terça-feira, 1 de novembro de 2022

RAMPAS EM FERROMODELISMO - DESMISTIFICANDO O PROBLEMA

Olá Amigos!

E aqui estou, mais uma vez.

"Quem é vivo, sempre aparece". Desta vez, novamente, uma matéria para quem é mais iniciante, mas, antes de começarmos, um lembrete a todos..

A pandemia, por pior que isso seja, ainda está aí e vamos esperar que não seja por muito mais tempo e que a cada dia, o número de infectados comece a diminuir e por consequência, as mortes por causa da doença comecem também a cair. 
Enquanto isso não acontece, devemos, mais do que nunca, fazermos a nossa parte.
Quem puder, ou sempre que puder:
Fique Em Casa, junto com os seus. Só saia de casa quando for estritamente necessário. 
Use Sempre a Máscara. É incomodo, dá agonia, não podemos respirar normalmente, mas é um jeito eficaz de contribuirmos e diminuirmos a contaminação.
Se estiver resfriado, ou com algum problema respiratório, use a máscara. Faça como os Japoneses que sempre usam máscaras quando estão em aglomerações.
Use-a Máscara corretamente, tapando o nariz, a boca e as laterais do rosto. 
Higienize Suas Mãos Constantemente, lavando-as demoradamente, limpando entre os dedos e dorso da mão e até pelo menos o meio dos braços. 
Use o Álcool Gel
Dê Ajuda a Um Amigoquando, e se  for possível. Ajude alguém sempre que for possível.

Tomando essas precauções, todos teremos mais saúde e um tempo que podemos usar para fazer algo que seja útil, para nós mesmos ou para a comunidade.

RAMPAS EM NOSSAS MAQUETES

Ao vermos uma maquete totalmente plana, por mais bem decorada que ela esteja, sempre vamos achar que está faltando algo.
E o que falta nessa maquete?
Uma RAMPA, uma região montanhosa, uma região em que o trem possa acessar algo  que esteja em um nível diferente do resto da maquete, uma ponte em que os nossos modelos possam passar por baixo ou por cima de uma linha e para isso, temos que construir uma rampa (ascendente ou descendente) para acessar essa altura diferente.
Então, qual o problema com isso?
Basta pegar um trilho e ligar a linha de baixo à linha de cima (ou vice-versa) e o problema está solucionado. Não, não está?
Rampas são problemáticas. Mesmo nas ferrovias reais, as Rampas são problemáticas, pois para acessá-las precisamos de mais força e mais espaço. Precisamos calcular a nossa rampa de modo a que nosso trem tenha força suficiente para ultrapassa-la. Ela não pode ser muito inclinada, precisa estar dentro de determinados parâmetros para que os trens consigam sobrepujá-las sem acidentes.
Quando a locomotiva começa a subir uma rampa, todo o peso dos vagões atrás da locomotiva, estão puxando o trem para trás, atrapalhando o esforço da locomotiva ao puxar os vagões para cima.
Como solucionamos isso? 
Tração - Colocando mais locomotivas puxando o trem. Mesmo em regiões planas os trens sempre usam mais de uma locomotiva para puxá-los e assim com mais potência na tração, podemos ter trens mais longos com muito mais vagões que aqueles puxados por apenas uma locomotiva.
Inclinação - Outro fator que influencia nas rampas é a sua inclinação. Quanto mais inclinada for uma rampa, mais dificuldade o nosso trem vai ter para subjuga-la. 
No caminho entre o Rio de Janeiro e São Paulo, temos a Serra do Mar que precisa ser ultrapassada para chegarmos ao nosso destino. Os trens da MRS partem da estação de Japerí (RJ) que está a apenas 30m acima do nível do mar e tem que chegar a Mendes (RJ) que já está a 395m de altura, ou seja, o trem tem que subir 365m para sair de Japeri e chegar a Mendes, tudo em livre aderência (as locomotivas por si só conseguem tracionar os trens).
Já em outro ponto da malha da mesma MRS, em Paranapiacaba (SP), a MRS tem que contar com as mais possantes locomotivas cremalheiras do mundo, as Stadler, para subir uma rampa de até 10% e para isso usam o sistema de Cremalheira como podemos ver no vídeo abaixo.

Em nossas maquetes, acontece a mesma coisa. Nossos modelos tem força para puxar um determinado número de vagões em superfície plana, mas se começarmos a inclinar a linha, vai chegar a um ponto que essa força não será mais suficiente para puxar o trem e os rodeiros vão começar a patinar e/ou começar a forçar os motores das nossas locomotivas até que estes superaqueçam e/ou queimem.
Como solucionar esse problema?
Fazendo rampas o menos inclinadas possível.
Os nossos "Experts" em Ferromodelismo, desde sempre, divulgam que uma rampa ideal para uma maquete deve ter 1% 
(um por cento) de inclinação.
O que isso significa?
Significa que a relação entre a altura alcançada e o caminho percorrido para alcançá-la é de 0,01 (1/100 >> um centésimo ou 1%).
O grande X da questão é que não se consegue passar uma locomotiva ou um trem por baixo e uma linha a 1cm de altura em relação ao plano normal da ferrovia. Precisamos de mais altura.
Uma locomotiva HO básica, tem seu teto a aproximadamente 5,5cm acima do boleto do trilho onde ela está apoiada. Devemos levar em conta também a espessura da cortiça, o dormente, do trilho e da base onde está apoiada, que pode variar entre 1cm (no meu caso) e 2,5cm segundo alguns "Experts" do Ferromodelismo nacional.
Eu, para a cortiça, para o dormente e o trilho uso cerca de 0,6cm de espessura e, como já disse antes, 1,0cm para a base de madeira que eu uso em meus projetos, que somados aos 5,5cm de altura da locomotiva, nos dá uma altura mínima de 7,1cm acima do topo do trilho de baixo até o teto da locomotiva. Até nível mais baixo do apoio do trilho de cima, devemos levar em consideração mais alguns dados. 
Devemos saber também que locomotivas mais modernas são mais altas que locomotivas mais simples e antigas. Nas locomotiva elétricas, temos que contar ainda com os pantógrafos delas que quando estendidos, elevam ainda mais a necessidade de espaço.
Nas ferroviais mais modernas de hoje, ainda têm o transporte de containers e carros de passageiros em "Double Deck", então, no frigir dos ovos, podemos partir de uma altura mínima entre 10 e 12cm (fiquemos com 10cm para facilitar a contas, mas esse valor deve ser considerado caso a caso).

CALCULANDO UMA RAMPA

Calcular uma rampa para nossa maquete é muito fácil. 
Como já escrevi anteriormente, se para atingirmos 1cm de altura precisamos andar 1m (100cm), nossa rampa terá a inclinação de 1%. Se nesses mesmos 100 cm atingirmos a altura de 2cm, nossa rampa estará com uma inclinação de 2% e assim por diante. 
O problema é que precisamos subir alturas maiores que 1, 2, 3 e/ou 4cm. 
No nosso exemplo acima, estipulamos uma altura de 10cm e se subirmos esses 10cm em apenas 1m (100cm), estaremos com uma inclinação de 10% em nossa rampa, que é um valor absurdo, então precisamos esticar nossa base para que a inclinação chegue a valores mais decentes.
Se quisermos que nossa rampa tenha os 1% de inclinação ideal, precisaremos percorrer 10m em nossa maquete para atingirmos os nossos desejados 10cm de altura. 

Em nossas maquetes, raramente temos essa distância a nossa disposição para fazermos uma rampa. Se diminuirmos essa distancia horizontal para 5m, então nossa rampa terá uma inclinação de 2% para atingirmos esses mesmos 10cm de altura
Então, conforme variamos nosso espaço para implementarmos nossa rampa, para uma mesma altura, estamos variando a inclinação de nossa rampa. Se para uma mesma distancia horizontal, variarmos a altura que queremos atingir, também estaremos variando a inclinação de nossa rampa.
No caso acima, variamos a altura de 10 para 15cm e desse modo variamos a inclinação de nossa rampa de 2 para 3% de inclinação. Se tivéssemos escolhido 12,5cm para nossa altura, mantendo a mesma distância horizontal (5m - 500cm), nossa rampa ficaria com 2,5% de inclinação.

RAMPAS EM CURVAS

Infelizmente ainda é muito raro podermos contar com 5, 10m de espaço livre em nossas maquetes para fazermos uma rampa com inclinação adequada. Sempre sobra pouco espaço para acessarmos um nível superior em em nossas maquetes. 
Uma solução é usarmos o espaço de uma curva para fazermos a nossa rampa ou fazermos nossa rampa em curva.
Digamos que em um canto da maquete, vamos fazer uma curva de 180° com 60cm de raio.
Qual o espaço que o nosso trem percorrerá para contornar essa curva?

CALCULANDO O COMPRIMENTO DE UMA CURVA
Existem três unidades que podemos usar para medirmos o tamanho de uma curva ou circulo.

GRADOS, RADIANOS E GRAUS

Um circulo completo tem 400 Grados. Essa é uma unidade que não nos serve, pois muito dificilmente alguém já terá ouvido falar nela, a não ser nas salas de aulas do segundo grau e mesmo assim sem tê-la usado plenamente. As demais, Radianos e Graus, são importantes para o nosso problema e comumente usadas. GRAUS E RADIANOS - RELAÇÕES ENTRE ELES
Um círculo completo tem 360° ou 2PI radianos. 2PI Radianos = 360°
PI é a relação entre o comprimento de uma circunferência e o seu diâmetro (D=2xR - diâmetro (D) é igual a duas vezes o raio (R)), ou seja, se medirmos o comprimento de um círculo e dividirmos pelo seu diâmetro, acharemos aproximadamente 3,14 que é o valor aproximado de PI (3,141592653...). PI é um número irracional, suas casas decimais não têm fim, então para efeitos de cálculo usamos a aproximação de 3,14 ou 3,1416.
Para um circulo completo (360°) dizemos que ele tem 2PI radianos.
Frações de Círculos - Para meio círculo (180°) temos que ele mede PI radianos. Um quarto de círculo (90°) = PI/2 e para tres quartos de círculo (270°) = 3PI/2 Radianos. Para calcularmos qualquer ângulo de uma curva, que não sejam esses mostrados acima, basta fazer uma regra de três, da seguinte forma: 360° está para 2PI, assim como o ângulo que desejamos está para X, ou seja, se quisermos determinar o valor de uma curva em Radianos, para uma curva de 30°, teremos:

360° > 2PI
30° > X

360 x X = 2PI x 30 >>> 360X=60PI >>> X=60PI / 360 >>> X=PI/6 >>> X=3,14/6 >>> X=0,5233 Radianos

Ser multiplicarmos esse valor pelo raio da curva de 30° que precisamos, teremos então o comprimento de uma curva de 30° para o raio que determinamos.
Se esse raio for 36cm nossa curva terá 0,5233x36=18,84cm (trilho #4188 da Frateschi).
Se usarmos o trilho #4129, teremos: 0,5233x41,8=21,87cm e assim por diante, achando o valor da curva (em radianos) multiplicado pelo raio da curva que queremos em centímetros (cm).
Imaginemos um tablado em que em um dos lados colocamos uma curva de 180° de abertura, com um raio de 60cm. 
Qual o comprimento dessa curva? 
Quanto o nosso trem vai andar entre a entrada e a saída da curva?
Pelo cálculo ao lado, podemos ver que esse valor é 188,4cm. 
Esse valor é suficiente para alcançarmos 10cm de altura quando chegarmos na parte reta da linha? 
Vamos calcular.
Vamos supor que nosso desejo é chegar a 10cm de altura, então vamos dividir esse valor (10cm) pelo comprimento da curva (188,4cm), o que nos dá uma inclinação de 5,3% (10cm / 188,4 = 0,053 ou 5,3%. 
É um valor desejável? Não, mas muitos podem desejar sacrificar o realismo de uma rampa, pela possibilidade de poder colocá-la em um espaço de 60/65cm no canto de sua maquete. 
Se começarmos nossa rampa 1m antes do início da curva, podemos chegar a uma inclinação de 10cm / 288,4cm (188,4cm da curva + 1m antes da curva) = 3,4%.
Já começa a ficar interessante, não?
E assim vamos jogando com as nossas possibilidades e tentando chegar a um valor que seja bom para o nosso realismo e para o bem de nossas locomotivas, que vão fazer a subida das rampas, com suavidade. 

Outro assunto importante a ser discutido é como começar ou terminar uma rampa. Depois de calculado o valor ideal para a nossa rampa, chega a hora de nos preocuparmos em como fazer a transição entre a linha plana na entrada e/ou na saída da rampa.
Nunca faça uma transição direta entre a linha reta e a linha inclinada da rampa, nem na entrada quanto na saída da rampa. O que vai acontece é que a frente da locomotiva vai arrastar no trilho no início da subida e no final, o tanque de combustível vai arrastar também.
Sempre comece a rampa de maneira suave, sempre um pouco antes do início da rampa propriamente dito, o mesmo acontecendo no final da subida, quando devemos prolongar um pouco a rampa, variando sua inclinação, gradativamente, até alcançar a parte plana com suavidade.

Por enquanto é só, Amigos. 

Espero que tenham gostado e que o artigo acima possa lhes ser útil de alguma forma. 
As ideias aqui apresentadas são apenas a minha concepção de como podemos fazer uma estrutura mais realista para ser colocada na maquete.
Havendo alguma outra ideia a respeito de algum tópico, ou até mesmo erros sobre como abordei algum assunto, por favor escrevam-me diretamente (j.oscar.oliveira@gmail.com) ou deixem seus comentários ao final do Blog.

Saudações


J.Oscar