Força Térmica em Trilho Contínuo (CWR)

Força térmica em trilho contínuo (CWR)

A força axial térmica em um trilho longo soldado (CWR — Continuous Welded Rail) é F = E·A·α·ΔT, a partir do módulo de elasticidade do aço E, da área da seção do trilho A, do coeficiente de dilatação térmica α e da variação de temperatura ΔT em relação à temperatura neutra. O trilho longo soldado — em que os trilhos são soldados em barras de centenas de metros ou quilômetros, eliminando as juntas (e aquele clássico 'tac-tac' dos trens antigos) — trouxe uma via muito mais lisa, silenciosa e durável, mas com um desafio crítico: a dilatação térmica é impedida pela fixação na via. Como o trilho não pode mudar de comprimento, a variação de temperatura gera uma enorme força axial interna: compressão no calor (e o risco do temido buckling — a flambagem lateral da via, que a deforma em curvas serpenteantes e pode descarrilar trens) e tração no frio (risco de ruptura frágil do trilho ou das soldas). O detalhe assustador é que a força não depende do comprimento do trilho — apenas da seção e do ΔT —, podendo atingir centenas de kN mesmo em um trilho de seção modesta. A engenharia lida com isso instalando o CWR a uma temperatura neutra (de fixação ou de assentamento) cuidadosamente escolhida no meio da faixa térmica esperada na região, de modo que os extremos de compressão (no verão) e de tração (no inverno) fiquem equilibrados e dentro dos limites seguros. Calcular essa força é essencial para a segurança da via permanente moderna, para definir a temperatura neutra e para projetar os aparelhos de dilatação nas extremidades e pontos críticos. Informe o módulo de elasticidade, a área da seção, o coeficiente de dilatação e a variação de temperatura.