas superfícies metálicas dos

componentes do sistema pneumático da locomotiva.

Quando as partículas sólidas desprendidas das corrosões colocadas no fluxo de alta

velocidade do ar agem como um jato de areia corroendo os componentes.

Além disso, o óleo de lubrificação que passa pelos anéis dos pistões do compressor

mantém os orifícios das válvulas obstruídos.

Válvula de

segurança do

resfriador

intermediário



2.2.1.2 Armazenamento do ar comprimido

O armazenamento do ar comprimido é feito em dois reservatórios, denominados de

reservatórios principais, que têm por finalidade armazenar o ar comprimido produzido

pelo compressor e ajudar tanto no resfriamento como na retenção das impurezas e da

água resultante da condensação, a fim de permitir que um ar limpo e seco abasteça o

sistema pneumático da locomotiva, que é composto por:

Sistema de freio a ar, na operação dos freios da locomotiva e da composição;

Sistema dos equipamentos auxiliares da locomotiva (ar de controle, sino, buzina,

válvulas e injetores de areia, campainhas, limpadores de para-brisas, contatores

elétricos, etc.).

Figura 2.10 Localização dos reservatórios principais

São identificados como:

Reservatório principal nº 1 abastece o sistema dos equipamentos auxiliares.

Reservatório principal nº 2 abastece o sistema de freio a ar da locomotiva.

Todas as derivações destinadas à alimentação do sistema dos equipamentos auxiliares da

locomotiva devem sair da tubulação entre o reservatório principal nº 1 e o reservatório

principal nº 2.



2.2.1.2.1 Válvula de dreno automático

A tubulação da serpentina de resfriamento tem uma pequena inclinação que faz com que

a água condensada flua para o reservatório nº 1.

Quando o ar entra no reservatório principal nº 1, a sua temperatura é reduzida mais

ainda e a condensação é mais efetiva.

Por essa razão, a maior quantidade de água é encontrada no reservatório principal nº 1.

Os reservatórios principais da locomotiva são instalados com uma leve inclinação para

forçar a condensação a se acumular no lado mais baixo, onde normalmente são

instaladas válvulas de dreno automático que servem para expurgar a água proveniente da

condensação do ar e as impurezas do reservatório, pois a água pode ser considerada

como o maior veneno para o sistema de freio pneumático.

As válvulas de dreno automático expurgam a água condensada toda vez que a pressão do

reservatório principal atingir 140 psi e param de eliminá-la quando esta pressão atingir o

limite mínimo de 125 psi.

Figura 2.11 Válvula de dreno automático e manual

Porém podem também ser acionadas manualmente.

A drenagem manual dos reservatórios principais e dos filtros deve ser uma prática

constante, tanto pelos responsáveis pela operação quanto pelos responsáveis pela

manutenção, pois os drenos automáticos não conseguem eliminar toda a água desses

equipamentos, mesmo funcionando perfeitamente.

A válvula de dreno automático e manual 580-H possui 3 (três) posições reguladas no

próprio punho:

Posição normal de operação

Drenagem manual

Isolamento

Válvula de

dreno

automático



Figura 2.12 Válvula de dreno automático e manual 580-H

A válvula de dreno automático D-1 não permite o isolamento e o dreno manual é

realizado através de uma torneira.

Figura 2.13 Válvula de dreno automático D-1

Dreno

automático

Dreno

manual



2.2.1.2.2 Torneira de isolamento do reservatório principal

Para reparação do sistema de freio, esta torneira deve ser fechada, a fim de isolar o

reservatório principal e descarregar totalmente a pressão do sistema de freio através de

um orifício de descarga que possui.

Caso essa torneira seja fechada os ponteiros dos manômetros na cabine da locomotiva

registrarão pressão zero.



2.2.1.2.3 Válvula de segurança E7-C

A válvula de segurança E7-C evita a sobrecarga de pressão no sistema pneumático,

descarregando para a atmosfera a pressão do reservatório principal toda vez que esta se

torne excessiva.

Figura 2.14 Válvula de segurança

Alguns tipos de locomotivas, além da válvula de segurança instalada logo após o

reservatório principal nº 1, calibrada em 150 psi, possuem outra instalada próxima ao

compressor, calibrada com 175 psi.

A calibragem das válvulas de segurança depende de instruções da Ferrovia.



2.2.1.2.4 Válvula de retenção do reservatório principal

Instalada no encanamento que liga o reservatório principal nº 1 ao reservatório principal

nº 2, a válvula de retenção com orifício de 1”, permite fluxo total de ar do reservatório

principal nº 1 para o reservatório principal nº 2, mas impede o fluxo no sentido inverso.

Figura 2.15 Válvula de retenção

Funciona como uma proteção, pois, o fechamento dessa válvula impedirá a perda da

pressão do reservatório principal nº 2 através de uma abertura para a atmosfera antes da

válvula de retenção, originada por um problema no compressor, uma ruptura das

tubulações de resfriamento, danos ao reservatório principal nº 1ou por uma ruptura do

encanamento equilibrante dos reservatórios principais causada por uma eventual

separação entre as locomotivas e o consequente desacoplamento das mangueiras.

Pelas normas da FRA (Federal Railroad Administration) em caso de avaria no sistema dos

reservatórios principais, a locomotiva deve reter ar suficiente para, no mínimo, 3 (três)

aplicações e alívios dos freios e acionamento dos contatores e das chaves reversoras.

A válvula de retenção também serve para reduzir o tempo de carregamento do sistema de

reservatórios principais de uma locomotiva Rebocada Morta, permitindo somente o

carregamento do reservatório principal nº 2.

A verificação do perfeito funcionamento da válvula de retenção do reservatório principal

nº 2 se dá através do Teste de Fracionamento.



2.2.1.2.5 Torneira Interruptora

Isolamento de 1”

Isola os reservatórios principais do sistema de freio a ar, possibilitando o

descarregamento deste para a reparação.

Isolamento de 1” e coletor de pó

Isola o ar que abastece a buzina, os limpadores de para-brisas e os injetores de

areia.

Isolamento de 3/8”

Isola o ar que abastece a válvula de areia e a válvula de sino.

Figura 2.16 Torneira interruptora



2.2.1.3 Condicionamento do ar comprimido

Após passar por todo o processo de produção o ar comprimido deve sofrer um

condicionamento antes de ser colocado para trabalhar.

O funcionamento regular de qualquer componente no sistema depende da estabilidade

da pressão de alimentação, da isenção de umidade e do grau de filtragem.

Portanto, o condicionamento do ar comprimido consiste de:

Regulagem da pressão

Drenagem

Para que a drenagem seja feita, devem ser instalados drenos (purgadores), que

podem ser manuais ou automáticos, com preferência para o último tipo.

Filtragem

Após a eliminação do condensado, restará no ar comprimido uma pequena

quantidade de vapor de água em suspensão, que os pontos de drenagem comuns

não conseguirão remover ou eliminar.

A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes reter as impurezas

suspensas no fluxo de ar e de suprimir a umidade ainda presente.

O equipamento normalmente utilizado para este fim é o filtro de ar, que atua de

duas formas distintas:

Pela ação da força centrífuga.

Pela passagem do ar através de um elemento filtrante.



2.2.1.3.1 Regulador do compressor

O regulador do compressor consiste de:

Chave pressostática CCS (Compressor Control Switch)

A chave pressostática CCS consiste em uma chave elétrica atuada por uma face

sensível à pressão, que é atuada por uma mola de carga.

Figura 2.17 Chave pressostática CCS

Válvula magnética CGS (Compressor Governor Switch)

A válvula magnética CGS mantém as válvulas de admissão dos cabeçotes dos

cilindros do compressor:

Abertas quando a pressão atingir o limite máximo;

Fechadas quando a pressão atingir o limite mínimo.

Figura 2.18 Válvula magnética CGS

O Compressor carrega os reservatórios principais até que a pressão atinja o limite

máximo de regulagem da chave pressostática CCS.



Nesse momento a chave pressostática CCS desenergiza a válvula magnética CGS

(Compressor Governor Switch), que mantém as válvulas de admissão dos cabeçotes dos

cilindros do compressor abertas, fazendo com que ele passe a trabalhar em vazio.

Se a pressão nos reservatórios principais cair abaixo do limite mínimo ajustado na chave

pressostática CCS, a mesma energiza a válvula magnética CGS, que mantém as válvulas

de admissão dos cabeçotes dos cilindros do compressor fechadas, permitindo que ele

carregue os reservatórios principais.

Simultaneamente abre as válvulas de dreno automático.

A pressão do ar nos reservatórios principais é regulada entre limites prefixados conforme

instruções da Ferrovia, normalmente:

125 psi pressão mínima;

140 psi pressão máxima.



2.2.1.3.2 Torneira de sobrecarga do compressor

Essa torneira possui descarga lateral e nos casos de avaria, em que o compressor não

comprime, esta torneira deve ser fechada.

Este procedimento fará com que o compressor trabalhe em sobrecarga, ou seja,

comprimindo direto, sem entrar na condição de vazio.

Quando se coloca um compressor em sobrecarga deve-se observar, rigorosamente, a

atuação da válvula de segurança do reservatório principal.



2.2.1.3.3 Manômetros duplos de ar

Os manômetros são instrumentos destinados a medir a pressão.

As locomotivas são equipadas com dois manômetros duplos de ar, com dois ponteiros

cada, e escalas conforme a Tabela 2.1

Tabela 2.1 Escala dos manômetros

Manômetro Escala

Direita 0 a 200 psi

Esquerda 0 a 160 psi

Ficam localizados na parte superior do pedestal de comando, e, devem ser monitorados

durante todas as etapas inerentes às atividades de condução de trens: manobras e

viagens na Via de circulação.

Figura 2.19 Manômetros duplos de ar

Os dois manômetros indicam as pressões no sistema de freio a ar conforme especificado

na Tabela 2.2.

Tabela 2.2 Indicação de pressão nos manômetros duplos de ar

Ponteiro

Manômetro

Esquerda Direita

Vermelho Reservatório principal Cilindro de freio

Branco Reservatório equilibrante Encanamento geral



2.2.1.3.4 Filtros e secador de ar

Em uma locomotiva podem ser usados vários tipos de dispositivos, normalmente

localizados na tubulação após o reservatório principal nº 2, para purificar o ar que vai

atuar no sistema pneumático.

Filtro centrífugo

O filtro centrífugo geralmente tem um vórtice (redemoinho) pelo qual os detritos são

centrifugados e depositados no fundo da câmara, juntamente com a água condensada

pelo resfriamento do ar.

Figura 2.20 Filtro centrífugo

Filtro coalescente

Esse tipo de filtro inclui dois elementos:

Elemento filtrante;

Elemento coalescente.

O elemento coalescente contém uma substância que provoca a coalescência, isto é, a

aglomeração das gotículas de água.

A água é então depositada no fundo da câmara do filtro, sendo expelida posteriormente

através do dreno.

Secador de ar

O desempenho dos sistemas Freio Eletrônico CCBII e Locotrol não serão satisfatórios se o

sistema pneumático da locomotiva não for mantido totalmente seco e limpo.

Portanto, é altamente recomendável a instalação de secadores de ar nas locomotivas para

prover ar seco, limpo, livre de óleo e de partículas de sólidos para o sistema pneumático.



O tipo mais comum de secador de ar é o secador por adsorção, que utiliza como

elemento dissecante uma substância formada por pérolas à base de silicato de alumínio,

cuja estrutura molecular é extremamente higroscópica, capaz de absorver ou adsorver o

vapor de água existente no ar, assim como outras substâncias.

Este sistema é composto por duas câmaras de secagem, interligadas através de um

dispositivo pré-coalescedor, que operam alternadamente, controladas por um

temporizador eletrônico.

Enquanto uma das câmaras está processando a secagem do ar, a outra recebe através de

um estrangulador uma pequena parcela de ar para que seja feita a regeneração.

No ciclo seguinte a situação é invertida.

A fim de tornar o sistema com capacidade de secagem praticamente ilimitada, utiliza-se o

processo de regeneração depois de determinados intervalos, efetuado com ar seco e

expandido.

Figura 2.21 Secador de ar por adsorção



2.2.2 Distribuição

A distribuição do ar comprimido na locomotiva se dá através do:

Encanamento geral

Encanamento de equalização dos reservatórios principais

Encanamento de equalização do cilindro de freio

Normalmente os encanamentos são feitos de tubo extra pesado (Schedule 80)

especificação ASTM-A-53 grau A, raios mínimos segundo folha E-7 da AAR.

São pintados externamente e fosfatizados internamente para evitar a oxidação.

Não devem possuir conexões soldadas, e para isso todas as ligações e conexões devem

possuir juntas do tipo WABCOSEAL, que utilizam o princípio de flange, sendo este fixado

ao dispositivo por parafusos e vedado contra vazamento por um anel de borracha.

Figura 2.22 Ligações e conexões WABCOSEAL



2.2.2.1 Encanamento geral

O encanamento geral é um dos principais componentes do sistema de freio automático.

É considerado como uma tubulação contínua que parte da locomotiva e percorre os

vagões em toda extensão do trem, conduzindo o ar comprimido da locomotiva a cada

reservatório auxiliar e de emergência dos vagões, a uma pressão de 90 psi (± 6 psi).

Através da variação da pressão do encanamento geral, os freios de todos os veículos do

trem são controlados nas suas três funções básicas:

Carregamento

Aplicação

Alívio

Sua ruptura, em qualquer ponto da composição, ocasiona uma aplicação de emergência

dos freios automáticos do trem.



2.2.2.1.1 Válvula de freio de emergência

A válvula de freio de emergência é uma válvula de operação manual sob carga de mola

que está ligada ao encanamento geral.

Figura 2.23 Válvula de emergência

Quando acionada, provoca uma queda brusca de pressão no encanamento geral,

provocando uma aplicação de emergência na locomotiva ou no trem.

É utilizada para obter uma aplicação de freio de emergência quando o operador está

impossibilitado de aplicar o freio da maneira normal.

Observação

Em uma locomotiva Escoteira, ou seja, sozinha, e com a válvula MU-2A posicionada para

Comandada, seu acionamento não provocará aplicação dos freios.



2.2.2.1.2 Válvula de descarga n.º 8 ou válvula de descarga KM

As válvulas de controle de locomotivas não possuem uma parte de emergência,

responsável pela chamada ação rápida nas aplicações de Emergência.

Para a função de ação rápida usa-se a válvula de descarga nº 8, ou a válvula de descarga

KM.

Figura 2.24 Válvula de descarga nº 8 e válvula de descarga KM

Sua função é proporcionar uma descarga rápida local da pressão do encanamento geral

para a atmosfera, a fim de garantir uma condição de propagação de aplicação de

Emergência dos freios, quando o punho do manipulador automático é levado para a

posição de emergência, e, principalmente naquelas originadas num trem longo, quando

são usadas várias locomotivas operando em tração múltipla, pois a capacidade total dos

compressores é tal que muitas vezes uma ruptura de mangueira de um vagão de cauda

do trem pode não ser sentida pela locomotiva, o que impossibilita a aplicação de

Emergência.

Quando a válvula de descarga nº 8 de uma locomotiva opera, a queda brusca de pressão

provoca o funcionamento das outras válvulas de descarga das outras locomotivas em

tração múltipla, assim como das válvulas de controle de toda a composição.

Está normalmente localizada sob a plataforma da locomotiva, em derivação do

encanamento geral, e é composta de:

Câmara

Passagem calibrada

Diafragma

O ar do encanamento geral enche a câmara através do orifício da passagem calibrada,

ficando o diafragma com pressão idêntica em ambos os lados.



Toda vez que é feita uma aplicação de Serviço, o ar da câmara flui através do orifício da

passagem calibrada para o encanamento geral no mesmo ritmo em que ocorre a redução

de serviço, mantendo, assim, pressão idêntica nos dois lados do diafragma.

Em uma aplicação de Emergência, o ar da câmara não pode fluir pela passagem calibrada

no mesmo ritmo de queda de pressão do encanamento geral, que é muito rápido.

Cria-se assim um diferencial de pressão entre as duas faces do diafragma, que faz com

que a válvula de descarga estabeleça comunicação do encanamento geral diretamente

coma a atmosfera, ajudando a acelerar a aplicação de emergência.



2.2.2.2 Encanamento equilibrante dos reservatórios principais

Percorre a locomotiva em toda sua extensão, a fim de possibilitar o carregamento

uniforme dos reservatórios principais de todas as locomotivas acopladas em tração

múltipla, mantendo-os com pressões equilibradas.

Num conjunto de locomotivas operando em tração múltipla, normalmente a locomotiva

comandante consome mais ar do que as locomotivas comandadas.

Através do encanamento equilibrante dos reservatórios principais, os compressores das

locomotivas comandadas auxiliam o compressor da comandante a suprir o ar

comprimido consumido nas locomotivas e na composição.

Esse ar chega aos reservatórios principais passando através da válvula de retenção, ou

seja, há uma passagem ampla de fora para dentro da locomotiva e restrita de dentro para

fora.

Deste modo, caso haja uma ruptura desse encanamento, o ar vai escapar para a

atmosfera em uma intensidade menor que a capacidade de produção do compressor,

evitando que toda a pressão do reservatório principal seja perdida.



2.2.2.2.1 Válvula de retenção do encanamento equilibrante dos reservatórios

principais

O carregamento é feito através de uma válvula de retenção de 1” e orifício de 5/16”, que

permite uma passagem ampla de ar deste encanamento para os reservatórios principais

e, restrita, destes reservatórios para o encanamento.

Esta válvula de retenção serve como uma proteção, caso haja uma ruptura de mangueira

entre locomotivas, mantendo uma pressão segura nos reservatórios principais de todas

as locomotivas, pois a fuga de ar através do orifício da válvula é menor que a vazão do

compressor.



2.2.2.3 Encanamento equilibrante dos cilindros de freio

O encanamento equilibrante dos cilindros de freio percorre a locomotiva em toda sua

extensão, a fim de repetir nas locomotivas comandadas a pressão de aplicação e de alívio

dos freios, automático ou independente, criada na locomotiva comandante.

Neste caso, as válvulas de controle das locomotivas comandadas devem ser isoladas.

Quando do acoplamento das locomotivas em tração múltipla, deve-se observar se as

torneiras do encanamento equilibrante dos cilindros de freio, entre uma locomotiva e

outra, foram abertas.

Se as mesmas estiverem fechadas não haverá condições de se fazer o controle de freio

das locomotivas comandadas.



2.2.2.4 Torneiras extremas

A abertura e o fechamento das extremidades dos encanamentos da locomotiva são

realizados através de torneiras reta e angular.

Figura 2.25 Posicionamento das torneiras

O tipo de torneira utilizado em cada encanamento da da locomotiva está especificado na

Tabela 2.3.

Tabela 2.3 Torneiras utilizadas nas extremidades dos encanamentos

Aplicação Torneira

Encanamento geral

Torneira angular de 1 ¼”

Encanamento equilibrante dos

reservatórios principais

Torneira reta de 1”

com punho de travamento

Encanamento equilibrante dos

cilindros de freios

Torneira reta de 3/8”

com punho de travamento

Os encanamentos das locomotivas são finalizados por torneiras ou bocais conforme

mostrado na Tabela 2.4.

Tabela 2.4 Finalização dos encanamentos da locomotiva

Aplicação Bocal

Encanamento geral Torneira angular 1 ¼”

Encanamento de equalização dos reservatórios principais Bocal angular de 1”

Encanamento de equalização do cilindro de freio Bocal angular de ½ x 3/4”

Torneira

angular

Torneira

reta



2.2.2.5 Mangueiras de freio

Para garantir a continuidade dos encanamentos da locomotiva, quando do acoplamento

com outros veículos, locomotiva e vagão, é instalada em cada uma de suas terminações

uma mangueira flexível de acoplamento, denominada de mangueira de freio.

Figura 2.26 Mangueiras flexíveis de acoplamento

As mangueiras são elementos flexíveis formados por:

Um elemento de mangueira (tubo de borracha vulcanizada com camadas internas de

reforço);

Um nipple, fixado ao tubo de borracha através de uma braçadeira metálica;

Um bocal com junta, fixado ao tubo de borracha através de uma braçadeira

metálica;

Duas braçadeiras metálicas com parafuso e porca.

Figura 2.27 Mangueira de freio

Tabela 2.5 Tipos de mangueiras de freio das locomotivas

Aplicação Mangueira Niple Bocal

Encanamento geral 1 3/8 x 30” 1 3/8” FP-5

Encanamento de equalização dos reservatórios principais 1 1/8 x 30” 1”

Encanamento de equalização do cilindro de freio 1 1/8 x 30” ¾”

Mangueira do

encanamento

geral

Mangueira do

encanamento de

equalização do

cilindro de freio

Mangueira do

encanamento de

equalização dos

reservatórios

principais

Mangueira do

encanamento de

equalização do

cilindro de freio

Mangueira do

encanamento

geral

Mangueira do

encanamento de

equalização dos

reservatórios

principais

Niple

Braçadeira

Bocal

Braçadeira

Elemento



O acoplamento das mangueiras deve ser feito com o máximo de cuidado para se evitar

acidentes.

Quando a locomotiva for separada de outra locomotiva ou dos vagões, como acontece

nas manobras, as mangueiras deverão ser antes desacoplada manualmente, para evitar-

se ruptura ou estrago.

Falha no desacoplamento manual poderá causar deslocamento e quebra dos

encanamentos, bem como danos as mangueiras e aos bocais de acoplamento.

As mangueiras devem ser mantidas nos suporte de engate (engate cego), quando não

estão acopladas, para se evitar a entrada de poeira ou outras impurezas que podem

danificar o equipamento de freio.

Figura 2.28 Suporte de engate

Suporte de engate



2.2.3 Controle

O controle do sistema de freio da locomotiva e do trem é realizado por um manipulador

automático localizado no pedestal de controle da locomotiva, que é apresentado em duas

versões:

Horizontal ou frontal - 30 AC-DW

Figura 2.29 Manipulador automático 30 AC-DW

Vertical ou lateral - 26-C

Figura 2.30 Manipulador automático 26-C



2.2.3.1 Manipulador automático 26-C

O manipulador 26-C é projetado para montagem em painel, num suporte dos

encanamentos, no qual são feitas todas as conexões dos tubos, que são identificadas

numericamente.

É uma válvula do tipo auto recobridor, operada por cames, a qual funciona para controlar

a pressão do reservatório equilibrante, em proporção ao deslocamento do punho do

manipulador.

Por sua vez, a pressão do encanamento geral é controlada por uma válvula-relé do tipo

auto recobridor pilotada pela pressão do reservatório equilibrante, que mantém no

encanamento geral a mesma condição de pressão existente no reservatório equilibrante.

Além de exercer essas funções, fornece ar para os dispositivos de segurança como

Homem Morto, Sobre Velocidade, Corte de Tração, etc..

Opera em combinação com um reservatório equilibrante.

O manipulador 26-C consiste de duas partes principais, montados num mesmo corpo:

Manipulador automático

Punho do manipulador automático

Válvula interruptora do manipulador automático

Punho da válvula interruptora do manipulador automático

Válvula relé

Válvula reguladora

Válvula interruptora do encanamento geral

Válvula da descarga

Válvula de emergência

Válvula de supressão

Válvula interruptora do reservatório equilibrante

Manipulador independente

Punho do manipulador independente



Figura 2.31 Manipulador 26-C

Os punhos do manipulador automático, do manipulador independente e da válvula piloto

interruptora estão localizados na face dianteira do painel.

Figura 2.32 Face dianteira do manipulador 26-C

Válvula

reguladora

Válvula interruptora

do encanamento

geral

Válvula de

descarga

Válvula de

emergência

Válvula de

supressão


do reservatório

equilibrante


do manipulador

automático

Punho do

manipulador

automático

Punho do

manipulador

independente

Punho da válvula

interruptora do

manipulador

automático

Válvula-relé

Manipulador

automático

Manipulador independente

Punho do

Manipulador

Automático

Punho do

Manipulador

Independente

Punho da Válvula

Interruptora do

Manipulador

Automático



2.2.3.1.1 Punho do manipulador automático

A aplicação do freio automático é feita através do punho do manipulador automático, que

está localizado no pedestal de controle.

Figura 2.33 Punho do manipulador automático

Movimentando o punho do manipulador automático por suas 6 (seis) posições, conforme

indicado na Figura 2.34, o maquinista controla os freios da própria locomotiva e de todo

o trem, através de variações da pressão no encanamento geral.

Figura 2.34 Zonas de aplicação do freio automático

Alívio (Marcha)

Localizada na extremidade esquerda do quadrante do

manipulador.

Esta posição é utilizada para carregar o encanamento geral e,

simultaneamente, aliviar os freios da locomotiva e do trem.

É a posição em que o punho deve ser mantido sempre que o

trem estiver em movimento.

Punho do

manipulador

automático



Redução Mínima

Aplicação de Serviço

(Zona de Aplicação)

Supressão

Localizada com o punho do manipulador encostado na

primeira parte elevada do quadrante, à direita da posição

Alívio.

Nesta posição é obtida uma ligeira aplicação, resultante de

uma redução na pressão do reservatório equilibrante, que por

sua vez a reproduz no encanamento geral da locomotiva e do

trem, resultando numa aplicação nos cilindros de freio da

locomotiva e dos vagões.

Movendo-se o punho na Zona de Aplicação, para a direita do

entalhe da posição de Redução Mínima, aumenta-se a pressão

de ar no reservatório equilibrante, que por sua vez a reproduz

no encanamento geral através da válvula-relé, resultando no

aumento da intensidade da aplicação dos freios na locomotiva

e nos vagões.

O ponto de aplicação máxima (Serviço Total) é atingido pouco

antes do ressalto limitador da posição de Serviço, quando

sentir-se resistência do punho.

Posição localizada com o punho do manipulador encostado na

segunda parte elevada do quadrante, imediatamente à direita

da posição aplicação de Serviço Total.

Além de prover uma aplicação Total de Serviço, da mesma

forma que quando o punho está na posição de Serviço, serve

para anular uma aplicação de freio originada pelo Controle de

Segurança do Maquinista (Homem Morto ou Sobre Velocidade),

através do recondicionamento da válvula de aplicação P-2A.



Punho fora

Emergência

Posição localizada no primeiro ponto de entalhe do quadrante,

a direita da posição de Supressão.

Esta posição coloca todas as válvulas do manipulador em

posição inoperante.

Quando a locomotiva estiver em um trem sendo Comandada

por outra locomotiva em tração múltipla ou for Rebocada

Morta, o punho deve permanecer na posição ou pode ser

retirado do manipulador, tornando-o inoperante, conforme

norma da Ferrovia.

Pode ser usada para reduzir a zero a pressão do encanamento

geral, além da redução efetuada com o punho do manipulador

na posição de Serviço Total.

É a posição localizada na extrema direita do quadrante do

manipulador automático, no último entalhe, a direita da

posição Punho Fora.

Permite uma queda rápida na pressão do encanamento geral a

fim de encurtar a distância de parada, causando

simultaneamente o funcionamento automático de todos os

areeiros das locomotivas e a redução do motor diesel para

marcha lenta.

Esta posição deve ser utilizada para rearmar o sistema quando

houver uma quebra do trem, que provoca uma aplicação de

Emergência.

Após a aplicação de Emergência o punho do manipulador

automático deve permanecer nesta posição até que a pressão

indicada no manômetro do reservatório equilibrante caia a

zero.



2.2.3.1.2 Válvula interruptora do manipulador automático

A válvula interruptora é usada para isolar ou preparar o manipulador de freio automático

para funcionamento com equipamento de trem com alívio direto ou com alívio gradual.

Quando operada, aciona internamente a válvula interruptora do encanamento geral, que

corta o fluxo de ar da válvula-relé para o encanamento geral.

Figura 2.35 Válvula Interruptora

O punho da válvula interruptora fica em cada uma de suas três posições por pressão de

mola.

É necessário comprimir o punho para movê-lo de uma posição para outra.

Cada uma das três posições do punho da válvula interruptora condiciona o manipulador

automático para um dos tipos de trabalho:

FRT - Posição de Carga

Condiciona o manipulador para Alívio Direto, isto é, só se inicia o alívio após o

punho do manipulador ter atingido a posição de Alívio ou Marcha.

Posição usada nos trens de carga onde as válvulas dos vagões estão condicionadas

a promoverem o alívio do sistema de freio com um pequeno incremento de ar no

encanamento geral.

OUT - Posição Desligado

Isola o manipulador permitindo que se faça por ele apenas as aplicações de

Emergência.

É utilizada para:

Verificar vazamento no encanamento geral;

Estando o manipulador automático desligado pela válvula interruptora, é possível

fazer um teste de vazamento do encanamento geral.

Válvula

Interruptora



Quando a locomotiva está sendo usada como unidade comandada em tração

múltipla.

Numa locomotiva comandada, o fechamento da válvula interruptora do

encanamento geral permite que o abastecimento e redução do encanamento

geral sejam feitos a partir da locomotiva comandante.

Quando a locomotiva está sendo usada como unidade rebocada morta.

PASS - Posição Passageiro

Condiciona o manipulador para Alívio Gradual, isto é, o alívio se faz

proporcionalmente ao deslocamento do punho do manipulador para a esquerda,

dentro da Zona de Aplicação em direção à posição de Alívio.

Esta posição dever ser isolada quando em trens de carga, pois se a mesma for

utilizada, um pequeno deslocamento do punho para trás, dentro da Zona de

Aplicação, provoca um Alívio Total nos freios dos vagões, embora o manômetro na

cabina do maquinista ainda esteja registrando que os freios estão aplicados.

Para todas as operações normais da locomotiva como unidade comandante, o punho da

válvula interruptora deve ser colocado na posição FRT ou PASS, dependendo do serviço

pretendido para a locomotiva.

As aberturas da válvula interruptora incluem também duas válvulas de retenção que

ligam a pressão do encanamento geral ou do reservatório principal à válvula interruptora

do encanamento geral, dependendo de qual seja a pressão mais elevada.



2.2.3.1.3 Válvula reguladora

A válvula reguladora é composta por uma válvula de admissão e outra de descarga.

Sua função é regular manualmente o carregamento e a pressão no reservatório

equilibrante e, através da repetição dessa pressão na válvula-relé, obtém-se a regulagem

no encanamento geral.

A função de auto recobrimento da válvula reguladora mantém automaticamente a

pressão do reservatório equilibrante, independente da sobrecarga e contra vazamentos.

Essa válvula é operada por um excêntrico fixo ao eixo do manipulador, comandado pelo

punho.

Regula a formação de pressão no encanamento (15) de carregamento do reservatório

equilibrante.

Essa pressão é canalizada diretamente pela passagem (5) do manipulador ou através de

uma válvula P-2A de aplicação de freio, para fora do manipulador.

Em seguida, é conduzida através da passagem (5) do manipulador para a face externa do

diafragma da válvula-relé.

O deslocamento do punho do manipulador automático da posição Alívio para a Zona de

Aplicação faz a válvula reguladora diminuir a pressão no reservatório equilibrante em

proporção à extensão do deslocamento até que, na posição Serviço Total, a pressão do

reservatório equilibrante seja reduzida o suficiente para produzir uma aplicação de

serviço total.

A ajustagem da pressão do reservatório equilibrante na posição Alívio pode ser feita

atuando-se no parafuso de ajuste (A) da extremidade de válvula reguladora.



2.2.3.1.4 Válvula-relé

Esta parte do manipulador consiste de uma válvula operada por diafragma, que repete a

pressão do reservatório equilibrante no encanamento geral, isto é, estabelece uma

pressão no encanamento geral igual à pressão do reservatório equilibrante.

Ele é capaz de fornecer ou descarregar a pressão do encanamento geral.

Com o punho do manipulador automático na posição Alívio, ela atua como válvula

alimentadora para carregar o encanamento geral da locomotiva e do trem,

Com o punho do manipulador automático nas posições de Aplicação, de Supressão, de

Punho Fora e de Emergência, a redução da pressão do reservatório equilibrante pela

válvula reguladora faz com que a válvula-relé reduza de modo correspondente a pressão

do encanamento geral.

A válvula-relé manterá a pressão do encanamento geral contra os vazamentos do mesmo.



2.2.3.1.5 Válvula Interruptora do encanamento geral

A válvula interruptora do encanamento geral interrompe o fluxo de ar da válvula-relé para

o encanamento geral, na eventualidade de que:

Ocorra uma aplicação de emergência;

A válvula interruptora piloto seja operada para a posição OUT;

Seja operado qualquer dispositivo auxiliar ligado ao manipulador que exija a

interrupção do fluxo de ar para o encanamento geral, para as finalidades da

proteção contra fracionamento do trem.



2.2.3.1.6 Válvula de descarga

Quando o punho do manipulador automático estiver na posição Emergência, a válvula de

descarga é operada por um excêntrico existente em seu eixo, para produzir uma queda

rápida da pressão do encanamento geral.



2.2.3.1.7 Válvula de emergência

Quando o punho do manipulador automático estiver na posição Emergência, a válvula de

emergência é operada por um excêntrico existente em seu eixo, para executar as duas

funções:

Fornecer um fluxo de ar do reservatório principal para o encanamento (12),

destinado à operação das chaves interruptoras PCS (Power Cutoff Switch), que atua

no corte dos motores de tração, e outras funções auxiliares que possam ser

exigidas.

Descarregar rapidamente a pressão do reservatório equilibrante, de modo a

assegurar o descarregamento do encanamento geral.



2.2.3.1.8 Válvula de supressão

A válvula de supressão é operada por um excêntrico existente no eixo do punho do

manipulador automático, para:

Fornecer ar do reservatório principal ao orifício (26), para operação dos dispositivos

auxiliares, nas posições Supressão, Punho Fora e Emergência.

Bloquear o encanamento (8), de modo a restabelecer a válvula de aplicação de freio

P-2A antes de aliviar estas aplicações de freio auxiliar.

Fornecer ar do reservatório principal ao orifício (3), com o punho do manipulador na

posição Alívio, de modo a manter aberta a válvula interruptora do reservatório

equilibrante e a válvula-carretel da válvula interruptora do manipulador, via orifício

(7).



2.2.3.1.9 Reservatório equilibrante

Fornece um volume adicional de 3,6 litros de ar para a câmara do pistão da válvula-relé

do manipulador automático, a fim de evitar o alívio dos primeiros vagões, o que

proporciona estabilidade ao sistema de freio a ar.

Também permite ao maquinista efetuar reduções controladas no encanamento geral.



2.2.3.1.10 Válvula Interruptora do reservatório equilibrante

Esta válvula serve para permitir a operação de trens que utilizam equipamentos do tipo

de alívio direto ou graduado nos vagões:

Em serviço de carga

Com o punho da válvula interruptora do manipulador na posição FRT, a válvula

interruptora do reservatório equilibrante somente fica aberta com o punho do

manipulador automático na posição Alívio, e somente nesta posição podem ser feitos os

alívios de freio.

Em serviço de passageiros

Com o punho da válvula interruptora do manipulador na posição PASS, a válvula

interruptora do reservatório equilibrante é mantida aberta em todas as posições do

punho do manipulador automático e os freios podem ser completamente aliviados na

posição Alívio ou podem ser aliviados gradualmente pelo punho do manipulador

automático.



2.2.3.2 Manipulador independente SA-26

O manipulador de freio independente SA-26, montado na frente do suporte dos

encanamentos, é destinado a:

Aplicar e aliviar os freios da locomotiva, ou do conjunto de locomotivas, quando se

trata de tração múltipla, em separado dos freios da composição.

Aliviar uma aplicação do freio automático da locomotiva em separado dos freios da

composição.

A aplicação do freio independente é feita através do punho do manipulador

independente, que está localizado no pedestal de controle, abaixo do punho do

manipulador automático.

Figura 2.36 Punho do manipulador independente SA-26

O movimento do punho do manipulador independente possui 4 (quatro) posições,

conforme indicado na Figura 2.37.

Figura 2.37 Zonas de aplicação do freio independente

Punho do

Manipulador

Independente



Alívio (Marcha)

Alívio rápido

Aplicação

Aplicação total

É a posição mais à esquerda do quadrante do manipulador que

faz aliviar os freios da locomotiva após uma aplicação

independente.

O punho do manipulador normalmente fica nesta posição quando

a locomotiva estiver trafegando normalmente ou quando em

tração múltipla na condição de Comandada ou Morta, mantendo

soltos os freios da locomotiva.

Quando na posição de Alívio, se o punho do manipulador da

locomotiva comandante for pressionado para baixo, ocorrerá a

Supressão ou Alívio Rápido de uma aplicação de serviço do freio

automático das locomotivas, sem afetar a aplicação do freio

automático do trem.

É a posição onde se aplicam os freios da locomotiva.

O grau de aplicação do freio é determinado pela distância em que

o punho do manipulador é movimentado em direção à posição de

aplicação total.

Voltando-se o punho no setor de aplicação obtém-se o Alívio

Gradual dos freios da locomotiva.

É a posição mais à direita do quadrante do manipulador.

Proporciona a aplicação máxima disponível do freio para a

frenagem da locomotiva.

O movimento do punho do manipulador independente da posição de alívio para a posição

Aplicação Total atua um excêntrico que, por sua vez, posiciona um conjunto de válvula

de alimentação e exaustão para primeiramente assentar a válvula de exaustão e, em

seguida, desassentar a válvula alimentadora.

O ar do reservatório principal flui através da válvula alimentadora desassentada, do

orifício (30) para o orifício (20).

O orifício (20) do suporte dos encanamentos do manipulador é ligado ao orifício de

controle (16) da válvula-relé da locomotiva.

Portanto, a pressão criada no orifício (20) atuará a válvula-relé para criar pressão nos

cilindros de freio d locomotiva.



Ao aumento da pressão contra o diafragma, se opõe a pressão de mola no lado oposto e,

quando ocorre o equilíbrio entre a pressão do ar e a pressão da mola, conjunto da válvula

é movido para a sua posição “Recobrimento”.

Nesta posição, a válvula alimentadora fica fechada interrompendo o fluxo de ar do

reservatório principal para o orifício (20).

Se, em resultado de um vazamento da linha (20), ocorrer uma queda de pressão, o

diafragma será deslocado para novamente desassentar a válvula alimentadora e permitir

que o ar do reservatório principal restabeleça a pressão no orifício (20) até o valor da

regulagem da mola.

Esta é a característica de manutenção de pressão por auto recobrimento do manipulador

independente.

A compressão do punho do manipulador independente, sempre que o mesmo estiver na

posição Alívio, provocará o alívio de qualquer aplicação de freio automático existente na

locomotiva.

O ar do reservatório principal fluirá para o orifício (13), o qual é ligado à parte de alívio

rápido da válvula de controle 26-F, que funciona para aliviar os freios da locomotiva.

O abaixamento do punho do manipulador independente em um ponto na zona de

aplicação aliviará a aplicação automática apenas pelo valor correspondente à sua posição

na zona de aplicação.



2.2.3.2.1 Válvula de Controle 26-F

A válvula de controle 26-F pode ser considerada como o cérebro do sistema de freio.

É uma válvula automática, composta de um suporte de encanamentos, ao qual são

fixados todos os encanamentos, uma parte de serviço e uma parte de alívio rápido.

Figura 2.38 Válvula de controle 26-F

As conexões dos encanamentos até o suporte são designadas numericamente e assim

são identificadas no diagrama da Figura 2.39.

1 - Encanamento geral 5 - Reservatório auxiliar

7 - Reservatório de controle 9 - Volume de válvula seletora

10 - Descarga dos cilindros de freio 13 - Encanamento atuante

16 - Encanamento de aplicação do cilindro de freio

Figura 2.39 Diagrama da válvula de controle 26-F

Parte de

alívio rápido

Parte de

serviço

Suporte do

encanamentos

Tampão de

alívio gradual

Válvula limitadora

de serviço



Parte de serviço

A parte de serviço da válvula de controle 26-F é comandada por variações de pressão no

encanamento geral, tendo como referência à pressão do reservatório de controle, em

ritmo de serviço ou de emergência causadas pelas posições do manipulador automático

ou por penalidades, ou, originadas no trem.

Figura 2.40 Parte de serviço da válvula de controle 26-F

Quatro reservatórios são controlados pela parte de serviço:

1) Reservatório Auxiliar 16,4 litro

Destinado a armazenar o ar para aplicar os freios através da válvula-relé.

2) Reservatório de Controle 14,7 litro

Serve como volume de referência para movimentar e manter a válvula de controle na

posição de aplicação de freio de serviço ou de emergência.

3) Reservatório de Volume Seletor 8,2 litro

Serve como volume de referência para movimentar a válvula de controle para a

posição de serviço rápido, assim como para efetuar o alívio gradual dos freios

quando a válvula de controle é condicionada para alívio gradual.

4) Reservatório de Volume 1,5 litro

Também é conhecido como Reservatório de Falso Volume do Cilindro de Freio.

Sempre que há uma aplicação do freio automático, o ar do reservatório auxiliar flui

através da válvula de controle 26-F para o reservatório de volume, em proporção à

redução de pressão do encanamento geral.

A pressão criada neste reservatório é reproduzida nos cilindros de freio pela válvula-

relé.

Este reservatório poderá ser suprimido se o volume da tubulação e das câmaras

internas das válvulas–relés for o suficiente para o equilíbrio.

A parte de serviço é composta pelas seguintes partes:



Válvula de serviço

A válvula de serviço é uma válvula-carretel composta de dois pistões com diafragmas e

um sistema de molas, comandada pela redução de pressão do encanamento geral, com

referência à pressão mantida no reservatório de controle.

Os dois diafragmas, selecionados para referência correta de pressão do manipulador, em

conjunto com a mola da parte de serviço permitem a operação estável do freio

automático, juntamente com a criação adequada de pressão no cilindro de freio, a fim de

funcionar satisfatoriamente em conjunto com outros sistemas de freio automático.

Sempre que ocorrer uma redução na pressão do encanamento geral, o conjunto da

válvula-carretel move-se para cima fechando-se a válvula de Alívio e depois abrindo a

válvula de Aplicação.

As válvulas de aplicação e de alívio controlam o movimento de ar do reservatório auxiliar

para o encanamento de controle da válvula-relé e desta para a atmosfera.

O carretel da válvula de serviço também serve para descarregar o ar que controla a

válvula-relé, sempre que a pressão do encanamento geral for aumentada.

Válvula de carregamento

A válvula de carregamento tem duas funções:

1) Interromper o fluxo de ar do volume do serviço rápido para a atmosfera, após

iniciada a aplicação de freio.

2) Interromper a dissipação do ar do reservatório de controle para o encanamento

geral durante a operação de Alívio Gradual da válvula de controle.

Tampão de alívio gradual ou direto

O tampão de alívio gradual ou direto fica na parte de serviço, e sua posição é

determinada pelo tipo de serviço no qual a locomotiva vai ser usada:

1) Alívio direto - (DIR REL) serviço de carga

2) Alívio gradual - (GRAD REL) serviço de passageiro

Válvula seletora

A válvula seletora é uma válvula-carretel de operação por diafragma

A pressão do ar do volume seletor fica aplicada na face externa do diafragma, em

oposição à pressão do encanamento geral sobre o lado da mola do diafragma.



Funciona de modo semelhante a uma válvula tríplice no início de uma redução no

encanamento geral, para produzir a função de Serviço Rápido.

Contém uma característica que permite que a válvula de controle seja incluída de modo

satisfatório em trens com equipamento de freio D-22.

Ela também exerce a função de alívio gradual, estando o tampão de alívio gradual na

posição de alívio gradual (GRAD REL), e fornece um alívio direto quando o tampão de

alívio gradual está na posição de alívio direto (DIR REL).

Válvula de retenção de sobrecarga da válvula seletora

A válvula de retenção de sobrecarga da válvula seletora, localizada na passagem de

exaustão da válvula seletora, consiste de uma válvula de retenção por pressão de mola e

protetor de descarga que retém aproximadamente 35 a 45 psi de pressão do volume

seletor sobre a face externa do diafragma da válvula seletora durante a aplicação de

emergência.

Isso faz com que seja necessário aumentar primeiramente a pressão do encanamento

geral até o valor da pressão do volume seletor, antes que se possa realizar o alívio de

aplicação de freio de emergência.

Válvula de retenção de carregamento do reservatório auxiliar

Controla o carregamento do reservatório auxiliar a partir do encanamento geral.

Válvula de retenção de dissipação do reservatório de controle

Controla a dissipação do ar do reservatório de controle para o encanamento geral

durante o alívio direto da válvula de controle.

Válvula de retenção do refluxo

Controla a dissipação do ar do encanamento geral da câmara da mola da válvula seletora

para o volume de serviço rápido, durante os estágios iniciais de uma aplicação de freio.

A parte de serviço também contém duas válvulas limitadoras de pressão do cilindro de

freio, dispostas em paralelo:

Válvula limitadora de pressão no cilindro de freio nas aplicações de serviço;

Limita a pressão máxima dos cilindros de freio durante as aplicações de serviço.

A válvula limitadora de serviço é calibrada em um banco de provas e é lacrada com arame

e lacre de chumbo.



Este lacre não deve ser quebrado exceto quando houver autorização do pessoal

credenciado da Ferrovia.

Válvula limitadora de pressão no cilindro de freio nas aplicações de emergência;

Limita a pressão máxima obtida durante as aplicações de emergência.

A válvula limitadora de pressão de emergência é mantida fechada por uma pressão

predeterminada do encanamento geral e é aberta para limitar a pressão dos cilindros de

freio somente depois que a pressão do encanamento geral cai abaixo daquele valor,

como ocorre durante as aplicações de emergência.

A válvula limitadora de emergência é calibrada durante a fabricação e não requer ajustes.

Parte de alívio rápido

A parte de alívio rápido é projetada para permitir o alívio dos freios da locomotiva em

separado de uma aplicação do freio automático da locomotiva pela parte de serviço,

sempre que o maquinista comprimir o punho do manipulador independente na posição

de alívio ou, automaticamente, quando a válvula magnética de intertravamento do freio

dinâmico for energizada, isto é, quando a locomotiva entrar em Frenagem Dinâmica.

Figura 2.41 Parte de alívio rápido

Quando se abaixa o punho do manipulador independente, a pressão do ar criada no

encanamento atuante (13) do manipulador flui para o orifício (13) da válvula de controle,

provocando assim, a operação do conjunto válvula-carretel e diafragma pequeno da parte

da válvula de alívio rápido.

O movimento deste diafragma e válvula-carretel interrompe, e descarrega para a

atmosfera, a pressão de ar do encanamento de aplicação de serviço para a válvula-relé.

A operação do diafragma pequeno na válvula de alívio rápido inicia a operação da válvula-

carretel e diafragma grande, o qual, por sua vez, permite a descarga do ar do

reservatório de controle para a atmosfera em uma quantidade suficiente para equilibrar a

pressão do reservatório de controle com a pressão do encanamento geral.



Isto evita a reaplicação dos freios ao se soltar o punho do manipulador independente.

Para evitar a descarga completa da pressão do reservatório de controle após uma

aplicação de emergência e para assegurar uma reaplicação de freio automático

imediatamente, mesmo após uma aplicação de emergência, no orifício de exaustão do

reservatório de controle há uma válvula de retenção, que também tem um protetor de

descarga, mantém aproximadamente 20 psi de pressão no reservatório de controle.



2.2.3.2.1.1 Funcionamento da válvula de controle 26-F

Carregamento

Com o manipulador automático na posição de Alívio, o ar do encanamento geral entra

pelo orifício (1) da válvula de controle.

Da passagem (1) o ar flui para as seguintes passagens e câmaras:

Para a câmara situada acima da válvula de alivio rápido.

Para a câmara de mola da válvula seletora.

Para a câmara do encanamento geral entre os dois diafragmas da válvula de serviço.

Para a válvula limitadora de emergência dos cilindros de freio, onde a pressão do

encanamento geral se opõe à força da mola e desloca a válvula-carretel para a sua

posição inferior, ou fechada.

Para a câmara acima da válvula de retenção de dissipação do reservatório de

controle, orifício de carregamento (J), passagem (1b), válvula-carretel da válvula de

carregamento, passagem (7b) e através da válvula- carretel da válvula seletora e

bujão (H).

Continua através da passagem (7) para a câmara inferior do diafragma da válvula de

serviço, e para o reservatório de controle.

Estando o tampão de alivio gradual na posição de alivio direto (DIR REL) a passagem

(1b) é ligada diretamente à passagem (7a) através do tampão.

Para a válvula de retenção de recarregamento do reservatório auxiliar, através do

bujão (F), através do qual o reservatório auxiliar é carregado.

O ar do encanamento geral passando por (7b) vindo da válvula-carretel da válvula

seletora, passa para a câmara da válvula-carretel da válvula seletora.

Daí, ele flui pelo bujão (G) e orifício (9) para o volume da válvula seletora e para a câmara

externa do diafragma da válvula seletora.

Se o sistema estiver plenamente carregado, as pressões do encanamento geral e do

reservatório de controle que atuam contra as faces opostas do diafragma grnde da

válvula de serviço estão equilibradas.

O pistão da válvula de serviço e o diafragma são mantidos em sua posição inferior pela

mola de alívio, que atua contra o diafragma.



A extremidade da haste do diafragma da válvula de serviço se afasta da válvula de

retenção de alívio e aplicação, de modo a permitir que os orifícios (16 a 16a) sejam

descarregados para a atmosfera.

Posição de serviço

Quando o punho do manipulador automático é movido para a posição Serviço, a pressão

do encanamento geral no orifício (1) é reduzida para um nível determinado pelo

deslocamento do punho do manipulador.

Esta redução da pressão do encanamento geral ocorrerá na câmara superior do diafragma

grande da válvula de serviço.

O diferencial de pressão causado pela pressão mais elevada do reservatório de controle,

atuando contra este diafragma, iniciará o movimento ascendente do conjunto do

diafragma da válvula de serviço e da haste do pistão para primeiro fechar a válvula de

alívio e, em seguida, abrir a válvula de aplicação.

A redução da pressão do encanamento geral ocorre, também, na câmara de mola da

válvula seletora.

O diferencial de pressão resultante, estabelecido no diafragma da válvula seletora,

desloca o diafragma e a válvula-carretel para permitir que aconteça o seguinte:

O carregamento do volume seletor, com ar do reservatório de controle via orifício

(G), é interrompido pela válvula-carretel.

A ação de serviço rápido ocorre logo que a pressão do ar do encanamento geral na

câmara da mola tiver sido reduzida o suficiente para criar um diferencial no

diafragma da válvula seletora suficiente para mover a válvula-carretel para dentro,

até uma posição em que o orifício (1c) fica ligado com a câmara da mola.

Então, o ar do encanamento geral passa pelo orifício (1c), orifício (K), válvula de

retenção do refluxo e orifício (6a) para o volume de serviço rápido no suporte dos

encanamentos.

O ar do volume de serviço rápido é dissipado pelo orifício (C) e orifício (6) para a

atmosfera, através da extremidade da válvula-carretel da válvula de carregamento.

Quando o conjunto do diafragma da válvula seletora e válvula-carretel tiver se

deslocado para dentro, até a posição de Serviço (válvula seletora contra o corpo), a

pressão do volume seletor no orifício (9) atuando contra a face externa do

diafragma da válvula seletora, é descarregada para a atmosfera via passagem de

exaustão e válvula de retenção de sobrecarga do volume seletor, arte que a pressão



do volume seletor tenha caído o suficiente para equilibrar as forças no diafragma,

através da válvula e do orifício (L), para a atmosfera.

O conjunto do diafragma e válvula-carretel é deslocado pela tensão da mola para

uma posição de Recobrimento terminando a redução da pressão do volume seletor.

Quando a válvula de aplicação for aberta, o ar do reservatório auxiliar no orifício (5) flui

através da válvula de aplicação e da válvula limitadora nos cilindros de freio nas

aplicações de serviço para as seguintes câmaras:

Para a face externa do diafragma da válvula de carregamento, iniciando o

movimento da válvula-carretel, o qual interrompe a descarga do ar do encanamento

geral, via volume do serviço rápido, apara a atmosfera.

Para o orifício (16), existente no suporte dos encanamentos, via válvula-carretel do

diafragma menor da válvula de alívio rápido e daí, através do encanamento (16) de

aplicação dos cilindros de freio, para a válvula-relé.

Para a câmara da mola existente na válvula de serviço, onde a pressão continuará a

aumentar até que as forças combinadas (mola, pressão do ar na câmara da mola e

pressão do encanamento geral) equilibram-se coma força resultante da pressão do

reservatório de controle, que atua em oposição contra o diafragma maior.

Sempre que for atingido o ponto de equilíbrio, o conjunto do diafragma da válvula

de serviço e a haste do pistão serão deslocados para baixo para tomarem uma

posição de recobrimento onde a válvula de aplicação é fechada pela tensão da mola

e a válvula de alívio permanece fechada.

A pressão do ar nos orifícios (16 e 16a) aumenta no lado de baixo da válvula

limitadora dos cilindros de freio em serviço até atingir um ponto em que excede a

força da mola da válvula limitadora.

Quando isto ocorre, a válvula-carretel é deslocada para cima, apara uma posição

onde há interrupção do fluxo de ar da válvula de aplicação para o orifício (16).

A tensão da válvula limitadora limita a pressão máxima entregue à válvula-relé

durante uma aplicação dos freios de serviço.

Sempre que forem empregadas pressões mais elevadas do encanamento geral, é possível

obter-se uma sobre redução coma a válvula de controle 26-F.

Não obstante, a sobre redução não apresentará qualquer efeito na pressão dos cilindros

de freio, pois esta pressão é determinada pelas válvulas limitadoras dos cilindros de freio

de emergência e de serviço.



Posição de Emergência

Quando ocorre uma aplicação de Emergência, a válvula de controle 26-F funciona de

modo semelhante ao descrito acima.

Todavia, várias funções adicionais são desenvolvidas na válvula de controle, como segue:

Como no caso de uma aplicação de Serviço, a pressão do volume seletor é reduzida

através do orifício (9) da válvula-carretel da válvula seletora para atmosfera, via

válvula de retenção de sobrecarga do volume seletor.

Entretanto, a pressão do volume seletor é impedida de descarregar por causa da

mola da válvula de retenção de sobrecarga do volume seletor que mantem

aproximadamente 35 a 45 psi.

O ar do reservatório auxiliar fluindo através da válvula de aplicação, passa para as

válvulas limitadoras dos cilindros de freio e para os orifícios (16a e 16) e para a

válvula-relé.

Existe uma câmara para o ar do encanamento geral na válvula limitadora de

emergência e é esta pressão que normalmente retém para baixo o carretel para

baixo o carretel da válvula limitadora dos cilindros de freio de emergência.

Durante os estágios iniciais de uma aplicação de emergência, a válvula limitadora de

emergência permanece fechada.

Quando a pressão do encanamento geral cair para entre 10 e 15 psi, a força da

mola da válvula limitadora de emergência vence a força resultante da pressão do

encanamento geral sobre a válvula-carretel.

A válvula-carretel é, então, movida para cima, abrindo a válvula de retenção e

proporcionando uma passagem alternativa ao ar do reservatório auxiliar para o

orifício (16) e válvula-relé.

Durante as aplicações de emergência, a queda da pressão do encanamento geral é

tão rápida que, no instante em que a válvula limitadora de emergência abre a

válvula de retenção, a válvula limitadora de serviço ainda está aberta.

A válvula de retenção da válvula limitadora do freio de emergência permanecerá

aberta para permitir a continuação do fluxo de ar para a válvula-relé.

A pressão do ar admitido à válvula relé aumenta e a válvula limitadora de serviço se

fechará quando for atingida a sua pressão calibrada.

O continuado aumento da pressão aplica, também, uma força contra a válvula-

carretel da válvula limitadora do freio de emergência.

Quando esta pressão atinge um ponto ligeiramente superior ao valor da mola da

válvula-carretel, a válvula–carretel será forçada a descer, permitindo que a válvula de



retenção seja assentada, cessando o prosseguimento da descarga do ar do

reservatório auxiliar para a válvula-relé.

Posição de alívio

Quando o punho do manipulador automático é movido para a posição Alívio, o aumento

da pressão do encanamento geral provoca um aumento semelhante na câmara do

encanamento acima do diafragma grande da válvula de serviço.

As forças combinadas da pressão no orifício (16), pressão do encanamento geral e mola

de alívio grande, atuando contra a pressão do reservatório de controle, fazem descer o

diafragma de serviço e a haste do pistão puxando a válvula de alívio.

Isto permite que o ar do orifício (16) descarregue para a atmosfera a válvula-relé, através

da haste do pistão da válvula de serviço para o orifício (10) no suporte dos

encanamentos.

A mesma pressão do orifício (16) é também descarregada da face externa do diafragma

da válvula de carregamento e a força da mola retornará à válvula-carretel da válvula de

carregamento e o diafragma para a sua posição normal ou de carregamento.

O carregamento do encanamento geral para o reservatório de controle é restabelecido,

especialmente se o tampão de alívio gradual estiver posicionado para operação de alivio

gradual (GRAD REL).

A queda continuada da pressão dos cilindros de freio nas válvulas limitadoras permite

que a mola da válvula limitadora de freio de serviço faça descer a válvula e, devido ao

aumento da pressão do encanamento geral, fica, também, posicionada para baixo a

válvula-carretel da válvula limitadora do freio de emergência.

Estando ambas a s válvulas na posição normal (inferior) todo o ar do orifício (16) flui

rapidamente para a atmosfera.

O aumento da pressão do encanamento geral na câmara da mola da válvula seletora até o

valor da pressão do volume seletor moverá o conjunto do diafragma e carretel da válvula

seletora para a sua posição normal, restabelecendo o carregamento do reservatório de

controle e do reservatório de volume seletor até a pressão do encanamento geral.

Alívio Independente de uma Aplicação Automática

Para aliviar os freios da locomotiva, independentemente dos freios do trem, o punho do

manipulador independente SA-26 deve ser abaixado na posição Alívio.

O ar do reservatório principal passará para o orifício (13) na válvula de controle, através

do encanamento atuante.



Este ar descarrega através do orifício (13), para o lado de baixo do diafragma menor da

válvula de alívio rápido, onde a força vence a força da mola que atua contra a face

externa do diafragma e o conjunto do diafragma e válvula-carretel é movido para sua

posição mais alta.

O ar do reservatório de controle pode então fluir através da válvula-carretel para o lado

inferior do diafragma maior da parte de alívio rápido.

A pressão do reservatório de controle, sendo mais alta que a pressão do encanamento

geral contra a face oposta do diafragma, posiciona o conjunto do diafragma e válvula-

carretel na sua posição mais alta.

Estando ambas as válvulas-carretel nesta posição, o ar do orifício (16) que é ligado à

válvula-relé, é descarregado para a atmosfera e o ar do reservatório de controle e orifício

(7) é, também, descarregado para a atmosfera.

O reservatório de controle continuará a ser descarregado para a atmosfera até que a sua

pressão tenha sido reduzida para aproximadamente a pressão do encanamento geral,

então o diferencial de pressão no diafragma maior será contrabalançado e o conjunto do

diafragma maior e válvula-carretel serão forçados para baixo.

Isto faz cessar a exaustão para a atmosfera do reservatório de controle.

A redução da pressão do ar do reservatório de controle é necessária, porque ela deve ser

equilibrada com a do encanamento geral, de modo a evitar a reaplicação dos freios da

locomotiva, quando do alívio do punho manipulador independente for solto.

Entretanto, para impedir a descarga total da pressão do reservatório de controle quando

se alivia o freio da locomotiva após uma aplicação de Emergência, uma válvula de

retenção da pressão do reservatório de controle mantém aproximadamente 20 psi no

reservatório de controle, que é o valor da pressão de sua mola.

A finalidade da manutenção desta pressão no reservatório de controle é a de tornar

possível uma reaplicação automática na locomotiva após o alívio do freio da locomotiva,

mesmo depois de uma aplicação de emergência.



2.2.3.2.2 Válvula-relé J-1

A válvula-relé J-1 é uma válvula de alta capacidade do tipo auto recobridor e mantenedor

de pressão, operada por diafragma.

Controla o desenvolvimento da pressão no encanamento de equalização dos cilindros de

freio da locomotiva durante as aplicações e alívio dos freios da locomotiva seja pelo

manipulador automático ou pelo manipulador independente.

Esta pressão será destinada para a aplicação dos freios das locomotivas comandadas no

caso de operação em tração múltipla.

Figura 2.42 Válvula-relé J-1

Consiste de uma haste de pistão com anéis “O” e uma válvula de retenção de borracha de

sede dupla.

Transfere para o cilindro de freio da locomotiva comandada, através do encanamento de

equalização e da seletora F-1, a mesma pressão recebida na locomotiva comandante,

durante a aplicação dos freios.

A parte operativa está montada em um suporte de encanamentos, no qual são feitas

todas as conexões dos encanamentos até o suporte, que são designadas numericamente

e assim são identificadas no diagrama da Figura 2.43.

6 - Abastecimento (RP) 16 - Controle 30 - Entrega (Cilindro de Freio - CF)

Figura 2.43 Diagrama da válvula-relé J-1



Suas finalidades são:

Fornecer e descarregar a pressão de ar dos cilindros de freio e do encanamento

equilibrante dos cilindros de freio, durante as aplicações ou alívio dos freios das

locomotivas, quando opera sozinha, sem a presença da válvula relé J-1.6-16.

Fornecer e descarregar a pressão de ar apenas do encanamento equilibrante dos

cilindros de freio, durante as aplicações ou alívio dos freios das locomotivas,

quando opera em conjunto com a válvula relé J-1.6-16.



2.2.3.2.2.1 Funcionamento da válvula-relé J-1

Esta válvula de auto recobrimento, operada por diafragma é projetada para desenvolver

nos cilindros de freio uma pressão aproximadamente equivalente à pressão gerada no

encanamento que a controla.

Durante as aplicações de freio, o ar de controle cria uma pressão na tubulação (16) do

suporte dos encanamentos até a válvula-relé.

Esta pressão de ar é, também, criada na câmara inferior do pistão e da face do diafragma

grande da válvula-relé, fazendo subir o conjunto do diafragma e da haste.

Durante este movimento ascendente, a extremidade da haste do pistão, que contém uma

sede da válvula de exaustão, encosta e veda o lado inferior da válvula de retenção de

borracha para fechar a conexão de exaustão através da haste do pistão contra o orifício

(30), que é ligado aos cilindros de freio.

O prosseguimento do movimento ascendente faz com que a válvula de retenção de

borracha seja movida para fora da sede da válvula alimentadora e o ar do reservatório

principal flui através da válvula de retenção de borracha para o orifício (30) e para os

cilindros de freio.

O orifício (30) é também ligado através do orifício estabilizador à câmara da mola da face

interna do diafragma da válvula-relé, de modo que à medida que estiver sendo criada

uma pressão nos cilindros de freio, estará sendo criada uma pressão igual na câmara de

mola.

Na medida em que o diafragma for ficando equilibrado, ele é movido para baixo, para a

posição de Recobrimento (LAP), na qual a válvula de retenção de borracha fica assentada

contra a sede da válvula alimentadora, de modo a cessar o fluxo de ar para o cilindro de

freio e a válvula de exaustão permanece assentada.

A válvula-relé voltará a funcionar para manter a pressão da tubulação de entrega sempre

que ocorrer um vazamento dos cilindros de freio.

A pressão na câmara da mola diminuirá e o diafragma e a haste serão novamente

deslocados para cima, pela pressão de controle mais alta, que atua contra sua face

externa.

Assim, a válvula de retenção de borracha será forçada a sair de sua sede na válvula

alimentadora e o ar do reservatório principal fluirá para os cilindros de freio, a fim de

restabelecer a pressão perdida pelo vazamento.

Quando for novamente atingido o equilíbrio com a pressão de controle, o diafragma e a

haste serão abaixados para a posição de Recobrimento, interrompendo o fluxo de ar do

reservatório principal para os cilindros de freio.



Quando dos alívios de freio, uma redução na pressão do ar de controle que atua contra a

face externa do diafragma da válvula-relé fará com que a pressão mais alta dos cilindros

de freios desloque para baixo o diafragma e a haste, fazendo a válvula de exaustão abrir

a válvula de retenção de borracha.

O ar do cilindro de freio é então descarregado através da sede da válvula de retenção e

da haste o orifício de descarga e, daí, para a atmosfera.

Pode-se, também, obter um alívio gradual da pressão de ar dos cilindros de freio sempre

que a pressão de ar controlada for aliviada gradualmente.

Quando isto ocorre, a pressão mais alta dos cilindros de freio faz o diafragma operar

para abrir a descarga até o diafragma ficar novamente em equilíbrio após o que ele

retornará para sua posição de Recobrimento.



2.2.3.2.3 Válvula-relé J-1.6.16 ou válvula-relé J-1.4.14

A válvula-relé J-1.6.16, ou a válvula-relé J-1.4.14, é uma válvula de alta capacidade do tipo

auto recobridor e mantenedor de pressão, operada por dois diafragmas.

Figura 2.44 Válvula-relé J-1.6-16

A parte operativa está montada em um suporte de encanamentos, no qual são feitas

todas as conexões dos encanamentos até o suporte, que são designadas numericamente

e assim são identificadas no diagrama da Figura 2.45.

6 - Abastecimento (RP) 16 - Controle 30 - Entrega (Cilindro de Freio - CF)

Figura 2.45 Diagrama da válvula-relé J-1.6-16

Este tipo de válvula controla o desenvolvimento da pressão no cilindro de freio da

locomotiva comandante durante as aplicações e alívio dos freios da locomotiva, feita pelo

manipulador automático ou pelo manipulador independente.

É utilizado em locomotivas com truques projetados para a utilização de sapata de freio

de composição de alta fricção, que aplicam uma força de retardamento que depende

menos da velocidade da locomotiva do que as de ferro fundido.

Para atender a solicitação dos operadores, de uma maior força de retardamento a baixas

velocidades, foi projetado um sistema de freio de dois níveis.



Assim, todas as aplicações de sapatas de freio de composição são feitas para produzir

uma pressão mais alta no freio independente, do que nas aplicações do freio automático.

Quando a aplicação dos freios é originada pelo manipulador independente, estas válvulas

transferem para o cilindro de freio da locomotiva comandada, através do encanamento

de equalização dos cilindros de freio e da chave seletora F-1, a pressão recebida da

locomotiva comandante, acrescida de um percentual, de acordo com a sua especificação.

Tabela 2.6 Pressão desenvolvidas pelas válvulas-relé do tipo J

Válvula Pressão desenvolvida

[% da pressão de controle] Observação

J-1 100%

J-1.6.16 160%, 100% ou 60% 160% somente quando a aplicação é

feita pelo freio independente

J-1.4.14 140%, 100% ou 40% 140% somente quando a aplicação é

feita pelo freio independente



2.2.3.2.4 Válvula-relé HB-5

A válvula-relé HB-5 é uma válvula pilotada pneumaticamente por um diafragma, que nas

aplicações de freio feitas por intermédio do manipulador automático, interrompe o fluxo de

ar admitido no diafragma menor da válvula J-1.6.16, evitando assim que a aplicação de

freio automático na locomotiva comandante seja multiplicada nas locomotivas

comandadas, que possuem a válvula-relé J-1.6.16 ou J-1.4.14.

Figura 2.46 Válvula-relé HB-5

Entretanto, nas aplicações de freio pelo manipulador independente ela permite o fluxo de

ar admitido no diafragma menor da válvula J-1.6.16, que aumenta o nível da aplicação

dos freios nas locomotivas comandadas, através ativação da segunda câmara da válvula-

relé J-1.6-16 ou J-1.4.14.



2.2.3.2.5 Válvula de transferência MU-2A

A válvula de transferência MU-2-A pilota a válvula seletora F-1 para permitir que o

equipamento das locomotivas comandadas equipadas com sistema 26-L possa operar em

tração múltipla com uma locomotiva comandante equipada não somente com o

equipamento tipo 6-SL ou 26-L, como também com o sistema 24-RL.

Figura 2.47 Válvula de transferência MU-2A

É montada em um suporte de encanamentos e composta por uma válvula de carretel de

três posições operada por um excêntrico existente no eixo do punho.

As três posições são indicadas em uma placa (escudo) afixada ao corpo da válvula.

LEAD or DEAD Comandante ou Morta

Posição usada sempre que a locomotiva trafegar Escoteira, comandando um trem,

ou como comandante de um grupo de locomotivas em tração múltipla.

A Válvula MU-2A deve ser deixada também nesta posição se a locomotiva estiver

trafegando Morta em uma composição, isto é, sem tração, e apenas com o

encanamento geral ligado.

TRAIL 6 or 26 Comandada - 6 ou 26

Esta posição é usada para preparar a locomotiva para operar em tração múltipla,

na condição de comandada, por outra locomotiva dotada de equipamento 6-SL ou

26-L.

TRAIL 24 Comandada 24

Esta posição é usada para preparar a locomotiva para operar em tração múltipla,

na condição de comandada, por outra locomotiva dotada de equipamento 24-RL.

O punho deve ser posicionado com a seta apontando para a posição escolhida.

Para mover o punho de uma posição para outra, force-o manualmente para baixo contra a

mola para permitir o seu movimento.



2.2.3.2.5.1 Funcionamento da válvula MU-2A

As conexões dos encanamentos são feitas no suporte dos encanamentos e são as

seguintes:

Posição Comandante ou Morta

Na posição Comandante ou Morta a pressão do reservatório principal no orifício (30) é

bloqueada e os orifícios (53 e 63) são ligados para a atmosfera.

A pressão de aplicação independente, que vem do manipulador independente (orifício

(20)) é ligada ao orifício (2) da válvula MU-2-A e passa através da válvula-carretel para o

orifício (20).

O orifício (20) da válvula MU-2-A é ligado, não apenas no orifício (20) da válvula seletora

F-1, onde o ar fica bloqueado, como também, ao orifício (16), da válvula-relé J-1 da

locomotiva, para permitir aplicações de freio independente na locomotiva.

O encanamento atuante do manipulador (orifício (13)) é ligado ao orifício (3) da válvula

MU-2-A, e passa através da válvula-carretel para o orifício (13) da válvula MU-2-A e para o

encanamento atuante na válvula de controle 26-F e também para o encanamento atuante,

se o mesmo existir na locomotiva.

Figura 2.48 Posição Comandante ou Morta

Posição Comandada – 6 ou 26

Quando uma locomotiva equipada com equipamento 26-L é comandada por uma

locomotiva que usa equipamento nº 6 ou 26, válvula MU-2-A é colocada na posição

Comandada 6 ou 26.

A válvula-carretel veda os orifícios (2,3,13 e 20).

O orifício (30) que é ligado ao encanamento atuante (13) do manipulador, é descarregado

pelo manipulador independente quando seu punho está na posição Alívio.

A pressão do reservatório principal é ligada através da válvula-carretel aos orifícios (53 e

63) da válvula seletora F-1.



Figura 2.49 Posição Comandada - 6 ou 26

Isto posiciona a válvula F-1 para permitir que o ar do encanamento equilibrante dos

cilindros de freios, orifício (14) seja ligado aos orifícios (16 e 20) os quais são ligadas

através da válvula de retenção dupla e, assim, ao orifício (16) da válvula-relé da

locomotiva, durante uma aplicação de freio proveniente da locomotiva comandante.

Posição Comandante – 24

Quando a locomotiva equipada com 26-L é comandada por uma locomotiva com sistema

24-RL, a válvula MU-2-A é colocada na posição Comandada 24.

Os orifícios (2, 3 13 e 20) são bloqueados e o orifício (53) é ligado para a atmosfera,

como no caso da posição Comandada - 6 ou 26.

O orifício (3) é descarregado pelo manipulador independente, quando seu punho estiver

na posição Alívio.

A pressão do reservatório principal é ligada ao orifício (63), o qual, por sua vez, é ligado

à válvula seletora F-1.

Isto posiciona a válvula F-1 para permitir que o ar do encanamento equilibrante dos

cilindros de freios descarregue para os orifícios (14) e (20), na válvula seletora F-1, daí

para válvula de retenção dupla e, para o orifício (16), da válvula-relé da locomotiva,

durante uma aplicação de freio iniciada pela locomotiva comandante.

Figura 2.50 Posição Comandante - 24



2.2.3.2.6 Válvula seletora F-1

A válvula seletora F-1 se torna imprescindível em comando múltiplo com outras

locomotivas dotadas de equipamentos de freio diferentes.

Figura 2.51 Válvula seletora F-1

Pilotada pela válvula MU-2-A, prepara o equipamento de freio da locomotiva para

comandar, trafegar “morta”, ou ser comandada por outros tipos de equipamentos de

freio.

Ela também desempenha a função de proteger o equipamento de freio de uma

locomotiva comandada, mediante a reposição automática do equipamento de freio para a

posição de comandante, na eventualidade de uma separação (fracionamento) entre as

locomotivas em tração múltipla.

Havendo ruptura das mangueiras, a válvula seletora F-1 é acionada pela despressurização

do encanamento de equalização dos reservatórios principais, restabelecendo a

comunicação entre a válvula de controle e a válvula relé J-1, permitindo a aplicação do

freio dessa locomotiva.

A válvula seletora F-1 consiste de três partes, cada qual consistindo de uma válvula-

carretel.

Uma delas, a válvula de proteção, é controlada pela pressão de ar do encanamento

equilibrante dos reservatórios principais e, na eventualidade de um funcionamento de um

fracionamento, esta válvula-carretel é posicionada automaticamente para permitir as

condições de frenagem de unidade comandante.

As outras duas, que são as partes de transferência, são controladas pela pressão do ar de

controle da unidade múltipla e pelo encanamento de intertravamento de unidade

múltipla.

A válvula seletora é montada em um suporte de encanamentos, no qual são feitas todas

as conexões dos encanamentos, identificados como mostra o diagrama esquemático da

Figura 2.52.



4 – Encanamento de Controle 20 – Encanamento de Alívio e Aplicação Independente

12 – Encanamento de Emergência 30 – Encanamento dos Cilindros de Freio

14 – Encanamento Equilibrante dos Cilindros de Freio 53 – Encanamento de Controle de Unidades Múltiplas

15 – Encanamento Equilibrante do Reservatório Principal

(Encanamento de Proteção)

63 – Encanamento de Intertravamento de Unidades

Múltiplas

16 – Encanamento de Aplicação (Válvula-relé)

Figura 2.52 Diagrama esquemático da válvula seletora F-1



2.2.3.2.6.1 Funcionamento válvula seletora F-1

Posição Comandante ou Morta

Quando uma locomotiva equipada com sistema 26-L está comandando uma locomotiva

com equipamento 6-SL ou 26-L, a pressão doar nos orifícios (53 e 63) da válvula seletora

F-1 e descarregada na válvula MU-2-A.

O ar da válvula de controle, saindo do orifício (16) da válvula de controle 26-F, passa para

o orifício (4) da válvula seletora, passando ao orifício (16) e daí para a válvula-relé para

criar pressão nos cilindros de freio da locomotiva comandante.

O ar dos cilindros de freio da locomotiva comandante, vindo do orifício (30) da válvula-

relé, é levado ao orifício (30) da válvula seletora, passando pela válvula-carretel ao orifício

(14) para o encanamento equilibrante dos cilindros de freio para controlar os freios da

locomotiva comandada.

Figura 2.53 Posição Comandante ou Morta

Posição Comandante – 6 ou 26

Quando uma locomotiva com equipamento 26-L é comandada por uma locomotiva com

equipamento 6-SL ou 26-L.

Pressão do ar do reservatório principal passa pelos orifícios (53 e 63) da válvula MU-2A

para posicionar as válvulas de carretel da válvula seletora, conforme mostra o diagrama.

Nesta posição, o ar vindo do encanamento equilibrante dos cilindros de freio é

comunicado ao orifício (16) da válvula-relé, para criar pressão nos cilindros de freio.

O ar do encanamento equilibrante dos cilindros de freio é levado ao orifício (20) e ao

encanamento de alívio e aplicação independente, que se encontra fechado na válvula MU-

2A.

Assim, os freios são aplicados na unidade comandada, da mesma forma que na unidade

comandante.



Figura 2.54 Posição Comandante - 6 ou 26

Posição Comandada - 24

Quando uma locomotiva com equipamento 26-L é comandada por uma locomotiva com

equipamento 24-RL, a pressão do ar do reservatório principal é levada à conexão (63) da

válvula MU-2A para posicionar a válvula-carretel da válvula seletora F-1.

Nesta posição, o ar que flui da conexão (16) da válvula de controle 26-F passa para a

conexão (4) da válvula seletora F-1, onde é levado à conexão (16) e à válvula-relé da

locomotiva para criar pressão nos cilindros de freio.

A pressão do ar, também entre na conexão (14) da válvula seletora, vinda do

encanamento equilibrante dos cilindros de freio e flui através da válvula-carretel para a

conexão (20).

Estão pressão de ar atua, também, na válvula-relé da locomotiva.

Os freios da locomotiva comandada são atuados, ou por uma aplicação de freio, ou por

uma aplicação de freio independente, iniciada na locomotiva comandante, equipada com

sistema 24-RL.

Figura 2.55 Posição Comandada - 24



Posição de fracionamento (separação entre locomotivas)

Se ocorrer uma separação entre locomotivas e for perdida pressão no encanamento

equilibrante dos reservatórios principais, o ar será descarregado do orifício (15) da

válvula seletora F-1 e da câmara inferior da válvula-carretel de proteção.

A válvula-carretel é, então, forçada para a sua posição inferior pela tensão da mola.

Em uma locomotiva comandante, a descarga do ar do cilindro de freio para o

encanamento equilibrante (conexão (14)) é interrompida pela válvula-carretel de

proteção.

Em uma locomotiva comandada, quando a válvula seletora F-1 estiver na posição

Comandada – 6 ou 26, a válvula-carretel descarregará o ar da câmara inferior da válvula-

carretel direita, a qual será forçada para a sua posição inferior, como no caso da posição

Comandante para voltar a conectar os orifícios (4 e 16).

A conexão é interrompida na válvula-carretel de proteção, orifício (14) para o orifício (16)

e orifício (20).

Se a válvula seletora F-1 for colocada na posição Comandada - 24, a conexão do orifício

(14) para o orifício (20) é interrompida pela válvula-carretel de proteção.

Em cada caso, a pressão do ar de controle gerada pela válvula de controle 26-F é

transferida para o encanamento de controle da válvula-relé, como no caso de uma

locomotiva comandante.

Figura 2.56 Posição de fracionamento



2.2.3.3 Controles de segurança do trem

Controle de excesso de velocidade do trem

O controle do excesso de velocidade é feito pela válvula magnética FA-4.

Figura 2.57 Válvula Magnética FA-4 (VMV)

A válvula magnética FA-4 fica normalmente energizada.

Sempre que for excedido o limite de velocidade máxima autorizada do trem, a válvula

magnética FA-4 é desenergizada para descarregar a pressão da câmara da mola da

válvula de aplicação de freio P-2A, que produz uma aplicação de Serviço Total.

Controle de segurança do trem

1) Válvula de pedal

O controle de segurança do trem é exercido por uma válvula de pedal (Pedal do Homem

Morto).

O maquinista deve comprovar a sua vigilância mantendo pressionado continuamente, ou

periodicamente, dependendo do equipamento instalado na locomotiva, um pedal da

válvula, localizado no piso, próximo ao posto de comando, salvo quando houver uma

pressão nos cilindros de freio de aproximadamente 30 psi.

Figura 2.58 Válvula de pedal

Sempre que for retirada a pressão do pé sobre o pedestal, a válvula de pedal opera para

também descarregar a pressão da câmara de mola da válvula de aplicação de freio P2-A.



Ao ser descarregada a pressão do ar é dissipada através de um sistema de bujões de

orifício e apitos, estes últimos fornecendo um aviso audível durante um período de

tempo regulado, antes que a pressão seja reduzida o suficiente para provocar a operação

da válvula de aplicação de freio.

2) Alertor (Sistema de Controle de Vigilância)

O Alertor proporciona uma operação segura na operação do trem, através do

monitoramento dos vários movimentos do operador, para comprovar a vigilância.

Se nenhuma movimentação esperada for detectada dentro de um tempo pré-estabelecido,

é iniciado um alarme audiovisual solicitando o reconhecimento.

Se isso não for feito durante o tempo pré-estabelecido, o sistema iniciará uma aplicação

de penalidade dos freios, desenergizar a válvula magnética do Alertor.

Isto causará uma aplicação dos freios em ritmo de aplicação de serviço, causando a

parada do trem.

Os movimentos que se espera do operador para comprovar a vigilância são:

Comprimir a botoeira de reconhecimento do Alertor;

Acionar a buzina ou o sino;

Movimentar o manípulo de aceleração ou o manípulo de reversão.

3) ATC (Automatic Train Control)

O controle do ATC é composto de duas válvulas sobrepostas:

Uma válvula promove a descarga da câmara “A” da válvula P-2A,

A outra válvula promove a descarga do reservatório equilibrante durante as

aplicações de penalidades.

Figura 2.59 Válvulas de controle do ATC



2.2.3.3.1 Válvula de aplicação de freio P2-A

A válvula de aplicação de freio P2-A controla uma aplicação total de serviço quando

iniciada pelos controles de segurança (Homem Morto ou Alertor, Sobre Velocidade e ATC).

Figura 2.60 Válvula de aplicação P2-A

Se o maquinista deixar de comprovar que está vigilante, ou em caso de atuação do

sistema de proteção contra excesso de velocidade da locomotiva, a válvula de aplicação

de freio P2-A, primeiro dá um aviso sonoro através de um apito, se mesmo assim o

maquinista não corrigir a falha que causou o aviso, a válvula de aplicação P2-A provoca o

seguinte:

Interrompe o abastecimento do encanamento de carregamento do reservatório

equilibrante, isolando o manipulador de freio automático;

Começa a descarregar o ar do reservatório equilibrante para a atmosfera, causando

uma Aplicação de Penalidade, equivalente em ritmo e pressão a uma Aplicação de

Serviço Total;

Corta a Tração através de um sinal de ar comprimido na Chave de Corte de Tração –

PCS (Power Cut-off Switch).

Mantém os freios bloqueados na posição de Aplicação.

Os freios somente serão aliviados se o punho do manipulador de freio automático for

movimentado para a posição de Supressão e deixado nessa posição por algum tempo e

logo após retornar para a posição de Alívio ou Marcha.

O punho na posição de Supressão anula o controle de segurança, mas provoca uma

aplicação total dos freios.



Esta válvula proporciona ainda as seguintes funções:

Supressão da aplicação iniciada pelo controle de vigilância (homem morto).

Intertravamento de segurança durante a aplicação por penalidade que impede o

recarregamento do reservatório equilibrante de qualquer fonte ate que a válvula de

aplicação seja reposicionada e o punho do manipulador automático tenha voltado à

posição de Alívio (tendo antes sido colocado em uma das seguintes posições:

Supressão, Punho Fora ou Emergência).

Permite uma sobre redução, quando desejado, durante uma aplicação por

penalidade.

Observação

Nas locomotivas comandadas, o punho do manipulador de freio automático fica na

posição de Punho Fora, deixando o sistema em Supressão permanente, isto é, o sistema

fica anulado nessas locomotivas.

Se a pressão no cilindro de freio da locomotiva estiver entre 25 e 30 psi o sistema

também estará em supressão.

É montada no suporte dos encanamentos, no qual são feitas as conexões dos

encanamentos, identificados como mostra o diagrama esquemático da Figura 2.61.

3 – Válvula Pedal 24 – Reservatório Limitador de Redução

5 – Reservatório Equilibrante 25 – Corte de Tração

8 – Encanamento de Travamento 26 – Encanamento de Supressão

10 – Encanamento do Controle de Segurança 30 – Encanamento do Reservatório Principal

15 – Carregamento do Reservatório Equilibrante (Manipulador) 33 – Encanamento Comutador

Figura 2.61 Diagrama da válvula de aplicação de freio P2-A



A válvula de aplicação de freio P2-A consiste de:

Válvula de aplicação, constituída de uma válvula-carretel controlada por diafragma.

Válvula de retenção de sobre redução.

Válvula de controle de alívio.

Válvula de supressão.



2.2.3.3.1.1 Funcionamento da válvula de aplicação de freio P2-A

Estando o equipamento da locomotiva carregado e operando normalmente, o ar do

reservatório principal entra no orifício (30) do suporte, passa para o lado inferior do

diafragma e atravessa o orifício (10a) para a câmara da mola na parte superior do

diafragma, fluindo também, para o orifício (10), volume do reservatório de tempo e

válvula magnética de controle de sobre velocidade, que está em sua posição fechada

(energizada).

O ar do reservatório principal vindo do orifício (10), passa pela extremidade inferior da

válvula de supressão para o orifício (3) e para a válvula pedal, que é mantida fechada

sobre o pedal.

Estando a câmara carregada com a pressão do reservatório principal, em ambos os lados

do diafragma, a mola do diafragma posicionará o diafragma e a válvula-carretel a ele

fixada na sua posição normal ou de alívio.

Nesta posição, a válvula-carretel estabelece as seguintes conexões:

O reservatório limitador de redução (se usado) é esgotado para a atmosfera via

orifício (24) e a chave de corte de potência (PCS) é descarregada via orifício (25).

O orifício (5) do reservatório equilibrante é ligado à válvula de controle de alívio

para permitir o carregamento do reservatório equilibrante e a válvula-relé do

manipulador, pelo orifício (15) de carregamento do reservatório equilibrante.

Estando o manipulador de freio automático na posição alívio, o orifício (33) e a câmara

superior da válvula de controle de alívio são carregados com ar à pressão do reservatório

principal.

As câmaras que ficam por baixo da válvula de controle de alívio e da válvula-carretel de

aplicação são descarregadas através do orifício (8) pela válvula de supressão do

manipulador.

A válvula de controle de alívio é mantida em sua posição inferior para ligar o orifício (5)

ao orifício (15).

Durante uma aplicação de freio de penalidade, que pode ser iniciada pelo

descarregamento do encanamento (3), através da válvula pedal ou descarregamento do

encanamento (10), através da válvula magnética de sobre velocidade, a pressão do ar é

descarregada da câmara da mola, do diafragma, mais rapidamente do que pode ser

restabelecida através do orifício (10a).

Consequentemente, cria-se um diferencial de pressão no diafragma, suficiente para que a

válvula-carretel assuma a posição de Aplicação.



Figura 2.62 Posição de aplicação

Nesta posição, a válvula-carretel estabelece as seguintes conexões:

O ar do reservatório principal no orifício (30) e na câmara inferior do diafragma é

levado ao orifício (25) e chave de corte de potência (PCS) e chave de corte de freio

dinâmico (DBI - Dynamic Brake Interlock), que interrompe o circuito de freio dinâmico,

caso este esteja em funcionamento.

O ar do reservatório principal, que normalmente passa através do orifício (10a), é

levado ao orifício (8).

Portanto, a câmara da mola do diafragma, assim como o volume do reservatório de

tempo, que é ligado ao orifício (10), fica ligada ao orifício (8).

O orifício (8) é ligado ao encanamento de travamento (8) do manipulador.

Este encanamento é normalmente descarregado no manipulador pela válvula-

carretel da válvula de supressão, quando o punho do manipulador automático está

na posição Alívio.

O carregamento do reservatório equilibrante (orifício (15)) é interrompido.

O ar do reservatório equilibrante, no orifício (5), é ligado através da válvula-carretel

ao orifício (24a), através de um orifício calibrado e, através do orifício (24) para o

reservatório limitador de redução (se usado) ou para a atmosfera.

O ar do reservatório equilibrante flui em ritmo controlado para o reservatório

limitador de redução (ou para a atmosfera) de modo a produzir uma redução de

Serviço Total na pressão do reservatório equilibrante.



Uma aplicação de freio pelo controle de segurança pode ser suprimida movendo-se o

punho do manipulador automático para a posição Supressão antes do término do período

de retardamento de tempo predeterminado, enquanto durar o apito de aviso.

Estando o punho do manipulador na posição de Supressão, a válvula-carretel da válvula

de supressão do manipulador é posicionada para fechar o descarregamento do

encanamento de travamento (8) e, assim, impedir o descarregamento do ar da câmara da

mola, através deste cano.

O ar do reservatório principal, fornecido pela válvula de supressão, passa pelo orifício

(26) e encanamento de ligação para a válvula de aplicação de freio P-2-A, fluindo através

do orifício (26), para a face do pistão da válvula de supressão, forçando o pistão a descer

e fazendo a válvula-carretel interromper a conexão entre os orifícios (3 e 10).

A câmara da mola, do diafragma é isolada do orifício (3) e da válvula pedal.

O ar do reservatório principal flui continuadamente através do orifício (10a) e seu bujão

para a câmara da mola, do diafragma, mantendo o diafragma e a válvula-carretel na

posição Alívio.

Figura 2.63 Posição de alívio

Em outras palavras, o controle de segurança não provoca o funcionamento da válvula de

aplicação sempre que o punho do manipulador automático estiver na posição de

Supressão.

Em algumas versões do equipamento 26-L, uma aplicação de freio de sobre velocidade

somente pode ser suprimida reduzindo-se a velocidade da locomotiva a um valor abaixo

do limite máximo autorizado, antes do termino do período de tempo predeterminado,

após o inicio do apito de aviso.

Tal ação evita a descarga do encanamento (10), através do dispositivo de descarga de

sobre velocidade (válvula magnética).



Para restabelecer e aliviar uma aplicação de freio causada pelo controle de sobre

velocidade, ou pelo controle de segurança, o maquinista deve primeiramente mover o

punho do manipulador automático para a posição de Supressão.

Isto causa o fechamento do encanamento (8) que é descarregado no manipulador.

A câmara da mola da válvula de aplicação de freio será, então, recarregada através do

orifício (10a) até a pressão do reservatório principal.

Logo que a pressão desta câmara atingir um valor determinado, o conjunto do diafragma

e sua válvula-carretel voltam à posição normal ou de Alívio.

Estando o punho do manipulador na posição Supressão, o orifício (33) e a câmara que

fica acima da válvula de controle de alívio, são descarregados através do manipulador.

Estando fechada a descarga do encanamento (8), o ar do reservatório principal que está

fluindo para o orifício (10) passa a fluir através da válvula-carretel da válvula de aplicação

para a câmara inferior da válvula de controle de alívio.

A válvula de controle de alívio é atuada para interromper o carregamento do orifício (5

para 15).

Depois que a válvula de aplicação é restabelecida, é necessário mover o punho do

manipulador automático para a posição Alívio, par restabelecer a válvula de controle de

alívio e só assim é possível restabelecer o recarregamento do reservatório equilibrante e

aliviar os freios.

Se o maquinista quiser, poderá fazer uma sobre redução, depois de uma aplicação de

freio de penalidade.

A válvula de sobre redução, existente na válvula de aplicação de freio P2-A, será aberta

para permitir que o ar do reservatório equilibrante passe do orifício (5) para o orifício (15)

e para o manipulador.



2.2.3.4 Dispositivo de proteção contra fracionamento de trem – quebra de trem

O dispositivo de proteção contra a separação entre veículos da composição

(fracionamento de trem) utiliza uma válvula interruptora de carregamento A-1.

Figura 2.64 Válvula interruptora de carregamento A-1

Sempre que ocorrer uma aplicação de emergência originada pelo manipulador automático

ou por fracionamento do trem, a válvula interruptora de carregamento A-1 realiza as

seguintes funções:

Interrompe o carregamento do encanamento geral, acelerando a aplicação de

Emergência, poupando o compressor e economizando ar do reservatório principal;

Opera a chave de corte de tração e do freio dinâmico, reduzindo a rotação do Motor

Diesel para a condição de Marcha Lenta (Idlle);

Faz funcionar automaticamente os areeiros durante 30 a 40 segundos.

É montada em um suporte de encanamentos, no qual são feitas todas as conexões dos

encanamentos, identificados como mostra o diagrama esquemático da Figura 2.65.

1 – Encanamento geral 30 - Reservatório principal

9 – Areeiro automático 35 – Corte de tração e anulação do freio dinâmico

11 - Volume 53 – Encanamento interruptor do encanamento geral

12 – Encanamento de emergência (reestabelecimento)

Figura 2.65 Diagrama da válvula piloto interruptora de carregamento A-1



2.2.3.4.1 Funcionamento da válvula interruptora de carregamento A-1

Durante a operação normal, a válvula interruptora de carregamento A-1 permanece na

posição normal de alívio e o ar do reservatório principal fica presente na câmara (A) por

baixo do pistão interruptor, de modo a mantê-lo em sua posição superior, como

mostrado na Figura 2.66.

Figura 2.66 Locomotiva comandante ou comandada - alívio normal

A câmara (B), que fica por baixo da válvula-carretel do pistão interruptor, está ligada à

exaustão, através do orifício (53) e à exaustão da válvula interruptora do manipulador 26-

C nas unidades comandantes.

Nas unidades comandadas, onde a válvula interruptora do manipulador está em sua

posição Fechado (OUT), esta câmara é carregada com ar do reservatório principal.

A câmara (C) que fica acima do pistão interruptor e orifício 9 é ligada à exaustão através

da válvula-carretel do pistão atuante e do orifício de tempo do areeiro automático geral.

O ar do encanamento geral passa pelo orifício (1) para a câmara (D), na parte traseira do

pistão atuante, e segue através do orifício, existente no pistão, para a câmara (E) na face

externa do pistão e através do orifício (11) para carregar o reservatório de volume de 90

pol3

e para ambos os lados do pistão atuante, à mesma pressão do encanamento geral.

Este pistão é mantido em sua posição inferior pela mola, conforme mostrado.

Figura 2.67 Locomotiva comandante - emergência por fracionamento



O orifício (35) que é vedado no suporte dos encanamentos é descarregado através do

pistão interruptor.

Se ocorrer uma separação entre veículos do trem, a pressão do ar do encanamento geral

cairá mais depressa na câmara (D) do que na câmara (E), via bujão de orifício.

O resultante diferencial de pressão no pistão atuante fará com que o mesmo e sua

válvula-carretel sejam deslocados para cima, contra a tensão da mola, como mostrado na

Figura 2.67.

Nesta posição, o ar do reservatório principal flui através da válvula-carretel do pistão

atuante para a câmara (C) da face externa do pistão interruptor e para o orifício (9).

Estando normalmente esgotada a câmara (B), que fica em baixo da válvula-carretel do

pistão interruptor, o ar do reservatório principal na câmara (C), na face externa do pistão

interruptor, fará com que o pistão, com válvula-carretel, vá para sua posição inferior onde

a câmara (A), por baixo do pistão interruptor, é descarregada.

Nesta posição, o ar do reservatório principal flui através da válvula-carretel do pistão

interruptor para o orifício (35) e, passando à válvula de retenção interruptora que se

encontra aberta, passa para o orifício (53) e para a válvula interruptora do encanamento

geral, existente no manipulador 26-C.

A pressão do ar do reservatório de volume de 90 pol3

ligado ao orifício (11), e da câmara

(E), que fica na parte inferior da câmara atuante, continuará a cair até zero, através do

bujão de orifício do pistão e através do orifício (1) escapando pelo encanamento geral.

Quando esta pressão tiver caído para um valor predeterminado, a tensão da mola

deslocará o pistão atuante e sua válvula-carretel para a posição inferior, conforme mostra

a Figura 2.68.

Figura 2.68 Posição do pistão atuante depois que o reservatório de volume tiver sido

descarregado

A pressão do ar na chave de corte de tração será, em seguida, descarregada através do

orifício de tempo do areeiro automático, através do orifício (9) e da válvula-carretel do

pistão atuante.



Da mesma forma, a pressão do ar é descarregada da câmara (C) na face externa do pistão

interruptor.

Para restabelecer o sistema, o maquinista deve mover o manipulador de freio automático

para a posição Emergência.

O ar do reservatório principal é levado ao orifício (12), saindo do manipulador, e passa

pela válvula de retenção seletora, para a câmara (B) e a parte inferior do pistão

interruptor, obrigando o pistão interruptor com sua válvula-carretel assumir a posição

normal de alivio.

O ar do encanamento (53), fluindo do orifício (12), não pode ser descarregado através da

válvula piloto interruptora do manipulador.

O punho do manipulador deve ser movido, para a posição Alívio, para que a pressão do

ar do encanamento (53) possa ser descarregada e os freios aliviados.

Em uma unidade comandada, o ar do reservatório principal presente no orifício (53)

através da válvula piloto interruptora do manipulador, que se encontra na posição OUT e

a câmara (B), sob a válvula-carretel do pistão interruptor, é carregada á pressão do

reservatório principal.

Estando ambas as câmaras (A e B) carregadas à pressão do reservatório principal, a

presença dessa pressão na câmara (C), fornecida através da válvula-carretel do pistão

atuante, fica impedida de mover o pistão interruptor para dentro, conforme descrito no

caso de fracionamento em uma unidade comandante em uma unidade comandante.

A chave PC é atuada pelo ar do reservatório principal, fornecido ao orifício (9).

Durante uma aplicação intencional do freio de emergência em uma unidade comandante,

a câmara (B) sob a válvula-carretel do pistão interruptor é carregada à pressão do

reservatório principal, via orifício (12) e encanamento (12), pelo manipulador automático.

Desta maneira, estando todas as câmaras (A, B e C) carregadas com pressão do

reservatório principal, a válvula-carretel e o pistão interruptor permanecem em sua

posição superior mostrada na Figura 2.69.

Figura 2.69 Locomotiva comandante - emergência intencional e Locomotiva comandada -

qualquer emergência



A chave PC é atuada pelo ar do reservatório principal que flui pelo orifício (9).

Quando for desejado aliviar os freios, o punho do manipulador deve ser movido para a

posição Alívio.

Haverá um retardamento determinado pelo tempo necessário para esgotar o

encanamento (53), através da válvula piloto interruptora, do manipulador, antes que seja

aberta a válvula interruptora do encanamento geral, para permitir o recarregamento do

sistema e o alívio dos freios.



2.2.3.5 Dispositivo de intertravamento do freio dinâmico

O dispositivo de intertravamento do freio dinâmico funciona durante a frenagem

dinâmica para aliviar ou evitar uma aplicação do freio automático de serviço da

locomotiva.

Consiste de uma válvula magnética FB-4 (OSV), instalada no encanamento do reservatório

principal para o orifício (13) do encanamento atuante para a válvula de controle 26-F,

constituída por duas válvulas de retenção opostas, uma bobina e uma armadura.

Sua bobina fica ligada ao circuito elétrico do freio dinâmico.

Quando do início da frenagem dinâmica, o circuito de frenagem dinâmica energiza a

bobina da válvula magnética.

A armadura da bobina abre a válvula para permitir que o ar do reservatório principal flua

para a parte de alívio rápido da válvula de controle 26-F, via encanamento atuante.

Isto provoca o alívio do freio automático ou impede a aplicação do freio automático da

locomotiva enquanto estiver atuando o freio dinâmico.

Durante uma aplicação de freio dinâmico, o manipulador do freio independente pode ser

operado pelo maquinista.

O sistema inclui um pressostato de ação pneumática para desenergizar a válvula

magnética de freio durante as aplicações de emergência, controle de segurança e

controle de sobre velocidade, de modo a anular o freio dinâmico.



2.2.3.6 Equipamento de controle de patinação de rodas

O equipamento de controle de patinação de rodas funciona automaticamente em

resposta à operação de um sistema detector de perda de aderência ou, então, pode ser

operado manualmente sempre que desejado.

Ele consiste de uma válvula magnética e uma válvula limitadora ajustável, que fornece

pressão do ar do encanamento de controle à válvula-relé J-1.

Em seguida, é gerada uma pressão predeterminada nos cilindros de freio, com uma

rapidez suficiente para a finalidade de fazer a roda que patinou retornar à velocidade

normal.

É empregada uma válvula-relé no sistema, para limitar a aplicação de freio de correção de

patinação de rodas apenas à locomotiva onde ocorreu a patinação.

As aplicações de freio automático e independente permanecem disponíveis

independentemente da aplicação do freio de patinação, que são de baixa pressão.

Isto é conseguido pelo uso de uma válvula de retenção dupla, instalada no encanamento

de controle para a válvula-relé, a fim de isolar as funções do freio normal das funções do

freio de controle de patinação.

Uma torneira de 3/8”, provida de respiro lateral, é instalada na alimentação do

reservatório principal para a válvula magnética, proporcionado um meio de interromper a

operação pneumática do equipamento de controle de patinação.

Figura 2.70 Torneira interruptora de 3/8”



2.2.3.6.1 Funcionamento do equipamento de controle de patinação de rodas

Uma operação intencional ou automática do equipamento de controle de patinação

energizará as bobinas das válvulas magnéticas, permitindo que o ar do reservatório

principal flua para as válvulas limitadoras de pressão ao encanamento de controle da

válvula-relé.

O ar entregue pela válvula limitadora ajustável flui também para a conexão (10) da

válvula-relé H5, para evitar pressão nos cilindros de freio das outras locomotivas, através

do encanamento equilibrante dos cilindros de freio.

A válvula limitadora ajustável é o dispositivo que recebe ar do reservatório principal,

através da válvula magnética, e transmite um nível baixo de pressão predeterminado ao

encanamento de controle da válvula-relé J-1.

Figura 2.71 Válvula limitadora ajustável

Ela é essencialmente uma válvula redutora (do tipo de alívio) consistindo de uma válvula

alimentadora do tipo esférico, normalmente mantida aberta por um diafragma

pressionado por mola, cuja força é transmitida através de uma válvula de exaustão do

tipo de pino-impulsão.

A válvula de exaustão estabelece normalmente um contato de vedação na válvula

alimentadora.

Ela funciona para descarregar uma sobrecarga da pressão do ar que por ela passa e para

a caixa de mola, que fica permanentemente ligada à atmosfera.

Durante uma operação de controle de patinação, o ar do reservatório principal entra na

conexão lateral marcada IN, passa para a câmara (A), passa pela válvula alimentadora

desassentada para a câmara (C) e sai pela descarga para o encanamento de controle da

válvula-relé.



Na medida em que a pressão do ar aumenta na câmara (C), ela cresce igualmente na

câmara (B) a um ritmo predeterminado, através de um orifício calibrado, adequado ao

volume da câmara (B), a fim de controlar a taxa de aumento de pressão no encanamento

de controle da válvula-relé.

Logo que a pressão do ar sob o diafragma equilibra a pressão da mola, o diafragma é

deslocado para cima, permitindo à mola da válvula alimentadora assentar a válvula

alimentadora para cessar a descarga do ar do reservatório principal pela válvula

magnética para a válvula-relé.

O contato de assentamento é mantido entre a válvula alimentadora e a válvula de

exaustão.

Caso as forças da pressão do ar nas câmaras (B e C) excedam a carga da mola do

diafragma, o conjunto do diafragma e a válvula de exaustão serão movidos para cima,

tirando a válvula de exaustão do assentamento juntamente com a válvula alimentadora.

O excesso de pressão é então descarregado pela válvula de exaustão.

Depois que o diafragma ficar equilibrado, a válvula de exaustão será novamente movida

para assentar a válvula alimentadora.

Quando a pressão do ar é descarregada da câmara (A), da válvula limitadora ajustável, no

caso da desenergização da bobina da válvula magnética no final de uma aplicação de

controle de patinação, a pressão mais alta na câmara (C) atuando sobre a válvula

alimentadora, no anel que fica entre a válvula de exaustão e a sede da válvula

alimentadora, fará esta última válvula se afastar do seu assento, contra a tensão da mola

da válvula alimentadora.

A pressão do ar no encanamento de controle da válvula-relé e na câmara (C) pode, então,

ser descarregada através da câmara (A) e da exaustão da válvula magnética.

A pressão da câmara (B) sob o diafragma também descarregará, equilibrando com a

câmara (B) através do orifício que fica sob o diafragma.



2.2.3.7 Dispositivo de locomotiva morta

O dispositivo de locomotiva morta permite que uma locomotiva seja rebocada inativa,

isto é, seja rebocada morta no meio de uma composição, fazendo com que seu sistema

de freios opere como o de um vagão.

Estando apenas o encanamento geral ligado, a única forma da locomotiva Morta receber

ar comprimido é através do encanamento geral.

Este dispositivo normalmente é composto de:

Torneira de isolamento.

Válvula de retenção.

Figura 2.72 Dispositivo de locomotiva morta

Antes de abrir a torneira de isolamento do dispositivo é necessário certificar-se de que o

reservatório principal esteja sem pressão.

Como válvula de retenção, é comum o uso da válvula C-1-40-8, que é composta de:

Válvula de retenção simples de 3/8” com filtro.

Mola de restrição regulada para manter o diferencial de pressão entre 40 a 45 psi;

Orifício de controle do fluxo de ar com 1/8” de diâmetro.

Figura 2.73 Válvula C-1-40-8



Sendo o encanamento geral carregado com 90 psi, a válvula deixa passar a pressão do

encanamento geral menos a pressão da mola, isto é, o reservatório principal nº 2 da

locomotiva é carregado com uma pressão de 90 – 40 = 50 psi, que é a pressão

normalmente usada no cilindro de freio de um vagão numa aplicação de serviço, e menor

do que numa aplicação de emergência (60 psi)

Isso serve para proteger as rodas das locomotivas, evitando arrastamento e problemas

térmicos com as rodas.

Todavia, o uso de sapatas fenólicas e de pressões maiores no encanamento geral da

locomotiva Morta, tem colocado esta válvula em fase de obsolescência.

A tendência moderna é para o uso de uma válvula redutora de pressão, que é

normalmente calibrada com 12 a 20 psi.

A prática determina que uma locomotiva Morta deva trafegar junto das locomotivas Vivas

e ter todos os seus encanamentos de ar interligados, e condicionar o seu sistema de

freios como se fosse o de uma locomotiva comandada.

Esta prática é altamente recomendável por várias razões:

O operador mantém a locomotiva Morta em constante observação.

Os freios automático e independente são controlados pela locomotiva comandante,

atuando em conjunto com ela;

Sempre que o freio dinâmico for operado, o freio desta locomotiva também é

aliviado, evitando o arrastamento de rodas;

Como a taxa de retardamento de uma locomotiva pode ser aproximadamente 03

vezes maior que a dos vagões, o maquinista tem meios de evitar que suas rodas

sejam sobrecarregadas pelo freio;

Reservatório Principal nº 1 é abastecido pelo encanamento equilibrante do

reservatório principal, aumentando a capacidade do conjunto.



2.2.4 Aplicação

O atuador final do sistema de freio pneumático da locomotiva, que funcionalmente

realiza a frenagem dos rodeiros e reduz sua velocidade, é um dispositivo mecânico

constituído dos seguintes componentes:

Cilindro de freios;

Conjunto de alavancas, denominado de timoneria;

Contra sapatas;

Sapatas;

Ajustador de folga.

Figura 2.74 Atuador final do sistema de freio pneumático da locomotiva

Esses componentes são todos montados diretamente na estrutura do truque da

locomotiva.

Figura 2.75 Montagem do atuador final do sistema de freio no truque

Em funcionamento com os demais componentes do truque contribuem para a segurança

e desempenho da locomotiva.

Cilindro

de freio

Sapata

Alavanca

Ajustador

de folga

Contra sapata

Cilindro

de freio

Ajustador

de folga

Contra sapata

Sapata

Alavanca



2.2.4.1 Cilindro de Freio

O cilindro de freio é o componente responsável por produzir uma força mecânica na

timoneria de freio, que faz com que as sapatas de freio sejam aplicadas na superfície das

rodas, em resposta a um comando de pressão oriundo do reservatório auxiliar através da

válvula de controle.

Figura 2.76 Cilindro de freio

É composto por um cilindro de metal fundido com um pistão conectado a uma haste de

acionamento ligada as alavancas da timoneria de freio.

Figura 2.77 Componentes do cilindro de freio

A haste de acionamento se movimenta dentro de uma haste oca que facilita sua inserção.

Figura 2.78 Diagrama esquemático de um cilindro de freio

Quando ocorre a aplicação de freio, há um aumento da pressão interna no cilindro que

empurra o pistão e faz avançar a haste de acionamento, produzindo uma força mecânica

na timoneria de freio.

Tampa

Pistão

Haste de

acionamento

Mola de alívio

Carcaça

Haste oca



Quanto maior a pressão interna, maior será o esforço de frenagem.

Quando os freios são aliviados, o ar comprimido interno ao cilindro é direcionado para a

atmosfera e a mola de retorno move o pistão de volta, liberando as sapatas de freio.

O curso do pistão do cilindro de freio deve propiciar folga entre as sapatas de freio e as

rodas quando os freios estiverem aliviados e manter a pressão de regulagem das sapatas

contra as rodas quando os freios estiverem aplicados.

Os cursos dos cilindros de freio são calculados.

Deve-se usar, no máximo, ¾ do seu valor de deslocamento máximo.

Os tipos de cilindros de freio utilizados em locomotivas estão especificados na Tabela

2.7.

Tabela 2.7 Tipos de cilindro de freio de locomotivas

Cilindro de freio Identificação do

cilindro de freio

Área

[cm2

]

Curso do pistão

Carregado Vazio

10” x 12”

10” de diâmetro

12” de curso máximo

do pistão

506,4 8” 6 ¾” a 7 ½”

8” x 8”

8” de diâmetro

8” de curso máximo

do pistão

324,5 4” 4”



2.2.4.1.1 Criação de pressão no cilindro de freio da locomotiva

Existem várias fórmulas para se calcular a pressão do ar comprimido no cilindro de freio

da lcomotiva mas, para facilidade de compreeensão, vamos utilizar a fórmula prática

utilizada pelas ferrovias norte-americans, que é a seguinte:

Redução de pressão no encanamento geral

Desse modo, uma redução de 10 psi no encanamento geral representa 25 psi no cilindro

de freio.

Uma redução de 20 psi representa 50 psi e assim por diante.

A válvula de controle é preparada de forma a estabelecer entre 62 a 65 psi de pressão

máxima nos cilindros de freio da locomotiva em aplicação máxima de serviço.

Quando se utiliza o manipulador de freio independente a válvula-relé se incumbe de

repetir nos cilindros de freio das locomotivas a pressão enviada até ela pelo manipulador

independente.

A pressão máxima no cilindro de freio é regulada, no próprio manipulador independente,

para aproximadamente 45 a 50 psi.



2.2.4.2 Ajustador de folga

O ajustador de folga do freio é um dispositivo que pode ser montado entre as alavancas

da timoneria de freio, ou como tirante de freio, que tem por finalidade básica manter

constante o curso do cilindro de freio, independente dos desgastes normais causados

pelo atrito durante o processo de frenagem dos veículos ferroviários, que provocam um

aumento do distanciamento entre as sapatas e as rodas.

Ao encolherem os ajustadores de folga mantém o curso do cilindro e puxam as alavancas

da timoneria de ambos os lados do sistema.

O ajustador de folga se apresenta em duas formas:

Ajustador manual

O ajustador manual de folga do freio é um dispositivo constituído de barras com rosca,

ou furações equidistantes, ajustadas manualmente.

Figura 2.79 Ajustador manual de folga

Ajustador automático

O ajustador automático de folga do freio possui um sistema de catraca que atua de forma

automática sempre que o freio é aplicado.

Figura 2.80 Ajustador de automático de folga

Ajustador

automático

de folga

Ajustador

manual

de folga



2.2.4.3 Sapatas de freio

A sapata de freio é o componente do sistema de freio que transmite diretamente a força

de frenagem para as rodas, produzindo o retardamento ou parada das locomotivas e

vagões.

As principais características de uma boa sapata de freio são:

Coeficiente de atrito adequado sob as várias condições de trabalho, tais como

velocidade, temperatura e umidade;

Durabilidade;

Não causar agressão excessiva às rodas;

Não produzir ruídos excessivos;

Não gerar odores ofensivos;

Não conter compostos nocivos à saúde.

Há dois tipos de sapatas de freio:

Ferro fundido

Figura 2.81 Sapata de ferro fundido

Entre as desvantagens das sapatas de freio de ferro fundido estão incluídos o

faiscamento e o desgaste desigual das rodas.

De composição não metálica

As sapatas de composição não metálica, são assim chamadas por apresentarem em sua

composição uma matriz polimérica composta de borrachas e resinas com cargas inertes,

modificadores de atrito e fibras.

Sapata

Contra sapata



Figura 2.82 Sapata de composição não metálica

As sapatas de composição foram desenvolvidas em 1997 como uma alternativa

econômica para substituir as sapatas de ferro fundido.

Mas, devido a sua maior capacidade de frenagem, não são diretamente intercambiáveis

com as sapatas de ferro fundido.

Observação

A Circular C-9736 adiciona ao AAR Field Manual Rule 12 estabelece que:

A aplicação de sapatas de freio de ferro fundido fica proibida a partir de 01/01/05.

Os componentes de uma sapata de composição estão mostrados na Figura 2.83.

Material de atrito Parte não metálica que atua sobre a superfície de rolamento da roda,

e pode ser fornecida com coeficiente de atrito: baixo, médio e alto.

Patim Reforço metálico sobre o qual é assentado o material de atrito.

Caixilho Parte da sapata na qual atua a chaveta de fixação da sapata na contra

sapata

Trava Parte saliente do patim que serve como batente para encaixe na

contra sapata

Figura 2.83 Componentes da sapata de freio de composição não metálica

Contra sapata

Sapata

Trava

Caixilho

Patim

Material

de atrito



Atualmente são as mais utilizadas por oferecerem várias vantagens, como, por exemplo:

Alto coeficiente de atrito, exigindo menor esforço de frenagem;

As sapatas de composição com alto coeficiente de atrito necessitam uma força de

frenagem duas vezes menor que as sapatas de ferro fundido, para retardar ou parar

as locomotivas e os vagões.

Menor esforço requerido no sentido axial;

Curva atrito-velocidade paralela à curva de aderência, diminuindo os riscos de

deslizamento;

Insensível às condições atmosféricas: frio, calor, água;

Supressão da poeira metálica;

A causa de inúmeros defeitos dos rotativos elétricos e dos equipamentos de

controle da locomotiva pode ser a poeira metálica, que devido à aspiração de ar de

ventilação e ao campo magnético é atraída para o interior deles.

Menor resistência à tração – menor ruído;

As sapatas de composição dão à superfície das rodas fino polimento, que reduz

sensivelmente o ruído e a resistência de rolamento, aumenta a aderência ao trilho e

reduz consideravelmente o esforço de tração.

Melhor ajuste à curvatura da roda;

Devido ao melhor ajuste à curvatura da roda faz com que as sapatas de composição

desgastem as rodas de maneira tal que a conicidade da superfície de rolamento e o

formato do friso sejam preservados durante quase toda a vida da roda, ficando

assim reduzida uma das maiores causas de rejeição de rodas nas ferrovias – frisos

finos – causa responsável por cerca de 50% das rejeições de rodas.

Maior vida útil;

Os fatos acima resultam em menor custo de manutenção e de operação devido a:

Menor consumo de sapatas;

Menos mão de obra e paralisação de veículos para substituição de sapatas e

ajustamento da timoneria;



Menos consumo de rodas e de mão de obra e paralisação de veículos para

retorneamento e substituição, fatos estes de essencial importância nas locomotivas

elétricas, diesel-elétricas e nos carros elétricos onde a substituição de rodas exige a

desmontagem dos motores, rolamentos, etc.;

Timoneria mais econômica e menos sujeita a avarias devido aos menores esforços

envolvidos;

Menos avarias nos motores elétricos de tração e equipamentos de controle;

Economia de tração e melhor aproveitamento das locomotivas.



2.2.4.4 Freio manual da locomotiva

A Air Brake Association (ABA) define o freio manual da locomotiva como um dispositivo

instalado na locomotiva que possibilita a aplicação dos freios da locomotiva

manualmente.

Na realidade, o freio manual é um freio de estacionamento, isto é, deve ser aplicado

somente quando a locomotiva ficar estacionada (parada) por tempo determinado.

É um dispositivo mecânico individual composto de um volante ou alavanca, e catraca, que

aciona uma corrente ligada a haste de apenas um dos cilindros de freio, que opera duas

sapatas de freio de um mesmo truque da locomotiva.

Figura 2.84 Freio manual da locomotiva

Durante a aplicação do freio manual, o movimento da corrente aciona um dispositivo que

aplica os freios.

Um mecanismo de desengate com contrapeso libera a tensão no freio.

Figura 2.85 Corrente diretamente ligada a haste do cilindro de freio

Proporciona uma força igual ou maior que o freio de serviço a ar.



2.3 Equipamentos dos vagões

A Figura 2.1 mostra a configuração do Equipamento de Freio 26-L num vagão, dando

destaque a alguns de seus principais componentes.

1- Encanamento geral 2- Torneira angular 3- Mangueira de freio

4- Válvula de controle 5- Reservatório combinado 6- Cilindro de freio

7- Ajustador de folga 8- Sapata de freio 9- Timoneria de freio

10- Volante do freio manual 11- Tê de ramal 12- Coletor de pó

13- Excêntrico 14- Retentor 15- Timoneria da caixa

16- Triângulo de freio 17- Alavanca morta 18- Alavanca viva

19- Barra de compressão

Figura 2.86 Localização dos componentes de freio a ar no vagão



O sistema de freio dos vagões é composto das seguintes unidades:

Distribuição

Controle

Aplicação

Controle

Distribuição

Aplicação Cilindro de freio

Reservatório

equilibrante

Dispositivo

vazio / carregado

Mangueira

Torneira

angular

Mangueira

Torneira

angular

Tê de ramal

Válvula de

descarga

Retentor de

controle de

alívio

Reservatório

combinadoVálvula de

controle

Coletor de pó

com torneira

interruptora

Figura 2.87 Sistema de freio dos vagões



2.3.1 Distribuição

A distribuição do ar comprimido nos vagões é realizado pelo encanamento geral.

Normalmente o encanamento geral é feito de tubo extra pesado (Schedule 80)

especificação ASTM-A-53 grau A, raios mínimos segundo folha E-7 da AAR.

É pintado externamente e fosfatizado internamente para evitar a oxidação.

Não deve possuir conexões soldadas, e para isso todas as ligações e conexões devem

possuir juntas do tipo WABCOSEAL, que utilizam o princípio de flange, sendo este fixado

ao dispositivo por parafusos e vedado contra vazamento por um anel de borracha.

Figura 2.88 Ligações e conexões WABCOSEAL

O encanamento geral possui uma derivação, denominada de Tê de Ramal, usada para

ligar o cano-ramal da válvula de controle ao encanamento geral, a fim de alimentar a


Figura 2.89 Tê de ramal

O interior do Tê de Ramal é construído de tal forma que a passagem que leva ao cano-

ramal sai da parte superior do encanamento geral obrigando o ar deste encanamento a

subir quando passa ao cano-ramal, enquanto que a umidade e as partículas de pó mais

pesadas continuam pelo encanamento geral.



2.3.1.1 Torneiras extremas

Torneira angular

Em cada uma das extremidades do encanamento geral dos vagões, é instalada uma

torneira angular, que permite abrir ou fechar fluxo de ar quando do acoplamento com

outros veículos, locomotivas e vagões.

Figura 2.90 Torneira angular de punho auto travante

Tabela 2.8 Condição da torneira angular

Condição da torneira angular Posição do manípulo

Aberta Alinhado com a tubulação

Fechada Forma um ângulo reto com a tubulação

Para movimentar o punho é necessário levantá-lo primeiro, por este ser auto travante,

ficando assim, assegurada a impossibilidade da torneira abrir ou fechar acidentalmente.

Torneira reta

As torneiras retas são instaladas uma em cada extremidade dos vagões de carga tipo

GDT, que possuem descarregamento em Car-Dumper e operam com mangueira de 34”.

Podem ser fornecidas com punho auto travante ou punho removível.

Punho auto travante Punho removível

Figura 2.91 Torneira reta



Observação

A torneira do encanamento geral não deve ser aberta e fechada com o intuito de

verificar a pressão do ar ou na tentativa de realizar maior aperto nos freios na

composição.

Se a torneira do encanamento geral for aberta não se deve fechá-la enquanto estiver

ocorrendo o fluxo de ar para a atmosfera, pois isso pode ocasionar um alívio

indesejado dos freios da composição.

Esta torneira só deve ser aberta ou fechada com a devida autorização do maquinista

que estiver na condução do trem.



2.3.1.2 Mangueiras de freio

As mangueiras de freio são elementos flexíveis que garantem a continuidade do

encanamento geral quando do acoplamento com outros veículos, locomotivas e vagões.

As mangueiras de freio são compostas por:

Niple;

Elemento de mangueira (tubo de borracha vulcanizada com camadas internas de

reforço);

Bocal com junta (FP-5);

Duas braçadeiras metálicas com parafuso e porca.

Figura 2.92 Mangueira de freio

Tabela 2.9 Tipos de mangueiras de freio de vagões

Aplicação Mangueira

Ligação entre vagões de minério geminados - GDE 1 3/8” x 68”

Encanamento do cilindro de freio entre vagões de minério geminados - GDE 11/8” x 64”

Vagões de carga geral 1 3/8” x 22”

Vagões de carga geral tipo HAD com torneiras retas 1 3/8” x 34”

Vagões de minério GDE 1 3/8” x 30”

Vagões de minério GDE – encanamento geral – Coletor de pó MP 101

1 3/8” x 23”


1 3/8” x 26”


1 3/8” x 30”

Carros de passageiros 1 3/8” x 19”

Niple

Braçadeira

Bocal

Braçadeira

Elemento



2.3.1.3 Válvula de descarga

As válvulas de controle de locomotivas não possuem uma parte de emergência,

responsável pela chamada ação rápida nas aplicações de Emergência.

Para a função de ação rápida usa-se a válvula de descarga nº 8.

Figura 2.93 Válvula de descarga nº 8

Sua função é proporcionar uma descarga rápida local da pressão do encanamento geral

para a atmosfera, a fim de garantir uma condição de propagação de aplicação de

Emergência dos freios, principalmente naquelas originadas num trem longo, quando são

usadas várias locomotivas operando em tração múltipla, pois a capacidade total dos

compressores é tal que muitas vezes uma ruptura de mangueira de um vagão de cauda

do trem pode não ser sentida pela locomotiva, o que impossibilita a aplicação de

Emergência.

Quando a válvula de descarga nº 8 opera, a queda brusca de pressão provoca o

funcionamento das outras válvulas de descarga dos outros vagões, assim como das

válvulas de controle de toda a composição.

Está normalmente localizada sob a plataforma da locomotiva, em derivação do

encanamento geral.



2.3.2 Controle

Quando o maquinista inicia uma aplicação, ou seja, utiliza o manipulador automático da

locomotiva para redução da pressão do encanamento geral, uma válvula de controle

sente a menor pressão do encanamento geral com relação à pressão do reservatório de ar

e aplica os freios do vagão, enviando ar comprimido do reservatório de ar para o cilindro

de freio.

No momento que o maquinista posiciona o manipulador na posição de alívio, elevando a

pressão do encanamento geral, a válvula de controle assume nova posição liberando o ar

do cilindro de freio para a atmosfera.

No início as válvulas de controle eram constituídas de diafragmas e anéis de borracha

tipo K.

Logo os diafragmas de borracha foram substituídos por pistões metálicos com anéis de

vedação por questões de manutenção dos equipamentos.

Além disso, a manutenção em locais de difícil acesso e com poucos recursos fez com que

se buscasse a robustez e simplicidade na manutenção.

Normalmente existe uma válvula para cada vagão, exceto nos casos de sistema dual

(vagões GDT), onde uma única válvula comanda os freios de uma dupla de vagões.

Os tipos de válvulas de controle e sua evolução estão mostrados na Tabela 2.10.



Tabela 2.10 Tipos de válvulas de controle

Tipo de

válvula Válvula de controle Apresentação

AAR

Testes Norma

K

1906 1908 1917

AB

1930 1931 1936

ABS

ABD

1962 1964 1967 ABD-1

ABSD

ABDW

1974 1975 1977

ABDX

1989 1989 1995 ABDXL

ABSDX

Legenda

comum válvula AB válvula ABD válvula ABDW válvula ABDX válvula ABDXL



2.3.2.1.1 Válvula de controle AB

Introduzida no mercado em 1933, a válvula de controle AB é encontrada em menos de

10% da frota de vagões de carga.

A válvula de controle AB introduziu o recurso de serviço rápido, que permite que a

pressão no encanamento de freio alivie localmente em cada vagão durante a aplicação

inicial de serviço.

Como resultado, os freios são aplicados uniformemente e levemente em todo o trem.

Figura 2.94 Válvula de controle AB

As válvulas AB apresentam as seguintes características:

Funções

Executa as seguintes funções básicas:

Carregamento;

Aplicação;

Alívio;

Emergência.

Tecnologia

A válvula AB utiliza a tecnologia da válvula de gaveta, que proporciona:

Controle preciso;

Auto limpante;

Tempo de serviço longo.



Serviço rápido inicial

3 minutos para aplicação do freio no último vagão de uma composição de 150

vagões;

6 psi de redução do encanamento geral resultam em 10 psi de pressão mínima no

cilindro de freio.

Alívio direto

Longos tempos para alívio - 60s para transmitir ao último vagão de uma composição

de 150 vagões;

Resulta em restrição de operação.

Vazamento pelos anéis de segmento

Não tem ajuste;

Freios agarrados;

Requer manutenção especializada.

Componentes básicos

Figura 2.95 Componentes da válvula de controle AB

A válvula de controle AB é composta por três componentes básicos:

a) Suporte dos encanamentos

O suporte dos encanamentos tem as seguintes funções:

Anexar ao vagão e conectar vários encanamentos para os componentes;

Filtrar o fornecimento de ar usando seu filtro interno;

Suporte dos

encanamentos

Parte

seviço

Parte

emergência



Conectar a parte de serviço e a parte de emergência.

b) Porção de serviço

A porção de serviço inclui:

Pistão de serviço;

Slide;

Válvula de graduação.

Executa as seguintes funções:

Permitir o carregamento dos reservatórios de emergência e auxiliar;

Executar todos os serviços de frenagem.

c) Porção de emergência

Similar à parte de serviço, a porção de emergência também inclui:

Pistão de serviço;

Slide;

Válvula de graduação.

Quando a porção de emergência detecta que o ar do encanamento de freio é reduzido,

mais que a taxa de serviço, ele move para aliviar o ar do encanamento de freio

diretamente para a atmosfera e direciona a pressão do ar do reservatório de emergência

para o cilindro de freio.

Observação

Uma aplicação do freio de emergência é um resultado de uma rápida queda na pressão

no encanamento de freio.

A aplicação do freio de emergência aplicará os freios rapidamente e uniformemente em

todo o trem.



2.3.2.1.2 Válvula de controle ABD

Dadas às crescentes necessidades das ferrovias, as válvulas de controle ABD foram

desenvolvidas em 1963/64, para desempenhar todas as funções da válvula de controle

AB padrão em nível maior de flexibilidade e confiabilidade, aliadas a um menor custo de

manutenção.

Figura 2.96 Válvula de controle ABD

As principais características das válvulas de controle ABD são:

Pistões de serviço e emergência operados por diafragma com as seguintes vantagens:

Eliminação do vazamento e atrito provocados por anéis;

Resposta pronta e positiva a pequenos diferenciais de pressão;

Diferenciais operacionais mantidos constantes pela eliminação do atrito e

vazamentos variáveis;

Pistões montados verticalmente sendo, desta forma, menos suscetíveis às vibrações

provenientes da operação dos vagões.

Serviço rápido

O recurso de serviço rápido permite:

4 a 6 psi de ar no encanamento de freio para aliviar para a atmosfera em cada

vagão;

Alívio rápido somente quando a válvula de controle move de Alívio para Serviço (o

serviço rápido não permite alívio local após a redução inicial ser realizada ou



quando a válvula de controle se move da posição de Recobrimento para a posição de

Serviço durante novas reduções);

Inclui uma válvula que limita a pressão do cilindro de freio para 10 a 12 psi.

Válvula de alívio acelerado

A válvula de alívio acelerado ajuda a recarregar o encanamento de freio a partir do

reservatório de emergência em cada vagão e transmite rapidamente o alívio através do

trem, o que produz as seguintes vantagens:

Elimina freios agarrados;

É disparado pelo alívio de 10 psi ou uma redução maior no encanamento de freios;

Transmite rapidamente o alívio dos freios serialmente ao longo do trem, o que

reduz o tempo de alívio do trem em 50%;

Reduz as forças no trem e permite um alívio a baixas velocidades em trens longos,

devido ao alívio mais rápido dos freios;

Acelera o recarregamento dos vagões adjacentes;

Válvula de alívio manual

Um só punho controla o alívio dos cilindros de freio, mantendo os reservatórios

carregados ou, se desejado, proporciona a descarga de um ou ambos, juntamente com a

pressão do cilindro de freio.

Carregamento uniforme

Uma das principais características das válvulas de controle ABD é o carregamento

uniforme.

Por carregamento uniforme entende-se o carregamento (ou recarregamento) retardado

dos equipamentos de freio dos vagões mais próximos da locomotiva e mais rápido dos

vagões da cauda do trem.



2.3.2.1.3 Válvula de controle ABDW

Introduzida em 1974, a válvula de controle ABDW mantém as principais características

das Válvulas de Controle ABD: serviço rápido e serviço de alívio acelerado.

Figura 2.97 Válvula de controle ABDW

A principal função introduzida nessa válvula foi o recurso da aplicação acelerada de

serviço.

Apesar de ser uma função relacionada às aplicações dos freios de serviço dos vagões, a

válvula de aplicação acelerada de serviço foi incorporada na porção de emergência da


O recurso de aplicação de serviço acelerada:

Permite uma quantidade de ar adicional no encanamento de freio para aliviar cada

vagão durante cada aplicação de freio de serviço;

Resulta em aplicações de serviço mais rápidas;

Reduz as forças no trem;

Encurta as distâncias de parada.



2.3.2.1.4 Válvula de controle DB-60

Apesar da válvula DB-60 ser mais moderna, possui as mesmas funções das válvulas da

família AB.

Figura 2.98 Válvula de controle DB-60

Diferencia-se das válvulas da família AB por já possuir a função W no seu corpo.

Figura 2.99 Válvula de controle DB-60 instalada no vagão

Observação

Utiliza o mesmo suporte de encanamento, podendo trafegar em vagões com válvulas da

família AB.



2.3.2.2 Reservatório combinado

O reservatório combinado armazena o ar que vem através da válvula de controle em 2

(dois) compartimentos, que são destinados a função de:

Reservatório auxiliar sua pressão é usada em uma aplicação de serviço

ou de emergência;

Reservatório de emergência sua pressão é usada em uma aplicação de

emergência.

Figura 2.100 Reservatório combinado

Nos vagões das ferrovias brasileiras são utilizados dois tipos de reservatórios

combinados, conforme mostrado na Tabela 2.11.

Tabela 2.11 Reservatórios combinados utilizados nas ferrovias brasileiras

Tipo de

reservatório

combinado

Tipo de vagão Cilindros de freio

Volume dos reservatórios

Auxiliar / Emergência

[litro]

1

Vagões singelos 10” x 12”

41 / 57

Vagões duais 8” x8”

2 Vagões duais 10” x12” 62 / 96

Figura 2.101 Volume dos reservatórios combinados

Reservatório

auxiliar Reservatório

de emergência

Reservatório

auxiliar

41 ou 62 litros

Reservatório

de emergência

57 ou 96 litros



Todos os reservatórios são dotados de flanges ou conexões roscadas, para ligar o ar que

neles é armazenado, pintados internamente e testados hidrostaticamente com 220 psi.

Este reservatório é carregado através da válvula de controle até atingir pressão igual ao

encanamento geral, liberando ar comprimido para o cilindro de freio no momento da

aplicação de freio do vagão.



2.3.2.2.1 Coletor de pó combinado com torneira de isolamento

Instalado entre o encanamento geral e a entrada de ar para a válvula de controle, este

dispositivo é uma combinação de 2 (dois) elementos:

Coletor de pó centrífugo

É do tipo padrão, com válvula de retenção e câmara de pó removível.

Realiza uma pré-filtragem a fim de evitar que o pó e/ou partículas de sujeira

depositada no encanamento geral passem para a válvula de controle, que poderiam

prejudicar o bom funcionamento do equipamento.

Torneira interruptora

Abre ou fecha a comunicação entre a válvula de controle e o encanamento geral.

Permite o isolamento da válvula de controle, caso seja necessário isolar um vagão

com mau funcionamento no sistema de freio.

Figura 2.102 Coletor de pó combinado com torneira de isolamento

Tabela 2.12 Condição da torneira de isolamento

Condição da torneira de isolamento Posição do manípulo

Aberta Forma um ângulo reto com a tubulação

Fechada Em paralelo com a tubulação

O dispositivo é dotado de flanges para parafusos destinados a ambas as conexões.

O flange na extremidade do coletor de pó é preso por parafusos diretamente ao suporte

de encanamentos "AB", enquanto o flange na extremidade da torneira é destinado a uma

conexão também do tipo de flange.



2.3.2.3 Retentor de controle de alívio

O retentor de controle de alívio é um dispositivo de operação manual, localizado no final

“B” do vagão ou no lado próximo da válvula de controle de retenção.

Figura 2.103 Retentor de controle de alívio

Utilizado para controlar o tempo de descarga do ar dos cilindros de freio, é apropriado

para operar em vagões rebocados em trens que trafegam em terreno muito acidentado,

como descida de serra.

Tem a função de proporcionar dois tipos de alívio dos freios:

Restrito

Nos pontos onde as descidas de serra iniciam, os punhos dos retentores de controle de

alívio de todos os veículos da composição devem ser movidos para a posição horizontal.

Figura 2.104 Punho na posição horizontal

A pressão do cilindro de freio cairá de 50 para 5 psi em 65 segundos, dando tempo

suficiente para que os compressores da locomotiva restabeleçam a pressão de ar nos

reservatórios dos veículos, como também o recarregamento do sistema, antes de uma

nova aplicação.

Direto

Na primeira parada após a descida de serra, os punhos dos retentores de controle de

alívio devem ser movidos para a posição vertical.



Figura 2.105 Punho na posição vertical

A pressão do cilindro de freio cairá de 50 psi para 5 psi em 25 segundos.

Consequentemente, o alívio da pressão de ar nos cilindros de freio será muito mais

rápido.

Os retentores de controle de alívio atuais já dispõem de uma terceira posição, com o

punho a 45º, que proporciona um alívio restrito em menor tempo, ou seja, de 50 para 5

psi em 45 segundos.

Observação

Quando se coloca o punho do retentor de controle de alívio de um veículo na posição de

descida de serra, é necessário que se faça o mesmo em todos os veículos da composição.

Numa mesma composição não podem trafegar veículos com o punho em posições

diversas.

Nas ferrovias do Brasil são utilizados dois tipos de retentores de controle de alívio:

De duas posições (direto / restrito)

De três posições (direto / restrito / super-restrito)

Nas ferrovias americanas e nos países andinos os retentores de controle de alívio

utilizados têm 3 (três) posições (direto / restrito / com retenção)



2.3.3 Aplicação

O cilindro de freio, instalado no estrado dos vagões, é o componente responsável pelo

acionamento mecânico do sistema de freio, pois recebe o ar comprimido oriundo do

reservatório auxiliar através da válvula de controle e, com o aumento da pressão interna,

sua haste de acionamento avança movimentando a timoneria de freio e

consequentemente pressionando as sapatas de freio contra as rodas.

Quanto maior a pressão maior será o esforço de frenagem.

Quando os freios são aliviados, o ar comprimido interno é direcionado para a atmosfera e

a mola interna promove o retorno da haste de acionamento, afastando a sapata de freio

da roda.

Tabela 2.13 Tipos de cilindro de freio de vagões

Cilindro de freio Significado Área

[pol2

/ cm2

]

Curso

Carregado Vazio

10 x 12”

10” de diâmetro

12” de deslocamento 78,5 / 506,4

8”

203,2 mm

7 1/4”

184,15 mm

8 x 8”

8” de diâmetro

8” de deslocamento 50,3 / 324,5

5”

127 mm

4 1/4”

107,95 mm

7.5/8” x 12” x 9”

12” e 7 5/8” de diâmetro

9” de deslocamento

Vazio Carregado

6”

152,4 mm

5”

127 mm

113,1 /

729,7

45,7 /

294,6

Os cursos dos Cilindros de Freio são calculados.

Deve-se usar, no máximo, ¾ do seu valor total de deslocamento.



2.3.3.1 Timoneria de freio

O sistema de freio dos vagões de carga tem a força, gerada pela pressão dos cilindros de

freio, transmitida às sapatas de freio através de um conjunto de tirantes e alavancas,

chamado de timoneria de freio.

Figura 2.106 Timoneria de freio de vagões

As timonerias de freio usadas em vagões têm os cilindros de freio instalados no estrado

dos mesmos, e dividem-se em duas partes:

Timoneria do corpo;

Timoneria do truque.

Figura 2.107 Posição do cilindro de freio

Analisando separadamente a timoneria dos truques, vemos que nos vagões de bitola

métrica da EFVM e FCA os truques possuem alavancas de força do tipo vertical, ou seja,

alinhadas com o tirante que vem das alavancas da caixa.

Cilindro

de freio



Figura 2.108 Alavancas de força do tipo vertical

Estas alavancas têm furação maior e menor, para que possam multiplicar os esforços até

que estes cheguem aos triângulos e consequentemente às sapatas de freio.

A timoneria pode incluir dois equipamentos adicionais:

Dispositivo vazio/carregado;

Ajustador de folga.



2.3.3.2 Equipamento vazio/carregado

Para um bom manejo do trem, é desejável que o sistema de freio seja capaz de produzir

uma força de frenagem suficiente para parar o trem quando os vagões estiverem

carregados, mas, ao mesmo tempo, não deve produzir uma força de frenagem, quando

os vagões estiverem vazios, capaz de provocar o travamento das rodas, o que causa calos

nas rodas.

Para tanto, devemos considerar o limite superior das recomendações da AAR – S 401 ao

projetar a Taxa de Frenagem para o vagão carregado, isto é:

Vagão novo 11% a 14%

Vagão usado 8,5% a 14%

Taxas de frenagem muito altas para o vagão carregado podem fazer com que a Taxa de

Frenagem para o vagão vazio exceda os limites propostos pela AAR, que é de 35% a 40%

da prevista para o vagão carregado.

Para evitar o travamento das rodas do vagão vazio, é necessário que o sistema de freio

identifique se o vagão está vazio ou carregado, e então faça o ajuste do esforço de

frenagem conforme a condição de carga do vagão, que é determinada pela medição da

deflexão das molas do truque do vagão.

O dispositivo utilizado para determinar a condição do vagão é o equipamento

vazio/carregado, que, de uma forma geral, é usado quando:

O equipamento vazio/carregado pode ser acionado das seguintes formas:

1. Com dispositivo mecânico que muda o ponto de apoio da alavanca do cilindro de freio.

Condição de vagão vazio

A trava interna do comutador de freio não é liberada e o ponto de apoio da alavanca do

cilindro de freio é estabelecido na extremidade do comutador de freio, liberando o tirante

de freio carregado, de modo que:



Figura 2.109 Ponto de apoio da alavanca do cilindro de freio para vagão vazio

Condição de vagão carregado

O ponto de apoio da alavanca do cilindro de freio é estabelecido na extremidade do

tirante de freio carregado, de modo que:

Figura 2.110 Ponto de apoio da alavanca do cilindro de freio para vagão carregado

Como podemos observar da Figura 2.109 e da Figura 2.110:

Logo,

O comutador de freio normalmente está localizado nas laterais do truque do vagão.



Figura 2.111 Localização do comutador de freio

O comutador de freio pode ser do tipo:

Manual

Figura 2.112 Comutador de freio manual

Automático

Figura 2.113 Comutador de freio automático

2. Com equipamento ABEL (A B Empty/Loaded) dotado de cilindro de freio com pistão

diferencial (7 5/8” x 12 x 9”) e uma válvula de mudança, manual ou automática.

O cilindro de freio diferencial possui duas câmaras, que abastecem respectivamente a:

Face maior do pistão Diâmetro de 12”

Face menor do pistão Diâmetro de 7 5/8”.

Figura 2.114 Cilindro de freio com pistão diferencial




Válvula de mudança permitirá que haja pressão em ambas as câmaras do pistão do

cilindro de freio diferencial, resultando num esforço de frenagem menor.

Figura 2.115 Condição do cilindro de freio com pistão diferencial para vagão vazio


A válvula de mudança permitirá passagem de ar apenas para a câmara da face maior do

pistão, enquanto que a câmara da face menor fica em comunicação com a atmosfera,

resultando num esforço maior de frenagem.

Figura 2.116 Condição do cilindro de freio com pistão diferencial para vagão carregado

Como válvula de mudança é utilizada a válvula AB-5, que é acionada manualmente.

Figura 2.117 Válvula de mudança manual AB-5

A mudança do regime de frenagem é efetuada no disco seletor, posicionando o punho

operante nas posições da placa indicadora:



VAZIO quando o vagão transportar menos de meia carga

CARGA quando o vagão tiver mais de meia carga

Figura 2.118 Punho da válvula AB-5

3. Mudança automática com a válvula VTA.

A válvula de mudança VTA é utilizada para acionar o dispositivo vazio/carregado, que

muda, de forma automática, o regime de frenagem.

Figura 2.119 Válvula de mudança automática VTA

A válvula VTA é instalada na travessa do truque.

Figura 2.120 Instalação da válvula VTA




Quando o vagão está vazio, as molas do truque estão distendidas e o sensor da válvula

VTA não toca no batente, o bloqueia a passagem do ar do encanamento geral para

acionar o pistão de liberação do ferrolho.

Figura 2.121 Condição da válvula VTA para vagão vazio


Quando o vagão é carregado, as molas do truque se comprimem e o sensor toca no

batente, acionando a válvula VTA para a posição de carga.

Com isso, libera a passagem do ar do encanamento geral para acionar o pistão de

liberação do ferrolho, fazendo com que a força seja transmitida através do tirante/barra

de carga.

Figura 2.122 condição da válvula VTA para condição vagão carregado

Válvula de

mudança

VTA

Sensor

Batente

Reservatório

auxiliar

Passagem do ar do

encanamento geral

Válvula de

mudança

VTA

Sensor

Batente

Reservatório

auxiliar

Passagem do ar do

encanamento geral



4. Com volume adicional que fica em comunicação com o cilindro de freio na posição

vazio.

Durante as aplicações de freio, na condição de Vagão Vazio, as válvulas de carga

proporcionais direcionam a pressão do reservatório auxiliar para o cilindro de freio e para

um reservatório adicional, com um pequeno volume.

Figura 2.123 Reservatório adicional

Pela Lei de Boyle Mariote, em virtude desse volume adicional, podemos afirmar que a

pressão final no cilindro de freio será menor, o que reduz a possibilidade de travamento

das rodas.

Na condição de Vagão Carregado, a válvula, EL-60 ou a válvula EL-X, do dispositivo

vazio/carregado de comutação automática interrompe a comunicação entre o

reservatório auxiliar e o reservatório adicional, de modo que a pressão do reservatório

auxiliar flui apenas para o cilindro de freio, aumentando a pressão no seu interior.

Figura 2.124 Válvula EL-60 e Válvula EL-X



O dispositivo vazio/carregado é instalado na caixa do vagão, acima da lateral do truque.

Figura 2.125 Instalação da válvula EL-X no vagão

A válvula EL-60 ou a válvula EL-X, determina a condição de carga do vagão ao medir

quanto movimento do braço sensor da válvula é necessário para que se encoste à

travessa lateral do truque.

Figura 2.126 Vagão vazio

Figura 2.127 Vagão carregado

Uma relação estabelecida entre a posição do braço sensor e a válvula proporcional do

dispositivo Vazio/Carregado resulta na proporção vazio/carregado (30%, 40%, 50% ou

60%).



Se o vagão estiver carregado com 30% de seu carregamento ou mais, o movimento do

braço sensor será restringido ao fazer contato com a travessa lateral do truque,

posicionando assim a válvula para uma frenagem de vagão carregado.

Se o vagão estiver carregado com menos que 30% de sua capacidade, e a pressão do

cilindro de freio chegar a 15 psi, o braço sensor poderá se mover além do ponto de

câmbio.

Se o vagão estiver totalmente vazio, o braço sensor ficará com uma folga de 1/4” da

travessa lateral do truque.

A válvula de comutação automática possui um visor do lado oposto da alavanca sensora

que nos permite visualizar a condição de Vazio quando o pino vermelho aparece no visor

e Carga quando o pino não aparece no visor.



2.3.3.3 Ajustador automático de folga

Sua função é ajustar automaticamente as folgas na timoneria de freio decorrentes do

desgaste das sapatas e rodas e, assim, manter o curso padrão do cilindro de freio.

Conforme o tipo de acionamento os ajustadores automáticos de folga são

classificados em:

Pneumático

Os ajustadores pneumáticos funcionam em um só sentido, só diminui a folga.

Figura 2.128 Ajustador pneumático

Mecânico

Os ajustadores mecânicos são caracterizados por duplo sentido, diminuem e

aumentam a folga.

Figura 2.129 Tipos de ajustadores mecânicos

Como a ação do ajustador se realiza nos dois sentidos, quando as sapatas que estão

gastas são substituídas por outras novas, o mecanismo automaticamente ajusta a

timoneria para as novas condições.

O ajustador restabelece em no máximo três aplicações o curso normal do pistão do

cilindro de freio, após a troca de todas as oito sapatas de vagão.



Figura 2.130 Detalhes internos dos ajustadores mecânicos



2.3.4 Freio manual dos Vagões

É um dispositivo mecânico, geralmente localizado em uma das testeiras ou na lateral do

vagão, que fica ligado a timoneria de freio e tem a função de aplicar de forma mecânica o

freio no vagão, sem o auxílio do sistema de freio automático.

Há vários tipos de freio manual, porém os mais usados são os de volante com catraca.

Figura 2.131 Freio manual de volante com catraca

O freio manual dos vagões é acionado para:

Segurar os vagões contra movimentos indesejados;

Controlar e parar vagões em movimento quando eles não estão acoplados num trem

ou parte de um movimento de manobra;

No caso em que a composição fique estacionada por mais de 6 (seis) horas com ou

sem a locomotiva acoplada.

No caso de estacionamento da composição onde a locomotiva fique desacoplada.

Observação

Use o bloqueio para proteger os vagões com freio manual inoperante ou para impedir a

circulação durante operações de manobra de curta duração.




Ferroviária

3 Sistema de Freio a Ar Controlado

por Computador




3.1 Introdução

O Sistema de Freio a Ar Controlado por Computador de Segunda Geração (CCB II) é um

sistema de controle de freio eletropneumático baseado em microprocessador, projetado

para ser compatível com os equipamentos de freio automático 26-L e CCB de Primeira

Geração (CCB I).

Executa diversas funções de diagnóstico:

Auto teste;

Calibragens;

Sinalização de Defeitos.

Na Figura 3.1 vemos o esquemático de configuração do sistema de freio a ar controlado

eletronicamente do tipo CCB II.

Figura 3.1 Configuração do CCBII



O sistema CCB II é composto pelos seguintes módulos eletrônicos:

IPM (Integrated Processor Module - Módulo de Processador Integrado);

EPCU (Electro Pneumatic Control Unit - Unidade de Controle Eletropneumática);

EBV (Electronic Brake Valve – Válvula de Freio Eletrônico);

RIM (Relay Interface Module);

ILC (Integrated Locomotive Computer - Computador Integrado da Locomotiva).

Os módulos formam uma eletrônica distribuída que é interligada através de uma rede

operacional Lon Works da Echelon Corporation, de modo que toda lógica é controlada por

computador.

EBV

IPM RIM

EPCU

Envia e recebe informações sobre o

status: do freio automático e/ou

independente, da locomotiva

(comandante/comandada), do

homem morto, da chave seletora e

UM-2A e da tensão de 74 V de

alimentação dos módulos

ILC

Envia a informação de aplicação ou de alívio

do freio automático e/ou independente

Envia e recebe informações sobre o status: do freio

automático e/ou independente, da

locomotiva (comandante/comandada)

Envia informações sobre o status do freio automático e/

ou independente

Envia e recebe informações sobre o

status: do freio automático e/ou

independente, da locomotiva

(comandante/comandada)

Envia e recebe informações sobre o status: da locomotiva (comandante/comandada), do homem morto, da chave

seletora e UM-2A

Figura 3.2 Comunicação entre os módulos eletrônicos

Uma exceção é a inicialização de uma aplicação de freio de emergência que é propagada,

mecanicamente, através de uma válvula de respiração, colocando-se o punho do

Manipulador Automático na posição de Emergência.

O sistema CCBII apresenta as seguintes características:



Muitas das funções efetuadas através de válvulas pneumáticas A1, P-2A, MU-2A,

Sobre-Velocidade, Chave Seletora e o Homem Morto, do sistema de freio 26L, são

simuladas através do software do CCBII em conjunto com o IPM e o IFC.

Não existe uma substituição ou equivalência direta entre a maioria das válvulas e ou

funções pneumáticas existentes no sistema de freio 26L.

O uso de tecnologia modular LRU (unidade modularizada de linha substituível)

permite o diagnóstico e um serviço rápido com um mínimo de ferramentas.

Existe a possibilidade de alteração da configuração existente, através de software,

permitindo flexibilidade e facilidade de adaptação a futuras exigências de mercado.

Os módulos da EPCU (unidade de controle eletropneumática), o manipulador de

freio (EBV), o módulo RIM (Relay Interface Module) e o computador (IPM) estão

ligados entre si através de uma rede operacional (Lon Works), o que permite um

monitoramento constante de todas as funções eletrônicas e pneumáticas.

Tubo 21LON

LON

Discrete I/O

Fiação da locomotiva

ILC

Encanamento Geral

Encanamento dos Cilindros de Freio

Encanamento de Equalização dos Reservatórios Principais

Encanamento de Equalização dos Cilindros de Freio

LON

EBV

EPCU

RIM IPM

Figura 3.3 Interface com o sistemas da locomotiva



Em caso de avaria o computador decide qual a melhor alternativa para o backup

sendo o operador informado através de uma mensagem enviada para o IFC (crew

message).

Existe alternativa pneumática (backup) das principais funções de segurança.

O controle das funções de Principal/Rebocado e controle de acionamento e corte do

encanamento de freio são realizados através da seleção de menu do ILC (Integrated

Locomotive Computer - Computador Integrado na Locomotiva) localizado no console

do operador.



3.1.1 Módulo de Processador Integrado - IPM

O computador principal do sistema CCB II é o Módulo de Processador Integrado (IPM).

Figura 3.4 O Módulo do Processador Integrado -IPM

De um modo geral, é montado no nariz da cabina da locomotiva e executa todas as

interfaces com o computador da locomotiva (ILC).

O IPM comunica-se com:

O ILC através da linha de Controle de Link de Dados de Alto Nível (HDLC).

O EPCU e o EBV através da rede Lon Works.

Além de gerenciar e executar todas as tarefas de interfaces com o ILC e de transmitir os

comandos de freio ao EPCU, o IPM comunica-se com o ILC para transmitir as mensagens:

De Alerta;

À equipe;

De defeitos detectados por diagnóstico.

para exibição nas telas da locomotiva.

Estas mensagens são fornecidas para auxiliar o operador na operação do sistema de

freio.

Não têm por objetivo ser instruções de manutenção.

O IPM tem espaço para até oito entradas e oito saídas discretas.

As saídas binárias direcionam os relés eletromecânicos para interface, e podem ser

configuradas, como necessário, para suportar as opções no nível do sistema da

locomotiva.

O sistema CCB II pode ser fornecido como parte de um pacote integrado que combina a

funcionalidade da tração distribuída com o freio pneumático eletrônico.



Este é um produto da GE-Harris Railway Electronics, vendido sob o nome comercial

LOCOTROL-EB.

Quando fornecido, como parte do LOCOTROL-EB, o IPM contém software que fornece toda

a funcionalidade da tração distribuída.

A configuração do freio pneumático é feita através do Computador Integrado da

Locomotiva (ILC).

O conjunto de luzes de indicação na parte frontal do IPM, bem como a indicação

propiciada por elas estão relacionadas na Tabela 3.1.

Figura 3.5 Luzes de indicação do IPM

Tabela 3.1 Indicação propiciada pelo conjunto de luzes na frente do computador IPM

Luz Indicação

POWER

Esta luz verde indica que o IPM está ligado.

Se o disjuntor do IPM estiver ligado e esta luz não estiver acesa, então

existem fortes possibilidades de a fonte de alimentação do IPM estar avariada.

CPU OK

Esta luz verde indica que o processador do IPM está ok, baseada na

informação interna fornecida pelo “WATCHDOG”.

Esta luz indica também que o IPM passou o auto teste inicial o qual é efetuado

de 15 em 15 minutos.

DP LEAD

Esta luz verde indica que a locomotiva está em COMANDO, com o sistema de

Potência Distribuída ativado.

DP REMOTE

Esta luz verde indica que a locomotiva está a funcionar com o sistema de

Potência Distribuída remotamente ativado.

DP TX A

Esta luz amarela indica que a locomotiva está transmitindo mensagens de

Potência Distribuída através do Rádio A.

DP TX B

Esta luz amarela indica que a locomotiva está transmitindo mensagens de

Potência Distribuída através do Rádio B.



DP RX

Esta luz verde indica que a locomotiva está recebendo mensagens de Potência

Distribuída via rádio.

DP COM INT

Esta luz vermelha indica que a locomotiva está com uma avaria no sistema de

comunicação de rádio em P.D.

DATALINK FA

Esta luz vermelha indica que o IPM está impossibilitado de comunicar com o

computador da locomotiva (ILC, IFC, ICE, etc.) via LSI através da porta RS-422

(HDLC) em P.D. ou EAB.

NETWORK FA

Esta luz vermelha indica que existem dificuldades nas comunicações internas

nos sistemas LOCOTROL EB ou CCB II(entre o IPM, EPCU e EBV) através da rede

LON.

EBV FAIL

Esta luz vermelha indica que há uma avaria na válvula eletrônica de freio

(EBV), do sistema LOCOTROL EB/CCB II.

Esta avaria específica pode ser eletrônica, pneumática ou ambas

EPCU FAIL

Esta luz vermelha indica que há uma avaria na Unidade de Controle Eletro

pneumática (EPCU), do sistema LOCOTROL EB/CCB II.

Esta avaria específica pode ser eletrônica, pneumática ou ambas.

EAB BACKUP

Esta luz amarela indica que o sistema LOCOTROL EB / CCB II ativou um dos

modos de operação alternativos (backup) por forma a que o Freio Eletrônico

continue as suas funções.

Por exemplo, se o transdutor primário do reservatório principal (MRT) avariou

e o sistema comutou para o transdutor secundário (MRT).



3.1.2 Unidade de controle eletropneumático – EPCU

A Unidade de Controle Eletropneumático (EPCU) contém válvulas pneumáticas que

controlam as linhas pneumáticas do trem da locomotiva.

É constituído pelas unidades substituíveis de linha modularizadas (LRU’s):

13CP Peça de controle 13



BCCP Peça de controle do encanamento de freio

BPCP Peça de controle do cilindro de freio

ERCP Peça de controle do reservatório de equalização

DBTV Válvula tripla DB

PSJB Caixa de junção da fonte de alimentação

MR FILTER

Figura 3.6 Unidade de controle eletropneumático - EPCU

O EPCU contém filtros para o reservatório principal de ar, bem como para o ar do controle

independente e controle das LRU’s.

O fornecimento de ar ao relé do encanamento de freio está condicionado por um

elemento de tela.

Adicionalmente, o EPCU contém um Regulador de Motor Morto (DER), que permite ao

reservatório principal carregar do encanamento de freio em uma locomotiva morta.



As funções dos módulos que compõem a unidade de controle eletropneumático estão

descritas na Tabela 3.2.

Tabela 3.2 Funções dos módulos que compõem a unidade de controle eletropneumático

Módulo Função

13CP

Simula a função de Alívio da Válvula 26-F.

Fornece a pressão do encanamento de aplicação.

16CP Fornece a pressão de controle do cilindro do freio.

20CP

Simula a função do Independente.

Fornece a aplicação independente e a pressão do encanamento de alívio.

16CP e 20CP

Simulam em conjunto as funções das Válvulas H5, F1 e J 1.6 16.

Estas funções são auxiliadas pelo software do freio instalado no IPM e em

cada módulo.

BCCP

Simula a função da válvula-relé J1, mas também trabalha em conjunto com os

módulos 16CP e 20CP.

Contém o relé do encanamento de freio e fornece acionamento e corte do

encanamento de freio, bem como a aplicação de emergência.

BPCP

Simula as funções de Emergência e Carregamento da Válvula 26-C.

Abriga o relé do cilindro do freio.

DBTV

Simula a função de Aplicação de Serviço da válvula 26-F, mas a sua principal

função é de BACKUP do Sistema de Freio CCBII.

Fornece suporte pneumático na hipótese de falha eletrônica.

16CP, 13CP e

DBTV Auxiliam o Freio Dinâmico.

16CP, BCCP e

DBTV Simulam em conjunto as funções da válvula 26-F.

ERCP

Simula as funções da válvula reguladora e da válvula de comunicação com o

EG da válvula 26-C.

Fornece pressão de controle encanamento de freio.

BPCP e ERCP

A válvula KR5 (instalada no BPCP) em conjunto com o ERCP são responsáveis

pelo Recobrimento do sistema de freio da locomotiva.

PSJB contém o fornecimento de energia

Cinco (5) destas LRU’s, 13CP, 16CP, 20CP, BCCP e ERCP, são "inteligentes" e se

comunicam através da rede.

A Unidade de Controle Eletropneumático (EPCU) é instalada no compartimento de

controle do freio da locomotiva.



Figura 3.7 Instalação da EPCU

Também faz parte da unidade de controle eletropneumático um reservatório equilibrante,

que está instalado na parte traseira do painel.

Figura 3.8 Reservatório equilibrante



3.1.3 Módulo de interligação dos relés – RIM

O Módulo de Interface dos Relés (RIM) é um compartimento padrão LSI onde estão

fisicamente montados até sete relés eletromecânicos, que são direcionados pelo IPM,

para comutar as linhas elétricas do trem.

Figura 3.9 Módulo de interligação dos relés - RIM

O RIM contém seis relés operacionais cujas funções estão especificadas na Tabela 3.3.

Tabela 3.3 Funções dos relés operacionais do RIM

Relé Função

PCS

O relé Power Knockdown Switch liga/desliga o relé PCR no sistema de controle

elétrico da locomotiva

ALR O Alarm Relay ativa o sistema de alarme em caso de avaria no freio

ESR O Emergency Sand Relay quando ligado activa o areeiro

IBR

A uma pressão de 13 psi nos cilindros, o Independent Brake Relay ativa o sinal

de freio independente reduzindo a escala de aplicação do freio dinâmico

DBCO Dynamic Brake Cut Out ativa/desativa o freio dinâmico

SPARE Suplente (não usado)

De modo geral, está montado no nariz da cabina, próximo do IPM.



3.1.4 Válvula de freio eletrônico – EBV

A interface homem-máquina (Man Machine Interface - MMI) para o sistema de freio CCB II

é a Válvula do Freio Eletrônico (Electronic Brake Valve – EBV) do tipo 26, que é montada

no lugar da válvula de freio pneumático 26-C.

A Válvula de Freio Eletrônico encontra-se disponível na versão:

Vertical ou lateral

Adequada para instalação no pedestal de controle de tipo AAR.

Figura 3.10 Manipulador vertical ou lateral

A EBV vertical foi projetada para ser encaixada na mesma abertura como a válvula

de freio pneumático 26C.

Horizontal ou frontal (Desktop)

Figura 3.11 Manipulador horizontal ou frontal

O EBV contém:

Os manipuladores para operação dos freios Automático e Independente

O manipulador do freio automático têm as mesmas posições relativas a válvula 26-C

(Alívio (REL), Aplicação Mínima (MIN), Aplicação de serviço (FS), Supressão (SUP),

Punho Fora (HO/CS) e emergência (EMER)), cujas posições são definidas por

encaixes.



O manipulador do freio independente é contínuo de RELEASE para FULL.

Um mecanismo para ativar o Alívio Rápido.

Uma válvula pneumática atuada a came propaga mecanicamente a inicialização de

uma aplicação de freio de emergência, sob diversos modos de falha, como falha do

computador e perda de alimentação da bateria, quando o manipulador é

movimentado para a posição de EMERGENCY.

A válvula pneumática abre a passagem 21 atuando assim a Válvula Tripla DM,

montada no distribuidor, que fornece um controle de cilindro de freio pneumático.

Pode conter um LCD que exibe a pressão do Reservatório de Equalização.

Este display iluminado dará ao operador a leitura instantânea da pressão-alvo do

Reservatório de Equalização (ER), com base na posição do manipulador do freio

automático e válvula de alimentação ou ajuste da pressão ER de alívio.

A pressão ER exibida no ILC será a pressão real no Reservatório de Equalização, que

diminuirá a taxa de serviço e, eventualmente, estabelecerá o valor alvo de ER.

O display dá ao operador a indicação imediata da quantidade de redução do

encanamento de freio solicitada, sem os atrasos inerentes ao display ILC.

Figura 3.12 Manipulador horizontal ou frontal com display

Conexão com a rede LON distribuída e comunica-se em tempo real com os cinco (5)

módulos eletrônicos inteligentes da Unidade de Controle Eletro Pneumáticos (EPCU).



3.1.5 Módulo de interface com o operador ou display – OIM

O sistema de freio eletrônico possui uma interface homem-máquina onde as informações

de pressão e de falhas do sistema são apresentadas.

Essa interface em algumas frotas é o módulo OIM, e em outras é o próprio computador

IFC (Integrated Function Computer - Computador de Funções Integradas) da locomotiva e

por consequência os seus displays (IDU).

Figura 3.13 Computador IFC e displays IDU

O dispositivo de Interface para o Sistema Locotrol-EB é um display gráfico com comandos

executados por teclas.

Figura 3.14 Módulo de interface com o operador - OIM

Ele é dividido em duas telas planas monocromáticas na cor âmbar com iluminação

fluorescente que mostram informações do Freio e do Locotrol.

O sistema do Locotrol é controlado por dois grupos de teclas iluminadas tipo push-

bottons no painel frontal do display, abaixo das telas de indicação.

Computador

IFC



Teclas de up-down controlam a luminosidade das duas telas e uma chave de liga/desliga

e posicionada na parte traseira do display.

A versão CVRD do OIM recebe sinais de satélite tipo GPS (Sistema de Posicionamento

Global) e mostra o posicionamento atual da locomotiva em coordenadas de latitude e

longitude.




Ferroviária

4 Freio Eletro Pneumático de Vagões




4.1 Conceitos básicos

Os atuais sistemas de freio funcionam através da transmissão de sinais pelo ar do

encanamento geral.

Esses sinais iniciam na parte frontal do trem e são transmitidos pelo encanamento até a

parte traseira do mesmo.

Por esse motivo haverá sempre um tempo gasto para que essa transmissão ocorra.

Esse tempo é denominado taxa de propagação e ocasiona a frenagem dos vagões em

diferentes instantes, por esse motivo, durante a aplicação dos freios, enquanto alguns

vagões na parte frontal do trem estão freando outros continuam a empurrar a

composição pela cauda.

Já durante o alívio a parte da frente da composição irá puxar a parte traseira que

continuará freada até que o sinal seja recebido pelo último vagão.

Esses cenários costumam gerar choque e forças de tração e compressão nos engates, o

que pode reduzir a vida útil dos mesmos além de consumir energia da composição.

Originalmente desenhadas para utilização em metrôs e trens de passageiros a válvula de

freio eletro pneumática pode ser hoje utilizada em trens de carga.

Sua maior vantagem é o fácil controle de velocidade e rápida atuação dos freios em todos

os vagões de uma composição, possibilitando ao operador um controle instantâneo de

todo o trem.

Outra grande vantagem é o alívio gradual do freio dos vagões, o que não é possível nas

válvulas comuns.

Operação da válvula

Existe um controle eletrônico disponível para o maquinista.

Para alivio ou aplicação do freio basta um toque nos botões do painel até a aplicação

desejada.

A unidade de controle envia a informação a todos os vagões que recebem, interpretam e

liberam ar do reservatório para o cilindro de freio até que a aplicação seja atingida.

Os microprocessadores dos vagões monitoram continuamente a pressão nos cilindro de

freio para garantir a aplicação mesmo com vazamentos mantendo a pressão necessária.

Caso o operador queira aliviar a pressão do cilindro é possível que o alívio seja parcial, e

caso queira aplicar novamente não é necessário aliviar por completo, como ocorre nas

válvulas pneumáticas comuns.

Caso o comando de freio não seja transmitido, o vagão da cauda enviará mensagens com

o status de frenagem.



Todos os vagões da composição monitoram essas mensagens e se um deles obtiver falha

na recepção por três tentativas o sistema considera que o trem está quebrado ou houve

um problema na transmissão do sinal, e inicia automaticamente uma parada de

emergência.

Fontes de energia

Todos os vagões possuem baterias recarregáveis para prover a alta demanda de energia

dos solenoides.

Quando não estão em uso, as baterias são recarregadas através dos cabos de

transmissão dos vagões.

Para o caso de transmissão via rádio as baterias recarregam através de um gerador que

gera energia através do movimento do vagão.

O sistema de cabeamento usa em torno de 25% da capacidade do sinal para o comando

de freio e status das mensagens.

A Tração Distribuída pode usar entre 10-15%, restando 60-65% da capacidade do sinal

para monitoramentos especiais como sensores de pressão, temperatura e etc..

Novos desenvolvimentos

Futuros desenvolvimentos podem ser utilizados para que o sistema eletrônico seja

também utilizado para diagnóstico do trem, podendo gerar e transmitir informações

como posição dos vagões, “hot boxes”, temperatura, pressões, porta de vagões abertas

entre outros.



4.2 Sistema de controle de freio EP-60

Sistema de Controle do Freio do Trem EP-60 fornece os seguintes recursos e funções:

Operação constante do encanamento de freio;

Controle de freio simultâneo por todo o trem;

Aplicação e liberação graduada;

Controle de freio proporcional.

Figura 4.1 Sistema de Controle de Freio EP-60

Consiste dos seguintes equipamentos:

Equipamentos das locomotivas;

Equipamentos dos vagões;

Dispositivo auxiliar da extremidade do trem.



4.2.1 Equipamento da locomotiva

O equipamento da locomotiva constitui uma integração do Sistema de Controle de Freio

EP-60 com o Controlador de Freio Eletrônico CCB II, através da Unidade Head-End (HEU).

Um diagrama de blocos da Unidade Head-End é apresentado na Figura 4.2.

Unidade de

Interface do

Operador

OIU

Controlador de

Comunicações da

Linha do Trem

TCC

Controlador de

freio eletrônico

CCBII

Dispositivo de

Identificação da

Locomotiva

IDM

Fonte de

Alimentação da

Linha do Trem

TPS

Controlador de

Alimentação da

Linha do Trem

TPC

Caixa de

Junção da

Linha do Trem

PLC

FTT

FT

T

FT

T

24

V

24

V

24V

24

V

23

0V

230V

/PLC

74

V

74VBateria da

Locomotiva

Unidade Head-End

Figura 4.2 Diagrama de blocos da Unidade Head-End - HEU

O hardware da Unidade Head-End hospeda o software que gerencia todo o Sistema de

Controle de Freio EP-60, incluindo a integração com o Controlador de Freio Eletrônico

CCB II, e consiste de:

Controlador de Comunicações da Linha do Trem - TCC

O Controlador de Comunicações da Linha do Trem (TCC) fornece a interface entre a

locomotiva principal e o resto do trem para:

Controlar as válvulas de controle

Verificar as condições de funcionamento do trem

Verificação constante dos dados do trem

Diagnóstico de falha do trem

Aplicar e monitorar do EOT

Gerenciar a rede do sistema de comunicações da Linha do Trem.



O TCC contém um único Computador de Bordo (SBC) e um processador de controle do

freio.

Figura 4.3 Controlador de Comunicações da Linha do Trem – TCC

Controlador de Alimentação da Linha do Trem - TPC

O Controlador de Comunicações da Linha do Trem (TCC) envia comandos para o

Controlador de Alimentação da Linha do Trem (TPC), que controla a Fonte de Alimentação

da Linha do Trem (TPS).

Fonte de Alimentação da Linha do Trem - TPS

A Fonte de Alimentação da Linha do Trem (TPS) converte a voltagem da bateria da

locomotiva em energia para a Linha do Trem de 230 VDC (2.500 Watts máximo) ao

equipamento do vagão.

Figura 4.4 Fonte de Alimentação da Linha do Trem

Além disso, fornece 24 VDC (150 Watts máximo) à Linha do Trem para sequência do

trem.

Unidade de Interface do Operador - OIU

A Unidade de Interface do Operador (OIU) fornece a interface entre o Sistema de Freio EP-

60 e o operador do trem para configuração do trem, exibição dos comandos de freio,

alarmes do sistema e exibição das informações operacionais.



Figura 4.5 Unidade de Interface do Operador instalada numa locomotiva Dash-9

Inclui um display de comando de freio de três (3) dígitos, um display de condição do trem

de 8 linhas x 40 caracteres, quatro (4) teclas de função, um indicador de condição de

Alimentação na Linha do Trem, um indicador de condição End Off Train (EOT), um

indicador de alarme audível/visual de defeito e um comutador de brilho.

Figura 4.6 Unidade de Interface do Operador – OIU

A OIU faz interface com o Controlador de Comunicações da Linha do Trem para

alimentação e comunicações.

Módulo de Identificação da Locomotiva - IDM

O Módulo de Identificação da Locomotiva (IDM) fica localizado no compartimento de freio

pneumático da locomotiva, dentro da Caixa de Junção Central.

Sua função é armazenar dados específicos da locomotiva que são fornecidos ao TCC

durante o sequenciamento do trem.

Figura 4.7 Caixa de Junção Central



Cabo da Linha do trem

A rede da Linha do Trem proporciona a comunicação através de um cabo formado por um

único par de fios.

Figura 4.8 Cabo da Linha do Trem

O cabo da Linha do Trem é inicializado na Caixa de Junção Central e finalizado na Caixa

de Junção do último vagão.

Figura 4.9 Interligação do Cabo da Linha do Trem entre vagões

Caixa de Junção da Linha do Trem

Figura 4.10 Caixa de Junção da Linha do Trem



Na locomotiva, o Cabo da Linha do Trem se estende da Caixa de Junção Central até às

extremidades da locomotiva, onde termina em uma Caixa de Junção da Linha do Trem.

Figura 4.11 Caixa de Junção da Linha do Trem

A Unidade Head-End é integrada ao Controlador de Freio Eletrônico CCB II, que consiste

de:

Válvula de Freio Eletrônico - EBV

A Válvula de Freio Eletrônico (EBV) é a interface homem-máquina para o sistema de freio

CCB II.

Figura 4.12 Válvula de freio eletrônico - EBV

Unidade de Controle Eletro Pneumático - EPCU

Figura 4.13 Unidade de Controle Eletro Pneumático – EPCU



A Unidade de Controle Eletro Pneumático (EPCU) contém as válvulas pneumáticas que

controlam as linhas pneumáticas do trem na locomotiva.

Módulo do Processador Integrado - IPM

O Módulo de Processador Integrado (IPM) é o computador principal do sistema CCB II.

Figura 4.14 Módulo do Processador Integrado – IPM

Módulo de Interligação dos Relés – RIM

O RIM é um compartimento padrão LSI que contém relés para comutar as linhas elétricas

do trem.

Figura 4.15 Módulo de interligação dos relés - RIM



Os componentes do equipamento da locomotiva estão localizados conforme mostrado na

Figura 4.16.

Figura 4.16 Localização dos componentes do equipamento da locomotiva

Fonte de

Alimentação

da Linha do

Trem

Caixa de Junção Central e

Módulo de Identificação

da Locomotiva

Controlador de

Comunicação da

Linha do Trem

Caixa de

Junção

Unidade de

Interface do

Operador Válvula de

Freio

Eletrônico

Cabo da Linha

do Trem



4.2.2 Equipamento do vagão

Um esquemático do vagão EP-60 é apresentado na Figura 4.17.

Figura 4.17 Esquemático do vagão EP-60

Os componentes do equipamento do vagão são:

Válvula de Controle EP-60

A Válvula de Controle EP-60 foi aprovada pela AAR em 2004.

Substitui a Parte de Serviço e pode ser montada diretamente no Suporte de Encanamento

AB.

Possui uma Parte Eletrônica compacta, que não possui placas de circuito impresso, e

possui um mínimo de conectores eletrônicos.

Figura 4.18 Válvula de controle EP-60



Dispositivo de Controle do Vagão - CCD

O Dispositivo de Controle de Vagão (CCD) é um pacote de controles integrados,

eletrônicos e pneumáticos, o qual faz interface com os equipamentos de freio

convencional e a Linha do Trem de comunicações e alimentação para fornecer controle

eletro pneumático da pressão do cilindro do freio.

Módulo de controle

eletrônico

Módulo eletro

pneumático

Válvula de alívio

manual

Bateria

Figura 4.19 Dispositivo de Controle do Vagão – CCD e seus componentes

Dispositivo de Identificação do Vagão – CID

O Dispositivo de Identificação do Vagão (CID) fornece informações específicas sobre o

vagão ao CCD, que incluem número do vagão, tipo do vagão, peso vazio/carregado e

outros parâmetros pertinentes.

É programada com estas informações no momento da instalação do equipamento.

Figura 4.20 Dispositivo de Identificação do Vagão - CID



O Dispositivo de Identificação do Carro é incluído como parte da caixa de junção que

também conecta o CCD ao cabo da Linha do Trem através de um conector elétrico.

Caixa de Junção do cabo da Linha do Trem e de vagão a vagão

Os sinais de comunicação e alimentação transmitidos entre a Unidade Head-End (HEU) e

os CCD’s são transmitidas por um cabo de dois condutores.

Figura 4.21 Caixa de Junção do cabo da Linha do Trem

O Cabo da Linha do Trem é instalado em todo o comprimento do vagão e termina em

cada extremidade do vagão em uma Caixa de Junção.

Os cabos inter vagões também são ligados a estas caixas de junção, de modo que todos

os vagões do trem possam ser conectados eletricamente.



Os componentes do equipamento do vagão estão localizados conforme mostrado na

Figura 4.22.

Figura 4.22 Localização dos componentes do Equipamento do vagão

Cabo da Linha

do Trem

Caixa de

Junção

Caixa de

Junção

Cabo da Linha

do Trem

Dispositivo de

Controle do Vagão

Válvula de

Controle EP-60

Linha

Pneumática

Dispositivo

Vazio/Carregado

Sensor de freio

manual aplicado

Linha

do Trem



4.2.3 Dispositivo auxiliar da extremidade do trem – AED

O Dispositivo Auxiliar da Extremidade do Trem (AED) conecta-se ao conector não

combinado no último vagão do trem.

Figura 4.23 Dispositivo Auxiliar da Extremidade do Trem – AED

Figura 4.24 Localização do Dispositivo Auxiliar da Extremidade do Trem

Dispositivo

Auxiliar da

Extremidade

do Trem

Antena de RF

Iluminação

Bateria

Conector

entre vagões

Encanamento

de freio



O AED contém:

Uma unidade de gerenciamento de alimentação;

Bateria;

Um dispositivo de comunicações de transporte da linha de alimentação e circuito

de interrupção.

Suas funções principais são:

Interrupção da linha de comunicação;

Bloqueio de Segurança da Linha do Trem.



4.2.4 Comunicações da linha do trem

Uma parte integrante do sistema é a Rede de Comunicações Intra-trem.

Esta rede é baseada na tecnologia Lon Works da Echelon Corporation.

As informações de condição e controle do trem são transferidas entre as locomotivas, da

locomotiva ao vagão, do vagão à locomotiva e de vagão para vagão, na forma de pacotes

de mensagem.

Os tipos gerais de mensagens que são transmitidas na Rede de Comunicações Intra-trem

são:

Mensagens de gerenciamento da rede;

Mensagens de composição do trem;

Mensagens de controle do freio;

Mensagens de controle de alimentação;

Mensagens de condição (status);

Mensagens de exceção.

O Sistema de Controle EP-60 suporta todas as mensagens específicas AAR, como

definidas na Especificação S-4230 - Comunicações Intra-trem ECP/AAR.



4.3 Frenagem do trem

O Sistema de Frenagem EP-60 foi desenvolvido para atender aos requisitos de

desempenho da Especificação S-4200 - Desempenho de ECP da AAR, de modo a fornecer

frenagem uniforme do trem, sem levar em consideração a carga individual de cada vagão.

Na operação normal de frenagem do trem, o Encanamento Geral não é modulado para o

controle de freio do trem.

Tanto na frenagem de serviço, quanto na de emergência, o Sistema de Frenagem EP-60

fornece controle direto da pressão do cilindro do freio em cada vagão para aplicação e

liberação graduada do freio.

Na hipótese de uma falha no Sistema de Controle EP-60, o operador do trem pode

controlar os freios do trem, mudando para o controle convencional, isto é, controlar o

Encanamento Geral.

O controle eletro pneumático da pressão do cilindro do freio é baseado no comando do

freio da Linha do Trem, coeficiente líquido de frenagem desejada, carga do vagão e

outros parâmetros de frenagem do trem.

A Unidade Head-End - HEU da locomotiva interpreta as ações do operador do trem e

controla eletronicamente a Alimentação da Linha do Trem através da Fonte de

Alimentação da Linha do Trem – TPS, que fornece energia e se comunica através da Rede

de Comunicações Intra-trem com:

Cada um dos Dispositivos de Controle do Vagão – CCD, fornecendo os comandos de

frenagem;

O Dispositivo Auxiliar da Extremidade do Trem – AED, que finaliza a linha de

comunicação e transmite uma mensagem de retorno da extremidade do trem à HEU

para estabelecer a integridade da linha do trem.

A alimentação ao equipamento do vagão é fornecida pela Fonte de Energia da Linha do

Trem através dos fios da linha do trem.

A Alimentação da Linha do Trem é utilizada para carregar as baterias do vagão, a qual,

por sua vez, alimenta a parte eletrônica do controle de freio e outras funções do vagão.

Uma interface da Rede da Linha do Trem fornece o link de comunicação entre o vagão e o

resto do trem.

Esta Rede de Comunicações Intra-trem também é utilizada para reportar exceções do

vagão, informações de condições e de diagnóstico.

A Interface do Operador fornece a exibição das informações de condição do trem.



4.3.1 Inicialização do trem

A inicialização do trem refere-se à parte da operação do sistema durante a qual o trem é

montado: vagão/locomotivas são acrescentados, a AED é colocada na extremidade do

último vagão, a linha do trem é alimentada e os vagões/locomotivas são identificados e

configurados.

Como parte da composição do trem, o sistema tem determinada responsabilidade relativa

à operação eletro pneumática para assegurar que determinados requisitos de segurança

sejam atendidos e que o sistema esteja pronto para operação normal.

Estas responsabilidades incluem, mas não estão limitadas a, o seguinte:

Lógica de alimentação da linha do trem para evitar alimentação prematura (Bloqueio

de Segurança da Linha do Trem);

Detectar, automaticamente, vagões/locomotivas e executar a sequência do trem

para determinar a ordem de vagões na composição (Configuração do Trem);

Detectar e selecionar, automaticamente, a direção da locomotiva;

Descarregar informações de configuração, tais como, condição de vazio/carregado,

condição da alimentação, Principal/Rebocado, etc.

Observação

Em 31 de agosto de 1999, a tecnologia de sequência do trem da NYAB foi selecionada

pela AAR como Padrão AAR.



4.3.2 Bloqueio de segurança da linha do trem

O recurso de Bloqueio de Segurança da Linha do Trem não permite que a alimentação da

Linha do Trem seja energizada quando o trem não está completamente formado, isto é,

todos os vagões/locomotivas foram engatados, todos os cabos conectados, e um AED foi

acoplado ao conector livre do cabo da Linha do Trem no último vagão.

O Bloqueio de Segurança da Linha do Trem é controlado pela HEU e AED, o qual também

atua como finalizador do canal de comunicações da Linha do Trem.

Uma vez conectado à Linha do Trem e ligado, o AED começa a transmitir a cada segundo

um sinal “EOT Ativo” para a HEU da locomotiva.

Ao receber a mensagem "EOT Ativo", a HEU entende que todos os vagões/locomotivas no

trem foram conectados e que a integridade do trem foi estabelecida.

A HEU passa a transmitir uma mensagem ao Controlador de Alimentação da Linha do

Trem para ativar a Alimentação da Linha do Trem.

Quando o AED confirma que a Alimentação da Linha do Trem está ativa, transmite uma

mensagem de retorno "Alimentação da Linha do Trem ON” à HEU para completar o

processo de alimentação.

Se a HEU perder a comunicação com o AED, transmitirá uma mensagem ao controlador de

energia da Linha do Trem para interromper a Alimentação na Linha do Trem.



4.3.3 Varredura manual

Há recursos embutidos no sistema para parada manual da Fonte de Alimentação da Linha

do Trem para fins de teste ou na hipótese de uma falha de tal função.

A alimentação/energia na Linha do Trem pode ser interrompida manualmente através da

Fonte de Alimentação da Linha do Trem, ou selecionando-se o modo OFF (desligado) na

tela de configuração do trem na Unidade de Interface do Operador.

Durante a operação de Run and Switch (Executar e Mudar), o Bloqueio de Segurança da

Linha do Trem é desativado durante alguns segundos, para permitir que a Linha do Trem

seja alimentada sem ter um dispositivo EOT conectado, para "acordar" o CCD.



4.3.4 Configuração do trem

Antes de compor o trem, a HEU não tem conhecimento a priori de quais locomotivas ou

vagões rebocados estarão na composição, nem sua ordem.

A HEU tem a capacidade de obter, de forma automática, uma lista completa do trem

ordenado.

Todos os vagões/locomotivas precisam ser conectados através do cabo da Linha do Trem

e do acoplamento da mangueira pneumática.

O AED precisa ser conectado e estar se comunicando e a Linha do Trem deve ser

alimentada.

Quando estes critérios são atendidos, a Configuração do Trem prosseguirá da seguinte

forma:

A HEU reunirá as informações básicas de identificação de todos os dispositivos no

canal da linha do trem, incluindo CCD’s, HEU’s e acessórios de alimentação da Linha

do Trem.

Isto fornece à HEU uma lista da estrutura do trem, desordenado, que pode ser

utilizada para obter informações completas de configuração para cada dispositivo e

seus componentes.

Ao utilizar a lista do trem e as informações de identificação associadas obtidas do

procedimento anterior, a HEU reunirá e, se necessário, reconfigurará, todas as

informações de configuração/tempo de execução de cada dispositivo (e seus

componentes) na lista.

Uma vez que o trem tenha sido configurado, o Banco de Dados do Trem estará

completo, mas desordenado.

Todas as informações necessárias da composição estarão presentes, mas a lista não

refletirá, de forma exata, a ordem física dos vagões no trem.

Como passo final na preparação do Teste de Terminal, o sistema empreenderá um

procedimento para determinar a ordem física exata dos vagões; este processo é

referido como Sequência do Trem.



4.3.5 Comandos de frenagem

Durante a operação normal do sistema, a HEU da locomotiva transmite o comando de

frenagem do trem (TBC) aos vagões/locomotivas, em uma frequência de 1/segundo.

O comando do freio é uma mensagem de prioridade e é expressa como um percentual da

pressão total no cilindro do freio de serviço.

O comando do freio do trem é determinado pela solicitação de frenagem do operador do

trem, correspondendo ao seguinte:

0% = Alívio

10% = Serviço mínimo

11-99% = Serviço

100% = Serviço total

120% = Emergência

O comando do freio do trem é recebido em cada CCD e utilizado para determinar a

quantidade de pressão no cilindro do freio do vagão com base na carga do vagão e

outros parâmetros de frenagem.



4.3.6 Registro de dados

O Sistema de Controle EP-60 inclui o recurso de registro de dados, que proporciona

capacidades abrangentes de diagnóstico.

O registrador de dados armazena em memória não volátil, tanto no vagão, quanto na

locomotiva, informações significativas que ocorrem durante a operação do sistema, do

tipo:

Evento Qualquer modificação na operação do sistema, que possa ser desejável

reportar e/ou registrar para consulta futura.

Exceção Um evento relacionado com operação anormal do sistema.

Defeito Uma exceção que está relacionada com uma possível falha do

equipamento.

Falha O resultado de um ou mais defeitos indicativos de que um componente

do sistema precisa ser reparado ou substituído.

As exceções de nível de vagão são reportadas à locomotiva onde são registradas.

Cada registro inclui a descrição, a hora, a data da ocorrência e os dados do sistema.

É registrado e retido um mínimo de 2.000 informações significativas, num formato

adequado para importação em um programa de planilha, como o Excel da Microsoft.

Estes dados podem, posteriormente, ser transferidos para um PC para análise.

Além disso, as informações estatísticas sobre a operação do sistema é acumulada.



A tela Windows Datacord 5200 da Figura 4.25, mostra o registro de eventos/transferência

de rádio nas Operações da QCM (Canadá) de um trem EP-60.

Figura 4.25 Tela Windows Datacord 5200



4.4 Controle de freio do trem ECP

O sistema de Controle de Freio do Trem ECP controla os modos operacionais do esforço

de tração das locomotivas em tração distribuída e a frenagem eletrônica do trem, através

do:

Controle de Freio do Trem Wire EP-60

Controle de Tração WireDP (Wire Distributed Power)

Figura 4.26 Controle de freio do trem ECP

Os comandos para controle de tração são dados pelo controlador mestre da locomotiva

líder, convertidos para comandos da Linha de Trem e fornecidos a locomotiva remota

através da rede de comunicações da Linha do trem.

Os comandos da frenagem eletrônica do trem são dados na locomotiva líder através do

EBV do CCB II e convertidos para comandos da Linha do Trem.

Os vagões e as locomotivas rebocados recebem os comandos e respondem com a

resposta local adequada para o esforço de freio e tração na unidade remota.

O sistema também fornece informações sobre a condição das locomotivas e vagões

rebocados para fins de exibição e monitoramento.



4.4.1 O sistema WireDP

O sistema WireDP permite ao maquinista do trem controlar e receber feedback das

locomotivas remotas.

O WireDP fornece controle direto da direção da locomotiva remota e controles de

desaceleração.

O esforço de tração é baseado na direção da linha do trem e comandos de desaceleração.

A HEU/DP principal fornece interface do usuário e emite comandos para todas as

locomotivas remotas no trem.

As locomotivas remotas recebem comandos e fornecem informações de feedback de

condição à HEU/DP principal.

Durante a operação normal do sistema, a HEU/DP, da locomotiva principal, transmite os

comandos de esforço de tração do trem às locomotivas remotas em uma frequência de

1/segundo.

O comando de tração é uma mensagem de prioridade e é expressa como um percentual

de esforço de tração máxima.

Valores negativos denotam freio dinâmico.

O comando de esforço de tração é recebido em cada HEU/DP remota e utilizado para

determinar a direção e comando de desaceleração para a composição de locomotiva

remota, bem como outros comandos necessários.

O comando de esforço de tração do trem é determinado pela solicitação do operador do

trem, correspondendo ao seguinte:

O Sistema de Controle EP-60 inclui capacidades abrangentes de diagnóstico.

WireDP:

Controle de Direção;

Controle do Freio Dinâmico/Desaceleração;

Segurança

Bloqueio de Segurança de Alimentação da Linha do trem;

Suporte Pneumático;

Diagnóstico e Manutenção

Diagnóstico no Nível de Locomotiva, Carro e Trem;



Sequência e Identificação Automática da Composição do Trem (a técnica da NYAB foi

recentemente estabelecida como Padrão AAR);

Atualizações de Software através de Compatibilidade de Transferência na Rede;

O sistema atenderá a todos os requisitos de interoperabilidade e Especificações

AAR;




Ferroviária

5 Dinâmica da Frenagem




5.1 Introdução

Sob certas condições da via, principalmente de tangente e de rampa descendentes, a

força de tração aplicada ao eixo das rodas da composição é substituída por uma força

de inércia .

e

R

Fi

Fr

Sentido de movimento

Ci Cr

Fa -Fi

Pa

N

c

Figura 5.1 Força de inércia

Apesar de suprimido o esforço trator na roda, esta continua a avançar com velocidades

fora dos limites estabelecidos pela ferrovia, pois está submetida a um conjugado

devido à força de inércia igual a:

Força de aderência;

Coeficiente de aderência;

Peso aderente do veículo;

Raio da roda.

Nessas situações o maquinista é obrigado a aplicar os freios que fazem reduzir a

velocidade, ou até mesmo parar o trem.

Sempre que as condições permitirem, e se houver disponibilidade de espaço e de tempo,

deve-se tirar partido da resistência do trem para desacelerá-lo.

Neste caso, a potência da locomotiva deve ser reduzida de um modo controlado, a fim de

evitar que o trem empurre a locomotiva.

Se a parada do trem acontecer em uma rampa ascendente, a desaceleração pode ser

auxiliada com o uso do freio independente ou do freio dinâmico.

Isto requer perícia do maquinista a fim de evitar choques internos na composição.

Quando se pretende frear uma composição, significa aplicar ao eixo das rodas uma força

, que somada à força devida a resistência ao movimento do trem , se oponha à força

produzida pela inércia .

Essa força pode ser obtida pelo atrito entre a sapata de freio e a superfície de rolamento

da roda.



-FiFa

Sapata de freio

eCi

R

Fi

Sentido de movimento

FrN

Pa

Cr

Ff

CF FF

c

Figura 5.2 Força de frenagem

Aplicada radialmente, a força comprime a sapata de freio contra a roda, produzindo

uma força de atrito entre a sapata de freio e a superfície de rolamento da roda.

A força , tangencial à roda, pode ser calculada pela expressão:

Coeficiente de atrito entre sapata de freio e o aro da roda;

Força de frenagem real.

As leis do atrito aplicadas à frenagem, estudadas experimentalmente por Douglas Galton

em 1879 e confirmadas mais recentemente, são:

1a

lei - Se a velocidade relativa das superfícies de contato se mantiver constante:

A força de atrito variará no mesmo sentido da força aplicada à sapata de freio,

apesar da ação retardadora do freio.

2ª lei - Se o esforço aplicado às sapatas permanecer constante:

O coeficiente de atrito aumenta quando a velocidade relativa das superfícies de

contato diminui;

Inversamente, o coeficiente de atrito diminui quando a velocidade relativa

aumenta.

3a

lei - Se a velocidade relativa das superfícies de contato permanecer constante e a

força aplicada à sapata também permanecer constante:

O coeficiente de atrito diminuirá à medida que aumentar o tempo de aplicação

da força nas sapatas.

4a

lei - Se o esforço aplicado às sapatas permanecer constante:



O coeficiente de atrito decresce em função da duração da aplicação, mas

aumenta em seguida, rapidamente, sob influência de diminuição da velocidade

relativa das superfícies de contato.

A força de atrito desenvolve o conjugado aplicado à roda de raio :

Por sua vez, o conjugado aplica uma força igual à ao eixo da roda, que também se

opõem à força produzida pela inércia do trem, fazendo retardar seu movimento.

O conjugado retardador, que vai parar o trem, é:

Da expressão do conjugado retardador e pelas leis de Galton, temos que:

Durante a frenagem, a força aplicada na sapata de freio deve ser o mais intensa

possível sem, no entanto, produzir a imobilização da roda.

Se durante a frenagem o conjugado retardador superar o conjugado de inércia, isto é:

a roda será imobilizada e deslizará sobre o trilho.

Nessa situação, teremos apenas o atrito de deslizamento da roda sobre o trilho, que é

inferior ao atrito da sapata de freio sobre a superfície de rolamento da roda.

A aderência entre as rodas e os trilhos diminui consideravelmente e o veículo tende a

deslizar sobre os trilhos, fugindo ao controle dos freios.

O travamento produz defeitos térmicos na roda e a formação de calos na superfície de

rolamento da mesma, o que deve ser evitado, pois não só ocasionam ruídos incômodos e

trepidações, como são dispendiosos de remover e encurtam grandemente a vida das

rodas.



Figura 5.3 Calo de roda

Com a roda em movimento, ainda contaremos com o atrito de rolamento da roda sobre o

trilho, que constituirá em mais uma força retardadora.

Quanto mais atrito de rolamento houver entre a roda e o trilho, tanto mais depressa o

veículo irá parar.

Para que a roda continue a girar, enquanto o trem estiver em movimento durante a

frenagem, devemos ter o conjugado retardador menor que o conjugado de inércia, ou

seja:

isto é,

ou

Sendo,

podemos escrever:

de onde podemos concluir que a força tangencial à roda, criada pelo atrito da sapata

sobre a superfície de rolamento da roda, não deve assim ultrapassar a força tangencial

contrária criada pela aderência da roda ao trilho.

Substituindo as expressões das forças na desigualdade acima, temos;



ou,

A força aplicada sobre a sapata de freio poderá ser tanto maior, quanto maior for o

coeficiente de aderência e quanto mais carregada estiver a roda.

É desejável que a força aplicada à sapata seja reduzida quando a velocidade

diminuir.

A variação do coeficiente de atrito entre a sapata de freio e a superfície de rolamento da

roda, em função da velocidade do trem, cria problemas, que podem ser amenizados pela

variação do esforço sobre a sapata à medida que a velocidade diminui.

Essa variação pode ser obtida com a ação do maquinista ou automaticamente nos freios

eletro/eletrônicos modernos.

Outro recurso utilizado é a limitação do esforço na sapata, de tal modo que, mesmo em

baixa velocidade, se tenha a desigualdade estabelecida acima.

O coeficiente de atrito entre a sapata e a superfície de rolamento da roda diminui

com o tempo de aplicação.

A redução do coeficiente de atrito é negligenciável nas frenagens rápidas.

Portanto, o máximo de esforço deve ser aplicado o mais rapidamente possível e

uniformemente em todas as rodas do trem.

O controle da velocidade durante a frenagem deve ser realizado com muita perícia pelo

maquinista, a fim de evitar choques na composição e até mesmo os descarrilamentos.



5.2 Força de frenagem

O conjunto de alavancas da timoneria de freio produz a força líquida de frenagem ou

força líquida das sapatas de freio, dada pela expressão:

Força transmitida pelos cilindros

Relação total de alavancas

Rendimento da timoneria



5.2.1 Força transmitida pelos cilindros

A força transmitida pelos cilindros de freio é proporcional a pressão aplicada e a

área do pistão, isto é:

Pressão no cilindro de freio;

Área do pistão do cilindro de freio.



5.2.2 Relação Total de alavancas

Na Figura 5.4 podemos observar um diagrama esquemático da timoneria de freio de um

vagão, em que é mostrado o sentido de movimentação das alavancas de força (alavancas

vivas), ligadas ao tirante da timoneria.

Truque 1

Fs

Fs

Truque 2

Fs

Fs

Fc

a

b

ma

mb

c

d

md

mcnc

nd

nc

nd

F2

F1

Cilindro

de freio

Ajustador de folga

Sapata

de freio

Triângulo

Barra de

compressão

Triângulo

Sapata

de freio

força aplicada às alavancas do truque 1 braço de alavanca

força aplicada às alavancas do truque 2 braço de alavanca

força do cilindro de freio braço de alavanca

força das sapatas braço de alavanca

Figura 5.4 Esquemático da timoneria de freio de um vagão

Observação

A relação de nenhuma alavanca individualmente deve ser maior que 4:1.

A multiplicação para um par de sapatas é igual a:

Pelo diagrama da Figura 5.4, temos:

e



logo

Tem-se que a relação total de alavancas é igual a 4 vezes o valor que dá a

multiplicação de um par de sapatas, uma vez que a relação correspondente a cada truque

é igual, e a cada rodeiro também, logo:

A relação total de alavancas é o número que exprime a multiplicação total da

timoneria de freio do vagão.



5.2.3 Rendimento da timoneria

O rendimento da timoneria dos freios dos vagões situa-se na casa de 60% a 70%, com o

valor de 65% sendo adotado nos cálculos de frenagem.

A ABA indica uma eficiência de 75% para os cálculos de freio das locomotivas com

cilindros instalados nos truques.

Na prática, esta eficiência se situa geralmente entre 55% e 75%.



5.2.4 Exemplo

Seja um vagão com as seguintes características:

Pressão no cilindro de freio = 4,5 kgf/cm2

( 64 psi );

Área do pistão = 506,7 cm2

, para um cilindro de 10” ou 25,4 cm de diâmetro;

Multiplicação para um par de sapatas = 2,9:1;

Eficiência da timoneria = 65%;

Número de cilindros de freio no vagão = 1.

Calcule a força de retardamento produzida pelo seu sistema de freios.

A força transmitida pelos cilindros de freio é:


timoneria de freio do vagão, isto é:

A força líquida de frenagem será de:

Supondo um coeficiente de atrito da sapata-roda de 30%, a força de retardamento do

vagão é de:



5.3 Taxa de frenagem

A taxa de frenagem é o resultado da divisão da força de frenagem pelo peso do veículo.

Exprimindo a taxa de frenagem em porcentagem chega-se a:

O cálculo da frenagem nesse caso é elaborado a partir da taxa de desaceleração adotada

pela operadora, que a estipula em função do desempenho operacional planejado e do

conforto e segurança do usuário.

As pressões nos cilindros de freio não são, portanto, pré-determinadas, variando em

função do:

Peso do veículo;

Tipo de timoneria;

Sistema de freio adotado.



5.3.1 Exemplo

Para um vagão de 100 t de massa a frear e uma taxa de desaceleração estipulada em

0,77 m/s2

, tem-se, pela lei de Newton, que a força de retardamento é igual ao produto da

massa pela desaceleração:

A força de frenagem correspondente, para um coeficiente de atrito sapata-roda de 30%,

será de:

gerando uma taxa de frenagem de:



5.3.2 Taxa de frenagem dos vagões

Os vagões devem seguir certas normas para que a força de retardamento ao longo do

trem, isto é, a frenagem do trem, seja tão uniforme quanto possível.

As recomendações da AAR para as taxas de frenagem são as mostradas na tabela

seguinte.

Tabela 5.1 Taxas de frenagem recomendadas pela AAR

Condição do veículo Antiga recomendação Recomendação atual

Carregado 11,52% 8,32%

Vazio 57,60% 38,4%

Freio de mão 1,5 fF 0,11 vP

As pressões estabelecidas pela AAR são de 70 psi no encanamento geral e 50 psi no

cilindro de freio, em uma aplicação total de serviço, isto é uma redução de 20 psi.

Essas pressões, no entanto, só devem ser usadas se o trem trafegar sempre em terrenos

planos.

Como a maioria das ferrovias brasileiras trafega em terrenos acidentados, passaram a

adotar valores mais rigorosos, com pressões de 90 psi no encanamento geral e 64 psi no

cilindro de freio, com uma aplicação total de serviço de 24 a 26 psi.

Esses níveis de pressão mais rigorosos evidentemente proporcionam mais segurança na

operação, pois o sistema dispõe de mais ar para a aplicação dos freios.



5.3.3 Taxa de frenagem das locomotivas

A AAR recomenda as seguintes taxas de frenagem, considerando 50 psi nos cilindros de

freio e um rendimento apenas de 75% da timoneria:

Freio automático – aplicação de serviço – ;

Freio independente – .

Também nesse caso, os valores de pressão de encanamento geral e no cilindro de freio

foram corrigidos para 90 psi e 60 psi respectivamente.



5.3.4 Exemplo

Seja um vagão com as seguintes características:

Pressão no cilindro de freio = 3,515 kgf/cm2

( 50 psi );

Área do pistão = 506,7 cm2

, para um cilindro de 10” ou 25,4 cm de diâmetro;

Multiplicação para um par de sapatas = 2:1;

Eficiência da timoneria = 65%;

Número de cilindros de freio no vagão = 1;

Peso do vagão carregado = 100.000 kg;

Peso do vagão vazio = 20.000 kg.

Calcule a força de retardamento produzida pelo seu sistema de freios.

Se a relação entre as dimensões “a” e “b” da alavanca do cilindro de freio da Figura 5.4 é

igual a 1, a força transmitida pelos cilindros de freio é de:


timoneria de freio do vagão, isto é:


Teremos as seguintes taxas de frenagem:



Comparando esses valores com os recomendados, constatamos que a percentagem de

46,3% excedeu o valor máximo que é de 38,4%, e que a percentagem de 9,3% também

excede o limite de 8,32%.

Portanto, devemos modificar o projeto do truque de modo a ficar com todos os valores

dentro do estabelecido pela norma.

Se alterarmos de 1 para 0,818 a relação entre as dimensões “a” e “b” da alavanca do

cilindro de freio da Figura 5.4, a força transmitida pelos cilindros de freio é de:


e as seguintes taxas de frenagem:

que atendem à norma.




Ferroviária

6 Manuseio dos Trens

José Luiz Borba / Mauro Bergantini



6.1 Introdução

Um trem é um sistema complexo que pode reagir de diferentes maneiras durante a sua

operação.

Os tipos de reações dependem de muitos fatores como:

Disposição dos vagões no trem;

Composição do trem;

Comprimento do trem;

Perfil da linha;

Condições do tempo;

Condição do vagão – vazio/carregado;

Velocidade do trem;

Características das locomotivas.

É seguro afirmar que devido à diversidade das variáveis apresentadas, não existem 2

(dois) trens que apresentem características idênticas, condicionando o operador do trem

a adequar sua condução às especificidades que cada trem oferece.



6.2 Recomendações na operação dos freios

O Manípulo do Freio Automático deve permanecer sempre na posição de Marcha, salvo

quando se desejar parar o trem ou diminuir a sua velocidade.

Para evitar que não haja alívio indesejado do trem por desequilíbrio de pressão, o

maquinista não poderá movimentar e/ou engatar as locomotivas na composição com o

Manípulo do Freio Automático fora da posição de Alívio.

Nos casos de manobras com locomotivas escoteiras também não é permitido a

movimentação destas com o Manípulo do Freio Automático fora da posição de Alívio ou

Marcha.

Quando o maquinista coloca o Manipulador do Freio Automático na posição de Redução

Mínima, automaticamente corta o abastecimento do encanamento geral, o que não é

recomendável, principalmente se o trem ainda não estiver totalmente carregado.

O crescimento da pressão nos cilindros de freio dos vagões depende do tipo do

equipamento usado, do comprimento do encanamento geral e da intensidade da redução

da pressão do encanamento geral.

O manipulador do Freio Automático 26-C é utilizado para frear os vagões da composição

e as locomotivas, caso não esteja sendo utilizado simultaneamente o freio dinâmico.

O efeito do freio dinâmico no trem é semelhante ao do freio a ar Independente da

locomotiva no qual o esforço de frenagem é aplicado somente à locomotiva.

O maquinista precisa efetuar uma boa avaliação ao acionar e regular o freio dinâmico,

porque durante a utilização da frenagem dinâmica, passam a atuar 3 forças:

Força de Compressão

Resulta do esforço retardador gerado nas locomotivas com o uso do freio dinâmico.

Força Sobre Engates Encolhidos

Resulta da compressão continuada dos engates devido à utilização do freio

dinâmico durante as reduções e paradas dos trens nas descidas de rampas.

Forças de Compressão

As forças de compressão são resultantes dos impactos severos resultantes da

brusca modificação da situação dos engates, que passam da condição de esticado a

comprimido, em decorrência do rápido acúmulo de forças retardadoras nas

locomotivas.



A aplicação do freio dinâmico deverá ser suave e gradual para prevenir um brusco

movimento da folga entre os engates, de maneira a evitar excessivas forças de

compressão, que poderiam resultar em danos à via, ejetar e/ou descarrilhar vagões

leves, queimar os resistores de grade do freio, gerar choques elevados de

compressão.

A perícia do maquinista para usar o freio dinâmico requer:

Redução de potência da locomotiva antes em frenagem dinâmica;

Manipulação do freio da composição até trazer o trem a uma velocidade compatível

com a rampa;

Manipulação combinada dos freios a ar e elétrico.

Há duas maneiras de se usar o freio dinâmico em conjunto com o freio a ar, dependendo

das condições da linha:

Se for desejado encolher o trem, o maquinista primeiro aplica o freio dinâmico e

depois o freio a ar;

Se for desejado esticar o trem, o maquinista deve fazer uma aplicação mínima,

intensificando-a até conseguir a velocidade controlada, só então aplica o freio

dinâmico.

Se a velocidade estiver sob controle, a aplicação do freio a ar deverá ser mantida.

Se a velocidade cair muito, o maquinista pode aliviar os freios da composição e

deixar que o freio dinâmico controle a velocidade do trem.

Se a velocidade tender a aumentar para além dos limites, o maquinista volta a

aplicar os freios da composição, porém em uma intensidade inferior à inicial.



6.3 Partida de um trem

Na técnica de operação de trens, a partida de um trem consiste em dar início ao

movimento do trem até ele atingir velocidades dentro dos limites estabelecidos pela

ferrovia, dentro das normas de segurança, procurando ao mesmo tempo, evitar danos e

desgastes ao equipamento.

Este tipo de operação deve resultar numa marcha controlada, sem choques na

composição e sem perigo de o trem escapar ao controle do maquinista.

As folgas dos engates ajudam um trem pesado na partida, permitindo que cada vagão

seja puxado individualmente.

Contudo, este recurso somente deve ser usado se necessário.

O maquinista deve sentir o trem tentando partir com o trem esticado.

Se conseguir sem forçar a locomotiva, não deve permitir o encolhimento do trem, mas

sim procurar esticá-lo.

Isto é conseguido através de manipulação do freio e da tração da locomotiva.



6.3.1 Trecho em nível

Sentido de deslocamento

0,0% 0,0%

1. Coloque o punho do manipulador de freio automático na posição de Alívio ou

Marcha.

2. Após aliviar os freios no trem inteiro, avance o acelerador para Ponto 1.

3. Lentamente alivie a ação do freio independente.

a. Se o trem entrar em movimento, mantenha a velocidade de partida das

locomotivas baixa e uniforme, em torno de 2 km/h, com a ação do freio

independente, até que todo o trem esteja em movimento

b. Se o trem não entrar em movimento, avance lentamente o acelerador.

Se o trem não se movimenta após o acelerador avançar até o Ponto 4, retorne o

acelerador para a posição Idle, aplique o freio independente, e determine a causa

que está impedindo o movimento do trem.

4. Após todo o trem entrar em movimento, verifique se a amperagem nos motores de

tração ou os níveis de esforço de tração estão diminuindo.

5. Se esses níveis estão diminuindo, avance o acelerador para a próxima posição

superior.

6. Se o medidor de carga indicar níveis elevados de corrente, limite o acelerador a

posição mais baixa possível para evitar forças de tração mais elevadas do que

poderão resistir os engates.



6.3.2 Trecho em rampa ascendente


0,50%

0,50%

1. Avance o acelerador para Ponto 1.

2. Coloque o punho do manipulador de freio automático na posição de Alívio ou

Marcha.

O alívio rápido dos freios causa o alívio dos freios no trem inteiro, e a parte traseira

começa a rolar para trás enquanto a parte da frente anda para frente, o que

facilmente pode causar a quebra do trem.

3. Reduza a ação do freio independente.

4. À medida que os freios vão sendo liberados no sentido da cauda do trem, avance o

acelerador para Ponto 2 ou superior na tentativa de iniciar o movimento de trem.

Os trens de grande tonelagem exigirão posições mais altas do acelerador, a fim de

manter o trem esticado, impedindo que a locomotiva se desloque para trás, contra o

trem, reduzindo a folga entre os vagões.

O encolhimento do trem não é um método recomendado para partir um trem de

grande tonelagem ou em rampas de inclinação acentuada.

Um nível de inclinação é considerado acentuado se for igual ou superior a 1%.

5. Reduza lentamente a ação do freio independente até que ele seja totalmente liberado.

6. Após o trem começar a se mover, verifique se a amperagem ou níveis de esforço de

tração estão diminuindo.

7. Se esses níveis estão diminuindo, avance o acelerador a próxima posição superior.

8. Se o medidor de carga indicar níveis elevados de corrente, limite a posição do

acelerador no necessário para evitar forças de tração mais elevadas do que poderão

resistir os engates.



Se acorrente se tornar extrema, aplique o freio automático, reduza o acelerador para

a posição Idle, aplique o freio independente, a fim de manter o trem no nível de

inclinação, e em seguida determine as causas que impedem a partida do trem.

Observação

Se o trem não se movimenta:

a. Não mantenha o acelerador em posição de potência por mais tempo do que o

necessário, pois isto provocará danos aos motores de tração.

b. Deverá ser considerada a hipótese de uso de locomotivas em auxilio a tração,

preferencialmente pela cauda, a fim de impedir uma possível ruptura da

composição devido ao esforço de tração exercido pelas locomotivas durante a

partida.

O encolhimento do trem não é um método recomendado para partir um trem de

grande tonelagem ou em rampas de inclinação acentuada.

Um nível de inclinação é considerado acentuado se for igual ou superior a 1%.



6.3.3 Trecho em rampa descendente


- 0,50%

- 0,50%

1. Certifique-se que o freio independente está plenamente aplicado.

2. Coloque o punho do manipulador de freio automático em posição de Alívio ou

Marcha para ajustar a folga do trem.

3. Após o alívio dos freios no trem inteiro, reduza gradualmente a ação do freio

independente até que o trem comece a se mover, a fim de evitar um possível

deslizamento das rodas da locomotiva.

4. Uma vez que o trem inteiro está se movendo, reduza progressivamente o freio

independente para evitar mudanças bruscas na folga.

5. Dependendo do perfil do trecho, aplique o freio dinâmico e, à medida que o freio

dinâmico se torne eficiente, alivie gradualmente o freio independente.



6.3.4 Trecho em rampa ascendente com movimento a ré


0,50%

0,50%

1. Alivie o freio automático e aguarde que todos os freios do trem sejam aliviados para

ajustar a folga.

2. Reduza o freio independente e use a posição do acelerador mais baixa possível para

iniciar o movimento.

3. À medida que a velocidade aumenta, continue a reduzir o freio independente até que

ele seja totalmente aliviado.

4. Se notar um aumento significativo do medidor de carga ou velocidade do trem

diminuir sem uma mudança na posição do acelerador, pare imediatamente e

determine a causa.

5. Leve em consideração a ocorrência de forças de compressão elevadas na cabeça do

trem.



6.3.5 Trecho em rampa descendente com movimento a ré e com trem

esticado


- 0,50%

- 0,50%

1. Certifique-se de que o freio independente está plenamente aplicado.

2. Coloque o punho do manipulador de freio automático em posição de Alívio ou

Marcha para ajustar a folga do trem.

3. Após o alívio dos freios no trem inteiro, reduza gradualmente a ação do freio

independente até que o trem comece a se mover, a fim de evitar um possível

deslizamento das rodas da locomotiva.

4. Se o trem não entrar em movimento por si mesmo, aumente progressivamente o

ponto do acelerador até atingir uma aceleração suficiente para que a locomotiva

comece a se movimentar.

5. Se estiver disponível, aplique o freio dinâmico e, à medida que o freio dinâmico for se

tornando eficaz, alivie gradualmente o freio independente.



6.3.6 Trecho em rampa descendente com movimento a ré e com o trem

encolhido


- 0,50%

- 0,50%

1. Reduza o freio independente em 50% para permitir que a locomotiva comece a se

movimentar com o trem encolhido.

2. Alivie o freio automático e espere que todos os freios do trem sejam aliviados

3. Ajuste a folga do trem.

4. Continue a reduzir gradualmente o freio independente, até que o trem comece a se

mover.

5. Se estiver disponível, aplique o freio dinâmico e, à medida que o freio dinâmico for se

tornando eficaz, alivie gradualmente o freio independente.



6.4 Parada de um trem

Na técnica de operação de trens, a parada de um trem consiste em controlar sua

velocidade dentro dos limites estabelecidos pela ferrovia até a parada total do trem em

qualquer ponto da via, dentro das normas de segurança, procurando ao mesmo tempo,

evitar danos e desgastes ao equipamento, inclusive aos rodeiros e as sapatas de freio.





6.4.1 Trecho em rampa descendente com auxílio do freio dinâmico


- 0,80%

- 0,80%

1. Se estiver tracionando o trem, reduza progressivamente o acelerador para a posição

de Marcha Lenta (IDLE).

2. Aguarde um intervalo mínimo de 10 segundos em marcha lenta.

3. Coloque a alavanca do freio dinâmico na posição “set up” durante pelo menos 10

segundos.

4. Aumente gradualmente a ação de frenagem dinâmica a fim de provocar um

encolhimento gradativo do trem, até atingir o nível desejado de frenagem.

5. Quando o freio dinâmico já tiver sido aplicado dentro da metade a três quartos da

sua capacidade disponível, a uma distância suficiente da parada, execute uma

redução mínima pelo manipulador de freio automático de 6 a 8 psi.

6. Alivie o freio independente após cada aplicação de freio automático.

7. Execute pequenas reduções adicionais de 2 a 3 psi, caso a redução mínima não seja

suficiente para garantir a redução de velocidade desejável, observando os limites de

amperagem na modulação do freio dinâmico.

8. À medida que a velocidade for decrescendo até cerca de 10 km/h ou menos,

complemente a perda de eficiência do freio dinâmico com o acionamento do freio

independente, até 15 psi, a fim de evitar que as locomotivas e os primeiros vagões

estiquem.

9. Mantendo ainda o trem encolhido através do freio independente, alivie totalmente o

freio dinâmico e aplique totalmente o freio independente.

A aplicação do Freio Independente deverá ser sempre suave e gradual para evitar o

rápido acúmulo de compressão nos vagões adjacentes à locomotiva que poderá gerar

choques de compressão elevados.



Estes choques originados na cabeça do trem tenderão a crescer se houver uma

combinação de aplicação brusca do Freio Independente com a redução de velocidade

inadequada para a desaceleração total ou parcial do trem.



6.4.2 Trecho em rampa descendente sem auxílio do freio dinâmico


- 0,80%

- 0,80%



2. Aguarde a folga se ajustar.

3. A uma distância suficiente do ponto de parada, execute uma redução mínima pelo

manipulador de freio automático de 6 a 8 psi, para manter a folga ajustada.


suficiente para garantir a redução de velocidade desejável.

5. Com o trem se aproximando do ponto de parada, aplique uma redução final e aplique

o freio independente da locomotiva.



6.4.3 Trecho em rampa descendente com o trem encolhido


- 0,80%

- 0,80%



2. Aguarde um intervalo mínimo de 10 segundos em marcha lenta até a folga se ajustar

na condição de trem encolhido.

3. Gradualmente aplique o freio independente para manter o trem encolhido.


manipulador de freio automático de 6 a 8 psi, para manter o trem encolhido.

5. Com o trem se aproximando do ponto de parada, aplique uma redução final e aplique

o freio independente da locomotiva.



6.4.4 Trecho em rampa ascendente com o trem esticado por redução do

acelerador


0,50%

0,50%

1. Reduza progressivamente um ponto por vez do acelerador, obedecendo ao tempo

mínimo de 2 segundos entre cada ponto.

2. Mantenha a condição de trem esticado e permita que o grau crescente da rampa

retarde o trem.

O operador deverá fazer uma redução mínima pelo manipulador de freio automático,

mantendo uma aceleração suficiente para manter a condição do trem esticado.

Logo que a redução mínima for eficiente ao longo de todo o trem, reduza

gradualmente o acelerador, ponto a ponto, a fim de controlar a velocidade e as forças

sobre o trem.

Pequenas reduções adicionais de 2 a 3 psi, poderão ser acrescentadas até a parada

completa, caso a redução mínima não seja suficiente para garantir a redução de

velocidade desejável.

3. Quando o trem entra em stall, coloque o freio independente em plena aplicação.

O operador deve estar atento ao tempo de efetivação da desaceleração, para não

propiciar o surgimento de “Stall Burning”, que poderá provocar a queima dos motores

de tração.

4. Após a parada do trem, aplique o freio independente e reduza o acelerador para IDLE,

respeitando os 2 segundos regulamentares na retirada dos pontos de aceleração.



6.4.5 Trecho em rampa ascendente trem encolhido com movimento a ré


0,50%

0,50%

1. Use a posição mais baixa possível do acelerador para manter a condição de trem

encolhido.


manipulador de freio automático de 6 a 8 psi, para manter o trem encolhido.



4. Observe o medidor de carga e reduza o acelerador conforme necessário para evitar as

altas forças de compressão.

5. Após a parada do trem, aplique o freio independente e reduza o acelerador para IDLE,

respeitando os 2 segundos regulamentares na retirada dos pontos de aceleração.



6.4.6 Trecho em rampa descendente trem esticado com movimento a ré


- 0,50%

- 0,50%



2. Aguarde um intervalo mínimo de 10 segundos em marcha lenta até a folga do trem

se ajustar na condição de trem esticado.

3. Coloque a alavanca do freio dinâmico na posição “set up” durante pelo menos 10

segundos.

4. Aumente gradualmente a ação de frenagem dinâmica a fim de manter o trem

esticado, até atingir o nível desejado de frenagem.


manipulador de freio automático de 6 a 8 psi, para manter o trem esticado.



7. À medida que a velocidade for decrescendo até cerca de 10 km/h ou menos,

complemente a perda de eficiência do freio dinâmico com o acionamento do freio

independente, até 15 psi, a fim de evitar que as locomotivas e os primeiros vagões se

juntem.

8. Mantenha ainda o trem esticado através do freio independente, alivie totalmente o

freio dinâmico e aplique totalmente o freio independente.

Observação

Se o freio dinâmico não está disponível ou ineficaz, utilize o freio independente para

manter uma condição de trem esticado.



6.5 Redução ou controle da velocidade de um trem

Na técnica de redução ou controle da velocidade de um trem consiste em controlar a

velocidade dentro dos limites estabelecidos pela ferrovia, mantendo uma boa margem de

reserva de freios, dentro das normas de segurança, procurando ao mesmo tempo, evitar

danos e desgastes ao equipamento, inclusive aos rodeiros e as sapatas de freio.





6.5.1 Trecho em rampa descendente com o trem encolhido e com o auxílio do

freio dinâmico


- 1,10%

- 1,10%



2. Aguarde um intervalo mínimo de 10 segundos em marcha lenta até a folga do trem

se ajustar na condição de trem encolhido.

3. Mantenha a Marcha Lenta no mínimo por um intervalo de dez (10) segundos.

4. Colocar a alavanca do freio dinâmico na posição Set Up durante pelo menos dez (10)

segundos.

5. Aumente gradualmente a ação da frenagem dinâmica a fim de manter o encolhimento

gradativo do trem, até atingir o nível desejado de frenagem.

6. Caso o freio dinâmico por si só seja capaz de proporcionar uma desaceleração

suficiente para reduzir ou controlar a velocidade do trem com segurança, não será

necessário empregar os freios a ar.

7. Se necessário, a uma distância suficiente de uma possível restrição, aplique uma

redução mínima de pressão pelo manipulador do freio automático e alivie o freio

independente.

O alívio do freio independente deverá ocorrer no início de cada aplicação do freio

automático, mantendo o freio da locomotiva solto.

8. Assim que a velocidade estiver controlada e o manipulador do freio automático na

posição de alívio, mantenha uma frenagem dinâmica suficiente para manter o trem

encolhido, à medida que os freios vão sendo aliviados em todo o trem.

O freio dinâmico possibilita um ajuste mais fino da velocidade.



6.5.2 Trecho em rampa descendente com o trem encolhido e sem o auxílio do

freio dinâmico


- 0,50%

- 0,50%



2. Se necessário, a uma distância suficiente de uma possível restrição, aplique uma

redução mínima de pressão pelo manipulador do freio automático e alivie o freio

independente.

3. À medida que os freios do trem são aliviados, mantenha os freios da locomotiva

aliviados a menos que eles sejam necessários para alterações severas das folgas.

4. Assim que a velocidade estiver controlada e o manipulador do freio automático na

posição de alívio, mantenha uma frenagem dinâmica suficiente para manter o trem

encolhido, à medida que os freios vão sendo aliviados em todo o trem.

Observação

Antes de tentar executar um alívio, considere a composição do trem e a velocidade.

Talvez seja necessário parar completamente ou escolher um método alternativo de

frenagem.



6.5.3 Trecho em rampa ascendente trem esticado através de redução do

acelerador


0,80%

0,80%

1. Reduza progressivamente o acelerador, um ponto por vez.

2. Mantenha a condição de trem esticado.

3. Permita que a rampa ascendente retarde o trem.



6.5.4 Trecho com ponto de inflexão (crista) através da redução do acelerador


0,80%- 0,90%

1. Reduza progressivamente o acelerador antes da locomotiva atingir o ponto de

inflexão (crista).

2. Continue a reduzir o acelerador até que pelo menos metade do trem tenha

transposto a crista, a fim de manter a velocidade do trem.

Observação

O emprego desse método reduzirá a força de tração adicional criada pelo peso da

locomotiva e dos vagões que já transpuseram a crista.



6.5.5 Trecho ondulado através da modulação do acelerador


0,50% - 0,50%

0,50%

1. Conforme for se aproximando do trecho ondulado, reduza progressivamente o

acelerador conforme a necessidade de controle da velocidade do trem.

2. Reduza ainda mais o acelerador à medida que a locomotiva iniciar o trecho de rampa

descendente.

3. Aumente progressivamente o acelerador pouco antes da locomotiva atingir o início da

rampa ascendente.

4. Continue a aumentar progressivamente o acelerador à medida que o trem estiver se

inscrevendo na rampa ascendente.

5. Reduza progressivamente o acelerador assim que a cauda do trem atinja a rampa

ascendente.



6.5.6 Trecho ondulado através dos freios a ar


0,50% - 0,50%

0,50%

1. Conforme for se aproximando do trecho com ondulação, reduza progressivamente o

acelerador conforme a necessidade de controle da velocidade do trem.

2. Mantenha uma redução do freio automático ao iniciar o trecho com ondulação.

3. Mantenha uma força de tração suficiente para que o trem permaneça na condição de

esticado.

4. Alivie os freios automáticos.

5. Mantenha a força de tração durante o alívio dos freios a fim de impedir que o trem se

encolha.




Ferroviária

7 Referências Bibliográficas

José Luiz Borba



7.1 Bibliografia

[1] Romano, Sérgio José - Comparação de Desempenho dos Sistemas de Freio de

Atrito tipo Sapata-Disco e Sapata-Roda para Veículos Ferroviários de Carga -

Unicamp - 2003.

[2] Martins, Sérgio Roberto - Simulação de Frenagem de um Trem Unitário de Carga -

Unicamp - Faculdade de Engenharia Mecânica - 1999.

[3] Boeira, Maurício de Medeiros - Análise Crítica do Grupo de Gestão de Falhas da

Oficina de Vagões da EFC – Estudo de Caso - 2008.

[4] Santos Júnior, Auteliano Antunes dos - Freios e Embreagens por Atrito - Unicamp -

Faculdade de Engenharia Mecânica - Departamento de Projeto Mecânico.

[5] Cária, Donato Antônio - Análise das Causas das Falhas no Sistema de Freio

Dinâmico em Locomotivas Frota A – 2006.

[6] Pugi, Luca - Materiale Impianto Frenante

[7] Barbosa, Roberto Spindola - Estudo da Dinâmica Longitudinal do Trem - Unicamp -

Faculdade de Engenharia Mecânica - Departamento de Projeto Mecânico - 1993

[8] Freigth Car Brake Ringging Arrengements – Wabtec Corporation – 2004.

[9] MRS - Superintendência de Transporte - Aperfeiçoamento de Maquinistas -

Condução de Trens – Notas de Aula

[10] The Air Brake Association - ABA - Manejo dos Trens de Carga Modernos - 1967

[11] The Air Brake Association - ABA - Management of Train Operation and Train

Handling - 1980

[12] Association of American Railroads - AAR - Track Train Dynamics to Improve

Freight Train Performance - R185 - 2nd edition

[13] Vários Autores - Tratado de Estradas de Ferro - Material Rodante - Editores:

Castelo Branco, José. E. S.; Ferreira, Ronaldo – 2000

[14] Roza, Leopoldo Corrêa. - Curso de Freios Ferroviários - Notas de Aula - Unicamp

[15] Roza, Leopoldo C. - Dinâmica Ferroviária - Notas de Aula – Unicamp – 1998



[16] Roza, Leopoldo C. – Dinâmica Ferroviária, Freios e Economia de Combustível –

Notas de Aula – Unicamp - 1998

[17] AAR – MSRP – Section E – 2003

[18] AAR – MSRP – Section E – Part II – 2004

[19] New York Air brake Corporation – CCBII - Computer Controlled Brake Generation

II Service And Troubleshooting Guide - IP-168-C – December 2003

[20] Medeiros, Benjamin A. – Influência dos Sistemas de Freios Sobre a Operação e

Economia das Ferrovias – X Congresso Panamericano de Estradas de Ferro –

Outubro 1960

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