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Os trens com laser nos trilhos que circulam silenciosos pela Holanda e por Long Island disparam canhões Nd:YAG de 2 quilowatts. Eles pulsam 25 mil vezes por segundo. Cada feixe vaporiza folhas secas grudadas no aço a 5.000 °C, segundo reportagem da IEEE Spectrum.
A reportagem detalha equipamentos da Nederlandse Spoorwegen em uma frota DM-90. A tecnologia foi criada pela britânica LaserThor em novembro de 1999. Apesar disso, foi rejeitada pela própria Network Rail em 2002.
Hoje, ela opera comercialmente na Holanda. Conforme dados da IEEE Spectrum, também atua na Long Island Rail Road de Nova York desde 2018. Cada passada limpa uma faixa de apenas 20 milímetros do trilho.
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Ainda assim, a velocidade pode chegar a 80 km/h em equipamentos modernos. O feixe vaporiza qualquer matéria orgânica grudada no trilho em frações de segundo. Tudo isso acontece sem contato físico e sem químicos.
Como funcionam os trens com laser nos trilhos
O laser opera no comprimento de onda de 1.064 nanômetros. Esse valor é característico de cristais de neodímio dopado com ítrio-alumínio-granada (Nd:YAG). Cada pulso dura microssegundos.
Contudo, a frequência altíssima de 25 mil disparos por segundo gera energia suficiente para superaquecer a biomassa. Como resultado, a folha vira gás e cinza inerte. Segundo a IEEE Spectrum, a temperatura local atinge 5.000 °C.
Esse valor é próximo ao da superfície do Sol. O metal do trilho não absorve o comprimento de onda do infravermelho próximo da mesma forma. Então o aço sai praticamente intacto da operação.
Por isso, cada passada remove a contaminação ao longo de uma faixa de 20 milímetros — pouco mais de dois centímetros. Apesar de parecer estreito, é exatamente a área onde a roda do trem tem contato real com o trilho.
- Tipo de laser: Nd:YAG (1.064 nm), pulso curto
- Potência: 2 kW por canhão
- Frequência: 25.000 pulsos por segundo
- Temperatura no alvo: ~5.000 °C
- Faixa de limpeza: 20 mm de largura por passada
- Velocidade operacional: até cerca de 80 km/h
Por que folhas em trilho viram um problema mortal
Folhas caídas em outono parecem inofensivas. Contudo, quando passam sob o peso de um trem em alta velocidade, o material se compacta no trilho. Forma-se uma camada negra escorregadia chamada “leaf film”.
É algo entre teflon e grafite. O resultado é a chamada “patinação de roda”. O trem perde aderência, derrapa e atrasa frenagem.
Além disso, em certos casos dispara sistemas automáticos de emergência. Apenas no Reino Unido, o fenômeno foi responsável por 4,5 milhões de horas de atraso de passageiros em um único ano.
Por isso, durante décadas as ferrovias europeias usaram herbicidas como o glifosato, jatos de água em alta pressão e escovas mecânicas. Foram soluções caras, poluentes ou pouco eficazes. A demanda por uma técnica limpa abriu o caminho para o laser.
O britânico ex-Marinha que criou os trens com laser nos trilhos
A LaserThor foi fundada em novembro de 1999 por Malcolm Higgins. Ele é um ex-oficial da Royal Navy britânica. Apostava no uso militar e civil de fontes de luz coerentes de alta potência.
Conforme a IEEE Spectrum, Higgins se aproximou do Rutherford Appleton Laboratory, na Inglaterra. Em seguida, contatou o Instituto Fraunhofer, em Aachen, na Alemanha. Buscava parceiros técnicos.
O Fraunhofer construiu a primeira versão prática: um laser Nd:YAG de 1 quilowatt. O equipamento ficava empacotado dentro de uma caixa de um metro cúbico. Podia ser instalado em vagão de manutenção.
Em paralelo, o Rutherford Appleton emprestou expertise em pulsos de alta frequência. Posteriormente, a versão comercial dobrou para 2 quilowatts por canhão. Esse foi o salto que viabilizou o produto.
A Network Rail testou e desistiu
Em dezembro de 2002, a recém-criada Network Rail — que substituiu a Railtrack — assinou contrato. Receberia dois protótipos LaserThor. Apesar disso, segundo a operadora britânica, a tecnologia não funcionou com eficácia suficiente.
O problema estava nas velocidades em que precisavam operar. Higgins afirmou na mesma reportagem que a Network Rail simplesmente parou de retornar ligações depois do teste. A operadora britânica sustentou que precisava de limpeza acima de 80 km/h. O protótipo da época rodava a apenas 32 km/h.
Como consequência, o Reino Unido — pátria da invenção — abandonou o sistema. A história lembra a do programa Koralmbahn da Áustria. É um caso de tecnologia ferroviária que demora décadas para virar realidade.
Holanda e Nova York adotaram os trens com laser
Enquanto a Network Rail engavetava o projeto, a Nederlandse Spoorwegen testou o equipamento em um trem do tipo DM-90. Conforme a IEEE Spectrum, a operadora holandesa validou a tecnologia para combate sazonal a folhas. Depois ampliou seu uso na rede regional.
Em paralelo, a Long Island Rail Road, operada pela MTA de Nova York, fechou parceria em 2018 com a LaserThor. O objetivo era combater a patinação no corredor de subúrbio mais movimentado dos EUA. No outono de 2019, o protótipo rodou 12 horas por dia em escala operacional.
Hoje, a fabricante Laser Precision Solutions, sediada em Amsterdã, leva adiante a evolução comercial. A empresa anuncia velocidades de limpeza chegando a quase 100 km/h em equipamentos modernos. É uma resposta tardia à crítica original da Network Rail.
Por que cada passada limpa apenas dois centímetros
O detalhe da faixa de 20 milímetros parece incômodo, mas não é. A região de contato roda-trilho mede aproximadamente isso. É o padrão na maioria dos sistemas ferroviários comerciais.
De fato, é exatamente onde a aderência precisa estar limpa. Só assim o trem freia e acelera com segurança. Por outro lado, o feixe estreito também explica por que o sistema é tão preciso.
O laser não interage com balastro, dormente, fixações ou cabos. Dessa forma, o equipamento elimina o problema da contaminação cruzada. É algo que afeta jatos d’água e escovas mecânicas.
O que isso tem a ver com o Brasil
O Brasil tem mais de 30 mil quilômetros de ferrovias ativas. O destaque é a Estrada de Ferro Carajás, da Vale. Foi classificada pela ANTT como a mais segura do país.
Apesar disso, o operador brasileiro ainda não aderiu à limpeza por laser. O problema da folha é tipicamente temperado, não tropical. Em contrapartida, a Vale já usa inteligência artificial e sensores ópticos.
O monitoramento ocorre na integridade do trilho na EFC. A instrumentação combina temperatura, ruído, ultrassom, vídeo e medição dimensional a laser. Conforme a ANTT, o ciclo de novas concessões retomado em 2026 inclui exigências mais duras.
Nesse sentido, a logística do petróleo, do gás e dos biocombustíveis brasileiros depende cada vez mais da malha ferroviária. Cada hora de paralisação na linha de minério ou de grãos representa pressão direta sobre os portos. Esses portos escoam derivados, GNL e biodiesel.
Limitações dos trens com laser nos trilhos
Apesar do avanço, o sistema laser ainda tem custo elevado por trem-equipamento. Hardware óptico industrial não é barato. Além disso, sensores podem falhar em neblina densa.
A tecnologia ainda não foi testada em climas tropicais úmidos. A folhagem persistente é diferente da europeia caduca. De fato, especialistas apontam que o ROI é evidente em redes ricas.
É o caso de redes com estações próximas e tráfego de passageiros sensível a atrasos. Holanda, Reino Unido e EUA se enquadram. Em ferrovias de carga pesada como Carajás ou EF-Vitória-Minas, a equação muda.
O impacto das folhas é menor lá. Ainda assim, o conceito de “limpar sem tocar” tende a se espalhar. A própria descarbonização ferroviária — pauta global pós-2030 — deve favorecer o abandono de herbicidas.
Um detalhe que explica o sucesso silencioso
Curiosamente, quase nenhum passageiro de Long Island ou de Roterdã sabe disso. O trem que vê passando às 4 da manhã carrega um canhão de laser na barriga. Isso é parte do design.
A operação roda à noite, em janelas de manutenção, sem público em estações. Conforme a IEEE Spectrum, manter o sistema invisível para o usuário é justamente o objetivo. Quando funciona, o trem comum chega no horário no dia seguinte.
Quando falha, o passageiro sente. A queixa volta ao operador na forma de pesquisa de satisfação. Em última análise, a história do laser ferroviário é também a de como uma tecnologia de defesa britânica virou produto holandês.
Virou também importação americana. No entanto, o Brasil ainda observa de fora. Apesar de ter a malha mais segura do mundo emergente, segue sem aderir aos trens com laser nos trilhos.
2000 graus não derreteria o trilho?
metal do trilho não absorve o comprimento de onda do infravermelho próximo da mesma forma. Então o aço sai praticamente intacto da operação.
Esta explicação é do próprio texto!
Soprador forte não expulsa as folhas do trilho?
Soprador foi testado e descartado: vento espalha as folhas pelos trilhos vizinhos e não tira a camada gordurosa que forma quando a folha é esmagada. O laser vaporiza a camada inteira.
Exato, Demétrio — o aço reflete boa parte do infravermelho próximo, a folha absorve. É por isso que funciona sem comer o trilho.