Artigo escrito por Antonio Merheb, Hugo Ribeiro, Eduardo Rezende e Liedi Bernucci. O o objetivo deste artigo é avaliar diferentes estratégias e modelos de manutenção de dormentes a fim de determinar a política de substituição ideal, dados os custos de substituição e condições diferentes de carregamento que variam de acordo com o trecho escolhido.

1. Desenvolvimento de Simulador para Gestão e Planejamento de
Manutenção de Dormentes
1º Antonio Merheb1 2
*, 2º Hugo Ribeiro1
, 3º Eduardo Rezende1
, 4º Liedi Bernucci2
1
MRS Logística S.A. – Engenharia da Malha – Gerência Geral de Engenharia da Manutenção,
Avenida Brasil 2001, 36060-010, Juiz de Fora, MG
2
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – Departamento de Engenharia de Transportes,
Av. Prof. Almeida Prado, trav. 2, 83, 05508-070, São Paulo, SP
e-mail: 1º antonio.merheb@mrs.com.br, 2º hugo.ribeiro@mrs.com.br,
3º eduardo.rezende@mrs.com.br, 4º liedi@usp.br
RESUMO
Nas operações de ferrovias de carga, os custos envolvidos na manutenção da linha correspondem
25 a 35% do total gasto. Desta porcentagem, a substituição de dormentes representa, juntamente
com o trilho, a parcela de manutenção mais significativa para as estradas de ferro. Tradicionalmente,
a substituição de dormentes é realizada de maneira pontual a fim de garantir condições de segu-
rança à linha até que um ciclo de manutenção mais intenso ocorra. Esta política de manutenção não
necessariamente otimiza a alocação de recursos ou sequer propicia melhores níveis de segurança
ao sistema. Desta maneira, o objetivo deste artigo é avaliar diferentes estratégias e modelos de
manutenção de dormentes a fim de determinar a política de substituição ideal, dados os custos de
substituição e condições diferentes de carregamento que variam de acordo com o trecho escolhido.
Para a realização das simulações de substituição adotou-se variações de condições de carrega-
mento que dependem de sequências de dormentes em falhas, adoção de dormentes com dife-
rentes vidas úteis médias e modelo de exposição cumulativa que varia de acordo com o a vida útil
média do trecho. O modelo de Gestão de Dormentes foi desenvolvido e testado utilizando os dados
do sistema ferroviário da MRS Logística S.A e os resultados são apresentados no presente do-
cumento.
Palavras-Chaves: Via Permanente; Gestão de dormentes; Simulação.
1. INTRODUÇÃO
Grande parcela dos gastos envolvidos na o-
peração de ferrovias de carga é destinado à
manutenção da linha. Por exemplo na Austrália
os valores chegam a até um terço do total
despendido [1]. Desta parcela destinada à
manutenção da via mais da metade dos gastos
destina-se à reposição de trilhos e dormentes
[2]. Desta forma, a fim de garantir uma manu-
tenção eficiente, as companhias ferroviárias
precisam desenvolver planos de manutenção
cada vez mais aprimorados com o objetivo de
reduzir gastos e promover substituição de pe-
ças cada vez mais efetiva.
Tradicionalmente, a substituição de dormentes
é realizada de maneira pontual a fim de garantir
condições de segurança à linha até que um
ciclo de manutenção mais intenso ocorra. Esta
política de manutenção não necessariamente
otimiza a alocação de recursos ou sequer pro-
picia melhores níveis de segurança ao sistema.
Desta forma a comparação entre políticas de
substituição, com o objetivo de se implementar
a a estratégia com melhor relação custo bene-
ficio, é essencial.
A estratégia de manutenção se passa não
somente pelo modelo e frequência que se
substituem os os dormentes, mas também pelo
tipo de material aplicado. Um dormente de
melhor material pode ter vida útil similar a um
dormente de pior material se aplicado de forma
incorreta, por exemplo, quando instalado entre
outros dormentes falhados.

2. Um aspecto critico que determina o compor-
tamento de determinado trecho é a dispersão,
ou distribuição, dos dormentes inservíveis na
linha. Por exemplo, uma seção de linha com
50% de dormentes inservíveis pode garantir
segurança operacional se cada dormente fa-
lhado estiver distribuído entre dois bons. En-
tretanto uma mesma seção de linha com a-
penas 1% de dormentes inservíveis em se-
quência pode trazer riscos operacionais. Um
estudo realizado pela AAR (Association of
American Railways) mostrou que o fator pre-
ponderante que determina a ocorrência de
multiplas sequências de dormentes em falha,
ou clusters (Figura 1), e ocorrências de riscos
operacionais é a política de manutenção [3].
Fig. 1 Exemplo de sequência de dormentes inser-
víveis (cluster)
Para a gestão eficiente de dormentes, em
primeiro lugar, é necessário prever a demanda
e dividi-la por trechos similares, ou segmentos
com as mesmas características. Após esta
divisão de demanda analisa-se as tendências
históricas e estipula-se a quantidade futura.
Em geral, a demanda por dormentes consiste
em montantes divididos em duas atividades
diferentes na manutenção, a saber: a manu-
tenção planejada e a manutenção não plane-
jada.
Manutenção não planejada é feita quando os
dormentes falhados são substituídos depois
de acidentes ou devido a detecção irregular.
Já a manutenção planejada é realizada em
horários regulares com agendamento para
substituição. Assim, o intervalo da manuten-
ção planejada afeta a estratégia adotada e é
ponto primordial no processo de gestão de
dormentes. Para a correta gestão de dor-
mentes deve haver uma relação adequada
entre capacidade de aplicação, recursos o-
peracionais e recursos materiais, na qual se
baseie a estratégia de substituição.
Fig. 2 Exemplo de substituição de dormentes com
equipamento mecanizado (Tie Gang)
Neste artigo, vamos considerar estratégias de
substituição planejadas e desenvolver um
procedimento de simulação para testar a efi-
cácia das políticas de substituição propostas.
O problema de substituição de dormente per-
tença a um sistema com multi-unidades ou
sistemas complexos, onde um componente
interfere na falha do próximo componente.
Para o problema de substituição de um sis-
tema complexo, há alguns estudos existentes
[4, 5]. A maioria das pesquisas anteriores
assume falhas de unidades independentes e
apenas a dependência econômica é conside-
rada. No caso deste trabalho, a dependência
entre as falhas de dormentes é uma impor-
tante característica, peculiar à manutenção da
via ferroviária, pois todos os componentes do
sistema trabalham conjuntamente. Finalmen-
te, foram realizadas coletas de dados em
campo para validar os resultados dos modelos
representando as várias políticas de substitu-
ição.
2. DORMENTES E O SISTEMA
FERROVIÁRIO
O desempenho das vias férreas resulta de
uma complexa interação dos diversos ele-
mentos e camadas do sistema, em resposta às
solicitações impostas pelo trem. O objetivo da
estrutura ferroviária é fornecer estabilidade,
segurança e uma base eficiente para que os
trens funcionem em velocidades e cargas por
eixo diferentes, proporcionando um transporte
econômico, confiável e confortável. Para atin-
gir estes objetivos, a geometria da via deve ser
mantida e cada componente da estrutura deve
desempenhar suas funções de forma satisfa-

3. tória, sob diferentes condições ambientais e
operacionais [6].
Desta forma, um dos componentes funda-
mentais para garantia das condições opera-
cionais da via são os dormentes. As principais
funções dos dormentes são a distribuição das
cargas de roda transferidas pelos trilhos e
sistema de fixação para a camada de lastro e a
restrição do movimento do trilho pela anco-
ragem da superestrutura no lastro [7]. Dentre
outras funções destacam-se:
 Distribuir sobre a maior área de lastro pos-
sível as cargas de rodas (estáticas e dinâ-
micas) assegurando que lastro/sublastro e
subleito não sofram sobrecarga;
 Manter a bitola da linha e inclinação do trilho,
dentro das tolerâncias especificadas;
 Manter a estabilidade lateral e longitudinal,
resistindo a flambagens;
 Garantir o isolamento elétrico entre os tri-
lhos.
Pesquisas, desenvolvimento e emprego de
dormentes fabricados a partir de materiais
alternativos como o concreto, aço e polímeros
mostram que a madeira é ainda a matéria
prima preferencial para dormentes, pois possui
a maioria das características que atendem às
funções essenciais de desempenho descritos
acima além de possuir ótima resiliência. Po-
rém cada vez mais se torna uma alternativa
escassa devido ao processo de exploração e a
grande concorrência no mercado madeireiro.
O mercado de fornecimento de madeira de alta
densidade, que são as madeiras indicadas
para fabricação dos dormentes, passa por
séria crise no país. Há grande dificuldade na
rastreabiliade de fontes de madeira segura.
Planos de manejo são autorizados, porém a
dificuldade de se mapear as fontes produtoras
e garantir a correta procedência do material
impõe grandes restrições à aquisição desta
matéria prima.
Como alternativa para solução deste problema
são utilizadas madeiras nacionais de baixa
densidade e a importação de dormentes de
alta densidade. Entretanto, a reduzida vida útil
de dormentes de baixa densidade acarreta em
frequências de substituição cada vez maiores
e, subsequentemente, a combinação de vari-
ação cambial e custos logísticos aparece co-
mo entraves à opção de importação.
O caminho mais adequado a seguir é pro-
mover a remodelação da matriz de dormentes
na malha brasileira. Tal processo já vem o-
correndo nos últimos 15 anos, passando de
uma matriz essencialmente composta por
dormentes de madeira para uma matriz al-
ternativa composta por materiais como aço,
polímero e principalmente concreto. Entretanto,
grande parte das ferrovias brasileiras ainda
possuem dormentes de madeira como essên-
cia principal da malha, devido à necessidade
de garantir melhor suporte das camadas ge-
otécnicas a estes novos modelos de dormen-
tes. Para que ocorra a correta remodelação da
matriz de dormentes, saindo de uma base
composta por dormentes de madeira para uma
matriz de materiais alternativos (concreto, aço
e polímero) é necessário adequar as condi-
ções de subestrutura, para garantir o correto
funcionamento destes materiais e, o mais
importante, é necessário adequar os proces-
sos de manutenção a fim de garantir as pre-
missas básicas a estes novos dormentes.
Deve haver uma mudança na cultura de ma-
nutenção predominantemente corretiva, para
um modelo com enfoque preventivo.
A situação adversa das camadas de subes-
trutura, lastro, sublastro e subleito do pavi-
mento ferroviário brasileiro, e o modelo de
manutenção essencialmente manual colocam
a mudança da matriz de dormente como um
desafio que não passa somente pela substi-
tuição do material em si, mas sim por uma
mudança de cultura ferroviária e altos inves-
timentos iniciais.
3. MODELOS DE SIMULAÇÃO
O modelo de simulação desenvolvido neste
trabalho se orientou por modelos já desenvol-
vidos anteriormente, baseados em um sistema
com multi-unidades ou sistemas complexos,
onde um componente interfere na falha do
componente adjacente [1; 2; 4; 5]. O modelo
desenvolvido utiliza a Distribuição Weibull para
realizar o processo de simulação da vida útil
dos dormentes. A simulação se utliza de in-
formações da situação real da linha, das de-
mandas anteriores, realizando múltiplas modi-
ficações nas frequências de intervenção e ga-
tilhos de manutenção. Por fim, pode-se realizar
as simulações com materiais distintos (dor-
mentes de madeira, aço, concreto e polímero)
ajustando apenas os parâmetros da Weibull.

4. Como já citado anteriomente, segundo a AAR
(Association of American Railways) a política
de substituição é fator fundamental que de-
termina a ocorrencia ou não de sequências de
dormentes inservíveis no trecho [3]. Outras
conclusões deste estudo são que a quantidade
e o tamanho das sequências de dormentes
inserviveis (clusters) são as informações mais
relevantes para a definição do modelo de
substituição efetivo, e que apenas a informa-
ção de quantidade de dormentes inservíveis no
trecho não garante a escolha correta do mo-
delo de substituição.
Na Figura 3 abaixo segue o exemplo da dis-
tribuição de tensão em um trecho com um
dormente inservível. A coluna verde é a dis-
tribuição regular de tensões quando todos os
dormentes encontram-se em funcionamento e
a coluna em vermelho é a distribuição de ten-
são após um dormente falhado. Percebe-se
que os dormentes adjacentes recebem 12%
mais tensão quando existe um dormente in-
servível entre eles. Esta situação é agravada
ainda mais quando existem múltiplas sequên-
cias de dormentes inservíveis.
Fig. 3 Impacto gerado por dormente inservível nos
dormentes adjacentes (Fonte: Sroba, 2012)
O objetivo deste trabalho é desenvolver um
modelo simulação que utiliza não somente a
quantidade de dormentes inservíveis, mas
também a distribuição dos clusters em deter-
minado trecho para prever a evolução da de-
gradação. Também faz parte deste trabalho a
comparação entre diferentes estratégias de
substituição a fim de se escolher a melhor re-
lação entre custo e benefício.
Análises estatísticas da distribuição da vida útil
de dormentes são utilizadas para a determi-
nação da estratégia de substituição de dor-
mentes em diversos países [8]. A representa-
ção da vida útil dos dormentes por uma Dis-
tribuição Normal, na qual a porcentagem de
dormentes necessários para troca é inversa-
mente proporcional a porcentagem da média
de vida útil remanescente, é questionada, pois
anos iniciais e finais da vida útil dos dormentes
não são bem representados. Com isto uma
Distribuição Weilbull é considerada mais a-
propriada para determinação do tempo de falha
de dormentes pois:
- A Distribuição de Weibull é extensivamente
utilizada em situações onde componentes i-
dênticos sujeitos às mesmas condições falham
sobre períodos diferentes e inesperados [9];
- É aplicável quando uma série de falhas e-
xistem em um item e este item falha devido à
falha mais grave;
- A taxa de falha pode aumentar ao longo do
tempo;
- A Distribuição Weibull pode incluir um período
garantido em que não ocorram falhas.
3.1 Definição do Modelo de Simulação
Considera-se um trecho com n dormentes cujo
os tempos até a falha seguem distribuições
Weibull de acordo com seu tipo de material. A
falha de cada dormente é assumida como
sendo dependente do estado deste dormente e
dos dois dormentes adjacentes, falhados ou
não. Esta dependência é muito importante e
característica peculiar para deterioração ou
falha do dormente. O que torna a modelagem
de falha de dormentes mais complexa é saber
como lidar com os fenômenos de falha após a
substituição de um dormente adjacente. Assim,
um modelo que relaciona aceleração de vida
útil é adotado para representar a dependência
dos dormentes adjacentes [10]. As seguintes
premissas são adotas no modelo de simulação:
 A condição do dormente é considerada
como sendo o número de anos de vida útil
remanescente;
 O dormente é considerado falhado se a vida
útil remanescente for menor que o critério de
falha;
 A vida útil do dormente reduz em um ano
anualmente, exceto quando este está ad-
jacente a dormente falhado;
 Dormentes, quando substituidos, são tro-
cados por dormentes novos;
 As substituições de dormentes acontecem
apenas em determinados períodos (gati-
lhos) previamente definidos;

5.  Os anos de vida útil remanescente para os
dormentes são inicialmente gerados a partir
da Distribuição de Weilbull.
A Distribuição de Weilbull utilizada neste tra-
balho possui dois parâmetros, Alpha (α) e Beta
(β). Beta é o fator de escala, sendo, por vezes,
aproximadamente igual à média da distribui-
ção. Alpha é o fator de forma, o qual propicia
distintamente diferentes formas à Função de
Densidade de Probabilidade, abaixo exempli-
ficada:




 








x
exxf 1
)(
onde x >=0, β>0, α>0
Tal distribuição é utilizada para determinar o
tempo de vida útil dos dormentes sob diferen-
tes fatores, incluindo condições ambientais,
temperatura, condições do tráfego e carrega-
mento, como tonelagem e frequência. Alte-
rando os dois parâmetros da distribuição mu-
da-se o tipo de trecho, como por exemplo, um
trecho alta curvatura e elevado tráfego para
trecho de menor intensidade de carregamento
e menor curvatura. Contudo, ressalta-se que
uma investigação de campo deve ser condu-
zida para determinar a expectativa de vida útil
para determinada região onde o modelo será
aplicado.
Os seguintes inputs devem ser definidos pelo
usuário:
 Número de anos da simulação do trecho;
 Quantidade de dormentes do trecho a ser
simulado;
 Critério de falha: ano em que a vida útil
remanescente é considerada como falha;
 Aceleração de degradação do dormente
quando este está adjecente a dormente fa-
lhado;
 O custo por dormente substituído;
 Definição dos parâmetros da Distribuição
Weilbull (informações de bases estatísticas
de vida útil de determinado trecho)
3.2 Políticas de substituição
Após a definição do modelo de simulação, o
operador deve escolher dentre as mais diver-
sas opções de políticas de substuição que se
baseiam em: frequência de intervenção, limite
de dormentes falhados, critério de cluster e
condição inicial da linha, que é a idade dos
dormentes no início da simulação, com as
opções de linha nova e linha madura.
Segundo Zarembsky, existem três modelos
básicos de estratégia de substituição [9]:
1. Não realizar substituição;
2. Realizar a substituição de todos os dor-
mentes falhados ao final de determinado
período;
3. Realizar a substituição dos dois dormentes
adjacentes quando os dois estiverem fa-
lhados ao final de determinado período.
Existem diversas outras políticas de substitui-
ção customizadas de acordo com as condições
de cada ferrovia que levam a consideração de
recursos financeiros, fornecimento de matéria
prima (dormentes) a ser aplicada, modelos de
manutenção, etc. Entre estes modelos custo-
mizados são variáveis as frequências de in-
tervenção, a definição do limite de dormentes
falhados em porcentagem do total existente no
trecho, sequências de dormentes falhados, etc.
Por exemplo, a substituição de todos os dor-
mentes falhados a cada dois anos e a substi-
tuição de todos os dormentes falhados quando
atinge-se o limite de 20% falhados são dife-
rentes políticas de substituição. Abaixo o fluxo
do processo de simulação, Figura 4.
Fig. 4 Processo de simulação
A vida útil remanescente dos dor-
mentes, do trecho a ser simulado, é
gerada a partir da Distribuição de
Weibull
A vida útil degrada ano a ano, com
um ano deduzido da vida remanes-
cente do dormente. Um incremento
de degradação acontece quando e-
xistem dormentes adjacentes falhados
A substituição dos dormentes é con-
duzida baseada na política de inter-
venção e frequência de substituição
A vida útil média remanescente,
porcentagem de dormentes falhados,
quantidade e tamanho dos clusters e
custos de substituição são produzidos
para cada ano de simulação.
Processo
continua
pelo de-
terminado
tempo de
simulação
escolhido

6. 4. ESTUDO DE CASO MRS LOGÍSTICA S.A.
Para realização dos diversos cenários de si-
mulação e escolha da adequada estratégia de
substituição de dormentes, utilizou-se a base
de dados da MRS Logística S.A. Atualmente
estão aplicados 3,27 milhões de dormentes no
trecho da companhia, com total de 92% com-
posto essencialmente por madeira, sendo 53%
madeira de alta densidade e 39% Eucalipto. O
restante, 8%, está dividido entre dormentes de
aço e Polímero. Em 2015 segundo dados da
prospecção de campo, realizada anualmente
na empresa, cerca de 800 mil dormentes en-
contram-se falhados, quantidade que com-
preende 24% do total de dormentes. Na Figura
5 abaixo esta detalhado o cenário atual de
dormentes da MRS.
Fig. 5 Resumo do cenário atual de dormentes MRS
A aplicação média de dormentes dos últimos
12 anos está na ordem de 250 mil peças anu-
ais, atingindo picos de 320 mil peças aplicadas,
como ocorrido em 2012, Figura 6. Na sequên-
cia, Figura 7, está a evolução acumulada da
distribuição de dormentes da companhia, par-
tindo de uma matriz quase totalmente com-
posta por madeira nativa em 2007 até a com-
posição atual com dormentes de Polímero,
Aço, Madeira Nativa e Eucalipto.
Fig. 6 Aplicação anual de dormentes na MRS
Fig. 7 Evolução da matriz de dormentes MRS
Na Figura 8 abaixo está a evolução da quan-
tidade de dormentes inservíveis ao longo dos
últimos 9 anos, juntamente com a estimativa
prevista para o final de 2015. Pela imagem
precebe-se picos que estão relacionados,
dentre outros aspectos, a uma possível sazo-
nalidade de apodrecimento de dormentes.
Fig. 8 Evolução de dormentes inservíveis na MRS
5. RESULTADOS
Com base nas informações adquiridas no
banco de dados da Engenharia de Malha e por
acompanhamento de 8 test sites espalhados
pelos diversos trechos da companhia (trechos
carregados ou não) criou-se o cenário base
para o início da simulação. Um fator importante
para o início das simulações foi a definição de
quantidades de clusters e tamanho dos mes-
mos, juntamente com o cruzamento dos dados
obtidos pelo carro controle (TrackSTAR), que
fornece referências de trechos com propensão
a defeitos. Foram analisados desvios geomé-
tricos, variação de bitola e cant. Na Tabela 1,
estão os dados de vida útil utilizados nas si-
mulações. As informações de dormentes de
madeira foram obtidas com base em informa-
ções de campo nos trechos da MRS e os dados
de vida útil do Aço e Concreto foram obtidos
por referências de outras ferrovias.

7. Tabela 1. Vida útil de cada tipo de dormentes com
base MRS e referências
Dormente Vida útil característica (anos)
Eucalipto 5
Hardwood 12
Madeira Nativa 15
Aço* 25
Concreto* 35
As simulações realizadas compreenderam os
três modelos básicos descritos por Zarembsky,
juntamente com mais de 80 variações custo-
mizadas, divididas pelos mais diferentes tre-
chos ferroviários da MRS, com o objetivo de se
escolher a estratégia adequada para cada
trecho diferente. A escolha da estratégia de
substituição mais adequada é discretizada por
diferentes trechos, entretanto um resumo do
modelo definido encontra-se abaixo, acompa-
nhado de alguns critérios de substituição (Ta-
bela 2).
Tabela 2.Inputs básicos da simulação – Estratégia A
Inputs Valores/Definições
Frequência de
intervenção
a cada ano
Política de substi-
tuição
Troca a eito em ativos com taxa
de inservíveis acima de 60%;
Zerar taxas de ativos com taxa
de inserviveis entre 60% e
30%; demais ativos travamento
de todos os clusters com limite
máximo de 2 dormentes inser-
víveis em sequência
Condição inicial Linha existente
Definição de
cluster
Menor cluster considerado: 2
dormentes
Anos de simula-
ção
35
Número de dor-
mentes
Variável para cada trecho
Alpha 3 (M. Nativa)
Beta 15 (M. Nativa)
Critério de falha 0 anos
% de incremento
de falha quando
dormente adja-
cente falha
50% por ano por dormente
falhado
Custo por dor-
mente substituído
Valor adotado para simulações
financeiras – Não objetivo
deste trabalho
Ressalta-se que, para definição da estratégia
adotada, foram simuladas mais de 80 cenários
com o objetivo da escolha do modelo que ti-
vesse a melhor relação entre custo, beneficio e
capacidade de manutenção. Foram simulados
frequências de intervenções em diferentes
anos, diversas políticas de substituição, três
critérios de falhas e diferentes horizontes de
simulação. Outro ponto que deve ser desta-
cado é que a simulação foi feita por corredores
diferentes, pois cada trecho possui peculiari-
dades, como por exemplo: tipo de dormentes,
condição de carregamento e informações de
vida útil do material. Informações estas que
foram cruzadas com base nas informações dos
test site´s espalhados pela malha da MRS.
Na Figura 9(a) a seguir encontra-se um e-
xemplo de simulação de um trecho específico
com 32 mil dormentes, dos quais 23,2% en-
contram-se inservíveis no ano inicial da simu-
lação (2015). Pela estratégia adotada, neste
caso, no ano seguinte 2016, serão substituidos
todos os dormentes falhados, 7.417 unidades a
eito e reempregados 2100 peças, com isto a
porcentagem de inservíveis neste trecho cai
para valor próximo a 4%. A simulação propor-
ciona também a visão da evolução dos clusters
ao longo dos anos simulados, Figura 9(b).
Percebe-se que iniciamente existem mais de
1.000 clusters e ao longo dos anos, com a
substituição de peças ou não ocorre a variação
das sequências de dormentes inservíveis.
Neste caso mostrado, por exemplo, não existe
um tratamento especial quando o número de
clusters volta a crescer.
(a)
(b)
Fig. 9 Exemplo de resultados de simulação de tre-
cho específico (a) distribuição de substituição (b)
evolução dos clusters

8. Na figura 10 abaixo segue um resumo de al-
gumas estratégias de manutenção simuladas,
com base nos critérios escolhidos na Tabela 2.
Após a definição da política de manutenção
adotou-se a variação da matriz básica de
material, por exemplo, adoção de maior quan-
tidade de madeira nobre, maior quantidade de
dormentes de Eucalipto ou ainda adoção de
matriz alternativa com dormentes de concreto e
aço.
Estratégia A: aplicação de matriz composta
por dormentes alternativos;
Estratégia B: aplicação de matriz composta
por dormentes de madeira nobre;
Estratégia C: aplicação de matriz similar a
atual composta por dormentes de madeira
nobre, Eucalipto e aço;
Estratégia D: aplicação de matriz composta
essencialmente por dormentes de Eucalipto.
Fig. 10 Dormentes aplicados por ano na MRS por
estratégia adotada
Os resultados obtidos nas simulações exibidas
na imagem acima estão expostas na Tabela 3.
Percebe-se que pela adoção de matriz de
dormentes com maior vida útil a quantidade
total de dormentes aplicados até 2026 é con-
sideravelmente diferente. A adoção de mate-
riais com maior vida útil garante não somente a
menor substituição de dormentes, mas tam-
bém menores custos operacionais, menor
necessidade de realização de ciclos de nive-
lamento e alinhamento e maior disponibilidade
operacional.
A utilização de uma matriz baseada em dor-
mentes de Eucalipto, estratégias C e D, não
somente necessita de grande rotatividade de
dormentes, mas também não garante redução
na quantidade de dormentes inservíveis, pois a
cada ano aparecem mais dormentes falhados e
o trecho sempre precisará de ciclos de corre-
ção geométrica devido a rotineira mudança de
material.
Tabela 3. Resultados das simulações realizadas
com diferentes tipos de dormentes empregados
Cenário
Total dormentes
(até 2026)
Inservíveis
(2026)
A
Aço = 835.000
Polímero = 51.000
Eucalipto = 0
Concreto= 812.173
Madeira= 1.078.000
Total= 2.776.173
316.480
B
Aço = 735.000
Polímero = 51.000
Eucalipto = 0
Concreto= 0
Madeira= 2.367.190
Total= 3.153.190
441.861
C
Aço = 735.000
Polímero = 51.000
Eucalipto = 1.646.945
Concreto= 0
Madeira= 1.646.945
Total= 4.079.890
778.559
D
Aço= 735.000
Polímero= 51.000
Eucalipto= 4.601.920
Concreto= 0
Madeira= 0
Total= 5.387.920
935.150
Outro fator importante que precisa ser desta-
cado na adoção de materiais de menor vida útil
é a necessidade de aplicação anual de dor-
mentes muito superior à praticada nos últimos
anos, o que torna este modelo um problema
operacional quanto à capacidade de substitu-
ição. A opção pela aplicação de dormentes
com maior vida útil, como aço e concreto, Es-
tratégia A, garante redução significativa de
Backlog e permite que a malha da MRS fique
menos dependente de dormentes de madeira,
que hoje possuem entraves comerciais, logís-
ticos e ambientais.
Todos os quatro modelos tiveram gatilho de
manutenção com objetivo de manter o nível de
dormentes inservíveis em condição segura
para operação. Porém com adoção de matriz
com material de maior vida útil, estratégias A e
B, consegue-se reduzir consideravelmente a
quantidade de dormentes inservíveis em rela-
ção as outras duas estratégias simuladas, C e
D.

9. 6. CONCLUSÕES
Em conclusão, pode-se afirmar que o modelo
de simulação desenvolvido mostrou-se realista
pela comparação com as tendências de subs-
tituição anteriores e pela comparação com
volume de substituição de outras ferrovias de
Heavy Haul pelo mundo. A utilização da Dis-
tribuição Weilbull com dois fatores mostrou-se
representativa para simular o comportamento
de dormentes ferroviários, pois permite asso-
ciação de falha por dependência de outro
componente. O modelo de simulação permite
prever a variação do backlog ao longo dos anos
de simulação, juntamente com a discretização
de cluster, o que é fator fundamental para
correta gestão de dormentes.
Com relação à melhorias no modelo de simu-
lação destaca-se necessidade de introduzir
fatores de escala diferentes dependendo do
estado de tensão dos clusters, ou seja, quanto
maior o comprimento da sequência de dor-
mentes falhados, maior será o nível de es-
tresse nos dormentes imediatamente vizinhos.
Neste trabalho ficou estipulado apenas um
valor de sobrecarga e acelaração de degra-
dação, que se refere aos dormentes adjacen-
tes, por exemplo, um cluster de 2 dormentes
exerce o mesmo nível de estresse nos dor-
mentes vizinhos que um cluster de 4 dormen-
tes.
Este estudo mostrou que a utilização de dor-
mentes de baixa vida útil reduz consideravel-
mente a vida útil média da linha, causando
ainda necessidade de serviços de correção
geométrica recorrentes e aumento considera-
vel do backlog. O estudo também evidenciou a
necessidade mitigar os clusters de dormentes
inservíveis. A utilização da técnica de gestão
de cluster como estratégia de manutenção não
evidencia ganhos econômicos diretos e ainda
impacta severamente na redução da vida útil
de outros componentes. A necessidade de
adoção de dormentes duráveis e de qualidade
comprovada em Heavy Haul é fundamental
para as linhas da MRS, pois com o aumento de
carga por eixo e volume de transporte os in-
tervalos para manutenção serão cada vez
menores.
Deve-se não só apenas encontrar uma matriz
alternativa de dormentes, mas também alterar
modelo de substituição de dormentes para um
processo mecanizado e mais eficiente, para
assim atingir os níveis de substituição em vol-
cidade elevada e se adequar a modelos de
manutenção com intervalos escassos.
7. AGRADECIMENTOS
A MRS Logistica S.A. pelo investimento no
projeto de pesquisa.
8. REFERÊNCIAS
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