As palmilhas para carril, elementos elásticos colocados entre o carril e o dormente, desempenham um papel fundamental na transferência de carga, no controlo de vibrações e no desempenho a longo prazo da infraestrutura ferroviária.

O seu comportamento depende principalmente de duas propriedades: rigidez, representada pelo módulo de cisalhamento, e capacidade de amortecimento, expressa pelo fator de perda. Ambas são altamente sensíveis à temperatura, o que afeta diretamente a forma como as vibrações se propagam pela via e a quantidade de ruído de rolamento irradiado.

Sensibilidade à temperatura das palmilhas para carril

As palmilhas para carril devem equilibrar rigidez e amortecimento e, para esse efeito, dois parâmetros são fundamentais, tais como:

- Módulo de cisalhamento: O módulo de cisalhamento é uma medida da rigidez de um material contra a deformação por cisalhamento. Um módulo de cisalhamento mais alto significa que a palmilhas para carril é mais rígida e se deforma menos sob uma determinada tensão de cisalhamento (carga), enquanto um módulo de cisalhamento mais baixo indica que o material é mais macio e se deforma mais facilmente sob a mesma tensão/carga.

- Fator de perda: O fator de perda é uma medida do amortecimento do material, representando a relação entre a energia dissipada e a energia armazenada durante a deformação cíclica. Materiais com um fator de perda mais alto apresentam melhor comportamento de amortecimento, pois dissipam mais energia.

Nesse sentido, a temperatura tem um forte efeito em ambos os parâmetros. Testes realizados em uma câmara com temperatura controlada na faixa de -20 °C a +40 °C revelaram tendências claras:

- Palmilhas de borracha: à medida que a temperatura aumenta, as palmilhas de borracha amolecem. Sua rigidez diminui e o isolamento de vibração piora, levando a maiores vibrações nos trilhos e radiação de ruído. A cerca de 40 °C, elas ficam relativamente macias e menos eficazes. Quando arrefecidas a –20 °C, o seu módulo de cisalhamento aumenta cerca de seis vezes, tornando-as muito rígidas, mas isso canaliza principalmente a vibração para os dormentes e o balastro, em vez de reduzir o ruído. O amortecimento melhora a baixas temperaturas, embora ligeiramente.

- Palmilhas de cortiça-borracha: As palmilhas de cortiça-borracha apresentam uma variação ainda mais acentuada na rigidez com a temperatura, aumentando o seu módulo de cisalhamento em cerca de dez a treze vezes entre 40 °C e –20 °C. A vantagem é que permanecem mais rígidas do que a borracha a altas temperaturas, limitando o efeito de amolecimento que amplifica o ruído. Por volta de 0 °C, atingem um pico de amortecimento, com um fator de perda de até 0,8, o que melhora significativamente a supressão de vibrações. Esta combinação de maior amortecimento na região de transição e maior rigidez a temperaturas elevadas garante um desempenho mais estável em toda a gama de temperaturas.

Implicações para o ruído de rolamento

O ruído de rolamento é uma das fontes mais significativas de ruído ferroviário. É gerado quando pequenas irregularidades nas superfícies das rodas e dos carris provocam vibrações que se propagam pela estrutura da via e se irradiam para o ambiente. Como as palmilhas para carril regulam a forma como essas vibrações são transmitidas, a sua resposta à temperatura tem um impacto direto nos níveis de ruído.

- Medições de campo confirmam esse efeito. Passagens reais de comboios mostraram um aumento de 3 a 4 dB(A) quando a temperatura ambiente sobe de 0 °C para 35 °C.

- Modelos preditivos ampliam essa descoberta, indicando que as almofadas de borracha natural podem levar a variações de ruído de até 6 dB(A) em toda a faixa de -20 °C a 40 °C. Em contrapartida, as palmilhas para carril de cortiça e borracha apresentam uma variação menor, de cerca de 4 dB(A). Embora ambos os materiais sejam afetados pela temperatura, a cortiça e a borracha oferecem maior estabilidade e previsibilidade.

- A razão para esta diferença reside na composição do material. À medida que as palmilhas de borracha amolecem com o calor, perdem a capacidade de controlar a vibração dos carris. As palmilhas de cortiça-borracha, no entanto, mantêm uma rigidez mais elevada e exploram o seu pico de amortecimento em torno dos 0 °C, o que, em conjunto, limita o aumento do ruído tanto em temperaturas elevadas como em temperaturas de transição.

- As palmilhas de cortiça-borracha oferecem um desempenho acústico mais consistente e fiável, menos variação no conforto dos passageiros e menores necessidades de manutenção, uma vez que a dinâmica da via permanece mais estável ao longo dos ciclos térmicos sazonais e diários.

Por que as palmilhas de cortiça e borracha oferecem uma solução mais fiável

A temperatura ambiente tem um impacto decisivo no comportamento mecânico e acústico das palmilhas para carril. As palmilhas de borracha convencionais amolecem em altas temperaturas e endurecem excessivamente em baixas temperaturas, levando a variações significativas de ruído de até 6 dB(A). Os compósitos de cortiça e borracha, por outro lado, combinam a elasticidade da borracha com a rigidez e a capacidade de amortecimento inerentes à cortiça. Esta sinergia garante um maior amortecimento perto das temperaturas de transição, uma maior rigidez a temperaturas elevadas e uma sensibilidade global reduzida às flutuações climáticas.