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O trilho que entorta no calor

Trilho soldado não tem folga pra crescer. No calor, o aço quer ficar mais comprido e não pode — então empurra. Com força suficiente, a via inteira sai de lado.

começar

Aço preso que esquenta vira mola comprimida. A força não depende do comprimento do trilho — só do material, da área e de quantos graus ele está acima da temperatura neutra, aquela em que não havia tensão nenhuma.

Por que o trilho empurra

Antigamente o trilho era em barras curtas com uma folga na junta, pra dilatar. Hoje, na maioria das linhas principais, ele é soldado em barras de centenas de metros e preso nos dormentes. Ele é instalado (ou "neutralizado") numa temperatura escolhida — a temperatura neutra. Acima dela, o aço quer crescer e não pode: fica comprimido. Abaixo, quer encolher: fica tracionado (e o risco passa a ser o trilho partir).

σ = E · α · ΔT   ·   F = σ · A

com E = módulo de elasticidade do aço, α = quanto ele dilata por grau, ΔT = graus acima da temperatura neutra e A = área da seção do trilho.

Um trilho de 60 kg/m, preso, esquentando

mexa na diferença pra temperatura neutra · a barra mostra a força dentro de um trilho; o traço, quanto 1 km de trilho livre cresceria

cálculo completo · 30 °C acima da temperatura neutra

  1. Os valores do aço

    valores típicos do aço de trilho: E ≈ 210 GPa · α ≈ 11,5 × 10⁻⁶ por °C

  2. A área do trilho

    um trilho de 60 kg por metro, com aço a 7 850 kg/m³: A = 60 / 7 850 = 0,00764 m² ≈ 76 cm²

  3. A tensão

    σ = 210 × 10⁹ × 11,5 × 10⁻⁶ × 30 ≈ 72 MPa

  4. A força

    F = 72,45 × 10⁶ × 0,00764 ≈ 554 kN56 toneladas-força — em cada um dos dois trilhos

  5. Se estivesse solto

    1 000 m × 11,5 × 10⁻⁶ × 30 = 0,345 m — 34,5 cm a mais por quilômetro, que o trilho preso não pode ganhar

30 °C a mais prendem mais de 110 toneladas-força nos dois trilhos da via — e quem segura isso de lado é só o lastro, o dormente e a fixação

Conta minha, com valores típicos de livro pra aço de trilho (a área saiu da massa por metro e da densidade). A força não depende do comprimento: vale igual pra 100 m ou 10 km de trilho soldado.

O que os dados dos Estados Unidos mostram

Um estudo do centro de engenharia ferroviária da Universidade de Illinois (RailTEC), publicado em 2026 na revista Accident Analysis & Prevention, analisou os descarrilamentos por via flambada no banco de acidentes da FRA (o regulador ferroviário americano) de 2000 a 2024:

Esse último ponto é o perigoso: se a temperatura neutra real cai 10 °C sem ninguém saber, todo dia quente passa a ter 10 °C a mais de ΔT do que o projeto previu.

o erro de conta

Achar que trilho mais comprido empurra mais — ou que, com a barra presa, "não dilata, então não tem problema". E achar que a temperatura neutra do dia da instalação continua a mesma pra sempre.

a correção

A força só depende de E, α, A e ΔT. Preso não dilata, mas guarda a dilatação como força. E a temperatura neutra muda com tráfego, manutenção e o trilho "respirando" nas curvas: tem que ser medida e reajustada.

pra treinar
  1. qual a força num trilho de 60 kg/m com 40 °C acima da temperatura neutra?
  2. se a temperatura neutra real caiu 10 °C, quanto aumenta a força num dia em que o projeto previa ΔT = 30 °C?
  3. com 20 °C abaixo da temperatura neutra, o trilho fica comprimido ou tracionado? qual o risco?
ver as respostas1 · 554 × 40/30 ≈ 738 kN ≈ 75 tf · 2 · passa a 40 °C: de 554 pra 738 kN, +33% · 3 · tracionado, com cerca de 369 kN; o risco passa a ser o trilho ou a solda se partir
de onde vêm os números
pra levar

σ = E·α·ΔT: aço preso guarda o calor como força, dezenas de toneladas por trilho. O comprimento não entra na conta; a temperatura neutra entra — e ela anda. Por isso a flambagem aparece nos dias mais quentes do ano.

Ferrovia · aula 06 · dados do estudo RailTEC/FRA (2026); contas minhas, conferidas numericamente