Meu pai, como alguns leitores desse site sabem, é um engenheiro civil que passou a carreira toda trabalhando com engenharia ferroviária. Ele é também Ph.D. em transportes com ênfase em trens de levitação magnética, tendo feito seu pós doutorado na Alemanha. Ele também é o autor da patente do Maglev Cobra, aquele trenzinho que “voa” lá na UFRJ usando supercondutores para demonstrar a tecnologia de levitação para circuitos urbanos, de baixa velocidade, que nós construímos numa parceria com a UFRJ e o Instituto Nacional de Tecnologia, entre outros parceiros.

Recentemente, o meu pai me mandou sua ideia de projeto para a linha 3 do Metrô.

Sim, é aquele assunto que é parte da série de coisas que o carioca já não aguenta mais ver político falando e que eles desenterram (convenientemente), sempre perto das eleições, coincidência, né?

Eu não sei se você também curte o assunto do transporte urbano que ao meu ver é uma das grandes mazelas sociais dos centros urbanos hoje, e um problema nevrálgico com reflexos em violência – questões fundiárias – questões ambientais, problemas de natureza social como redução na qualidade de vida, produtividade geral, comprometimento do tempo das pessoas e etc.
Caso você tenha interesse nesse tipo de assunto, vou colar aqui esse estudo do meu pai.

A LINHA 3 do METRÔ RIO

Uma promessa de 150 anos, mas factível até 2026

1. Introdução

Em 1875 o Imperador brasileiro D. Pedro II (1825-1891) tentou criar uma ferrovia tubular entre a Corte, na cidade do Rio de Janeiro e cidade de Niterói, então a capital da província do Rio de Janeiro.

Em 1975, cem anos depois, o Metrô Rio, ainda com as suas duas linhas Linha #1 e Linha #2 em construção, projetou a Linha #3, para realizar o sonho do Imperador, aproveitando as linhas e a faixa de domínio da antiga Estrada de Ferro Leopoldina (Leopoldina Railway).

Em 30 de abril de 2016 o Metrô Rio inaugurou a Linha #4, de Copacabana até a Barra da Tijuca, enquanto a Linha #3, capaz de beneficiar cerca de 650 mil pessoas diariamente, continuava sendo um sonho irrealizável, por razões políticas, mas sobretudo tecnológicas.

            Não faz mais sentido repetir a proposta de 1975, de levar a LInha #3 até São Gonçalo, desconsiderando a concentração populacional na Região Oceânica de Niterói e Maricá, bem como manter a Ilha do Governador padecendo de uma ligação metroviária moderna.

Portanto, dois túneis submersos de 11 e 6 km são propostos, complementado por dois outros de 7 km cada.

Ao invés dos pesados carros de passageiro do metrô, com 3m de largura, propõe-se VLT (Veículo Leve sobre Trilho), de 2,5m de largura, porém Híbrido (ferroviário e maglev), capazes de circular em linha dupla em um túnel de 6,7m de diâmetro, com a mesma capacidade de passageiros/hora/sentido, em um trem com lotação confortável de 6 passageiros/m² mas de comprimento 20% superior.

O objetivo deste texto é propor um programa de trabalho, para elaborar um Estudo de Viabilidade e Projeto Básico de Engenharia, para ser apresentado ao Governo Federal do Brasil, de forma a incluir a implantação da Linha #3 proposta, no PAC 3 (Programa de Aceleração do Crescimento 3), até o final de 2025. Ao incorporar privilégios da patente BR 10 2022 005799-0 no artigo 74 da Lei nº 14.133/2021, será possível iniciar as obras pelo Metrô Rio no primeiro semestre de 2026.

2. Atividades da Proposta de Trabalho

2.1 Atividades da Análise de Viabilidade

2.1.1 –  Passengers Marketing Study Line #3

A Região Metropolitana do Rio de Janeiro, conhecida como Grande Rio, abriga na capital carioca 6,2 milhões de habitantes, equivalente a 53,4%. A segunda cidade mais populosa do Estado, São Gonçalo, encontra-se na Região Leste Brasileiro, que totaliza 1,8 milhões de habitantes, equivalente a 15,7% nos seus cinco municípios (Niterói, São Gonçalo, Itaboraí, Maricá e Tanguá). A Baixada Fluminense, com 13 municípios e 3,6 milhões de habitantes, representa 31% da Região Metropolitana.

Os estudos realizados pelo PDTU – Plano Diretor de Transporte Urbano, um programa da Secretaria Estadual de Transportes, demonstram que a cidade de São Gonçalo envia diariamente 197 mil pessoas para Niterói e 134 mil para o Rio. Niterói envia para o Rio de Janeiro diariamente 117 mil pessoas e recebe do Rio 18,6 mil. A movimentação diária entre os municípios é de 645 mil passageiros.

Estes números iniciais, sem considerar a movimentação no próprio município, que deve pelo menos igualar à movimentação de passageiros para os vizinhos, indica a seguinte movimentação nas linhas subterrâneas revistas:

• Túnel Rio-NIterói L#3: 325 mil
• Túnel Barcas-Pendotiba L#3 Sul: 235 mil
• Túnel Barcas-Neves L#3 Norte: 467 mil

O MetrôRio transporta atualmente cerca de 700 mil passageiros diários, nas Linhas #1, #2 e #4, todos no próprio município do Rio de Janeiro. Incluindo a movimentação interna  nos municípios formadores da Região Leste Metropolitano, é possível que a quantidade supere a movimentação do Metrô Rio.

Atualizar os números e aprofundar nas pesquisas de Origem e Destino, bem como no perfil socioeconômico dos passageiros será objeto desta primeira atividade. Os benefícios sociais serão imediatos, pois os moradores de Niterói e São Gonçalo perdem em torno de três horas diárias no trânsito, em dias normais. Este tempo poderá ser reduzido a 30 minutos diários, ida e volta.

Gerar impacto positivo social e econômico em comunidades onde operam é um dos objetivos da Mubadala Investments Company, o Fundo Mubadala, que controla o MetrôRio.

2.1.2 – Tariff Study L#3

O valor da tarifa do Metrô Rio é regulamentada pela AGETRANSP. Trata-se de uma Agência criada para regulamentar os serviços públicos de transportes aquaviário, ferroviário, metroviário e rodoviário do Estado do Rio de Janeiro.

Associação Nacional dos Transportadores de Passageiros sobre Trilhos, ANTPTrilhos, se comparado com as outras cidades com malha metroviária, o estado do Rio é o que tem o menor apoio financeiro do governo na tarifa, com percentual de apenas 12%, em 2023. Em São Paulo, por exemplo, que têm duas linhas privatizadas, a gestão paulista concedeu 44% de aporte no preço da passagem.

No Rio, esses 12% se referem ainda apenas à tarifa social, não incide sobre os custos da operação. Tarifa social de R$ 5,00, o Decreto 49.039, de 11/04/2024, instituiu o valor da Tarifa Social e Temporária do Serviço Público de Transporte Metroviário, a vigorar de 12/04/2024 a 11/04/2025, publicada no DOERJ em 11/04/2024.

A Tarifa atual de R$ 7,50 aprovada na Deliberação/AGETRANSP Nº 1375 de 27/02/2024, publicada no DOERJ em 11/04/2024, é a mais cara do Brasil, refletindo a falta de uma política nacional de subsídios ao transporte público.

A NTU, Associação Nacional das Empresas de Transporte Urbanos, propõe a criação de uma “Bolsa de Transporte” para disciplinar os subsídios públicos para operação e investimentos. No Programa de Aceleração do Crescimento PAC 3, estão previstos R$48,8 bilhões, equivalentes a US$ 9 bilhões, ao dólar americano a R$5,40,  para projetos de mobilidade urbana. Há muitas oportunidades no horizonte.

Portanto, esta atividade é importante para vislumbrar a política tarifária para a concessionária ter segurança quanto ao retorno dos investimentos.

2.1.3 – Operational Revenue L#3

Nos sistema metroviário coovencionais, a receita operacional decorre da tarifa aplicada à uma demanda atraída pela qualidade do serviço. Na L#3 a qualidade do serviço a ser prestado será muito superior ao serviço de ônibus e barcas concorrentes, portanto pode-se imaginar uma receita anual no mínimo de (650.000*7,5*300 =) R$1,46 bilhões, equivalentes a US$271 milhões por ano.

Porém, este número pode sofrer alterações, de acordo com a efetiva demanda a ser atendida e às políticas tarifárias do governo. Nesta atividade a formação da Receita Operacional será detalhada e as oportunidades e os riscos devidamente avaliados.

2.1.4 – Operational  Expenses L#3

No Metrô Rio inexiste operação “driver less”, como em São Paulo, na Linha 4 Amarela, concedida à CCR, a mais lucrativa do Metrô SP. Nas operações em túneis e em linha elevada, o VLTHM pode operar sem maquinista, com toda segurança. Entretanto, em vias de superfície, operando como um LRV tradicional, sujeito às interferências do tráfego e a movimentação de pedestres, a presença de um operador experiente é fundamental. Recursos Humanos é o maior item de despesas e vários cenários de incorporação de tecnologia devem ser considerados.

Gasto com energia elétrica é o segundo item de despesas, como o VLTHM opera em via elevada sob uma cobertura de painel solar de 600 Wp dupla face, composta de 7 módulos de 5,38m² a cada 2,4m, resultando em 15.688 m²/km, em uma região onde a irradiação solar média anual é de 1.822 kWh/m².

Manutenção da via permanente e do material rodante é o terceiro item de custo. Entretanto, em um trem de levitação magnética, não há fricção entre roda e trilho, pois o trem levita em um campo magnético em torno de 10mm de gap. O motor linear não tem peças móveis, resultando em menor manutenção. Admite-se uma redução de 50% nos custos de manutenção devido à tecnologia.

Neste atividade, com apoio do Metrô Rio no fornecimento de informações relevantes, a formação das despesas operacionais da futura L#3 será detalhadamente calculada, dando confiabilidade às projeções.

2.1.5 – No-tariff Revenue L#3

O conceito “Infra Upcycling”, onde a reciclagem inteligente do Upcycling é aplicada à uma infraestrutura, foi apresentado no 25º Congresso de Levitação Magnética e Motores Lineares, realizado na China em outubro de 2022, pelo autor em parceria com o prof. Emmanuel Matsika, da Universidade de Newcastle (UK). Como na África existem nove bitolas diferentes, o VLTHM é uma maneira econômica de padronizar as bitolas. Com o bogie híbrido é possível o trem sair como equipamento ferroviário em uma bitola, levitar na bitola padrão de 1.435mm e finalizar como equipamento ferroviário em outra bitola diferente das anteriores, unifica-se as bitolas através do equipamento e não da via permanente e ainda gera energia fotovoltaica ao longo do percurso. Portanto, a receita extra tarifária viria da produção e comercialização da energia fotovoltaica excedente à operação.

Outra fonte de geração de receita extra tarifária, em operação há muitos anos inclusive no Brasil (Shopping Vilarinho em Belo Horizonte, MG), é a utilização do espaço aéreo sobre a ferrovia ou mesmo de rodovias, para implantação de Estação Shopping, áreas de atendimento sociais e até mesmo grupos residenciais.

Neste item será analisado o potencial de geração de receita extra tarifária na L#3, ficando logo evidente a alocação da energia fotovoltaica excedente à operação do Metrô no Porto São Gonçalo Baía da Guanabara (SGBG), que será especializado em gerar Hidrogênio Verde (H2V) para exportação. Com o baixo valor da energia no mercado livre, exportar H2V tem demonstrado uma rentabilidade maior no investimento fotovoltaico.

2.1.6 – Cash Flow L#3

Com a conclusão das atividades anteriores, será possível montar o fluxo de caixa descontado, para a modelagem de cenários econômicos.

2.1.7 – Economic Indicators L#3

            Da mesma forma, aplicando técnicas de matemática financeira extraem-se os indicadores econômicos necessários para a tomada de decisão com segurança.

2.2 – Atividades do Projeto Básico de Engenharia

            As atividades previstas nos itens seguintes estão amparadas em dois dispositivos legais:

• Carta-Patente do Truque Híbrido Ferroviário e de Levitação Magnética

• Inexigibilidade de Licitação por sua aplicação (Art. 74 Lei nº 14.133/2021)

  

2.2.1 – Supplier Registration

Esta atividade deve ter início no primeiro momento da aceitação da proposta, visando estabelecer parcerias estratégicas com empresas do mundo inteiro, que passam a ser representantes exclusivos para determinados mercados e fornecedoras exclusivas de equipamentos e serviços.

Visando estabelecer no longo prazo o prosseguimento das pesquisas sobre levitação eletromagnética aplicada no conceito “Infra Upcycling”, que reduz custos, acelera os prazos de implantação e traz evidentes benefícios sociais e ambientais, é interessante o quanto antes estabelecer parcerias com Universidades e Centros de Pesquisas Científica e Tecnológicas em todos os países interessados.

No caso da L#3, considerando que o controle do Metrô Rio é da Mubadala Investment Co., sediada em Abu Dhabi, nos Emirados Árabes Unidos  (EAU),  empresas dos países de cultura islâmica com que mantêm boas relações comerciais e diplomáticas, despontam como alvo prioritários.

2.2.2 – Railway Line Study L#3

2.2.2.1 – Linha #3 Norte

A ferrovia de bitola métrica foi desativada nas cidades de Niterói e São Gonçalo há mais de 20 anos, sendo virtualmente inviável em Niterói. Por esta razão preconiza-se 11 km de Neves, na saída do túnel que tem origem em Niterói até ao Jardim Catarina.

Esta atividade compreende uma análise detalhada da situação atual do antigo leito ferroviário, tendo em vistas as seguintes opções:

• Implantação de grandes estações subterrâneas, principalmente em Niterói
• Implantação de estações simples (pontos de paradas de VLT) em 11 km.
• Implantação de corredor de BRS (Bus Rapid System) em São Gonçalo com via elevada para o VLTHM, com cobertura de painéis solares em 11 km.
• Implantação de ciclovia ao longo do antigo leito ferroviário, com VLTHM em via elevada, com cobertura de painéis solares ao longo de 11 km.

Como um dos objetivos da Linha 3 é propiciar melhor acessibilidade ao COMPERJ – Complexo Petroquímico do Estado do Rio de Janeiro, atualmente GASLUB Itaboraí, destinado a processar o gás natural oriundo das reservas do Pré-Sal no litoral fluminense. À primeira vista, a melhor opção é uma via elevada no espaço aéreo das rodovias RJ-104 (10 km), BR 493 (8,2 km) e pela estrada de acesso ao GASLUB por mais 8,3 km, totalizando 26,5 km, capaz de gerar a seguinte produção de energia:

2.2.2.2 – Linha #3 Sul

Como na Linha 3 Norte, a partir da saída de um túnel em Pendotiba, cerca de 100m acima do nível do mar, a linha desenvolve-se ao longo da Estrada Caetano Monteiro, como primeira sugestão.

Para o correto desenvolvimento desta atividade, dado a inexistência de linhas ferroviárias anteriores, como no caso de São Gonçalo, é fundamental a participação da área de planejamento de infraestrutura do município de Niterói e com a contratação de consultores locais com experiência e bom contatos políticos.

2.2.3 – Environment Study L#3

As leis ambientais no Brasil são muito rígidas, apesar de nem sempre aplicadas. Muitos projetos fracassam por não lhes ser dada a devida atenção. Todos os grandes municípios têm uma Secretaria de Meio Ambiente que necessita participar, desde o início, de qualquer discussão envolvendo a implantação de infraestrutura de transporte. Vencida as objeções municipais, é necessário a aprovação dos órgãos estaduais e finalmente dos órgãos federais. Devido às várias hierarquias, não é uma atividade simples, mesmo com as vantagens da tecnologia.

2.2.4 – Geologic Study L#3

Geologicamente a área urbana na Região Metropolitana do Rio de Janeiro é muito antiga, daí a predominância de formações rochosas arredondadas pela erosão. É frequente a existência de rochas fraturadas, o que dificulta a escavação de túneis. Por outro lado, trata-se de uma região bem estudada, sendo relativamente fácil contar com bons profissionais e consultores na UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro e a UFF – Universidade Federal Fluminense, além do Centro de Hidrografia da Marinha. Pelo fato do autor ter tido relações profissionais com todos estes órgãos, é uma tarefa que pode ser realizada a contento.

2.2.5 – Tunnel Boring Machine (TBM) Application L#3

A primeira aplicação bem sucedida foi desenvolvida pelo Sir Marc Isambard Brunel durante as escavações do Thames Tunnel em 1825. Ao longo desses quase dois séculos a tecnologia teve grande evolução, com muita experiência disponível no Brasil. O Estado do Rio de Janeiro é proprietário de uma TBM de 11,5m de diâmetro usada na abertura dos túneis da Linha 4 do Metrô Rio.

O custo de perfuração de um túnel é diretamente proporcional ao volume de solo ou rocha escavado. Este volume é dado pela área da seção transversal, multiplicada pelo comprimento do túnel. Para saber a relação das áreas entre duas seções circulares basta a relação dos seus respectivos quadrados, portanto um túnel escavado com a tuneladora usada na Linha 4 do Metrô Rio e as tuneladoras usadas na Linha 7 do Metrô de São Paulo tem um custo unitário por metro no mínimo (11,5²/6,7²=)  2,94 vezes maior, para um tipo mesmo solo e rocha. Em outras palavras, com o custo de escavação de 10 km com a tuneladora carioca daria para escavar 29,4 km com as tuneladoras de São Paulo.

Com a largura de 3m dos carros de metrô não é possível dois trens em um túnel de 6,70m de diâmetro, razão pela qual, na Linha 7 do Metrô de SP cada túnel é para uma linha singela. Entretanto, com a largura do VLT de 2,54m, como o equipamento do VLT Carioca, é possível instalar uma linha dupla com passarela de segurança entre elas de 95 cm. Diante desta grande vantagem, nesta atividade uma análise técnica mais profunda junto ao fabricante alemão será realizada, pois a levitação eletromagnética trabalha com precisões milimétricas.

Uma diferença fundamental em comparação com os túneis convencionais com revestimento por peças de concreto protendido formando o círculo, será a adoção de platinado ou aço corten (resistente à corrosão), possivelmente na espessura de 50,4 mm (2”) a um custo maior. Portanto cabe uma análise detalhada.

2.2.6 – Capex Subway Tunnel L#3

O custo efetivo de escavação de túneis utilizando TBM depende de uma profunda análise das condições geológicas a serem enfrentadas pelo equipamento, atividade prevista no item 2.2.4.

Contando com o apoio de empresas experientes nas escavações do Metrô Rio não é tarefa das mais complexas obter o custo previsto com a implantação de túneis mais estreitos e mais fáceis de serem construídos. O mercado para este tipo de serviço será muito maior, atingindo mesmo cidades de porte médio interessadas em implantar sistemas de VLT no transporte público, com mínima intervenção urbana, pois o trem VLTHM levita com precisão no interior do túnel e circula de maneira ferroviária nas ruas e avenidas.

2.2.7 – Capex Underwater Tunnel L#3

O Eurotúnel de 50 km entre a Inglaterra e a França foi inaugurado há 30 anos, em 6 de maio de 1994. O Brasil não possui experiência em túneis submersos, mas não haverá dificuldade em contar com técnicos experientes na Europa. A distância submersa do primeiro túnel é relativamente curta, como demonstram as figuras:

À primeira vista a melhor opção parece ser escavar 694m em terra firme na Praça Mário Lago (“Buraco do Lume”) até a direção da cabeceira Norte da pista do Aeroporto Santo Dumont, prosseguir por mais 776m com profundidade máxima de 12m, atravessar a baía com a profundidade máxima de 33m em 2.834m, alcançar novamente profundidade máxima de 12 m e seguir em direção ao estacionamento de ônibus em frente ao Terminal Rodoviário Presidente João Goulart em Niterói, com cerca de 300m em terra firme, totalizando 5,7 km.

A estação inicial da L#3 encontra-se a 250m da Estação Carioca, a mais movimentada do Metrô Rio. Para evitar que o passageiro da L#3 sofra o efeito de intempéries, futuramente pode haver um túnel para pedestres interligando as estações. Se a L#3 for de implantada por uma outra empresa que não seja o Metrô Rio, pode-se utilizar o sistema adotado na Linha 4 Amarela do Metrô de São Paulo onde uma catraca na ligação computa a movimentação para fins de rateio tarifário.

Após o túnel de 5,7 km, sendo 1,0 km em terra firme, o primeiro túnel chega em Niterói. Uma localização possível é o atual estacionamento para ônibus que atendem ao Terminal Rodoviário Presidente João Goulart. Entretanto, outras áreas potenciais já foram mapeadas na área, com canteiros abandonados e espaços hoje ocupados por estacionamentos. Nessa área é onde a L#3 divide-se em dois túneis de 7,5 km cada, nas direções Norte e Sul.

2.2.8 – Capex Railway L#3

Existe um ótimo acervo de experiência prática de engenharia civil na instalação de vias de superfície na região, por conta da implantação do VLT Carioca. A contratação de técnicos que trabalharam nesta obra, realizada para o evento XXXI Olimpíadas, Jogos Olímpicos do Rio de Janeiro 2016.

2.2.9 – Capex Elevated Guideway L#3

A via elevada para o VLTHM constitui a maior extensão e o maior custo de engenharia civil, sendo uma estrutura mais econômica se realizada com peças de concreto protendido pré-fabricada. Na região metropolitana do Rio de Janeiro existem várias empresas capazes de fornecer e montar tais componentes, muito utilizadas em passarelas de pedestres sobre rodovias. A UFRJ dispõe de professores especializados no tema e no mercado do Rio de Janeiro, calculistas experientes, sendo as normas técnicas brasileiras rigorosamente cumpridas pelos fabricantes.

2.2.10 – Capex Stations and Facilities L#3

A localização das estações e das edificações auxiliares, como Centro de Manutenção e Centro de Controle deverão ter a localização bem estudadas e de acordo com as cidades servidas, considerando o custo das obras, desapropriações possivelmente necessárias e o fato de se constituírem Pólos Geradores de Viagens.

2.2.11 – Capex Systems Engineering L#3

Engenharia de Sistemas, será o maior custo após a engenharia civil, envolve a alimentação elétrica dos veículos, sinalização, comunicação, instalação dos painéis solares, coleta e eventual armazenamento da energia, sistemas de segurança, cobrança tarifária, além de iluminação e refrigeração de edifícios. Além de atividades regulares, envolve também algum tipo de pesquisa e inovação, como a possível utilização de hidrogênio verde produzido. Portanto, vários avanços tecnológicos podem ser conseguidos nesta atividade de vital importância.

2.2.12 – Capex Light Rail Vehicle Hybrid Maglev L#3

Para a Copa do Mundo 2014 realizada no Brasil, foram adquiridos para a cidade de Cuiabá, capital do estado do Mato Grosso, onde ocorreram jogos, 40 VOLTs de sete carros, portanto 280 veículos, fabricados pela CAF da Espanha, que venceu a licitação internacional. Os trens chegaram a tempo, mas a linha nunca ficou pronta. Dez anos depois, os equipamentos nunca utilizados foram vendidos pelo estado do Mato Grosso ao estado da Bahia por R$793,7 milhões (equivalente a US$146,98 milhões), em cinco pagamentos anuais, corrigidos pela inflação. Os equipamentos serão revisados pelo fabricante antes de entrarem em operação. Acompanhar a evolução deste negócio será importante para esta atividade.

2.2.13 – Capex Others L#3

Trata-se de uma reserva técnica para reforçar alguma atividade subavaliada ou que deixou de ser considerada.

2.3 – Cronograma Financeiro da Proposta

3 – Conclusões

O calendário político é imutável. Para que seja incluído no orçamento do PAC 3 (Programa de Aceleração do Crescimento 3) para 2026, a viabilidade econômica deverá estar demonstrada, os acordos de PPP encaminhados e o cronograma de desembolso do governo federal devidamente estabelecido, antes da aprovação pelo Congresso Nacional brasileiro do Orçamento da União, nos prazos a serem estabelecidos pela Lei das Diretrizes Orçamentárias de 2025..

Eduardo David[1]

eduardogdavid@gmail.com

Salamanca, 28/06/2024

[1] Eduardo Gonçalves David, brasileiro-espanhol, Prof. Dr Engenharia de Transportes, engenheiro civil com especialização ferroviária, com 50 anos de experiência profissional, CEO da Kling David Consultores SLU, na Espanha. Nos últimos 17 anos dedicados à pesquisa e inovação em trens de levitação magnética e detentor da patente do Truque Híbrido Ferroviário e de Levitação Magnética (maglev), da via permanente híbrida e outras no setor. Autor de 16 livros publicados, inclusive em Mandarim. Proponente do conceito “Infra Upcycling”, apresentado no 25º Congresso Maglev 2022.