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May 11, 2024

Mastros compostos inovadores procuram reduzir custos e aumentar a eficiência da eletrificação ferroviária

A consultoria de engenharia Furrer+Frey apresentará esta semana seus inovadores mastros compostos para eletrificação ferroviária, que poderão revolucionar a forma como a eletrificação ferroviária é realizada.

A consultoria de engenharia Furrer+Frey apresentará esta semana seus inovadores mastros compostos para eletrificação ferroviária, que poderão revolucionar a forma como a eletrificação ferroviária é realizada.

O desenvolvimento do mastro reuniu os engenheiros de eletrificação de transporte público Furrer+Frey com equipes das universidades de Cranfield, Southampton e Newcastle e o fabricante de materiais compósitos, Prodrive, bem como os desenvolvedores de tecnologia ferroviária, TruckTrain. O projeto foi parcialmente financiado pelo Departamento de Transportes (DfT) e pela Innovate UK através da competição First Of A Kind. Os primeiros mastros compostos foram criados e testados na estação alimentadora de St Bride, nos arredores de Newport, no País de Gales.

Enquanto um mastro de aço tradicional do mesmo tamanho pesa cerca de 750kg, os mastros compostos pesam cerca de 80kg, mas têm a mesma resistência. A redução de peso é um aumento significativo na produtividade e na redução de custos.

Furrer+Frey GB, chefe de projetos no Reino Unido, Noel Dolphin disse à NCE: “Se você tem um mastro bem projetado que precisa de uma planta menor e mais leve que usa menos combustível, isso pode ser feito mais rápido para que você seja mais eficiente”.

No entanto, este é apenas um fator. Dolphin explica: “O peso morto é apenas uma pequena parte da carga sobre uma pilha. É o peso, o vento, o peso do gelo, a forma como os fios estão pendurados – é um sistema completo. Por isso, projetamos um mastro que não só é mais leve, mas também tem menor resistência ao vento.”

Isto é significativo porque significa que as estacas que os mantêm no lugar também podem ser muito mais rasas.

Tendo trabalhado na eletrificação da Great Western Railway, Dolphin explica o significado: “A fundação média por estacas na Great Western acabou sendo de 4,7 m. Então você tem o mastro de 6m de altura e então você tem que martelar uma estaca de aço no chão para segurá-lo, que fica a cerca de 5m abaixo do solo. Há um custo enorme para espetar uma pilha de 5 metros no chão 11.000 vezes.” Em áreas com condições de terreno menos seguras, as estacas podem ter profundidades ainda superiores a 5m.

“A média na Midland Mainline é de 3,7 m, então estamos na direção certa”, diz Dolphin.

As estacas para os protótipos de mastros compostos reduzem isso em mais da metade, com estacas de apenas 1,25 m de profundidade – a estaca de mastro de eletrificação mais rasa já instalada.

“Se você instalar uma pilha com metade do comprimento, poderá fazer o dobro e o preço da pilha real será menor, tornando todo o sistema mais eficiente.”

No entanto, vai além da instalação. As novas estacas terão sensores que informam o quanto elas dobraram ou cederam ao ficarem verticais, para que os engenheiros saibam quando precisam ser substituídas. Este é um sistema muito mais eficiente do que o que está atualmente em operação.

“Trabalhamos recentemente em Thameside, que é C2C de Londres a Southend e grande parte dessa rota é pantanosa”, diz Dolphin. “A cada dois anos tivemos que sair e medir a inclinação de cada estrutura, e há 2.300 estruturas na seção que estamos analisando. Isso significa alguém subindo e medindo os ângulos e anotando-os em um relatório. No entanto, você ainda recebe relatórios ocasionais de um motorista informando que uma estrutura começou a inclinar-se. Por causa do terreno pantanoso, cerca de 50 estruturas por ano são substituídas nessa rota.

“Claramente, se você puder ter uma estrutura que reporte periodicamente, você terá informações muito melhores e poderá ver seu histórico, mas também alguém não vai sair. Portanto, se você puder incorporar sensores de baixo custo lá, poderá economizar nisso.”

Até agora, apenas alguns protótipos de mastros foram fabricados – e dois deles já foram testados fisicamente até a destruição em um laboratório, pressionando os cantilevers até que eles dobrem. O objetivo era verificar se a resistência real correspondia ao que havia sido calculado nos modelos de análise de elementos finitos dos engenheiros, o que eles fizeram.

Os mastros demonstradores foram feitos à mão pela Prodrive, mais conhecida por trabalhar em carros de Fórmula 1. No entanto, isso é apenas para os protótipos.