Medição de pressão no transporte ferroviário e metroviário: freio, suspensão e ensaios

Freio pneumático, sinal de carga da suspensão, bancada de válvulas e teste de estanqueidade: onde medir pressão em trens, metrôs e VLTs e quais transmissores e manômetros digitais KELLER usar em cada caso.

Um trem de metrô para na oficina com falha intermitente de freio. O diagnóstico de bordo acusa "pressão de cilindro fora do esperado", mas o manômetro de ponteiro da bancada mostra tudo normal. Quase sempre o problema está no que o ponteiro não consegue ver: um pico na comutação de uma válvula, uma queda lenta no encanamento geral ou um sinal de carga da suspensão que oscila com o veículo parado.

A medição de pressão no transporte ferroviário tem duas frentes bem diferentes. Uma é o instrumento embarcado, que passa anos sob vibração, choque e interferência dos conversores de tração. A outra é a manutenção: bancadas de válvulas, testes de estanqueidade da composição e conferência dos manômetros de cabine. Esta página mostra o que medir em cada ponto e quais instrumentos KELLER fazem sentido em trens, metrôs e VLTs.

Onde a pressão é medida em trens e metrô

Quase todo o ar comprimido de um veículo ferroviário serve ao freio, mas não só a ele. No freio automático de princípio Westinghouse, o encanamento geral trabalha numa pressão de referência definida pelo padrão do sistema de freio e pelo fabricante. Quando essa pressão cai, a válvula distribuidora de cada carro manda ar do reservatório auxiliar para os cilindros. Em trens-unidade e metrôs, o controle é eletropneumático, mas a lógica de medir pressão em cada etapa continua.

O sinal de carga merece atenção. Em muitos sistemas, a pressão das bolsas de ar alimenta uma válvula relé de carga variável: quanto mais pesado o carro, maior a pressão permitida no cilindro de freio. Um transmissor da suspensão com zero deslocado faz o trem frear como se estivesse vazio quando está lotado, ou o contrário. É um erro silencioso, que não dispara alarme.

As condições que derrubam um instrumento ferroviário

• Vibração e choque contínuos. O equipamento no truque ou sob o estrado sofre impactos de junta de trilho, aparelho de mudança de via e engates. Rosca que afrouxa e conector que trinca são falhas comuns.
• Interferência eletromagnética. Conversores de tração e auxiliares chaveiam correntes altas a poucos metros do instrumento. Imunidade a EMC e isolamento entre caixa e circuito pesam tanto quanto a precisão.
• Água e óleo no ar. Mesmo com secador, sobra condensado e névoa de óleo do compressor. Partes molhadas em inox e ausência de vedações internas reduzem o risco.
• Temperatura. O veículo sai da garagem fria e roda sob sol forte. Em equipamentos sob o estrado, a amplitude térmica pesa no erro total.
• Picos rápidos. A comutação de eletroválvulas gera transientes de milissegundos que um instrumento lento não registra.

Transmissores de pressão para trens e metrô

Série 21 Y: transmissor compacto para projeto de equipamento embarcado

A Série 21 Y é o ponto de partida para fabricantes de sistemas de freio, suspensão e compressores que precisam de um transmissor compacto em série. Segundo o datasheet da KELLER (edição 06/2015), a imunidade a campos eletromagnéticos supera o padrão CE em um fator de até 10, e a série tolera tensões externas entre a caixa e o conector, ponto que a própria KELLER destaca para instalações com conversores de frequência. O isolamento é de 300 V.

• Faixas: PR de 2 a 10 bar FS; PAA/PA de 2 a 1000 bar FS (faixas intermediárias possíveis; a de 1000 bar só para aplicações estáticas)
• Sobrepressão: 2 vezes a faixa, máximo 1100 bar
• Margem de erro total: máx. ±1,0 %FS (0…50 °C) e ±1,5 %FS (-10…80 °C)
• Saídas: 4…20 mA a 2 fios (8…32 VDC) ou 0…10 V a 3 fios (13…32 VDC); limitação de frequência 2 kHz
• Temperatura de operação: -40…100 °C
• Conexões: G 1/4", G 1/8", 7/16"-20 UNF; conector M12, Packard, mPm ou cabo; IP67 com M12 ou Packard
• Partes molhadas em aço inox 316L, junta externa Viton®, sem juntas internas; mais de 10 milhões de ciclos de 0 a 100 %FS

Dois cuidados de projeto. Se o reservatório principal passar de 10 bar, a versão PR não cobre; avalie a PA (selada) ou outra série. E a alimentação vai até 32 VDC: quando a rede de bordo tem tensão maior, a fonte ou conversor é parte do projeto do integrador.

Série 23 / 25: bancadas de ensaio e instalações fixas de oficina

Na oficina, o transmissor não sofre a vibração do truque, mas precisa ser estável por anos em bancadas de válvulas, painéis de teste de freio e na rede de ar comprimido. A Série 23 / 25 usa a célula de alta estabilidade da Série 10 e cobre faixas relativas (PR) de -1 a 20 bar, absolutas (PAA) até 20 bar e relativas seladas (PA) até 1000 bar. O erro de linearidade, histerese e repetibilidade é de ±0,2 %FS típico (±0,5 %FS máx.), com compensação de -10 a 80 °C e estabilidade de 0,1 %FS típica nas faixas acima de 2 bar. Há saída 4…20 mA ou 0…10 V, conector DIN 43650 ou cabo, e a versão PD-23 mede diferencial em líquidos, com pressão estática de até 200 bar. A Série 25 tem membrana faceada, útil quando o meio pode depositar sujeira na tomada.

Série 33X: referência para bancada de componentes de freio

Para levantar a curva de aplicação de uma válvula relé, conferir a histerese de uma válvula de carga variável ou servir de padrão numa bancada automatizada, a Série 33X entrega 0,05 %FS na saída digital RS485 (10…40 °C), com compensação matemática por microprocessador, resolução de 0,002 %FS e taxa de 400 Hz. O barramento RS485 aceita até 128 transmissores; o software READ30 da KELLER grava as leituras no PC (até 16 transmissores por ligação). A saída analógica existe, mas acrescenta erro, conforme o datasheet. Se a bancada também testa mangueiras e válvulas sob pressão, veja como montar uma bancada com registro automático.

Manômetros digitais para manutenção de freio ferroviário

LEO 1: o pico de comutação que o ponteiro não mostra

No modo PEAK, o LEO 1 mede 5.000 vezes por segundo e guarda o máximo e o mínimo. É o instrumento para investigar golpe na comutação de eletroválvulas, alívio lento do cilindro ou oscilação na saída da válvula relé. As faixas vão de -1…3 bar a 0…1000 bar, com precisão menor que 0,1 %FS à temperatura ambiente e margem de erro total menor que 0,2 %FS entre 0 e 50 °C, conexão G 1/4" e proteção IP65. A pilha dura cerca de 150 horas contínuas no modo PEAK e 1.000 horas no modo normal.

LEO Record: estanqueidade da composição com registro

O teste de vazamento do encanamento geral e dos reservatórios é, na prática, um teste de queda de pressão no tempo. O LEO Record mede uma vez por segundo, registra pressão e temperatura e guarda cerca de 57.000 leituras com intervalo de até 15 s (a 1 s, são cerca de 15,8 horas de registro). A margem de erro total é de ±0,1 %FS entre 0 e 50 °C, e a faixa -1…30 bar tem resolução de 10 mbar. O gráfico exportado vira o anexo do relatório de manutenção, em vez de uma leitura anotada à mão. Para calcular o que essa queda custa em ar comprimido, veja como medir a queda de pressão e o prejuízo do vazamento.

Limite honesto: uma leitura por segundo não captura transientes de milissegundos (para isso, LEO 1), e o LEO Record trabalha entre 0 e 50 °C. Ele é um instrumento de teste, não de instalação permanente no veículo.

Lex 1: referência para conferir manômetros de cabine e de oficina

Manômetros duplex de cabine, manômetros de bancada e pressostatos precisam ser conferidos periodicamente. O Lex 1 tem precisão de 0,05 %FS entre 10 e 30 °C (opcional 0,025 ou 0,01 %FS na faixa de 20 bar), resolução de 0,1 mbar na faixa -1…2 bar e de 1 mbar na faixa -1…20 bar, e interface RS485. Serve como referência de campo para checar instrumentos sem tirá-los da oficina. Se precisar, a Kelltech emite certificado de calibração rastreado mediante solicitação.

Normas ferroviárias: o que o datasheet mostra e o que não mostra

Equipamento eletrônico embarcado em material rodante costuma ser especificado por um conjunto de normas europeias, que também podem aparecer em especificações de projetos no Brasil:

• EN 50155: equipamentos eletrônicos instalados em veículos ferroviários (alimentação, temperatura, ensaios).
• EN 61373: ensaios de choque e vibração de equipamentos de material rodante.
• EN 50121-3-2: compatibilidade eletromagnética dos aparelhos do material rodante.
• EN 45545-2: proteção contra incêndio em veículos ferroviários, com requisitos para materiais e componentes.

Ponto importante: os datasheets das séries citadas nesta página não declaram conformidade com essas normas. O da Série 33X informa resistência a vibração (20 g, 5…2000 Hz, IEC 68-2-6) e a choque (20 g, 11 ms); os da 21 Y e da 33X trazem EMC por normas industriais; e as três séries de transmissores informam vida útil acima de 10 milhões de ciclos de pressão. Esses dados ajudam a pré-selecionar, mas não equivalem a conformidade com a EN 61373 nem substituem a qualificação exigida pelo fabricante do veículo. Quando a especificação pedir EN 50155 ou EN 61373, informe isso no pedido para a equipe técnica avaliar com a KELLER. Na oficina, o reservatório do compressor fixo é um vaso de pressão e pode entrar no escopo da NR-13 (inspeção, prontuário, profissional habilitado), conforme os critérios de enquadramento da norma. As versões Ei dos manômetros têm certificação europeia ATEX e não têm certificação Inmetro.

Como escolher o instrumento para o setor ferroviário

1. Embarcado ou oficina? No veículo, priorize robustez, EMC e qualificação. Na oficina, precisão, registro e praticidade.
2. Faixa com folga, sem exagero. Cubra a pressão máxima do compressor ou da bancada, mas lembre que o erro é em %FS: uma faixa de 0…30 bar para medir 5 bar multiplica o erro relativo.
3. Referência. Freio e suspensão usam pressão relativa (PR). A versão selada (PA) serve quando a faixa é alta ou a tomada de referência é um problema.
4. Velocidade. Diagnóstico de válvula pede captura de pico; teste de estanqueidade pede registro longo.
5. Saída e alimentação. 4…20 mA a 2 fios resiste melhor a cabos longos e ruído; RS485 serve para bancadas com vários pontos.
6. Mecânica. Rosca, conector com trava e grau IP compatíveis com lavagem e intempérie.

Armadilhas comuns

• Instalar o transmissor no ponto mais baixo da linha, onde o condensado se acumula e corrói a célula ou entope a tomada.
• Comparar um manômetro de ponteiro com um transmissor de 2 kHz e concluir que o transmissor "oscila": muitas vezes ele está mostrando a pulsação real.
• Usar a mesma faixa para encanamento geral e reservatório principal por conveniência de estoque, sacrificando a resolução do sinal de comando.
• Aprovar um teste de vazamento sem registrar a temperatura: ar quente esfriando no reservatório também derruba a pressão.

A Kelltech, distribuidora oficial da KELLER no Brasil, já atendeu empresas de referência do setor ferroviário (veja a lista abaixo).

Vai especificar instrumentação para frota, bancada ou oficina? Envie a aplicação (embarcado ou manutenção), a faixa de pressão, o meio, a temperatura de trabalho, o sinal ou a saída desejada, as normas exigidas no projeto e a quantidade. Com esses dados, a equipe técnica indica a série KELLER adequada. Fale pelo contato ou pelo WhatsApp logo abaixo.

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