Ferrocarriles - Erich Villavicencio G. v2.0

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULT ACULTAD DE INGENIERÍ INGENIERÍA A CIVIL CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE VIALIDAD Y GEOMÁTICA

PRESENTACIÓN DEL CURSO Docente

:

Erich Villavicencio

Curso

:

Ferrocarriles

Ciclo

:

2016 - I

Código

:

TV 715 - G

Aula

:

J2 - 232

Presentación del Curso de Ferrocarriles: Aspectos Académicos Académicos Información General  Ciclo Lectivo

:

2016 – I

 Profesor

:

Erich Villavicencio G.

 Curso

:

Ferrocarriles

 Código

:

TV 715 – G

 Créditos

:

03

 Horario de clase :

Teoría

(2 Hrs) : Miércoles de 18:00 – 20:00 horas en J2-232

Práctica (2 Práctica (2 Hrs) : Martes de 16:00 – 18:00 horas en J2-102  Pre - Requisito

:

TV 615 (Caminos I) // TV 761 (Diseño Vial)

 Condición

:

Electivo

Presentación del Curso de Ferrocarriles: Aspectos Académicos Académicos  Sistema de Evaluación:

G Siendo:

Promedio Final (PF):

EP : Examen Parcial (10 Mayo) EF : Examen Final Final (05 Julio)

PF = EP + EF + PP

ES : Examen Sustitutorio (19 Julio)

3 Promedio de Prácticas (PP):

OBS. : Carné Universitario

PP = 8=1  Comprendiendo las 8 Notas, (NO SE ELIMINA NINGUNA NOTA):  Práctica Calificada de Aula (2)

NOTA PC1,2 = 0.7PA1,2 + 0.3PCL3 Pruebas en línea Siendo:

* PA1: Práctica de Aula 1 y PCL: Promedio de Control de Lectura * En total 6 Controles Controles de lectura, 1 cada 3 semanas semanas

 Informes de Visitas de Campo (2) y Visitas Técnicas (3)  Trabajo de Campo (1)

Presentación del Curso de Ferrocarriles: Aspectos Académicos Académicos  Bibliografía Básica:

Información General  Ferrocarriles Metropolitanos; Manuel Melis M. & Francisco J. Gonzales F. - 2008  Trat Tratado ado de Ferrocarriles; Fernando Oliveros Rives - 2004  Curso de Ferrocarriles; Manuel Losada  Desarrollo de los Ferrocarriles en el Perú; Klaus Kemp H. – 2002  Apuntes y Separatas Separatas Máster Ferroviario Ferroviario U.P.C. U.P.C. España – 2012  Cursos Técnicos Cortos; Fundación de Ferrocarriles Españoles – 2012  Nociones Básicas Ferroviarias; RENFE - 2009  Infraestructur Infraestructura a Ferroviaria: Andrés Andrés López Pita – 2006  Explotación de Líneas de Ferrocarril; Andrés López Pita - 2006

Presentación del Curso de Ferrocarrile Ferrocarriles s Aspectos Académicos Académicos  Bibliografía Básica: (Continuación)

Páginas Web  ADIF ADIF,, España: www.adif.es  RENFE, España: www.renfe.com  Unión Internacional de Ferrocarriles (Inglés): www.uic.org  Asociación Americana de Ferrocarriles Ferrocarriles (Inglés) (Inglés) www.aar.org  Asoc. Americana de Ing. Ferroviaria Ferroviaria y Mantenimiento Mantenimiento (Inglés): www.arema.org  Asociación Nacional Nacional de Transporte Transporte Ferroviario, Ferroviario, Brasil (Portugués): (Portugués): www.antf.org.br  Asociación Latinoamericana Latinoamericana de Metros Metros y Subterráneos: Subterráneos: www.alamys.org

Revistas  Vía Libre, España: www.vialibre-ffe.com  Líneas, España: www.revistalineas.com/  Revista Ferroviaria, Brasil (Portugués): www.revistaferroviaria.com.br

Presentación del Curso de Ferrocarrile Ferrocarriles s Aspectos Académicos Académicos  Bibliografía Básica: (Continuación)

Páginas Web Perú  Ferrocarril Central Andino

https://www.ferrocarrilcen https://www .ferrocarrilcentral.com.pe/ tral.com.pe/

 Ferrovías Central Andina

http://www.ferroviasperu.com.pe/

 Ferrocarril Transandino

http://www.ferrocarriltran http://www .ferrocarriltransandino.com/index sandino.com/index1.htm 1.htm

 Perú Rail

https://www.perurail.com/es/

 Inca Rail

http://incarail.com/

 Línea 1 Metro Lima

http://www.lineauno.pe/

 AA AATE TE

http://www.aate.gob.pe/

 ProInversión

http://www.proinversion.gob.pe/

 OSITRAN

http://www.ositran.gob.pe/0/hom http://www .ositran.gob.pe/0/home.aspx e.aspx

 MTC

http://www.mtc.gob.pe/portal/inicio. http://www .mtc.gob.pe/portal/inicio.html html


FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE VIALIDAD Y GEOMÁTICA

INTRODUCCIÓN Docente

:

Erich Villavicencio G.

Tema

:

Introductorio

Asignatura :

Ferrocarriles

Ciclo

:

2016 - I

Sección

TV 715 - G

Aula

:

J2 - 232

:

UNI, 23 de Marzo del 2016

1.0

Consideraciones Generales de la vía

1.1

Camino de Rodadura

1.2 Ancho de vía y tipos 1.3 Entrevía 1.4 Gálibo 1.5

Características de la Vía

2.0

Consideraciones Generales del Material Rodante

2.1 Locomotora 2.2 Tren convencional Pasajeros: Material remolcado 2.3 Tren Mercancías: Clasificación del Material remolcado 2.4 Bogie 2.5

Rueda y pestañas interiores

3.0

Consideraciones Generales de la Línea Aérea de Contacto

3.1 Catenaria 3.2

Catenaria Flexible

3.3

Catenaria rígida

3.4

Descentramiento del hilo de contacto

1.0

Consideraciones Generales de la vía

1.1

Camino de Rodadura

1.2 Ancho de vía y tipos 1.3 Entrevía 1.4 Gálibo 1.5

Características de la Vía

2.0

Consideraciones Generales del Material Rodante

2.1 Locomotora 2.2 Tren convencional Pasajeros: Material remolcado 2.3 Tren Mercancías: Clasificación del Material remolcado 2.4 Bogie 2.5

Rueda y pestañas interiores

3.0

Consideraciones Generales de la Línea Aérea de Contacto

3.1 Catenaria 3.2

Catenaria Flexible

3.3

Catenaria rígida

3.4

Descentramiento del hilo de contacto

1.1 CAMINO DE RODADURA

Para conseguir la rodadura y guiado de los vehículos, con seguridad y confort, es necesario realizar un conjunto que soporte, con pequeñas deformaciones elásticas, los esfuerzos producidos por el paso de los trenes. Partes:  

Infraestructura: Conjunto de obras que conforman la plataforma (terraplén, trinchera, puente, túneles …) Superestructura: Formado por el balasto, durmientes, carril y accesorios.

Fuente: José Manuel García Díaz de V. 2009-2010

Funciones:

a) Carril: Elemento resistente que soporta directamente las cargas de las ruedas, así como permite realizar el guiado de las mismas.

1.1 CAMINO DE RODADURA (Continuación)

b) Durmientes: Permite mantener la separación de los carriles y transmitir los esfuerzos que soportan los carriles al balasto. c) Balasto: Transmite y reparte sobre la plataforma, lo más uniforme posible, las cargas de los trenes.

Fuente: López Pita 2006


1.2 ANCHO DE VÍA Y TIPOS

a

El Ancho de vía (a), también denominado trocha, es la distancia nominal medido entre las caras internas de los carriles, expresado en milímetros; esto medido a una altura de 14,5 mm ( ± 0,5 mm) por debajo del plano de rodadura. Tipos:

En el mundo existen numerosos anchos de vía, destacando así: 914 mm  Trocha Angosta : : 1000 mm  Trocha Métrica  Trocha Standard : 1435 mm Fuente: Alberto García A. – FFE, 2010

1.2 ANCHO DE VÍA Y TIPOS (Continuación)

La elección del ancho de vía es uno de las primeras decisiones a la hora de proyectar una nueva línea ferroviaria. Principales Anchos de vía en el Mundo

Fuente: Alberto García A. – FFE, 2010

VIDEO Fuente: Alberto García A. – FFE, 2010

1.3 ENTREVIA (Entre ejes)

Es la distancia medida entre ejes de vías contiguas, expresado en mm.


1.4 GÁLIBO

Se entiende así a las secciones transversales que permiten determinar el contorno máximo del material rodante (vacío o en carga), y la posición relativa de las obras de fábrica y obstáculos respecto a la vía.

1.4 GÁLIBO (Continuación)

Tipos de gálibo: 

Gálibo de Material móvil. Contorno máximo que no debe rebasar el material motor y móvil en la vía.



Gálibo de Obra: Es más amplio que el anterior, define las medidas a adoptar para todas las obras que llevan consigo una Instalación Ferroviaria, como andenes, túneles.

Gálibo de Túnel para vía recta


1.4 GÁLIBO (Continuación)

Gálibo RENFE para mercancías


Gálibo de Túnel para vía doble en curva

Fuente: Manuel Losada, 1995

1.5 Características de la vía

a) Resistencia Necesaria para que la vía NO adquiera deformaciones permanentes pronunciadas, ni en planta ni en perfil, al paso de las formaciones ferroviarias. b) Flexibilidad Derivada del hecho de que los vehículos que circulan por ella, son pesados y rígidos, y es necesario evitar reacciones violentas. c) Continuidad Otra cualidad necesaria de la vía, es su continuidad geométrica, tanto en planta como en perfil. La discontinuidad del carril se solucionó con el carril soldado.

1.5 Características de la vía (Con tinu ación) Eclisa Fuente: Apuntes de Máster Ferroviario 2011-2012

Una discontinuidad en sentido vertical (Bache de la vía) puede dar lugar a una aceleración instantánea de un eje montado del orden de 10g. d) Inclinación del carril Hacia el interior 1:20, excepcionalmente 1:40. Esta disposición tiene dos objetivos: mejorar la estabilidad y reducir los desgastes de la rueda. e) Carga máxima admisible por eje Europa 20-22.5 Ton/eje, América 30-32.5 Ton/eje Incluso en alguna líneas norteamericanas se tiene 42.5 Ton/eje

1.0 Consideraciones Generales de la vía 1.1 Camino de Rodadura 1.2 Ancho de vía y tipos 1.3 Entrevía 1.4 Gálibo 1.5 Características de la Vía

2.0 Consideraciones Generales del Material Rodante 2.1 Locomotora 2.2 Tren convencional Pasajeros: Material remolcado 2.3 Tren Mercancías: Clasificación del Material remolcado 2.4 Bogie 2.5 Rueda y pestañas interiores

3.0 Consideraciones Generales de la Línea Aérea de Contacto 3.1 Catenaria 3.2 Catenaria Flexible 3.3 Catenaria rígida 3.4 Descentramiento del hilo de contacto

2.1 Locomotora

a) Las locomotoras diésel-eléctricas consisten básicamente en dos componentes: un motor diésel que mueve un generador eléctrico, y varios motores eléctricos (conocidos como motores de tracción) que comunican a las ruedas, la fuerza tractiva que mueve a la locomotora.

Fuente: Internet

b) Las locomotoras eléctricas, son aquellas que se alimentan mediante, una fuente externa, de energía eléctrica, la cual le llega por una LAC (Catenaria) o tercer carril.

2.1 Locomotora (Continuación)

Vista general de una Locomotora Eléctrica

Fuente: Apuntes Máster Ferroviario 2011-2012

2.2 Tren convencional Pasajeros: Material remolcado

Coches (Pasajeros)


2.3 Tren Mercancías: Clasificación del Material remolcado

Vagones: Mayor variabilidad

 especialización

del transporte


2.4 Bogie

Conjunto de pares de ruedas, montadas sobre ejes paralelos y solidarios entre sí, los cuales forman un carretón. Así podemos diferenciar a bogies tractores y bogies remolcados, estos últimos sin fuerza de tracción. VIDEO

BOGIE MOTOR O TRACTOR


2.4 Bogie (Continuación) BOGIE PORTANTE O DE MATERIAL REMOLCADO

Fuente: Internet

2.5 Rueda y Pestañas Interiores

El guiado del vehículo sobre la vía, se asegura con las PESTAÑAS de las ruedas, que son un «resalte» de las ruedas, contínuo en su periferia (30 mm de altura)

La inclinación ᵠ = 1/20


1.0 Consideraciones Generales de la vía 1.1 Camino de Rodadura 1.2 Ancho de vía y tipos 1.3 Entrevía 1.4 Gálibo 1.5 Características de la Vía

2.0 Consideraciones Generales del Material Rodante 2.1 Locomotora 2.2 Tren convencional Pasajeros: Material remolcado 2.3 Tren Mercancías: Clasificación del Material remolcado 2.4 Bogie 2.5 Rueda y pestañas interiores

3.0 Consideraciones Generales de la Línea Aérea de Contacto 3.1 Catenaria 3.2 Catenaria Flexible 3.3 Catenaria rígida 3.4 Descentramiento del hilo de contacto

3.1 Catenaria

Término empleado para referirse al sistema aéreo de captación de corriente eléctrica. Según su distribución, tenemos: a. Catenaria Simple b. Catenaria con péndola en Y c. Catenaria Compuesta Fuente: José Manuel García Díaz de V. 2009-2010

La catenaria simple es la más sencilla de montar, empleada en Líneas Convencionales (v<=160Km/h), ya que sus propiedades estáticas y dinámicas no son idóneas para aplicaciones de la alta velocidad.

3.2 Catenaria flexible

Partes


3.3 Catenaria rígida

Constituido por un perfil de Aluminio en la base del cual está pinzado, (elásticamente, sin necesidad de tornillos) el hilo de contacto.

Fuente: Apuntes de Máster Ferroviario 2011-2012

El carril conductor es suministrado en barras de Aluminio, de 10 ó 12 m. del cual toma directamente la corriente, el tren mediante los frotadores del pantógrafo.

3.4 Descentramiento del Hilo de Contacto

Es el desplazamiento horizontal que se le aplica al hilo de contacto sobre el eje del pantógrafo. Habitualmente se aplica +/- 20cm. con respecto al eje del pantógrafo, buscando con ello: a) Conseguir un desgaste homogéneo de la banda de fricción del pantógrafo b) Evitar calentamientos puntuales que puedan producir fusión del hilo de contacto.

Fuente: Apuntes de Máster Ferroviario 2011-2012

VIDEO

Gracias.

Erich Villavicencio [email protected]



Docente

:

Erich Villavicencio

Tema

:

N

Asignatura :

Ferrocarriles

Ciclo

:

2016 - I

Sección

TV 715 - G

Aula

:

J2 - 232

:

1


Para conseguir la rodadura y guiado de los vehículos, con seguridad y confort, es necesario realizar un conjunto que soporte, con pequeñas deformaciones elásticas, los esfuerzos producidos por el paso de los trenes. El camino de rodadura ferroviaria, distingue: Infraestructura y Superestructura. Infraestructura: Es el conjunto de obras necesarias para construir la explanación o plataforma y su geometría, sobre la que se asentará la vía, como terraplenes, trincheras, puentes, túneles, etc. 

Fuente: RENFE 2013


Fuente: Juán A. Villaronte - 2012

Superestructura: La superestructura está formada por todos los elementos y materiales que se colocan sobre la plataforma para establecer el camino ferroviario. 

Además de la vía propiamente dicha: carriles durmientes, balasto y elementos de sujeción, también forman parte de la infraestructura, la electrificación, señalización, comunicaciones, equipos especiales de vía etc.

2.1 BALASTO

Es la capa granular situado bajo el durmiente, cumple un rol importante frente a la acciones verticales y horizontales ejercida al paso del material ferroviario, así como frente a las acciones climáticas; es empleado para: Cantera de balasto 





Recibir y distribuir sobre la plataforma, las cargas estáticas y dinámicas provenientes de la vía y de los vehículos ferroviarios. Restringir el movimiento lateral, longitudinal y vertical de la vía con el objeto de mantenerla en su correcto alineamiento y nivelación longitudinal y transversal. Permitir la filtración de las aguas de lluvia.

Fuente: Imágenes Propias – 2011 Referencia: Proyecto Rehabilitación Ferrocarril Hcyo-Hvca.

2.1 BALASTO

El balasto debe ser obtenido por trituración mecánica del material extraído de las rocas.

Granulometría Proyecto: Metro de Lima Tramo II Gradación 3 de AREMA (EE.UU)

Fuente: OSITRAN – 2011

2.1 BALASTO (Continuación)

Posee la ventaja de estar formado por partículas independientes, que le permiten moverse y proporcionar las características elásticas que la vía requiere. Montaje de vía, sobre la Radicando allí también su principal desventaja, que le permite deformarse a lo largo del tiempo bajo el paso del material ferroviario, obligando a mantenimientos costosos de la geometría de la vía.

Primera capa de balasto

Tendido de balasto

Fuente: Manuel Melis - F. González, 2008

Fuente: Imágenes Propias – 2011 Referencia: Patio Villa El Salvador

2.1 BALASTO (Continuación)

La piedra no puede prevenir de canto rodado (menor de 0.05% de piedra redonda). El balasto será lavado antes de cargarlo a los camiones utilizando equipos de lavado de áridos. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS

Fuente: CTE 2013 – Línea 1 Metro Lima

Referencia: Norma AREMA Manual for Railway Engineering Part 2 Ballast, Section 2.4 Property Requeriments, Tablas 1.2.1 y 1.2.2

2.2 CARRIL (RIEL)

Constituye el elemento fundamental y característico del camino de rodadura. El carril consta de 3 partes: Cabeza, alma y patín . a.

Fo rm a (Perf il)

Los primitivos carriles fueron dotados de un reborde lateral, que luego fue sustituido por la pestaña de las ruedas, carriles simétricos o de 2 cabezas … En 1836 aparece el perfil de patín plano, denominado VIGNOLE. (Típico en Ferrocarriles Metropolitanos). Carril Brunel

Carril Phoenix

Carril Vignole (Patín plano) Cabeza

Alma

Patín

7 7 9 1 , s o r e v i l O o d n a n r e F : e t n e u F

2.2 CARRIL (Continuación) b. Peso

Los diferentes carriles existentes se reconocen por su distinto peso por metro lineal, los cuales se encuentran estandarizados, tales como:    

Carril S49 Carril S54 Carril UIC60 Carril 115RE

Fuente: Andrés López Pita, 2006

: 49 Kg/ml : 54 Kg/ml : 60 Kg/ml : 115Lb/yd ( 57 kg/ml)  L1 Metro Lima ~

2.2 CARRIL (Continuación) CARACTERÍSTICAS DE PERFILES DE CARRILES ACTUALES

Fuente: José M. García Díaz de Villegas, 2010

2.2 CARRIL (Continuación) c. Longitud

Tradicionalmente estuvo limitada por la necesidad de dejar una junta de dilatación para efectos de la Temperatura, limitándonos a carriles de L=12m. Actualmente ello se ha superado con la utilización del Carril Contínuo soldado (CCS). Una aplicación de ello es que en Rusia se sueldan longitudes de hasta 800m. PROPIEDADES FÍSICAS - MECÁNICAS

MARCADO DEL RIEL Según Norma AREMA Vol.1 Cap. 4 Sección 2.1.6. Los rieles deben tener las siguientes identificaciones en alto relieve: Fuente: CTE, 2013

2.2 CARRIL (Continuación) SECCIÓN DEL RIEL 115RE Y SUS CARÁCTERÍSTICAS

METRO DE LIMA L1 Tramo II Perfil Vignole, Riel 115 RE (57 kg/m) Parámetro de diseño: Peso 17Tn/eje y factor de carga dinámico 1.8 Peso por rueda (Q) Q = ½ x 1.8 x 17,000 kg x 9.81 m/s2 Q = 150.1 kN Referencia: Normativa AREMA «Manual for Railway Engineering» Volumen I, Capítulo 4, Sección 2.

2.3 DURMIENTE

Denominado también Traviesas, situados en dirección transversal al eje de la vía, entre el carril y el balasto, formando con aquellos el emparrillado de vía. Los durmientes pueden ser elaborados de madera, acero (metálicos), concreto armado, concreto pretensado. Tipos:

a. Semitraviesas, no tiene ninguna unión transversal entre ellos. b. Durmientes de 2 rótulas, compuesto por 3 bloques relacionados entre sí por una armadura tensada. Fuente: Manuel Melis – Francisco González, 2008

2.3 DURMIENTE (Continuación)

c. Durmientes de acero (Metálicos) Son construidos principalmente con lámina de acero de grano fino, compacto y homogéneo. Su laminado en perfil tiene forma de “U” invertida con poca altura para facilitar su calzado y nivelación. Longitud : 2.4 - 2.7 m. Peso : 50 - 75 kg.

Económicamente son más costosos, pero su ventaja se encuentra en su larga duración (60 años)

Fuente: ANTT Brasil - 2013


d. Durmientes Bibloques, unidos entre sí por una riostra metálica de acero.


e. Durmientes Monoblock, formado por una única pieza.


2.3 DURMIENTE (Continuación)  Durmientes Polivalentes: su funcionalidad permite, manteniendo el eje de vía, un cambio de ancho de vía Ibérico (1668 mm) – Internacional (1435mm), pesa entre 295-315 kg y tiene una longitud 2,6 m.  Tecnología de durmientes: Aerotraviesas ADIF España: Superar la problemática del vuelo del balasto.

Fuente: ADIF, 2013


VIDEO 1 Fuente: ADIF 2014


f)

Durmientes de Madera. Éstos poseen una elevada resistencia al deslizamiento, fácil manejo por su peso reducido (80 Kg) y posibilidad de reutilización. Tramo I de la Línea 1 del Metro de Lima Durmientes de Madera en zona de Cambiavías Fuente: Imágenes propias , 2011

g) Durmientes

de

Plástico.

Elaborado en base a: Fibras de vidrio reforzado o Fibra de polímetro reforzado, con polietileno de alta densidad (HDPE)

Fuente: ANTT Brasil - 2013

2.3 DURMIENTE (Continuación) Densidad de Durmientes (DD) Representa la cantidad de durmientes que se tiene en 1 Km. Se determina así: DD = 1000 / e(m) Siendo: «e» : distancia entre los ejes de los durmientes.

Metro de Lima L1 Tramo I - II Espaciamiento entre Durmientes: 0.65 m. Densidad de Durmientes: 1539 und/km Fuente: Imágenes Propias – 2013 Referencia: Estación La Cultura L1 Metro Lima

2.3 DURMIENTE (Continuación) CASO METRO DE LIMA: DURMIENTE MONOBLOCK PARÁMETROS BÁSICOS PARA EL DISEÑO DE DURMIENTE CONDICIONES DE TRÁFICO

Carga por eje máximo Coeficiente de Impacto

* Locomotora de Servicio: 17 Ton/eje * Tren de Pasajeros: 11.6 Ton/eje 200% (Según AREMA Vol. 1, Cap. 30, Parte 4)

CONDICIONES DE SUPERESTRUCTURA

Ancho de vía (Trocha) Standard (1435 mm) Tipo de Riel 115RE Inclinación de riel 1:20 Distanciamiento entre durmiente 650 mm Fijación Clips Tipo E, Almohadillas y Aisladores Presión Máxima de Balasto Menor a 0.6MPa Velocidad de Proyecto 80 km/h


Fuente: Héctor Gallegos.

Gracias. Ferrocarril Central Andino - Perú




Docente : Asignatura : Sección :

Erich Villavicencio Ferrocarriles TV 715 - G

Tema Ciclo Aula

: : :

N 1 2016 - I J2 - 232

2.4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA

A. Sujeciones También denominados Fijaciones o uniones, uniones , es el elemento que sujetando el carril al durmiente, o al bloque de la vía en placa, permite la continuidad estructural de la vía. Así tenemos: i) Sujeciones Rígidas Realizado a través de elementos rígidos, estos se introducen clavados o atornillados al durmiente de madera. Tenemos: Tenemos: Escarpias, Tirafondos. Tirafondos. 1 1 0 2 , a i p o r p n e g a m I : e t n e u F

Escarpia

Fuente: Manuel Losada, 1995

Tirafondo Fuente: J. Manuel G. Díaz de Villegas, 2010

2.4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA (Continuación)

A. Sujeciones ii) Sujeciones Elásticas La fijación del carril al durmiente se consigue por medio de un elemento que se deforma con las acciones que le transmite el carril y recupera su forma primitiva cuando cesan dichas acciones.. Tenemos: acciones Tenemos: Sujeciones elásticas de clip y de grapa 1 1 L 1 a 0 m 2 i , L a i e p d o r o r p t n e e M g a : a m i I c : n e e t r n e e f u e F R

Sujeción elástica de Clip Tipo Pandrol

Fuente: Manuel Melis, Francisco G. 2008

Sujeción elástica de Clip Tipo DE (Deenik - Eisses, Holanda) Fuente: Fernando Oliveros, 1977


A. Sujeciones

Sujeción elástica de Grapa Tipo Nabla

Sujeción elástica de Clip Tipo Vossloh




B. Placa de Asiento Relacionados con los elementos de sujeción, se colocan sobre la durmiente, pueden ser metálicas y elásticas. 1 1 0 2 , s a i p o r p s e n e g á m I : e t n e u F

Placa de asiento en zona de cambiavías

Almohadilla Pandrol Pandrol

C. Aisladores Se colocan entre la riel y el clip Pandrol, brinda aislamiento eléctrico al riel.

Aisladores Pandrol Pandrol Fuente: Imagen propia, 2011

3.1 GENERALIDADES Son elementos indispensables en la explotación comercial de las líneas del ferrocarril, ya que dichos dispositivos permiten asegurar la continuidad de la vía en conexiones de diversas trayectorias.

3.2 TIPOS

A. Desvíos Aparato de vía que permite la separación de una vía férrea en dos o más, siendo el más sencillo el desvío simple o de dos vías. Un desvío queda delimitado por seis juntas.

Componentes de un desvío Fuente: Andrés López Pita, 2006

3.2 TIPOS (Continuación)

A. Desvíos Esquema general de un cruzamiento

En el cruzamiento se produce el cruce de las trayectorias de las ruedas. Un cruzamiento se compone fundamentalmente por el corazón, patas de liebre y contracarril (guardariel). En el corazón, allí diferenciamos: la punta del corazón y el talón de cruzamiento Esquema general de un desvío

6 0 0 2 , a t i P z e p ó L s é r d n A : e t n e u F

I o m a r T 1 L a m i L o r t e M . f e R . 1 1 0 2 , a i p o r p n e g a m I : e t n e u F


A. Desvíos Parámetros de Desvíos ferroviarios – RENFE (España)

Parámetros de Desvíos ferroviarios de Alta Velocidad - España



A. Desvíos Cambio del desvío, Estación de Adamuz de la Línea de Alta Velocidad Madrid - Sevilla

Fuente: Justo Arenillas Melendo

Cruzamiento del desvío, Estación de Adamuz de la Línea de Alta Velocidad Madrid - Sevilla Fuente: Justo Arenillas Melendo


A. Desvíos

Fuente: Consorcio Tren Eléctrico


A. Desvíos



A. Desvíos



B. Travesías Aparato de vía que permite el cruce de 2 vías, cuyos ejes son secantes. Travesía Sencilla y oblícua

Complejo de vía en Mezidon (Francia)

Travesía sencilla y curva

Travesía Oblícua y de unión doble

Fuente: J. Manuel G. Díaz de Villegas, 2010



C. Escapes Aparato de vía que permite el cruce de 2 vías, cuyos ejes son secantes. Se encuentra formado por dos desvíos (cambiavías).

Escape doble simétrico

0 . 1 G 0 l 2 , e s u a n g a l e l M i . J V : e e d t n z e a u í F D

Escapes sucesivos

D. Haz de vías Permiten el paso de una vía a otras paralelas que se ramifican a partir de ellas, pueden ser rectas y curvos, paralelos y centrales. Haz de Vías, Patio de Maniobras, Francia

2 1 0 2 1 1 0 2 o i r a i v o r r e F r e t s á M s e t n u p A : e t n e u F


E. Tornamesa (Puente giratorio) Permite orientar el material en la dirección deseada, ocupan poco espacio, y sólo pueden cambiar un vehículo a la vez. Fuente: Apuntes Máster Ferroviario, 2011-2012

F. Toperas (Parachoques) Dispositivos fijos colocados en vías terminales, pueden ser de 2 tipos: rígidas y deformables.

Parachoque de disipación y Absorción de energía (fricción) Fuente: Consorcio Tren Eléctrico, 2013


VÍA PRINCIPAL

4

G. Triángulos de vía

1

Permite el giro de 180 de un tren entero, ocupa un mayor espacio que la tornamesa. °

2

3

Fuente: José M. G. Díaz de Villegas, 2010

Representación de los distintos aparatos de vía Fuente: Andrés López Pita, 2006

4.1 DESVÍO RENFE – España ha venido empleando desvíos con tangentes 0,075; 0,09; 0,11 y 0,13. ¿A qué ángulos de cruzamiento corresponde? SOLUCIÓN: El Ángulo de cruzamiento del desvío de tangente 0,075 será: Procediendo de la misma manera, obtendríamos la siguiente tabla:

4.2 DURMIENTE El desarrollo del Proyecto del Ferrocarril Norandino: Cajamarca – Bayóvar, contempla para los tramos en la zona andina el empleo de durmientes de madera (12’’x12’’x10’), cuyo espaciamiento libre entre ellos es de 0.40m. Calcule la densidad de durmientes de madera.

SOLUCIÓN: Tenemos:

12’’

~

0.305m

e = 6’’ + 0.40m + 6’’ = 0.705m

e 12

’’

DD (und/km) = 1000 / 0.705 DD = 1418 und / km

0.40m

4.3 CARRIL En el desarrollo de la Vía Principal y Patio de Maniobras, del Proyecto Tramo II – L1 de nuestro Metro de Lima, se están empleando rieles 115AREMA de 24m de longitud. Según ello, calcular el peso de cada riel.

SOLUCIÓN:

Rieles 115 AREMA : 115 lb/yd

< >

56.95 kg/m

Cada metro de riel 115 AREMA pesa 56.95 kg. Para una longitud de cada riel 24m?

Peso total del Riel: 56.95 (kg/m) x 24 (m) = 1366.8 kg W 115RE = 1.37 Ton

4.4 CÁLCULO PRELIMINAR DE UN DESVÍO Consideraciones: 1. La vía directa es recta. 2. La vía desviada tiene curvatura constante. 3. La curva circular es tangente a la vía directa. 4. Cruzamiento Curvo. Siendo: “a” es el ancho de vía, “R” el radio de la curva desviada, “L” la longitud del cambio y “α” el ángulo del cruzamiento. Tenemos así:

a2 <<< R ---> a2 despreciable

Además:

4.4 CÁLCULO PRELIMINAR DE UN DESVÍO (Continuación) La Ficha UIC 703-R recomienda emplear los siguientes valores para la aceleración centrífuga sin compensar (asc) en el plano de la vía para vías tipo I (Vmáx entre 80-120 km/h) y tipo II (Vmáx entre 120-200 km/h):   

Normal : Máxima : Excepcional :

0,40 m/s2 0,53 m/s2 0,80 m/s2 para Tipo I 0,67 m/s2 para Tipo II

Tomando el valor de 0,53 m/s2, la velocidad máxima de circulación (v) sobre un desvío tomado por vía desviada corresponde:

Nota: v : m/s V : km/h

4.4 CÁLCULO PRELIMINAR DE UN DESVÍO (Continuación) Considerando un ancho de vía ibérico (1668 mm), y resolviendo las expresiones desarrolladas anteriormente, obtenemos el siguiente cuadro: TANGENTE DEL DESVÍO

RADIO (m)

L (m)

V (km/h)

7.5

0.13

200

26

36

2

9

0.11

277

30

43

3

11

0.09

413

37

52

4

13

0.075

595

45

63

ID

n

1

« A mayor N de Desvío (n) --> mayor longitud de desvío »

Gracias. Ferrocarril Central Andino - Perú





Erich Villavicencio G. Ferrocarriles TV 715 - G

UNI, 13 de Abril del 2015

Tema Ciclo Aula

: : :

Seminario 2016 - I J2 - 232

00. INTRODUCCIÓN El desarrollo de los ferrocarriles en el Perú data sus inicios en el año 1851, con la apertura del primer ferrocarril del Pacífico Sudamericano, que unía las ciudades de Lima y Callao el cual comprendía una longitud de 14 km. En el año 1930 la infraestructura ferroviaria alcanzó su máxima extensión de 4500 km. de los cuales, debido a la ausencia de políticas de integración y de inversiones, se ha llegado a tener actualmente 1928.8 km. de vía férrea.

00. INTRODUCCIÓN Los anales de la historia ferroviaria indican que a la actualidad hemos destacado en:  



Poseer el segundo ferrocarril más alto del mundo, detrás del ferrocarril del Tíbet. Lo desarrollado por la Empresa Ferrocarril Central Andino, pioneros a nivel mundial, el empleo de gas natural comprimido como combustible para la tracción de las locomotoras, pudiendo utilizar un 80% de gas natural para operar, conectándose al diesel electrónicamente cuando necesita aumentar su potencia. Así como el de poseer el ferrocarril más antiguo en operación de Sudamérica que recorre las ciudades de Tacna y Arica. (*)

01. ERNEST MALINOWSKI Y LOS FERROCARRILES EN EL PERÚ El desarrollo ferroviario en el Perú, en sus inicios, se encuentra relacionado al ingeniero polaco Ernest Malinowski. Siendo su principal contribución al planeamiento y construcción de los ferrocarriles; destacando que de los 1,872 km. de vías férreas construidos en el Perú, durante el periodo de Malinowski, su participación fue en el estudio de ingeniería o en la construcción de 814 km. de vía férrea.

En el gobierno del Presidente José Balta y Montero, 1868-1972, fue el periodo en que se dio el mayor impulso al sector ferroviario, construyéndose más de la mitad de la red ferroviaria nacional.

02. FERROCARRIL CENTRAL: HITO HISTÓRICO La concepción y puesta en marcha del ferrocarril, del entonces ferrocarril más alto del mundo, fue idea del ingeniero Ernest Malinowsky. Es una de las obras más portentosas de la ingeniería mundial, por las dificultades técnicas vencidas y por el elevado nivel al que llega ascendiendo por la cordillera de los Andes, proyectada inicialmente como ferrocarril a La Oroya. Constituido por una línea férrea de ancho de vía standard que se extiende desde el puerto del Callao hasta la ciudad de Huancayo con una extensión de 346 km. y de La Oroya a Cerro de Pasco con 132 km., la construcción del Ferrocarril se inició el 20 de Enero 1870 y se culminó el 22 de Setiembre 1908.

02. FERROCARRIL CENTRAL: HITO HISTÓRICO FCCA:

(Continuación)

 «En su recorrido el tren pasa por 58 puentes, 69 túneles y 6 zigzags  Se calcula que alrededor de 10 mil hombres trabajaron en la construcción,

eran de la costa, de Chile o chinos especialmente traídos de Macao.» «Colocaré rieles hasta donde puedan caminar las llamas»

Henry Meiggs

02. FERROCARRIL CENTRAL: HITO HISTÓRICO (Continuación) FCCA: El 2 Ferrocarril de mayor altitud del Mundo – Julio 2006 El Camino al Cielo: Ferrocarril Qinghai-Tíbet une a China con la Región del Tíbet, fue inaugurado en Julio 2006, alcanza una altitud máxima de 5.072 msnm en la Cordillera de Tanggula. La característica de este tren es que los vagones de viajeros están presurizados de forma similar a los aviones, con suministro de oxígeno, de tal manera que en casos de emergencia los viajeros disponen de mascarillas.

El Tren más alto de América: El ferrocarril central – PERÚ, ha sido por años el ferrocarril más alto del mundo, en su recorrido asciende por la cordillera de los Andes, logrando su mayor altitud en La Cima (Ramal minero de Ticlio a Morococha) a 4.835 msnm. Esa altura excede en 17 metros a Collahuasi, el lugar más elevado del ferrocarril minero de Antofagasta, en Chile

El Tren a las Nubes: El punto de mayor altitud de toda la ferrovía está ubicado a 4.220 msnm, esto al final de su recorrido en el Viaducto La Polvorilla – La Argentina. Actualmente opera sólo para turismo y parte de la ciudad de Salta, para introducirse en la Quebrada del Toro y llegar hasta la Puna.

03. PRIVATIZACIÓN DE LOS FERROCARRILES 

El Sistema Ferroviario Peruano, a inicios de los años ’90, se encontraba conformado por 3 compañías: Empresa Nacional de Ferrocarriles ENAFER, Centromin y Southern Perú Cooper.



Es en esta década que se da el Proceso de Privatización de los ferrocarriles, en ello no fueron incluidos por razones sociales y políticas el Ferrocarril Huancayo – Huancavelica y Tacna – Arica, teniendo como resultado: 

Empresas Concesionarias:  



Ferrovías Central Andina S.A (Callao – Chosica - La Oroya - Cerro de Pasco Huancayo). Ferrocarril Transandino S.A. (Matarani – Mollendo – Arequipa – Juliaca – Puno Cusco).

Empresas Operadoras:  

Ferrocarril Central Andino, por un periodo de 30 años ampliable hasta 60 años, iniciando operaciones en Setiembre de 1999. Ferrocarril Transandino S.A., por un periodo de 30 años ampliable hasta 60 años, iniciando operaciones en Setiembre de 1999.

04. ACTUALIDAD DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA 

En la actualidad el Perú posee una infraestructura ferroviaria de 1928,8 km. de ancho de vía 1435 mm. a excepción del ferrocarril Sur Oriente que posee un ancho de vía 914 mm.



Existen 8 líneas férreas en operación, las cuales son clasificadas por su condición como: Pública No Concesionada, Pública Concesionada y Privada.



La infraestructura ferroviaria pública no concesionada está a cargo de:  Ministerio de Transportes y Comunicaciones (Tramo: Huancayo Huancavelica)  Gobierno Regional de Tacna (Tramo: Tacna - Arica).

04. ACTUALIDAD DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA

(Continuación)

04. ACTUALIDAD DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA CARACTERÍSTICAS DE LAS LÍNEAS FERROVIARIAS - 2012 NOMBRE DE LA LINEA FERREA

RUTAS

TROCHA

LONGITUD

(mm)

(km)

LÍNEAS FÉRREAS PÚBLICAS CONCESIONADAS

1501,5

FERROCARRIL DEL CENTRO Concesionario: Operador:

: Ferrovías Central Andina S.A. : Ferrocarril Central Andino S.A.

1435

222,0 124,0 132,0

Ramal Cut Off (km 203 Callao-La Oroya) -Huascacocha

11,6

FERROCARRIL DEL SUR Concesionario Operador

: Ferrocarril Transandino S.A. : Perurail S.A.

1435 Mollendo-Islay Matarani-Arequipa Arequipa-Juliaca Juliaca-Puno Juliaca-Cusco

FERROCARRIL SUR ORIENTE Concesionario Operadores

: Ferrocarril Transandino S.A. : Perurail S.A. Andean Railways (*) Inca Rail (*) METRO DE LIMA, TRAMO I DE LA LÍNEA 1 Concesionario Operador

: GyM Ferrovías : GyM Ferrovías

489,6

Callao-La Oroya La Oroya-Huancayo La Oroya-Cerro de Pasco

914 Cusco - Hidroeléctrica Machupicchu Ramal Pachar (km 61.3) - Urubamba

1435

855 17,9 147,5 304,0 47,7 337,9 134,7 121,7 13,0

22,2 22,2

Estación V illa El Salvador - Estación Gráu

LÍNEAS FÉRREAS PÚBLICAS NO CONCESIONADAS

188,7

FERROCARRIL HUANCAYO-HUANCAVELICA A cargo del MTC FERROCARRIL TACNA-ARICA A cargo del Gobierno Regional de Tacna

1435 Dpto Junín Dpto. Huancavelica

128,7 36,0 92,7

1435

60

(Continuación)

04. ACTUALIDAD DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA CARACTERÍSTICAS DE LAS LÍNEAS FERROVIARIAS - 2012 NOMBRE DE LA LINEA FERREA

RUTAS

TROCHA

LONGITUD

(mm)

(km)

LÍNEAS FÉRREAS PRIVADAS

238,6

FERROCARRIL SOUTHERN COPPE R CORP. Propietario: Southern Copper Corporation

(*) : Operan en el Tramo Ollantaytambo - Machupicchu

Elaboración propia. Fuente: Ositran y D.G.C.F. del M.T.C. 2012

1435

7,3

1435

13,6

Santa Clara (km 30 línea CallaoHuancayo)-Fundición

RAMAL CARIPA-CONDORCOCHA Propietario: Cemento Andino S.A.

217,7

Ilo - El Sargento -Cuajone (Botiflaca)/El Sargento (Km 183Toquepala)

RAMAL SANTA CLARA-CAJAMARQUILLA Propietario: Votoratim Metais-Cajamarquilla S.A.

1435

Caripa (km 25.534 línea La OroyaCerro de Pasco) -Condorcocha Total

1928,8

(Continuación)

04. ACTUALIDAD DE LA INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA

(Continuación)

05. TRÁFICO FERROVIARIO DE PASAJEROS El transporte por ferrovía para el servicio de pasajeros presenta su mayor dinamismo en la ruta Cusco - Hidroeléctrica, que tiene como destino principal, la ciudadela de Machu Picchu, el mayor atractivo turístico del país.

05. TRÁFICO FERROVIARIO DE PASAJEROS (Continuación) TRAMO I DE LA LÍNEA 1 DEL METRO DE LIMA El año 2012, la Línea 1 en su tramo 1 del Metro de Lima transportó a 32.6 millones de pasajeros, de los cuales: 

12.1 millones fueron transportados durante las operaciones sin recaudación



20.5 millones de pasajeros durante las operaciones con recaudación desde el inició de sus actividades

06. TRÁFICO FERROVIARIO DE CARGA 

 

El año 2012 se movilizó por vía férrea más de 7.6 millones de toneladas. El transporte de carga por ferrocarril se encuentra liderado por la Empresa Southern Perú, que el 2012 transportó 4.6 millones de ton. Periodo 2000-2012: En el año 2008 se obtuvo el mayor tráfico de carga en Toneladas, el cual transportó 9,1 millones toneladas.

06. TRÁFICO FERROVIARIO DE CARGA

(Continuación)

El servicio de carga por ferrovía durante el 2012 está representado en un 40% por el servicio público ofertado principalmente por las empresas Ferrovías Central Andina S.A. y Ferrocarril Transandino S.A.; el 60% restante corresponde al servicio privado efectuado por la empresa Southern Perú.

06. TRÁFICO FERROVIARIO DE CARGA (Continuación) Referencia del Perú en el tráfico ferroviario mundial de carga Para el periodo 2000-2011, el Perú obtuvo el mayor tráfico ferroviario de carga el año 2007 en Ton.km, ascendente a 1,267.2 millones de tn.km, el cual corresponde al 11.6% del tráfico español y 1.13% de Alemania, así también representa 6.2 veces del tráfico ferroviario de carga producido en Australia. TRÁFICO DE CARGA POR FERROCARRIL AÑO 2007 País Estados Unidos

Cantidad

Unidad

2928,0

Billones Tn.km

114,6

Mil millones Tn.Km

Francia

42,6

Mil millones Tn.Km

Italia

25,3

Mil millones Tn.Km

España

11,2

Mil millones Tn.Km

Perú

1,3

Mil mil lones Tn.Km

Australia

0,2

Mil millones Tn.Km

Alemania

Elaboración propia. Fuente: A.A.R., M.T.C., Bitre y el Observatorio del Ferrocarril de España

07. MATERIAL RODANTE (PARQUE FERROVIARIO) Para finales del año 2012 el material rodante fue de 2,466 unidades.

Ferrocarril Central - Perú

Gracias.




Erich Villavicencio

Tema

:

N

Asignatura :

Ferrocarriles

Aula

:

J2 - 252

Sección

TV 715 - G

Docente

: :

2





El trazado de una línea ferroviaria queda definido por su eje, como proyección en el plano horizontal (trazado en planta) y vertical (trazado en elevación). Los parámetros necesarios para definir un trazado ferroviario se limitan para cumplir con las exigencias de seguridad, comodidad del viajero y conservación de la vía (Norma UNE-ENV 13803-1 EX); teniendo así:

Posee gran importancia, ya que sus características son las que establecen los LÍMITES de velocidad de circulación de los vehículos.

2.1 ALINEACIONES RECTAS Son aquellas que en el plano horizontal se representan por una recta, proyección del eje de la vía sobre dicho plano. Este tipo de alineación es el más natural a la hora de trazar una obra lineal. Los parámetros definición son:

relacionados

con

su

Coordenadas de los puntos extremos, origen y final.  Punto kilométrico, “PK” del origen y final.  Longitud del elemento  Azimut u orientación. Ángulo que forma el elemento con el eje “y”. 

2.2 ELEMENTOS CIRCULARES Están definidos por un tramo de círculo, que se puede caracterizar por las coordenadas de tres puntos, siendo dos de ellos el origen y el final, o por dos puntos y el radio, o cualquier definición geométrica coherente. Los parámetros relacionados con su definición son:  







Centro del círculo Radio Coordenadas del origen y final. También se denominan tangentes de entrada y de salida Longitud del elementos Flecha correspondiente a una cuerda.

2.3 ELEMENTOS DE TRANSICIÓN Son los elementos intercalados entre tramos rectos y circulares, y tienen por objeto efectuar la transición desde el radio de curvatura infinito de la recta al radio de curvatura del círculo. El peralte se establecerá siempre proporcional a la curvatura (K), es decir, a la inversa del radio de curvatura ( r), en cada punto. Según el gráfico y considerando el desarrollo de la curva de transición desde el punto de curvatura infinita, tenemos: - Clotoide: - Radioide de abscisas: - Lemniscata de Bernouilli:

Siendo: «r» el radio de la curva, «s» su desarrollo y «c» la cuerda

2.3 ELEMENTOS DE TRANSICIÓN (Continuación) Características más importantes de las curvas de transición:     

Curva de radio variable. Pueden encontrarse: entre dos curvas circulares (c/u de radio diferente), o entre una curva circular y una recta. La CLOTOIDE (o parábola cúbica), es la que normalmente, se utiliza como curva de transición, resultando una variación constante de la curvatura y del peralte. Es posible usar otros tipos de curvas de transición que presentan una variación de la curvatura y del peralte no constantes. En principio no se utilizan curvas de transición en el trazado en el plano vertical.

Además, las curvas de transición deben cumplir las siguientes exigencias:    

Tangentes a la alineación recta y al arco circular En el punto de tangencia con la recta, su curvatura será nula En el punto de tangencia con la curva circular su curvatura será 1/R Entre los dos puntos de tangencia anteriores, la curvatura variará progresivamente

Las rampas y pendientes surgen por la necesidad de ganar o perder cota de altura en el trazado, estando sus cambios condicionados por el terreno y por el valor de la rampa máxima adoptada.

Para ello, deben considerarse los siguientes aspectos:    

Adherencia rueda-carril (que la limita a valores < 70 ‰) Potencia de los vehículos para ascender en una rampa prefijada Características del tráfico de la línea (automotores, especializado de viajeros, mixto, etc.). Posibilidad de arranque y frenado de las circulaciones

Si el tren circula a velocidad v en una curva de radio R, experimenta el efecto de una fuerza centrífuga Fc. Para reducir el efecto de esta fuerza, se puede inclinar el plano de la rodadura, tal y como se muestra en la figura, de forma que el peso del vehículo P será equilibrado por una reacción normal W y se producirá además una componente H, contraria al sentido de la fuerza centrífuga.

Si se denomina «s» a la distancia entre ejes de los dos carriles de una vía, y «h» a la diferencia de cota entre los hilos tenemos:

Ejemplo: Vía con carril UIC54 (54 kg/ml), cabeza= 70 mm y a=1435 mm. La distancia entre los ejes de los carriles sería: s= 35 mm +1.435 mm + 35 mm = 1.505 mm

Tener en cuenta que:  

El peralte en los tramos rectos debe ser nulo y en los elementos circulares constante. La transición de peralte de la recta al círculo se materializa en las curvas de transición con una variación lineal de peralte con el desarrollo de la curva de transición, desde cero, hasta el valor del peralte elegido para el círculo.

Para un peralte y una velocidad de circulación determinadas, se pueden calcular los siguientes parámetros: - Fuerza centrífuga (F): - Aceleración centrífuga: - Fuerza «H», debido al peralte: - Aceleración compensada, debido al peralte:

4.1 PERALTE TEÓRICO (h o) Para una determinada Velocidad «V»

4.2 VELOCIDAD ÓPTIMA (Vo) Para una determinada peralte «h»

4.3 INSUFICIENCIA DE PERALTE (I) Se produce cuando el tren circula a mayor velocidad que la velocidad de equilibrio del peralte. En este cado la aceleración centrífuga causada por la velocidad del tren en la curva es mayor que la que el peralte es capaz de compensar, es decir, el peralte es insuficiente para compensar la aceleración transversal del tren al circular en curva La aceleración transversal resultante será igual a la aceleración centrífuga menos la aceleración que compensa el peralte. Por convenio de signos, se toma como aceleración positiva la que está dirigida hacia el exterior de la curva.

4.4 EXCESO DE PERALTE (E) Se produce cuando el tren circula a menor velocidad que la velocidad de equilibrio del peralte. En este caso la aceleración centrífuga causada por la velocidad del tren en la curva es menor que la que el peralte es capaz de compensar, por lo tanto, hay una aceleración no compensada dirigida hacia el interior de la curva. La aceleración transversal resultante será igual a la aceleración centrífuga menos la aceleración que compensa el peralte. Por convenio de signos, se toma como aceleración positiva la que está dirigida hacia el exterior de la curva.

4.5 COEFICIENTE DE FLEXIBILIDAD (S) debido a la suspensión Los vehículos necesitan un sistema de suspensión para suavizar el efecto de las vibraciones o aceleraciones aleatorias que se producen en la circulación . Pero la aceleración transversal produce un efecto sobre el sistema amortiguador que induce a una inclinación del vehículo contraria al peralte. El efecto del peralte, por tanto, se reduce, o lo que es equivalente la aceleración no compensada aumenta. Si se denomina dnct a la aceleración no compensada teórica y dncr a la real: «S» oscila entre 0,2 y 0,3. Aumenta a medida que la elasticidad de las suspensiones se ha ido incrementando para mejorar el confort de los viajeros.

4.6 LÍMITES DEL PERALTE i) Aceleración sin compensar: Los valores normales de la aceleración no compensada, según las recomendaciones del ADIF-España para líneas ferroviarias, se relacionan con las siguientes consideraciones:  d

= 0,39 m/s2 (0,42 m/s2 valor excepcional) corresponde con un confort muy elevado y suele ser el parámetro exigido en líneas de alta velocidad (300 km/h < V < 350 km/h) = 0,46 m/s2 (0,52 m/s2 valor excepcional) suele ser el parámetro exigido en líneas con velocidades entre 250 km/h < V < 300 km/h.

 d

= 0,52 m/s2 (0,65 m/s2 valor excepcional) suele ser el parámetro exigido en líneas con velocidades entre 200 km/h < V < 250 km/h.

 d

= 0,65 m/s2 (0,98 m/s2 valor excepcional) se corresponde con un confort para 140 km/h < V < 200 km/h.

 d

= 2,0 m/s2 según un estudio de la SNCF (Francia), para una aceleración no compensada de este valor, el 58% de los viajeros perciben una ligera sensación de mareo y el 11% un mareo intenso. d

4.6 LÍMITES DEL PERALTE (Continuación) ii) Máxima insuficiencia de peralte («I» en mm) admisible: Según las “Instrucciones y recomendaciones para la redacción de Proyectos de Plataforma” (ADIF - España):

Según Normativa ENV 13803-1

4.6 LÍMITES DEL PERALTE (Continuación) ii) Máxima insuficiencia de peralte («I» en mm) admisible: (Continuación) Según Norma ENV 13803-1

4.6 LÍMITES DEL PERALTE (Continuación) iii) Máximo exceso de peralte admisible («E» en mm) Según las Instrucciones y recomendaciones para la redacción de Proyectos de Plataforma (ADIF-España): Para trenes cuyas velocidades se encuentren entre 140 km/h y 350 km/h, establecen como Máximo exceso de peralte: E= 80 mm como valor normal y E=100 mm como valor excepcional. La Norma Europea ENV 13803-1, establece los siguiente valores máximos para ferrocarriles de ancho de vía 1,435 m: - Valor máximo recomendado: 110 mm. - Valor máximo permitido: 130 mm. (En trenes de viajeros el valor máximo permitido es de 110 mm).

4.6 LÍMITES DEL PERALTE (Continuación) iv) Máximo peralte («h» en mm) Las Instrucciones y recomendaciones para la redacción de Proyectos para el rango de velocidades comprendido entre los 140km/h y los 350 km/h (ADIF), establece: Valor normal: 140 mm y un Valor excepcional: 160 mm.

Se establecen los siguientes valores máximos según la normativa ENV 13803-1:

5.1 RADIO MÍNIMO DE LA ALINEACIÓN CIRCULAR El radio mínimo de la alineación circular debe permitir:  Para la velocidad mínima de

circulación (trenes lentos) el exceso de peralte «E» debe ser inferior al máximo admisible.  Para la velocidad máxima de circulación (trenes rápidos) la insuficiencia de peralte «I» debe ser inferior a la máxima admisible.

Por tanto, el radio mínimo debe cumplir la condición:

5.2 LONGITUD MÍNIMA DE ALINEACIONES RECTAS Y CURVAS Según las Instrucciones y recomendaciones para la redacción de Proyectos

La Norma europea ENV 13803-1 establecen los siguientes valores mínimos para las longitudes de alineaciones rectas o circulares:

5.3 LONGITUD MÍNIMA DE TRANSICIONES En la construcción de una línea férrea se debe perseguir una curva de enlace lo más corta posible; con ello se pueden evitar ciertos gastos de construcción y conservación. Sin embargo se imponen limitaciones debidas a la pendiente de la rampa de peralte, y a la necesidad de mantener las variaciones de la aceleración con el tiempo por debajo de unos límites determinados.

Como criterio general, las clotoides de entrada y salida en las alineaciones curvas deberán ser simétricas.

i) Variación del peralte respecto longitud (rampa de peralte): Las clotoides deben tener suficiente desarrollo para permitir la transición del peralte de forma suave, ya que en la clotoide se produce un alabeo entre los dos carriles que dejan de ser paralelos. Este efecto exige una adaptación de los bogies o ejes para lograr el apoyo de todas la ruedas.

Las Instrucciones y recomendaciones para la redacción de Proyectos para el rango de velocidades comprendido entre los 140 y los 350 km/h (ADIF), establece:

5.3 LONGITUD MÍNIMA DE TRANSICIONES ii) Variación del peralte con el tiempo: La velocidad ascensional del vehículo dentro de la clotoide se limita para que la suspensión del vehículo tenga tiempo de adaptación. Es la cantidad en la que el peralte se incrementa o se reduce por unidad de tiempo relativo a la velocidad máxima del vehículo que circula por una Transición. Por ejemplo: “35 mm/s” significa que un vehículo que está circulando por una curva de transición a la máxima velocidad permitida experimentará una variación en el peralte de 35 mm cada segundo. El valor se sitúa entre 30 mm/s (valor normal) y 50 mm/s (valor excepcional).

iii) Variación de la aceleración no compensada con el tiempo: La variación de la aceleración no compensada dentro de las clotoides, se limita por razones de confort de los viajeros: El valor de se suele situar entre 0,20 y 0,33 m/s3

6.1 PENDIENTE MÁXIMA Las Instrucciones y recomendaciones para la redacción de Proyectos para el rango de velocidades comprendido entre los 140 y los 350 km/h (ADIF), establece:

En general:  La longitud máxima de rasante uniforme con la máxima pendiente es de 3.000 m.  Para pendientes inferiores a la máxima admisible se deberá justificar que la

pérdida de velocidad no supera el 10% de las velocidades máxima y mínima de circulación.

6.2 ACELERACIÓN MÁXIMA EN CURVAS VERTICALES Para respetar la comodidad del viajero esta aceleración se limita a valores que oscilan entre el 1 y el 4% del valor de la gravedad. Las Instrucciones y recomendaciones para la redacción de Proyectos para el rango de velocidades comprendido entre los 140 y los 350 km/h (ADIF), establece:

6.3 LONGITUD MÍNIMA RASANTE RASANTE CON PENDIENTE UNIFORME ENTRE 2 CURVAS VERTICALES CONSECUTIVAS Puede proyectarse una curva parabólica en el que el salto de aceleración vertical producido en el punto de tangencia resulte admisible. Sin embargo, si se colocan dos curvas verticales de forma consecutiva el salto de aceleración es doble, alcanzando un valor considerable. Por ello, se establece una longitud mínima de rasante uniforme entre dos acuerdos verticales consecutivos, de forma que los saltos en la aceleración vertical que se produzcan no se superpongan. De esta forma, se evitan efectos negativos en la suspensión de los vehículos y en la comodidad de los viajeros.

En cuanto a la longitud máxima de rasante con la pendiente pendiente máxima, debe ser de 3000 m. m.

FGC - Ferrocarriles de la Generalitat de Catalunya, España

Gracias.



FACULT ACULTAD DE DE INGEN INGENIERÍA IERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE VIALIDAD Y GEOMÁTICA

Erich Villavice Villavicencio ncio

Tema

:

N

Asignatura :

Ferrocarriles

Aula

:

J2 - 252

Sección

TV 715 - G

Docente

: :

3

El Montaje de la vía férrea se puede realizar mediante diferentes procedimientos, desde el totalmente manual (ya obsoleto actualmente) hasta en los que emplea un alto grado de mecanización. Dentro de dichos dichos procedimientos, procedimientos, distinguimos claramente claramente 2 tipos: A. Montaje con materiales sueltos: Aquí se transportan los carriles, sujeciones y traviesas de forma independiente procediéndose a ensamblarlos posteriormente en la vía. Este método presenta ventajas como: 

 

No precisa de parques auxiliares para el montaje previo del emparrillado de vía Permite rendimientos elevados Mejor adaptación al empleo de BLS

B. Montaje con parejas (Montaje con parrillas, paneles o tramos). En este caso se procede montaje mediante la colocación sucesiva de conjuntos premontados de durmientes fijadas a dos carriles de hasta 18 m generalmente. generalmente.

Posee una gran autonomía que representa y la rapidez que implica, así como el hecho de disponer el frente de trabajo libre de materiales, la enorme vent ventaja aja que representa la recepción en obra de todos los elementos de la vía ensamblados en conjuntos unitarios.

Parque de Montaje: Es aquí donde se prefabrican las parejas precisas para el desarrollo del trabajo, implica una compleja problemática a tener en cuenta, destacando los siguientes factores: 

Mano de obra  Concentración de personal en dicha área  Mecanización del parque Acopio y distribución para el montaje  Equipos de Montaje  Generalmente mediante pórticos - viga  Proceso  Instalación provisionales de carriles laterales

A. PROCEDIMIENTO 1.1 Instal. de Elementos Antivibratorios Consiste en la colocación de una manta protectora y/o geotextil para mitigar los ruidos y las vibraciones. España: Colocación de geotextil

Proyecto: Tramo II L1 Metro Lima

Las mantas (Lana de roca) son instaladas directamente sobre la losa del viaducto, la cual deberá estar regularizada y libre de toda contaminación o irregularidades, luego de ello se desenrrolla el geotextil sobre dicha manta.

1.2 Tendido y compactación del Balasto Puede realizarse de distintas formas, desde el método puramente manual al automático. Destacando el Método con el empleo de la «tendedora», procedimiento que garantiza, además de una colocación uniforme del material con el espesor prefijado, la homogeneidad de la composición granulométrica en toda la capa de balasto.

Máquina extendedora de balasto - España

1.2 Tendido y compactación del Balasto

(Continuación)

Pre-lanzamiento del Balasto mediante una faja transportadora hacia El Dúmper o Tren de Balasto (formado por vagones hooper)

Distribución del Balasto  Dúmper Compactación, sin vibrar  Rodillo liso Proyecto: Tramo I Línea 1 Metro de Lima

VIDEO

1.2 Tendido y compactación del Balasto

(Continuación)

Transporte del Balasto mediante el Locotractor (Titán) y Vagones Hooper. Proyecto: Tramo I Línea 1 Metro de Lima

Transporte del Balasto del Centro de acopio (Carapongo - Lima) al Proyecto: Rehabilitación del Ferrocarril Huancayo –Huancavelica (128 Km).

Tendido del Balasto Mediante el empleo de «trinches», Dúmper y Rodillo liso, se realiza la distribución y «perfilado manual» del balasto

1.3 Tendido de Durmientes El posicionamiento de los durmiente se hará de manera manual, o mediante el empleo de una retroexcavadora de orugas, para no dañar el lecho de balasto, dotada de un útil «portadurmientes» con capacidad para manipular hasta 8 unidades simultáneamente; o de un sistema mecanizado para ello.

Retroexcavadora de orugas en el Posicionamiento de los durmientes

2.1 Elemento de una Catenaria Convencional

2.2 Procedimiento del Montaje I.

Replanteo y acopio de materiales

II.

Excavación y hormigonado de macizos para postes y anclajes Izado de Postes y/o Pórticos

I.

2.2 Procedimiento del Montaje (Contin uación) IV. V. VI.

Montaje de ménsulas, suspensión y atirantado Montaje de cable guarda y tomas de tierra Montaje de protecciones, pararrayos, seccionadores y viseras

VII.

Montaje de catenaria

2.2 Procedimiento del Montaje (Contin uación) VIII. Montaje de equipos de compensación independiente IX. Ajuste de catenaria X. Etapa de pruebas y puesta en servicio

Vista frontal de Pórtico para Catenaria, en un Sistema Ferroviario de 4 vías

3.1 Pórticos Hidráulicos Diseñados para realizar trabajos de levante de vía, colocación de nuevos carriles y para la colocación y montaje de durmientes. Posee una capacidad de carga de entre 30 y 40 Tn, aunque pueden llegar hasta 70 ton. Existen dos tipos de pórticos: 1. Pórticos con tracción mediante ruedas ferroviarias.

Para realizar las operaciones de montaje de vía o de durmientes, es preciso disponer de vías provisionales exteriores a los carriles de la vía, sobre los cuales se moverá el pórtico. 2. Pórticos con tracción mediante cadenas (orugas) Pórtico-grúa transportando el Emparrillado de vía, sobre orugas

3.2 Alineadoras Máquina empleado para la renovación o montaje de vía nueva, transformando las operaciones manuales en operaciones mecánico-hidráulicas. Su función consiste en atrapar, levantar, desplazar, posicionar, bajar y soltar los rieles que estén ubicados al costado de la vía, para su posterior clavado o embridado de estas.

3.3 Motoclavadora de Tirafondos (Tirafondera) Empleados para el apretado y aflojado de tirafondos en los trabajos de mantenimientos y montaje de vía nueva.

3.4 Liberador de Tensiones Ello se realiza antes de la soldadura de los rieles. Este procedimiento consiste en proporcionar a los carriles longitudes iguales a las longitudes que les corresponderían a las temperaturas de neutralización, para ello se someten las barras a una tracción hasta conseguir dicha longitud.

3.5 Bateadora Empleado para la nivelación y compactación del balasto, dotada de bates vibrantes que se introducen en la capa de balasto y lo compacta enérgicamente bajo los durmientes para dotarlas de un asiento estable y una posición exacta.

3.5 Bateadora (Continuación)

VIDEO

Para el bateo de desvíos, cruces y pequeñas superficies de bateo, incluso en el mantenimiento, existen equipos de bateo automáticos mas pequeños y equipos de bateo manuales con 2 o 4 bates, dependiendo del numero de personas que quieran utilizarlo. A su vez puede ser también una bateadora niveladora, siendo así una máquina de vía que, además de batear, mide los defectos del trazado de la vía y los corrige, colocándola en su posición exacta en planta y alzado.

3.6 Perfiladora de Balasto

VIDEO

Equipo empleado en los montajes y renovaciones de vía para perfilar y regular la sección aproximada de balasto de vía. El procedimiento habitual de trabajo consiste en la entrada de un tren de tolvas en las zonas en las que hay que aportar balasto, la retirada del balasto a lo largo del tramo a rehabilitar y el tendido del material de aportación mediante cepillos y arados de la perfiladora. En los últimos modelos se incorpora una tolva, además de un sistema de barrido.

3.7 Esmeriladora de riel Después de la soldadura del carril hay que volver a reconstruirlo con el fin de que se eliminen los sobrantes de material, las rebabas, etc. y quede perfectamente el perfil del carril. Esta operación se realiza con las esmeriladoras de riel/carril.

Son maquinas que disponen de una muela que avanza a lo largo de la soldadura en todos los ángulos del carril y que permite reconstruir este.

Gracias.




Erich Villavicencio

Tema

:

N

Asignatura :

Ferrocarriles

Aula

:

J2 - 252

Sección

TV 715 - G

Docente

: :

4



Actualmente conviven las dos, existiendo países que optan por uno u otro sistema en función de diferentes consideraciones  Existe un gran debate a nivel mundial sobre la idoneidad de cada uno de ellos para la alta velocidad , en este sentido:     



Japón optó desde el principio por la vía en placa, desde los años 70 Francia es un ejemplo de país defensor de la vía con balasto para alta velocidad Alemania, actualmente en las nuevas líneas, monta vía en placa En Italia se monta vía con balasto incluso en los grandes túneles. En Países Bajos, Taiwán y China ya han optado por la vía en placa, y en España se está montando vía con balasto de forma general, y en casos de túneles largos ya se empieza a poner vía en placa (túnel de Guadarrama 28 Km).

En la toma de decisión final por uno u otro sistema intervienen muchos factores: tipo de línea, número de túneles, viaductos, etc., que hacen que tenga posiciones a favor y en contra a veces muy diferenciadas.

La construcción de la línea de Tokaido, en Japón , y su apertura al trafico en 1964 (1 Línea Alta Velocidad en el Mundo), puso de manifiesto lo siguiente: 

Que la degradación de la calidad geométrica de la vía para la velocidad establecida de 210 Km/h, seguía un proceso tan acelerado que hacia insuficiente el trabajo de mantenimiento de la vía que se realizaba por la noche.



Paralelamente a este fenómeno y como consecuencia asimismo del difícil mantenimiento de la calidad de la vía en los túneles, especialmente en aquellos en los que se presentaban importantes problemas de flujos de agua, fue tomándose en consideración la idea de desarrollar un sistema de vía que necesitase menos conservación.

Fuente: Central Japan Railway Company



Dado que era el balasto el elemento crítico del problema, la investigación se centró, bien en su estabilización mediante procedimientos naturales o artificiales, bien en su sustitución por un elemento menos deformable.



Es de esta forma como se produce la aparición de la vía sobre placa de concreto en el ámbito ferroviario. Lo que se conoce como «Vía en placa».



Tanto la vía sobre balasto como la vía en placa tienen sus ventajas y sus inconvenientes, así como sus defensores y detractores.

El Balasto es el material granular que conforma la capa de asiento de los durmiente en las vías del ferrocarril, permitiendo la nivelación de la vía.

1.1 FUNCIONES DEL BALASTO 

Repartir uniformemente sobre la plataforma las cargas que recibe el durmiente, de forma tal que su tensión admisible no sea superada.  Estabilizar vertical, longitudinal y lateralmente la vía.  Amortiguar, mediante su estructura pseudo-elástica, las acciones de los vehículos sobre la vía.  Proporcionar una rodadura suave a los vehículos y un notable confort a los viajeros. 

Proteger la plataforma de las variaciones de humedad debidas al medio ambiente.  Facilitar la evacuación de las aguas de la lluvia.  Permitir la recuperación de la calidad geométrica de la vía mediante operaciones de alineación y nivelación.

Vía en Balasto. Referencia: Estación La Cultura L1 Metro Lima

1.2 CARACTERÍSTICAS DEL BALASTO  

 

 

Naturaleza. Curva granulométrica. Forma geométrica de las partículas. Resistencia al choque. Resistencia al desgaste. Resistencia a la acción de la helada.

Proyecto: Metro de Lima Tramo II Dichas características se recogen, en general, en las distintas especificaciones que las Administrac. Ferroviarias poseen sobre los materiales utilizados como balasto.

Gradación 3 de AREMA (EE.UU)

1.3 OBTENCIÓN Se obtiene por trituración de rocas sanas, y de naturaleza silícea preferentemente de origen ígneo, y debe cumplir ciertas especificaciones en cuanto a calidad del material madre y en su granulometría.

Se transporta en camiones hasta donde puede ser cargado en trenes especiales con tolvas que permiten su descarga en la vía.

Cantera UNICON Producción , acopio y transporte del Balasto Proyecto: Rehabilitación del Ferrocarril Huancayo - Huancavelica –

Carguío del Balasto a los vagones hooper, para su traslado a las vías del ferrocarril Huancayo – Huancavelica (128 Km.)

Control de Calidad del Balasto

1.4 VENTAJAS 

Flexibilidad de tendido y mantenimiento.  Costes de ciclo de vida y duración conocidos.  Capacidad de amortiguación de ruidos y vibraciones.  Reutilización el balasto

1.5 DESVENTAJAS 

Disponibilidad de infraestructura reducida mantenimiento.  Los costes de mantenimiento son más altos.  Problemas de desgaste del balasto.

por

el

tiempo

de



Su colocación se realiza sin balasto y consta de una placa de hormigón que transmite a la plataforma tensiones uniformemente distribuidas y de menor valor que con balasto.



Para velocidades del orden de 200 Km/h la conservación de la vía sobre balasto conduce a la concepción de la vía sobre placa de hormigón, para evitar la deformación permanente y creciente del balasto, bajo las cargas del tráfico y velocidad superiores al valor indicado.



La vía en placa dispone de un material elastómero (galocha), que le proporciona elasticidad, y de una placa de hormigón, que junto a una importante reducción de las presiones especificas que transmite a la plataforma en que se asienta,

2.1 COMPONENTES i) PLATAFORMA Sus características son fundamentales en el comportamiento de la vía en placa, puesto que la causa principal de la rotura de estos pavimentos es el fenómeno de surgencia o “ pumping”, que produce una socavación progresiva de bajo la placa. Para que se produzca este fenómeno tienen que concurrir los siguientes factores:  Agua libre bajo la placa.  Suelo susceptible de entrar en suspensión.  Cargas fuertes y frecuentes.

ii) PLACA BASE Se sitúa sobre la plataforma con objeto de realizar un mayor reparto de cargas sobre el terreno, disminuir el efecto de surgencia que puede aparecer. Con ello se pretende dar uniformidad de sustentación a la placa principal, para mejorar sus condiciones de trabajo.

2.1 COMPONENTES ii) PLACA BASE (Continuación) No es recomendable que el espesor de la placa base sea inferior a 10 cm., siendo preferible 15 cm., y no ya por causas resistentes de tipo estructural, sino por razones constructivas.

iii) PLACA PRINCIPAL Constituye el conjunto que soporta los carriles, los cuales se fijan a ella por elementos de sujeción, cumpliendo por tanto de, forma general, y en combinación con el elastómero, las funciones del balasto y las traviesas.

Según los diferentes tipos de estructura en placa, variara su forma y habrá que considerar diferentes aspectos.

2.1 COMPONENTES iv) ELASTÓMERO Su presencia es indispensable a la hora de reproducir, en cierto modo, la capacidad característica de la vía convencional, para absorber fuertes cargas mediante pequeñas deformaciones, siendo norma general el empleo de elementos de caucho interpuestos entre el carril y la placa principal. Estos elementos son característicos y de formas muy diversas, según los diferentes tipos de vía en placa, tenemos por ejemplo: 

Elastómeros del tipo placa de asiento: ser incorporados debajo del carril. Sus dimensiones son próximas a las de 15x25 cm. y espesor de 10 a 15 mm, son empleados en las placas con traviesas tipo Rheda o con bloques



Elastómeros de tipo envolvente: incorporados entre el elemento prefabricado y la placa principal. Su forma es la adecuada para envolver la parte inferior del durmiente, de dos bloques o el dado de hormigón.

2.1 COMPONENTES iv) ELASTÓMERO (Continuación) 

Elastómeros del tipo banda, en las del tipo apoyo continuo del carril. Sus dimensiones suelen ser de 15 x 200 cm y un espesor de unos 10 mm.

Estructura de la Vía en Placa

2.2 VENTAJAS 

Soporta mayores cargas por eje.



Disminuye la presión transmitida a la plataforma. Lo que es de gran utilidad cuando el terreno tiene capacidades portantes bajas.



Menor coste de mantenimiento. Limitándose a reponer. Los carriles por exceso de desgaste, las piezas de sujeción del carril deterioradas por la fatiga y los elementos de elastómero inservibles por envejecimiento.



Reduce los asientos localizados.



En los túneles se reduce la altura de galibo, con el consiguiente ahorro en la excavación, debido a que el espesor de la placa es inferior al de la placa de balasto.  En los túneles, es casi insustituible la vía en placa por la dificultad que en ellos tienen los trabajos de mantenimiento, a pesar de utilizar maquinas, pues hay que tener en cuenta la toxicidad de los gases que desprenden.

2.2 VENTAJAS (Continuación)  Ante

un descarrilamiento, no sufre daños importantes, cuando, por el contrario, el mismo accidente en una línea sobre balasto supone un gasto estimable, aparte de los trastornos en la circulación al efectuar la reposición de los elementos dañados.

Instalación de vía en placa en la línea 11 de Metro de Madrid

2.3 CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO El concreto para la vía en placa tiene que soportar cargas dinámicas y resistir en su caso aguas agresivas sobre su superficie. Normalmente se emplea Concreto premezclado con una resistencia característica a la compresión: 250 kg/cm 2 < f’c < 350kg/cm 2. El Concreto con f’c < 250 kg/cm2, dada las cargas por eje de las circulaciones previsibles, no tienen garantía suficiente en términos de durabilidad, estanqueidad y resistencia a aguas agresivas debido a su pequeña proporción de cemento. El Concreto con • •

f’c >=

250 kg/cm2 nos garantiza:

Valores de tensión y compresión admisibles para cargas de hasta 23 Ton/eje. Una vida de diseño suficiente para condiciones normales en túnel o estación .

Según la JARTS (Japan Railway Technical Service) y la JRTT (Japan Railway Construction Transport and Technology Agency): REFERENCIA: Costos de mantenimiento de vía en balasto del Tokaido y los tramos que hay en el Sanyo y de la vía en placa del resto de la red japonesa.

Se aprecia que en general los costes de mantenimiento de la vía en placa son del orden de la cuarta parte del de la vía en balasto.

Según la JARTS (Japan Railway Technical Service) y la JRTT (Japan Railway Construction Transport and Technology Agency): (Continuación) REFERENCIA: Costos de mantenimiento de vía en balasto del Tokaido y los tramos que hay en el Sanyo y de la vía en placa del resto de la red japonesa.

4.0 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA LVT La vía LVT (Low Vibration Track) es el último desarrollo del sistema de vía sin balasto Sonneville, denominado también Sistema Botzberg o Stedef. VENTAJAS: • Facilidad de montaje, ya que procedimiento constructivo no resulta complicado. • Resistencia eléctrica contra pérdidas de corriente de señalización. • Economía de renovación y mantenimiento de componentes. • Atenuación de la vibración. • Alta precisión geométrica • Ritmos de trabajo altos: 30 metros/h. • Diferentes tipologías de bloques permite utilizar este sistema fácilmente en bifurcaciones y cambios de aguja. INCONVENIENTES DEL SISTEMA: • Existencia y necesidad de riostras temporales. • Necesidad de muy estricta geometría de posicionamiento antes del hormigonado.

4.1 UBICACIÓN Y JUSTIFICACIÓN Dicho Sistema de fijación del Riel Directo, tipo Sonneville/LVT se encuentra empleado en las siguientes 3 ubicaciones: 

Estación San Carlos  Entrada al Patio de Maniobras  Cola de Vía

En el caso la entrada al patio de maniobras (R=100m) y la cola de vía (R=76.5m), debido a limitantes geométricas, las curvas presentan radios relativamente pequeños. En las curvas ferroviarias con pequeño radio existe una tendencia de desplazamiento de la línea para el sentido externo , sea por efecto de dilatación de los rieles o por la fuerza centrífuga durante el movimiento de los vehículos. Para solucionar ello se empleó un sistema constructivo que combata esta tendencia; fijando la vía a través de la utilización del sistema Sonneville de vía sin balasto.

4.1 UBICACIÓN Y JUSTIFICACIÓN (Continuación) En el caso de la Estación San Carlos, el uso del sistema Sonneville se propone como solución para disminuir el peso de la estructura y el peralte total sobre la vía; lo cual es necesario para poder dar una solución optimizada a la estructura de dicha estación.

4.2 ELEMENTOS COMPONENTES  Bloques de concreto reforzados    

premoldeados LVT standard Cazoleta elástica (galocha) Almohadilla elástica microcelular Ensamble de Fijación (Clip tipo Pandrol, plancha de acero y pernos) Concreto de envolvimiento ( f’c=35 MPa).

4.3 MONTAJE  Cada componente puede cambiarse

individualmente, si es necesario.  La ausencia de riostras permite embutir el bloque LVT hasta una altura de 143 mm

4.4 TRANSICIÓN DE VIA EN PLACA A VÍA EN BALASTO Y VICEVERSA En las extremidades de cada ubicación, serán ejecutadas transiciones entre el Sistema Sonneville/LVT y la vía con balasto, el cual consiste: «Instalación de dos rieles adicionales en la entrevía de cada una de las vías, que serán fijados, en la área con balasto, en durmientes especiales y en la área con Sonneville/LVT, en una losa de concreto a ser ejecutado entre los bloques Sonneville que recibirá las fijaciones elásticas Pandrol».

Deberán ser respectados los espaciamientos de durmientes y bloques constantes del proyecto (e=650 mm).

4.5 SECCIONES TÍPICAS Sección en Estación

TGV Francia sobre vía en Balasto

Gracias.



FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL « Experiencia Mundial en el Desarrollo de Líneas ferroviarias de Alta Velocidad » Docente

:

Erich Villavicencio

Actividad :

Seminario

Asignatura :

Ferrocarriles

Aula

Auditorio DAVG

Sección

TV 715 - G

:

Tren La Meca-Medina en Arabia Saudita, longitud 440Km en 2h 30m ,, 5 Estaciones

:

ÍNDICE 1. Introducción   SEMINARIO

2. Evolución de las Líneas de AV 

«Experiencia Mundial en el Desarrollo de Líneas Ferroviarias de Alta Velocidad»

Origen Concepto

 

China Japón Es p añ a

3. Actualidad y Perspectivas de Crecimiento  

Líneas de AV en Op erac ión Red Ferro viar ia de AV al 2025

4. Costo de Construcción, Operación y Mantenimiento

Fuente: I. Barrón 2013

1. INTRODUCCIÓN 1. Introducción   SEMINARIO



Origen Concepto

 


3. Actualidad y Perspectivas de Crecimiento  

Líneas de AV en Op erac ión Red Ferro viar ia de AV al 2025



1. INTRODUCCIÓN 

Definición Infraestructura Ferroviaria de Alta Velocidad (Directiva 96/48 de la Unión Europea):

SEMINARIO




Líneas Ferro viari as di señ adas y co ns tru id as ex pr esam ente para trenes capaces d e desarrollar V≥ 250 Km /h



Líneas Ferrov iarias Con venc ion ales preparadas y r eequipadas para trenes cuy a velocidad se s itúe en torn o 200 Km /h



Líneas Ferrov iarias Con vencio nales p reparadas p ara un a may or veloc idad, pero qu e, po r sus esp eciales circu ns tancias top og ráficas o po r enco ntrars e en áreas próxim as a núcleos urb anos , su veloc idad se reduc e.

Definición basado al tipo de Infraestructura y no a una V mín 

Desde sus inicios (1964) la Infraestructura y Servicios de Alta Velocidad se han ido incorporando en un buen número de países, en la actualidad 15 países poseen LAV (UIC, 2013): A u s tr ia , B é lg ic a, Fr an c ia , A le m an ia , Ital ia , Es p añ a, Su iza , País es Bajos, Reino Unido , Ch in a, K o re a, Jap ón , Tai w án , Tur q u ía , Estados Unidos .

1. INTRODUCCIÓN

SEMINARIO


Fuente: A. L. Pita 2003

Los ferrocarriles alemanes plantearon la velocidad comercial necesaria para la competencia directa del ferrocarril con el avión y automóvil:

Cuadro N 1. Fuente: Deutsche Bahn 2003 °

Evolución de la Velocidad Máxima en Ferrocarriles

2. EVOLUCIÓN DE LAS LÍNEAS DE ALTA VELOCIDAD 1. Introducción   SEMINARIO



Origen Concepto

 


3. Actualidad y Perspectivas de Crecimiento   

Líneas de AV en Op erac ión Red Ferro viar ia de AV al 2025 Trenes m ás v eloc es, en o perac ión



2. EVOLUCIÓN DE LAS LÍNEAS DE ALTA VELOCIDAD 

SEMINARIO


CHINA (TOP 1)

El 2003 entró en servicio comercial la Primera Línea de Alta Velocidad entre Qinhuangdao y Shenyang:  

Longitud: 405 Km Velocidad máxima: 250 km/h

Para Marzo 2012: 

N

Servicios ofertados: 323t/día  N Anual de Pasajeros: Aprox. 143 millones  Capacidad de trenes: 1323 personas/tren °

°

Fuente: ExploreMetro 2013


CHINA (TOP 1) 

Viene dando un gran impulso en los últimos años (10), pese a no ser un país pionero en el desarrollo de Líneas de Alta Velocidad.



A Setiembre del 2014, posee 11,132 Km de LAV (48.5%), de los 22,954 existentes en el Mundo.

SEMINARIO




Principalmente invierte en 2 Tipos de Trenes:

a.Trenes de muy Alta Velocidad  V > 350Km/h b.Trenes de Alta Velocidad  200 Km/h < V < 250 Km/h 

Posee 4 Corredores Principales:

a. b. c. d.

LAV Beijing - ShenZhen (Hong Kong) LAV Beijing – Shanghai LAV Xuzhou – Lanzhou LAV Shanghai - Changsha


CHINA (TOP 1) Red Ferroviaria de Alta Velocidad (Pasajeros)

SEMINARIO


Cuadro N 2. Fuente: U.I.C. Setiembre 2014 °


CHINA (TOP 1) A nivel mundial, China posee la mayor Red Ferroviaria de Alta Velocidad en operación: 11,132 Km (En construcción 7,571 Km).

SEMINARIO


Fuente: U.I.C. Noviembre 2013


CHINA (TOP 1) Shangh ai Maglev Train:

SEMINARIO




Primera Línea de Levitación Magnética en operación en el mundo, de muy alta velocidad.



Longitud: 30 kilómetros, entre Estación Metro de Longyang Road al Aeropuerto Internacional de Pudong.



Tiempo : Aproximadamente 7.5 minutos lo que establece una velocidad media aproximada de 240 km/h,



Velocidad máxima: 431 km/h

Costo (Enero 2013) Medio de Transporte

Tiempo (Minutos)

(Yuanes)

(Dólar US)

Shanghai Maglev

50

8.21

7.5

L2 Metro Shanghai

6

0.98

50

Elaboración Propia. Shanghai Maglev y Metro Shanghai 2013

Fuente: Shanghai Maglev Train 2013


JAPÓN (TOP 2) 

El nacimiento del Ferrocarril de Alta Velocidad en Japón, en 1964, se da como resultado de la problemática existente en la saturación de la Línea Tokio – Osaka en la Red Ferroviaria Convencional.



Entre Tokio y Osaka, las dos metrópolis más grandes en Japón, hasta trece trenes por hora con dieciséis coches que cada (capacidad de 1.323 asientos) ejecuta en cada dirección con un avance mínimo de tres minutos entre trenes.

SEMINARIO


Video

«Tokaido Shinkansen transporta 151 millones de pasajeros al año»


JAPÓN (TOP 2) En 1964 entró en servicio comercial la Primera Línea de Alta Velocidad entre Tokio y Osaka (Shinkansen: Nueva Línea troncal):

SEMINARIO




Longitud: 553 Km



Velocidad máxima: 270 km/h



Tiempo: 2 h 25 m

Para Marzo 2012: 

N

Servicios ofertados: 323 trenes/día  N Anual de Pasajeros: Aprox. 143 millones  Capacidad de trenes: 1323 personas °

°

Fuente: Central Japan Railway Company


JAPÓN (TOP 2) Red Ferroviaria de Alta Velocidad (Pasajeros)

SEMINARIO


Cuadro N 4.. Fuente: U.I.C. Noviembre 2013 °


JAPÓN (TOP 2) A nivel mundial, Japón posee la 2da. mayor Red Ferroviaria de Alta Velocidad en operación: 2,664 Km (En construcción 779 Km).

SEMINARIO




ESPAÑA (TOP 3)

Antecedentes:  SEMINARIO


La historia del Tren Alta Velocidad en España data sus inicios en 1986, año en que España ingresa a la Unión Europea, y con ello accedía a los fondos comunitarios

para el desarrollo de Infraestructura. ¿Donde hacer la primera Línea de Alta Velocidad Española? 

La Exposición Mundial se celebraría en Sevilla – Expo’92.



Antes, para ir de Madrid a Sevilla, implicaba tomar una ruta larga e indirecta sobre una vía de carril único, y demoraba aproximadamente 6 horas. Gobierno Español decidió  El invertir en el desarrollo de Andalucía, marcando así un objetivo temporal en el cual trabajar.

Fuente: Internet


ESPAÑA (TOP 3)

PRIMERA LAV ESPAÑA: MADRID-SEVILLA SEMINARIO


Inaugurado : 21 Abril de 1992 Velocidad Máx. : 300 km/h Longitud Ancho de vía Durmiente Tipo de Vía Viaductos (32) Túneles (17)

: 471 Km. : 1435 mm : Hormigón armado : En Balasto : L=8,3 Km (1.8%) : L=16 Km (3.4%)

Electrificación : 1 x 25kV 50Hz CA Señalización Señalizac ión : ASFA200 ASFA200 y LZB Telecomunicaciones: elecomunic aciones: Tren-Tierra digital basado en GSM-R El tendido del AVE Madrid-Sevilla se hizo en 6 años.

Fuente: ADIF 2013


ESPAÑA (TOP 3)

Lecciones del AVE AVE Madrid - Sevilla SEMINARIO




Después de 15 años, el coste de mantenimiento por km de vía de la Red de Alta Velocida Velocidad d se ha reducido en torno al 50% como 50% como consecuencia de:

APRENDIZAJE EXPERIENCIA MEJORA EN LA GESTIÓN EL BUEN HACER DE TODOS LOS IMPLICADOS 

Por primera vez el Ferrocarril pudo competir con el transporte aéreo llegando a obtener la hegemonía en el transporte. Después del éxito de la Línea Madrid - Sevilla, la crisis económica de 1993 golpeó a España.


ESPAÑA (TOP 3) ÚLTIMO AVE INAUGURADO: MADRID – ALICANTE El tramo Albacete-Alicante

SEMINARIO




Inicio de Operación Comercial: 18 de junio de 2013



Longitud : 239 km



Tiempo : 2h 20m  Vía doble en ancho internacional (1435 mm)  Infraestructura diseñada para una velocidad máxima de 350 km/h  Velocidad máxima comercial: 300 km/h

Fuente: ADIF. Noviembre 2013


ESPAÑA (TOP 3) Red Ferroviaria de Alta Velocidad (Pasajeros)

SEMINARIO


Cuadro N 5. Fuente: U.I.C. Noviembre 2013 °


SEMINARIO

ESPAÑA (TOP 3) A nivel mundial, España posee la 3ra. mayor Red Ferroviaria de Alta Velocidad en operación, con 2,515 Km, y tiene en construcción 1308 Km.


Fuente: ADIF, Noviembre 2013


ESPAÑA (TOP 3) LONGITUD (Km)

TIEMPO

COSTO (Euros)

FECHA

HORARIO

Madrid - Sevilla

471

2h 48m

35.4

29 OCT

06:20 am

Madrid - Barcelona

621

2h 50m

32.0

29 OCT

06:10 am

LÍNEA SEMINARIO


Costo de viajar en el AVE (IDA)

Elaboración propia. Cuadro N 6. Fuente: RENFE, Octubre 2014 °

En la Línea Madrid – Sevilla, aún se mantiene el compromiso de devolver el 100% del Costo del Pasaje, si el AVE llega con un retraso superior a los 5 minutos Fuente: RENFE, Noviembre 2013


SEMINARIO


ESPAÑA (TOP 3) El 15 de Diciembre de 2013 se estrenó en operación comercial, el nuevo Servicio de alta velocidad que conectará España y Francia

Barcelona - París Desde 59 €(*) y en 6h25m 2 frecuencia/dia de i/v Con paradas en: Giron a, Figu eres, Perpign an, Narbo nn e, Bé zie rs , M o n tp el li er, Nim es, Valence y Paris

Fuente: RENFE, Noviembre 2013

3. ACTUALIDAD Y PERSPECTIVAS DE CRECIMIENTO 1. Introducción   SEMINARIO



Origen Concepto

 


3. Actualidad y Perspectivas de Crecimiento   




3. ACTUALIDAD Y PERSPECTIVAS DE CRECIMIENTO 

Líneas de Alta Velocidad en Operación A nivel mundial, China posee la mayor Red Ferroviaria de Alta Velocidad en operación: 11,132 Km (En construcción 7,571 Km).

SEMINARIO


LÍNEAS DE ALTA VELOCIDAD EN EL MUNDO TOP

PAÍS

1

China

2 3

AÑO INICIO DE OPERACIÓN

LONGITUD EN OPERACIÓN (km)

LONGITUD EN CONSTRUCCIÓN (km)

2003

11132

48.5 %

7571

Japón

1964

2664

11.6 %

779

España

1992

2515

11.0 %

1308

4

Francia

1981

2036

8.9 %

757

5

Alemania

1988

1352

5.9 %

466

6

Italia

1981

923

4.0 %

125

7

Turquía

2009

688

3.0 %

469

8

Corea del Sur

2004

412

1.8 %

247

9

Estados Unidos

362

1.6 %

-

10

Taiwan - China

2007

345

1.5 %

9

11

Bélgica

1997

209

0.9 %

-

12

Paises Bajos

2009

120

0.5 %

-

13

Reino Unido

2003

113

0.5 %

-

14

Austria

2012

48

0.2 %

201

15

Suiza

2007

35

0.2 %

72

Arabia Saudita

-

-

-

550

Marruecos

-

-

-

200

TOTAL

22954

100.0 %

12754

Cuadro N 07. Elaboración propia. Fuente: U.I.C. Setiembre 2014 °


Líneas de Alta Velocidad en Operación (Continuación) Mapa de LAV en Operación, Construcción y Proyecto al 2013

SEMINARIO




SEMINARIO


Red Ferroviaria de Alta Velocidad al 2025 En dicho LÍNEAS DE ALTA VELOCIDAD EN EL MUNDO - 2025 Horizonte al 2014 EN 2014 EN PLANIFICADO 2025: TOTAL 2025 TOP PAÍS OPERACIÓN CONSTRUCCIÓN AL 2025 23 países ya contarían con LAV. China mantendría su liderazgo con 22,480 Km, seguido ahora de España con 5,525 Km y Francia con 5,200 Km.

(km)

1

China

2

España

3

Francia

4

Japón

5

Rusia

6

Turquía

7

Alemania

8 9

(km)

11132

7571

3777

22480

41.2%

2515

1308

1702

5525

10.1%

2036

757

2407

5200

9.5%

2664

779

179

3622

6.6%

3150

3150

5.8%

688

469

1758

2915

5.3%

1352

466

324

2142

3.9%

Italia

923

125

221

1269

2.3%

Estados Unidos

362

777

1139

2.1%

10

Portugal

1006

1006

1.8%

11

Suecia

750

750

1.4%

12

Polonia

712

712

1.3%

13

Corea del Sur

247

49

708

1.3%

14

Marruecos

200

480

680

1.2%

15

Reino Unido

543

656

1.2%

16

Arabia Saudita

550

1.0%

17

Brazil

511

0.9%

18

India

19

Taiwan - China

20

412 113

550 511

495

0.9%

345

9

495

354

0.6%

Austri a

48

201

249

0.5%

21

Bé lgi ca

209

209

0.4%

22

Paises Bajos

120

120

0.2%

23

Suiza

107

0.2%

35

72

TOTAL

54549

Cuadro N 07. Elaboración propia. Fuente: U.I.C. Octubre 2014 °


Red Ferroviaria de Alta Velocidad al 2025 Mapa de la LAV LAV en Operación y Proyecto

(Continuación)

SEMINARIO




Trenes más veloces, en operación comercial TOP

FABRICACIÓN

AÑO

TREN

1

Chi na

20 04

Shanghai Ma gl ev

Joi nt Venture Si emens & Thys s enKrupp

2

China ina

20 10

China ina Ra Railw ilways CR CRH380A

CSR Qing ingdao Sifa ifang Locomotive ive & Rollin llingg Stoc

380

3

I tal i a

20 12

AGV/NTV Ítal o

Al s tom

360

4

Es paña

20 07

Si eem mens Vel ar aro E / AVE S103

Si eem mens

350

5

Es paña

20 05

Tal go 350

Tal go & Bombardi er

350

6

Japó apón

20 11

Shink inkanse ansenn Hay Hayab abuusa E5 E5 Se Series ies Kawas awasak akii He Heavy avy & Hitac itachhi

320

7

Franci a

20 11

Al s tom Eurodupl ex

Al s tom

320

8

Francia

(1996)

TGV Dúpl ex

Al s tom & Bombardi er

9

I tal i a

20 08

ETR 500 Frecci aros s a

Al s tom, Bombardi er y Ans al do Breda

300

10

Tai wan

20 07

THSR 700T

Ka was aki , Hi tachi y Ni ppon Sharyo

300

SEMINARIO


Vmáx (Km/h) 430

PAIS

300-320

Cuadro N 08. Elaboración propia. Fuente: U.I.C. Noviembre 2013 °

Shanghai Maglev

CRH380

AGV Ítalo

4. COSTO DE CONSTRUCCIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 1. In Inttro rodu duccci ción ón   SEMINARIO

2. Ev Evolu oluci ción ón de las las Lín Línea eass de AV AV 


Origen Concepto

 

China Japón E s p añ a

3. Act Actual ualida idad d y Per Perspe specti ctivas vas de Crec Crecimi imiento ento   


4. Costo Costo de Con Constr strucc ucción ión,, Oper Operaci ación ón y Mantenimiento

Fuente: A.N.T.F. Brasil 2013

4. COSTO DE CONSTRUCCIÓN, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 

SEMINARIO


Según la « Union Internationale des Chemims de fer » - U.I.C. , menciona que de modo general la Construcción de una nueva Infraestructura Ferroviaria de Alta Velocidad se engloba en 3 grandes partidas: Comprende: Estudios de Viabilidad Técnica & Económica, Expropiaciones, así como lo Administrativo & Legal de ello. Se encuentra entre el 5% - 10% del Total de la Inversión. Comprende: Eliminación de obstáculos, movimiento de tierra, obras de drenaje, incluyendo la plataforma de balasto. Se encuentra entre el 10% - 25% del Total de la Inversión. Y si el Proyecto requiere de Obras de Ingeniería singulares (Puentes, Túneles, Viaductos, …) esta partida puede estar entre el 40% - 50% del Total de la Inversión.

Viaducto en Línea de Alta Velocidad Madrid - Barcelona – Figueres. Fuente: ADIF 2013


SEMINARIO


Según la « Union Internationale des Chemims de fer » - U.I.C. , menciona que de modo general la Construcción de una nueva Infraestructura Ferroviaria de Alta Velocidad se engloba en 3 (Continuación) grandes partidas: Comprende: Emparrillado de vía, Sistema de: Alimentación eléctrica, Señalización, Comunicaciones, Seguridad, Bloqueo. Se encuentra entre el 5% - 10% del Total de la Inversión.

Línea de Alta Velocidad Madrid – Toledo. Fuente: ADIF 2013


SEMINARIO


Costo medio por kilómetro de la Infraestructura de Alta Velocidad Velocidad Según el Estudio publicado por J. Campos, Ginés de Rus, I. Barrón el 2009, menciona: En general el Cos to Medio po r K iló ilóm m etro, segú según: n: 1. Estu dio d e 45 45 Proy ectos de Líneas de Alta Velocidad, en servicio y construcción al 2005, osc ila entre 6 y 45 Millones M illones de Euros , con un valor p r om e d io i o d e 17 17..5 Millones Mil lones de Euro s p or K m . 2. Estu dio d e 24 24 Proy ectos de Líneas de Alta V elocid ad, en en serv icio al 2005 2005,, osc ila entre 9 y 39 Millones de Euros , co n un v al alor or pro m edio de 1 8 M i lll l o ne s de Eu E u r os p o r K m .


Costo medio por kilómetro de la Infraestructura de Alta Velocidad (Continuación)

SEMINARIO


Cuadro N 03. Fuente: J. Campos, Gines de Rús, I. Barrón, 2009 °

Fuente: A.N.T.F. Brasil 2013 Formación TGV Dúplex, Francia. Gráfico N 66. Fuente: Internet Nov. 2013 °


España: Costo de desarrollo de Líneas de Alta Velocidad

SEMINARIO


Línea

Servicio Longitud Completo (Km)

Coste de Construcción (Mill Euros)

Coste de Coste por Km Coste por Km % de Cofinanc. Construcción (Mill Euros) (Mill Euros 2010) de la UE (Mill Euros 2010)

Madrid - Sevilla

1992

471

2,704

4,626

5.7

9.8

10

Córdoba - Málaga

2007

156

2,872

2,825

18.4

18.1

32

Madrid - Valladolid

2007

184

4,429

4,681

24.1

25.4

42

Madrid - Barcelona

2008

664

9,018

9,934

13.6

15.0

38

Madrid - Lérida

2003

442

4,408

5,273

10.0

11.9

-

Lérida - Barcelona

2008

179

4,610

4,661

25.8

26.0

-

Madrid - Valencia

2010

365

6,629

6,629

18.2

18.2

10

Cuadro N 09. Fuente: La Gaceta Ferroviaria - 2010 °

Fuente: A.N.T.F. Brasil 2013


Costo de Operación y Mantenimiento de Material Rodante - Anual

SEMINARIO




Costo de Mantenimiento de Infraestructura (Euros), por Km -

SEMINARIO



SEMINARIO


Estación de Francia - Barcelona

Gracias.




Docente : Asignatura :

Erich Villavicencio G. Ferrocarriles

Tema

:

Seminario

SEMINARIO: PROYECTOS FERROVIARIOS EN EL PERÚ Y SU INTEGRACIÓN SUDAMERICANA

1. FERROCARRIL NORANDINO: CAJAMARCA - BAYÓVAR

Inversión referencial: US$ 1,500 millones

Longitud estimada: 540 Kms •

•

Objetivo principal: Transporte de minerales de centros mineros de Cajamarca al Puerto de Bayóvar. Trasporte de pasajeros y otros. El proyecto incluye la construcción de un puerto de embarque de minerales.

AMAZONAS PIURA

PUERTO BAYOVAR

CAJAMARCA LAMBAYEQUE LA GRANJA

CAJAMARCA

LA LIBERTAD


2. SISTEMA FERROVIARIO DEL SUR MEDIO

Descripción: Implementación ligada al desarrollo de varios proyectos mineros como Huancabamba, San Juan de Chacña (Apurímac), Las Bambas (Apurímac), entre otros.

Longitud : 1480 Kms. Inversión estimada USD 1,200 millones


3. FERROVÍA TRANSCONTINENTAL BRASIL-PERÚ (FETAB) Inversión referencial : US$ 4,500 construcción.

millones

TUMBES

en

Descripción: •

El objetivo es la integración Perú – Brasil, desarrollo socio económico a lo largo de los 1,500 Kms. que tendrá la vía férrea en territorio peruano.

El MTC concluye lineamientos técnicos que demanda el Reglamento de la Ley. Luego se iniciará promoción a través de 4 PROINVERSIÓN.

LORETO

AMAZONAS

PAITA PIURA

INGENIO BAPPO CAJAMARCA LAMBAYEQUE

TARAPOTO

SAN MARTIN

BRASIL

•

LA LIBERTAD

TOCACHE

ANCASH

HUANUCO

PUCALLPA

UCAYALI


4. FERROCARRIL HUANCAVELICA - CUSCO

Inversión referencial : US$ 1,200 millones

Longitud : 600 Kms. Declarado de necesidad pública e interés nacional, a través de la Ley N 29373.

JUNIN

MADR

LA MEJORADA

HUANCAVELICA

Permitirá la integración del Ferrocarril del Sur y el Ferrocarril del Centro y el desarrollo a lo largo de la zona de influencia económicamente deprimida.

CUSCO

CUSCO AYACUCHO APURIMAC ICA CUSCO

AYACUCHO


5. FERROCARRIL YURIMAGUAS - IQUITOS

Inversión referencial: US$ 850 millones aprox.

Longitud estimada: 565 Kms. •

•

•

•

Proyecto impulsado por el Gobierno Regional de Loreto. Cuenta con estudios de preinversión a nivel de perfil. Firma Canadiense Dessau International Inc. Elabora estudio de Factibilidad y luego realizaría los estudios definitivos. Conectaría el Puerto de Iquitos con el Puerto de Yurimaguas, pasando por Nauta y Jeberos.

IQUITOS

LORETO

NAS

YURIMAGUAS

SAN MARTIN


6. PROYECTO: TREN DE LA COSTA Iniciativa Privada Cofinanciada: RECHAZADO - PROINVERSIÓN

Descripción: Diseño, financiamiento, construcción, equipamiento del sistema, provisión de material tractivo y rodante, operación y mantenimiento.

Longitud : 1340 Kms. Área de Influencia: Lima, Ica, Ancash, Lambayeque y Piura

La

Libertad,

Iniciativa Privada cofinanciada tiene como objeto suscribir la Concesión por 60 años.


7. SISTEMA DE TRANSPORTE MONORRIEL - AREQUIPA

Descripción: El proyecto consiste en el diseño, construcción, equipamiento electromecánico, sistemas, material rodante, financiación, operación y mantenimiento del Sistema de transporte rápido masivo del tipo monorriel, Longitud : 14 Kms.

Área de Influencia Zona metropolitana de Arequipa. Recorrido: Aeropuerto Internacional Alfredo Rodríguez Ballón hasta la Av. Estados Unidos (Distrito Socabaya)

MASIVO

DEL

TIPO


8. LÍNEA 2 METRO DE LIMA ( ATE – CALLAO)

Monto de Inversión: US$ 5,701 millones sin IGV. Dicho monto considera la inversión de la Tercera Etapa (US$ 625.8 millones, sin IGV ), la que se realizará de manera progresiva de acuerdo al incremento de la demanda.

Longitud : 35 Kms. La Construcción en túnel subterráneo (27 km de la línea Este – Oeste y 8 km del tramo Av. Elmer Faucett – Av. Néstor Gambetta).


9. SISTEMA DE TRANSPORTE RÁPIDO MASIVO DEL TIPO MONORRIEL PARA LA LÍNEA 6 DEL METRO DE LIMA

Descripción: El proyecto consiste en el diseño, construcción, equipamiento electromecánico, sistemas, material rodante, financiaciones, operación y mantenimiento del Sistema de Transporte Rápido Masivo del tipo Monorriel.

Longitud : 31.4 Kms. Área de Influencia El ámbito de influencia comprende la cuidad de Lima. Es una Iniciativa Privada cofinanciada tiene como objeto suscribir la Concesión por 35 años.


10. SISTEMA METRO DE LIMA


11. METRO WANKA Desarrollado por la Empresa Ferrocarril Central Andino y Ferrovias Central Andina.

Longitud : 7 Km. Movilizará 15 mil pasajeros al día, recorriendo los Distritos de Chilca, Huancayo y El Tambo en 15 minutos.


Otros Proyectos Ferroviarios 1. Modernización de la Infraestructura Ferroviaria de Ferrocarril Central y Ferrocarril del Sur. 2. Ferrocarril Interoceánico Brasil – Bolivia - Perú 3. Ampliación de la Estación de Transferencia La Joya 4. Modernización del Puerto de Matarani – TISUR 5. Tranvía de la Ciudad de Iquitos 6. Tranvía de la Ciudad de Trujillo


Metro de Santiago - Chile

Gracias.



FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE VIALIDAD Y GEOMÁTICA

Docente

:

Erich Villavicencio

Asignatura :

Ferrocarriles

Sección

TV 715 - G

:

Tema Aula

: :

N 5 J2 - 252

¿Qué es el material móvil en el ferrocarril? : Todo vehículo con sistemas de ruedas, rígidos o articulados (bogies), activos (tractores) o pasivos (remolcados), guiados mediante carriles sobre una Infraestructura determinada, que soporta un determinado tren de cargas, un peso por eje, unas velocidades máximas, con curvas, rampas y pendientes, túneles y puentes, combinaciones de vías, estaciones, señales, catenaria, etc., todo ello necesario para operar. En el ámbito ferroviario: Se denomina Tren a una composición formada por un personal de conducción, una hoja de ruta con un itinerario y sus horarios, y una consigna para circular por una determinada línea, al amparo de instalaciones de seguridad en la circulación, bajo prescripción del reglamento general de circulación vigente en la administración correspondiente.

TALGO 350

Ventaja principal del sistema de vehículos sobre carriles convencionales: 

Es el bajo coeficiente de adherencia de los bandajes de acero de las ruedas sobre los carriles también de acero, lo que permite desplazar importantes masas con un mínimo consumo energético.

 A

su vez también, el bajo coeficiente de adherencia, permite constituir formaciones de gran longitud para transportar grandes cargas, aunque desde el punto de vista del frenado puede parecer un gran inconveniente.

Tren más largo del Mundo 21 Junio 2001: Ferrocarril BHP Billiton – Australia. Tren de 81.983 Ton: formado por 682 vagones y 8 Locomotoras diesel-eléctricas (Rodadura Co-Co). Longitud total del tren 7,4 Km.

A. SEGÚN SU TIPOLOGÍA DE RUEDAS i) BOGIE SOBRE RUEDAS DE ACERO Un bogie se compone generalmente de dos ejes montados sobre un bastidor, que incorpora una suspensión propia llamada suspensión secundaria. También existe una suspensión colocada entre él y el bastidor que se llama suspensión primaria. La caja del vehículo queda unida al bastidor mediante el pivote.

A. SEGÚN SU TIPOLOGÍA DE RUEDAS ii) BOGIE SOBRE NEUMÁTICOS 

Consiste básicamente en 2 Ruedas Neumáticas exteriores (junto a las tradicionales de acero) que se apoyan sobre los carriles de concreto que van paralelos a los estándar.



Las ruedas y carriles de acero se mantienen como soporte en caso de «pinchazo» y para guiar a los trenes en los desvíos. En condiciones normales, la rueda de seguridad no hace contacto con el riel



El bogie cuenta con cuatro ruedas guías que giran en un plano perpendicular al de las llantas portadoras

A. SEGÚN SU TIPOLOGÍA DE RUEDAS ii) BOGIE SOBRE NEUMÁTICOS pesar de que proporcionan mayor adherencia, el mantenimiento de estos metros sobre neumáticos es mucho más costoso que los de acero ya que contienen los mismos elementos más otros extra.

 A



A causa del mayor rozamiento, el consumo energético es mucho mayor.

VIDEO Línea 6 Metro de París – Francia

A. SEGÚN SU TIPOLOGÍA DE RUEDAS ii) BOGIE SOBRE NEUMÁTICOS CASO: METRO DE CIUDAD DE MÉXICO Actualmente: 

Consta de 12 líneas de Metro, de las cuales:  2 Líneas férreas: Línea A y 12  10 Líneas neumáticas: Líneas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y B)  Longitud total de la Red es 225.9 Km  El parque ferroviario consta de 390 trenes, de los cuales 321 Trenes son de rodadura neumática (292 Trenes son de 9 coches y 29 Trenes de 6 coches) y 69 Trenes de rodadura férrea.

A. SEGÚN SU TIPOLOGÍA DE RUEDAS ii) BOGIE SOBRE NEUMÁTICOS CASO: METRO DE CIUDAD DE MÉXICO 

Sistema de Conducción Automática El conductor sólo tiene control sobre la apertura y cierre de las puertas, la vigilancia del tren en general y estar al pendiente por si la palanca de emergencia es activada. 

Formación ferroviaria



M: Coche motriz equipados con cabina. Estos carros cuentan con un mando de control y sus ejes poseen tracción propia. Este carro puede operar individualmente o acoplado con otros carros. N: Coche motriz, cuentan con tracción propia pero sin cabina de conducción, y por tanto no cuentan con controles de mando. R: Coche remolque, el cual es tirado por un carro con motor. PR: Coche remolque central que cuenta con el equipo del sistema de pilotaje automático.

  

B. SEGÚN SU TIPO DE TRACCIÓN i) BOGIE MOTOR O TRACTOR Es aquel tipo de bogie que posee motores de tracción, generalmente un motor en cada eje, los cuales transmiten la tracción hacia las ruedas.

I. BOGIE MOTOR O TRACTOR

BM sobre ruedas neumáticas

Bogie Motor sobre ruedas de acero

B. SEGÚN SU TIPO DE TRACCIÓN i) BOGIE MOTOR O TRACTOR El Par Motor M m, en el eje del motor viene dado por: Siendo:

B. SEGÚN SU TIPO DE TRACCIÓN ii) BOGIE PORTANTE O REMOLQUE II. BOGIE PORTANTE O DE MATERIAL REMOLCADO

Bastidor

En un bogie remolcado ubicamos: -

-

El bastidor del bogie, que constituye la estructura portante del bogie. Las cajas de grasa aloja en su interior los rodamientos, del que salen dos brazos laterales y sobre los que se apoyan los resortes de la suspensión primaria, para proveer la unión entre el eje y el bogie. Suspensión secundaria: biela de arrastre y cojín neumático. En la mayoría de los casos, las uniones de la biela son mediante flexibloc.

2.1 En trenes convencionales El material remolcado es aquel material que no tiene capacidad tractora, que puede transportar mercancía o pasajeros. A: TRANSPORTE DE MERCANCÍAS: Dividido por el tipo transporte para el que está destinado, así tenemos los siguiente tipos de vagones:

Vagones Cerrados Empleado para Mercancías que deban protegerse a la intemperie. Se compone de una caja cubierta y puertas laterales corredizas.

Vagones Bordes La caja se encuentra abierta en la parte superior. Tienen una o más puertas a los costados.

Vagón plataforma Su caja se reduce a un piso provisto de reborde poco elevados (20 a 30cm) generalmente abatibles.

2.1 En trenes convencionales. A)TRANSPORTE DE MERCANCÍAS Vagón plataforma rebajada Empleado para el transporte de mercancías voluminosas que sobrepasan el gálibo. Las ruedas son más pequeñas que los usuales.

Vagones Tolva Abierta Vagones bordes especializados para el transporte de mercancías a granel. Descarga en el eje de la vía, unilateral o bilateral.

Vagones Cisterna Empleado para el transporte de líquidos: Vino, combustible, leche, productos químicos, etc.

Vagones Góndola El bastidor se quiebra para formar una cuna y se destina para el transporte de piezas de altura excepcional.

2.1 En trenes convencionales. A)TRANSPORTE DE MERCANCÍAS Vagones porta-bobinas También denominados vagones cuna por la forma de disposición de su piso para acoger este tipo de bobinas.

Vagón porta-automóviles Posee 1 ó 2 pisos y consta de sistemas abatibles para permitir el paso de autos a otro vagón rodando.

Vagones porta-contenedores Equipados con sistemas de sujeción de contenedores.

2.2 En trenes convencionales B: TRANSPORTE DE PASAJEROS: Son los vehículos remolcados destinados al transporte de viajeros en los COCHES de los trenes; así tenemos en material remolcado y clasificación.

El material móvil ferroviario es muy heterogéneo, ya sea por su:

a. Definición del Sistema Transporte.-

Tranvía de Barcelona, España

Metro pesado, metro ligero, tranvías ----> Requerimiento de características básicas: Capacidad de Transporte, Velocidad, distancia entre estaciones, piso bajo o no?

b. Falta de Normalización y Estandarización Administraciones con diferentes Sist.Explotación: Bogies sobre neumáticos y bogies convencionales Tomas de corriente por Pantógrafo y 3er. Carril

Línea 5 Metro de Santiago, Chile

3.1 SEGÚN SU ARQUITECTURA 3.1.1 TREN REMOLCADO (CONVENCIONAL) Formado por una Locomotora que remolca una formación de vehículos para el transporte de viajeros (coches) y/o de mercancías (vagones). En este tipo de tren, el control de los servicios auxiliares, puertas, información, etc... es normalmente descentralizado; puede controlarse desde un coche (no locomotora) o cada coche controla sus servicios

CLASIFICACIÓN, SEGÚN SU CARACTERÍSTICA OPERATIVA: i.

TREN TRACCIONADO: Es aquel en el que la locomotora se

encuentra en cabeza del tren en el sentido de la marcha. ii.

TREN “ PUSH - PULL” : En este caso, hay una locomotora en un

extremo del tren, pero en el otro hay una cabina de conducción, con la misma funcionalidad que una cabina de la locomotora.

3.1 SEGÚN SU ARQUITECTURA 3.1.2 TREN AUTOPROPULSADO Formado por un conjunto indeformable de vehículos , que incluye tanto la tracción como los espacios para los viajeros. Características: a) Ser indeformable, y por lo tanto tener una composición constante en cuanto a plazas y prestaciones. b) Tener una integración de sistemas y mando de los mismos. c) Tener cabinas de conducción permanentes en cada uno de los extremos (como en el caso de los trenes “Push-pull”).

CLASIFICACIÓN, SEGÚN SU DISTRIBUCIÓN DE TRACCIÓN: i.

TRACCIÓN CONCENTRADA: Posee en un extremo un material tractor/motriz,

y puede haber en el otro extremo: otra motriz o una cabina. Los motrices tienen una cabina en el frontal. ii.

TRACCIÓN DISTRIBUIDA: En este caso la zona de viajeros se extiende de

cabeza a cola del tren con la única salvedad de las cabinas de conducción.

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA i) TRENES METROPOLITANOS – METRO (Continuación) DEFINICIÓN UITP:

Metro de Hong Kong

Un metro es un sistema de transporte guiado urbano, sobre carriles, que se ejecuta en un exclusivo derecho de paso, sin ninguna interferencia de otros cruces de tráfico o de nivel y sobre todo con un cierto grado de automatización de la unidad y de protección del tren.

Según UITP – 2014: 

148 ciudades poseen sistema Metro, desarrollando cerca de 540 líneas.  Se tiene 9.000 Estaciones de Metro y 11,000 km de líneas de la infraestructura ferroviaria en el mundo

Top 10 Ciudades de mayor longi tud de red Metro - UITP

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA i) TRENES METROPOLITANOS – METRO (Continuación) Mapa de los países que tienen Redes de Metro por Regiones

Fuente: UITP - 2012

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA i) TRENES METROPOLITANOS – METRO (Continuación) 10 Redes de Metro más concurridas en millones de pasajeros por año – UITP 2012

El año 2012, la Línea 1 en su tramo 1del Metro de Lima, transportó a 32.6 millones de pasajeros (1% Metro de Tokio de 13 Líneas), de los cuales: 12.1 millones corresponde a la etapa de pruebas y 20.5 millones de pasajeros ya en la etapa de operación comercial.

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA ii) TRANVÍA El tranvía (del inglés tramway) también llamado por su anglicismo tram, es un medio de transporte de pasajeros que circula por la superficie en áreas urbanas; son vehículos de tracción eléctrica alimentados entre 600 y 750 V (CC), diseñados para integrarse en el tráfico por superficie de las ciudades, su longitud oscila entre 16 y 30 metros y su ancho entre 2,4 y 2,6 metros.

Ventajas     

Es menos ruidoso y menos contaminante Consume menos energía que el metro Ocupa un carril de calzada más estrecho La construcción de su infraestructura es mucho más económica La accesibilidad es más sencilla y hay tranvías de "piso bajo Tranvía de Zaragoza - España

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA ii) TRANVÍA (Continuación) Inconvenientes:

Tranvía de Barcelona - España



Rigidez de sus recorridos, que no les permite sortear un obstáculo  Menor capacidad y velocidad (en relación a otros tipos de ferrocarril) estético en la zona  Impacto monumental y urbana.

TECNOLOGÍA DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA EN TRANVÍA Sistema de Alimentación por el suelo (APS) - ALSTOM

VIDEO

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA iii) TRENES LIGERO En apariencia son similares a los tranvías, es más un mismo vehículo se emplea bajo la denominación de “metro ligero” o “tranvía” dependiendo de las administraciones. Según Manuel Melis y Gonzales (2008): La principal característica diferenciadora el que los “metros ligeros” disponen de sistemas de protección del tren (ATP).

Ventajas  Es más accesible debido a sus paradas en superficie, y al diseño de su material

móvil con piso bajo.  Es más cómodo y confortable, ya que cuenta con aire acondicionado, numerosos asientos por tren, y es muy silencioso.  Es menos contaminante que el vehículo privado.  Es un modo de transporte rápido y de gran conectividad con los principales nodos de transporte público, Metro, el autobús y el ferrocarril de cercanías.

Metro Ligero de Madrid - España

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA iv) TREN DE CERCANÍAS Denominado también tren suburbano, es el Sistema de transporte de viajeros de corta distancia (hasta unos 70 km entre estaciones extremas) que presta servicios entre el centro de una ciudad con núcleo importante y ciudades de las afueras, con un gran número de personas que viajan a diario. 

Operan de acuerdo a un horario, con una elevada frecuencia de paso y a velocidades que van desde 50 hasta 200 km/h.  Sus tarifas se fijan de acuerdo a las distancias a recorrer (Zonas) y solo prestan servicio en el área metropolitana de una gran ciudad.  Ofrece alrededor de 700 plazas entre sentadas y de pie

Cercanía Renfe Rodalíes: Barcelona – Vilanova y la Geltrú

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA v) TREN DE ALTA VELOCIDAD Viene a ser un Tren de larga distancia. Se trata de conjuntos autopropulsados traccionados por cabezas motrices (tracción concentrada) o en los que la tracción se distribuye a lo largo de todo el tren (tracción distribuida). 

Emplean tracción eléctrica y corriente alterna en alta tensión (25 kV CA 50 Hz).  Presentan potencia elevada, en torno a los 8.000 kW para trenes de 200 metros.  Su elevada velocidad le permite competir con el transporte aéreo para distancias medias, del orden máximo de 700 Km. Tren de Alta Velocidad, Francia. TGV - SNCF


Líneas de Alta Velocidad en Operación (Continuación)

3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA v) TREN DE ALTA VELOCIDAD Mapa de LAV en Operación, Construcción y Proyecto al 2013


3.2 TIPOLOGÍA, SEGÚN TIPO DE TRANSPORTE/DISTANCIA vi) TREN DE MERCANCÍAS Normalmente formados por una o varias locomotoras en cabeza, que remolcan un número variable de vagones, algunos de ellos cargados y otros vacíos. Para este tipo de trenes las locomotoras pueden ser eléctricas o diésel y los vagones son normalmente especializados por el tipo de mercancías a transportar.

Tren de M erc anc ías – BNSF, EEUU

i) LOCOMOTORAS DIESEL - ELÉCTRICA El sistema de transmisión de una locomotora diesel-eléctrica consta de un motor diesel que acciona un generador eléctrico, el cual a su vez suministra corriente a los motores de tracción. Este tipo de locomotora elimina la necesidad de costosas líneas de transmisión de energía. La potencia eléctrica, que se mide en kilovatios (kW), es el producto de la tensión (voltaje) y la intensidad de la corriente.

ii) LOCOMOTORAS ELÉCTRICAS Es aquella locomotora alimentada por una fuente externa de energía eléctrica, ésta puede ser catenaria o tercer riel.

Dentro de ello destacamos:

LOCOMOTORAS ELÉCTRICAS MULTITENSIÓN Locomotoras eléctricas mixtas (viajeros y mercancías) multitensión, de última generación, especialmente indicadas para el tráfico internacional. Capaz de funcionar con 4 alimentaciones: 25 kV ca, 11 kV ca, 3 kV cc y 1500 V cc.

Puede equiparse con 2 tipos de bogie: Mercancías hasta 140 km/h y viajeros hasta 200km/h.

iii) LOCOMOTORAS DUALES La clasificación de locomotoras de tipo dual son las que pueden circular alimentadas por su propio grupo generador en tramos sin electrificar y alimentarse de la catenaria en los tramos electrificados.

iv) LOCOTRACTOR Equipo Bivial de uso exclusivo para maniobras, pueden ser de tipo mixto en cuanto a sus características de rodadura, e incluso pueden desplazarse sobre el suelo fuera de las vías donde pueden realizar maniobras con cortes de tren de menor longitud dando flexibilidad al servicio y principalmente un menor coste al ser máquinas de pequeña potencia pero de características de tracción elevadas.

v) LOCOMOTORAS PARA TRABAJOS MINEROS Para el servicio en minas se han utilizado locomotoras de

pequeñas dimensiones habitualmente, pero accionadas mediante baterías o eléctricas con trolley. Los anchos de vía son pequeños y se mueven entre 40 y 60 cm. También se utilizan como vehículos auxiliares para maniobras o trenes de trabajos en túneles de metro de algunas ciudades.

SEGÚN LA DISPOSICIONES DE LOS EJES: 

Letras mayúsculas: Número de ejes motores consecutivos; siendo «A»

para un eje simple, así como «C» indica tres ejes motores consecutivos.  Números: Ejes no motores consecutivos, siendo con 1 para un eje simple.  Letra "o" minúscula: Como sufijo de la letra de ejes motores los ejes son motorizados individualmente con motores de tracción eléctricos.  Apóstrofe « ′ »: los ejes están montados en un bogie.

EJEMPLO: 

B′ B′ : Dos bogies y cada bogie con dos ejes motores, conectados por bielas o

engranajes.  Bo′ Bo′ : Dos bogies y cada bogie con dos ejes motores, teniendo cada eje con un motor eléctrico. Denominado también Bo-Bo.  Co′ Co′ : Dos bogies y cada bogie con tres ejes motores, teniendo cada eje un motor eléctrico. Denominado también Co-Co.  1 D1 : Un eje de guía no motor montado en un bogie, cuatro ejes motores montados en el chasis y conectados por bielas o engranajes, seguidos por una rueda trasera de apoyo montada en un bogie. ′

′

EJEMPLO DE NOTACIÓN DE LOCOMOTORAS

Ferrocarril de Suiza

Gracias.






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: :

N 6 J2 - 252

1.1 SISTEMA DE COORDENADAS El tren se apoya sobre las ruedas y éstas sobre la vía, por lo que referiremos las fuerzas a un sistema de coordenadas relativo a la vía.

Sistema de coordenadas relativo a la vía: Eje longitudinal (L): Coincidente con el eje de la vía. Sentido positivo el de la marcha del tren. Eje transversal (H): En el plano que forman los carriles, perpendicular al eje de la vía. Eje vertical (V): Perpendicular al plano que forman los carriles. Sentido positivo el de la aceleración de la gravedad.

1.2 FUERZAS LONGITUDINALES La dinámica longitudinal estudia el efecto sobre el tren de las componentes longitudinales de las fuerzas que actúan sobre él. A estas componentes se las denomina fuerzas longitudinales. «La dinámica longitudinal se refiere a las componentes de las fuerzas sobre el eje L, longitudinal de la vía»

Las fuerzas que actúan longitudinalmente sobre el tren son de 2 tipos: 1. Fuerzas longitudinales pasivas: Son aquellas que soporta el tren sin que él mismo realice ninguna acción especial. Así tenemos: - Resistencia al avance (en recta y en curva) [ R a ] - Carga gravitatoria

1.2 FUERZAS LONGITUDINALES (Continuación) En concreto, la resistencia al avance es la proyección, sobre la dirección longitudinal de la vía, de diversas fuerzas pasivas que actúan sobre el tren y que son de distinta naturaleza.

2. Fuerzas longitudinales activas (derivadas de las acciones propias del tren): - Fuerzas de tracción [Ft] - Fuerzas de frenado [Ff] Concluimos:

Fuerzas retardadoras:

Fuerzas aceleradoras:

 Resistencia al avance

 Fuerza de tracción

 Fuerza de frenado

 Carga gravitatoria en

 Carga gravitatoria en rampa

pendiente

1.3 2da. LEY DE NEWTON Si todas las fuerzas longitudinales aplicadas sobre el tren se equilibran

El tren mantendrá una velocidad contante.

Si la resultante de todas las fuerzas longitudinales aplicadas sobre el tren resulta: i) Positiva : el tren se acelerará ii) Negativa : el tren se desacelerará

Situaciones:  Tren en tracción  Tren en frenado  Tren en deriva

[Ft > 0 y Ff = 0] [Ff > 0 y Ft = 0] [Ft = 0 y Ff = 0]

Siendo: - Fuerzas de tracción [Ft] - Fuerzas de frenado [Ff]

2.1 ESFUERZO MÁXIMO DADO POR UN VEHÍCULO MOTOR EL ESFUERZO DE TRACCIÓN  Se transmite a través de las ruedas motoras al apoyarse éstas sobre el carril y transmitir el par que se produce en los motores del tren.  Es una fuerza variable a voluntad del maquinista, para adecuar la velocidad del tren a las necesidades de cada instante, hasta un valor máximo. FR :

Resistencia que ofrece el tren al movimiento de la rueda

f R :

Fuerza de rozamiento que se opone al deslizamiento de la rueda sobre el carril

Sistema: rueda - eje

Sistema: Unidad ferroviaria

2.1 ESFUERZO MÁXIMO DADO POR UN VEHÍCULO MOTOR ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DE UNA RUEDA MOTRIZ

Siendo:     

M : P : N : FR : f R :

Par motor transmitido al eje Peso que se apoya sobre la rueda motriz Reacción del carril sobre la rueda Resistencia que ofrece el tren al movimiento de la rueda Fuerza de rozamiento que se opone al deslizamiento de la rueda sobre el carril

2.1 ESFUERZO MÁXIMO DADO POR UN VEHÍCULO MOTOR ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DE UNA RUEDA MOTRIZ

FR :


f R :


2.1 ESFUERZO MÁXIMO DADO POR UN VEHÍCULO MOTOR ESFUERZO MÁXIMO DE TRACCIÓN La máxima fuerza que puede transmitir una rueda motriz al vehículo es igual a la máxima fuerza de adherencia (o rozamiento) entre dicha rueda y el carril.

Es la masa que está sobre los ejes tractores

2.2 LA ADHERENCIA El coeficiente de adherencia (μ) es el cociente entre la fuerza horizontal máxima que puede transmitir un eje motriz (sin que la rueda patine) y el peso que soporta dicho eje. Tecnologí a Locomotoras antiguas diesel. Control automático de la adherencia: Cuando una rueda patina se corta la potencia para detener el patinaje y se vuelve a aplicar paulatinamente. Creep control: Se permite un cierto deslizamiento que provoca un aumento de l a adherencia debida a la l impieza del carril. Motores de corriente continua. Creep control + motores de corriente alterna. Máquinas diesel en España con control de adherencia (primeras máquinas de la serie 319) Máquinas serie 319, subserie 400

Adherencia 12-14%

16-20%

25-28% 31-34% 20% 37% en arranque

2.2 LA ADHERENCIA La adherencia disminuye con la velocidad. La norma técnica de Renfe – ESPAÑA para la determinación de las carga máxima propone la siguiente expresión para la determinación de la adherencia en función de la velocidad:

Siendo:  μV

: coeficiente de adherencia a velocidad V  μ0 : coeficiente de adherencia estático (a velocidad v = 0 )  El coeficiente de adherencia estático (μ 0) viene determinado por el fabricante:

2.3 POTENCIA La potencia necesaria para la tracción de un tren es igual a la fuerza de tracción necesaria por la velocidad del tren.

P = Ft x V:

El esfuerzo de tracción máximo a una determinada velocidad estará limitado entonces por la potencia del motor.

OBSERVACIÓN  

Para bajas velocidades la Fuerza de tracción viene limitada por la Adherencia. Para altas velocidades la Fuerza de tracción viene limitada por la Potencia del motor

EJERCICIOS 3.1 Calcular el porcentaje de disminución de la fuerza de adherencia de una locomotora al pasar a circular de 50 km/h a 200 km/h. Dato: coeficiente de adherencia a velocidad cero: μV=0 = 0,3 SOLUCIÓN (1)

Sabemos:

Reemplazamos:

f Rmáx = µ x N

EJERCICIOS SOLUCIÓN (1)

% Disminución µ 200 = 100% - 61% = 39%

EJERCICIOS 3.2 Se tiene una locomotora de 90t de masa con 5 ejes, 4 de los cuales son motores, siendo el coeficiente de adherencia ruedacarril μ=0.2. El radio de las ruedas motoras es de R=0.75m. La masa del tren remolcado es de 210t. Se aplica un par motor M a cada eje motor, siendo la resistencia total al avance del tren Ra. Analizar las situaciones que sucederá en cada uno de los siguientes casos: a. M=4000 daN·m y Ra=10000daN b. M=4000 daN·m y Ra=22000daN c. M=2000 daN·m y Ra=10000daN d. M=2000 daN·m y Ra=22000daN

FR :


f R :


EJERCICIOS SOLUCIÓN ANÁLISIS CASO «a»: DATO: M = 4,000 daN·m y Ra = 10,000 daN M > (f Rmáx ) x R o M < (f Rmáx ) x R i) f Rmáx = µ x N = µ x (mg)

Rodadura pura

Con ello sabremos si desliza o no!

Masa adherente: es la masa que está sobre los ejes tractores = 4 (90T) / 5 = 72,000 kg

f Rmáx = 0.2 x (72,000 kg) x 10 m/s2 f Rmáx = 144,000 N = 14,400 daN Así tenemos: f Rmáx x R = (14,400 daN) x (0.75 m) = 10,800 daN M=

4 x (4000 daN.m) = 16,000 daN 4 ejes motores

M > (f Rmáx ) x R Patina!

FR : Resistencia que ofrece el

EJERCICIOS

tren al movimiento de la rueda f R : Fuerza de rozamiento que se opone al deslizamiento de la rueda sobre el carril Ra : Resistencia al Avance, Fuerza resistente

SOLUCIÓN ANÁLISIS CASO «a»: DATO: M = 4,000 daN·m y Ra = 10,000 daN ii)

f R > Ra

o

f R < Ra

Como patina:

f R = f Rmáx = 14,400 daN

OBS:

Al echar arena sobre la rueda se logra aumentar la adherencia Rueda-carril

RUEDA MOTRIZ FR = Ra

RUEDA REMOLCADA Vtren

FR f R

Metro de Londres - Inglaterra

Gracias.






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N 6 J2 - 252

1.1 EJERCICIO Calcular la fuerza (daN) de tracción horizontal máxima que puede transmitir un eje motor, si soporta una masa de 20 t y el coeficiente de adherencia es 0,3.

SOLUCIÓN:

Ft (máx) {N} = mad {kg} x g {m/s 2} x µ Ft (máx) {N} = 20000 kg x 9.81 m/s2 x 0.3 Ft (máx) {N} = 58860 N = 5886 daN

1.2 EJERCICIO Calcular el Momento Motor que podemos aplicar a una locomotora que carga 10.000 kg de masa sobre cada rueda motriz, antes de que se produzca deslizamiento, si el carril está seco (coeficiente de adherencia: μS= 0,35) o está mojado (coeficiente de adherencia: μM= 0,2). Radio de la rueda: r = 0,45m. Calcular también el % Variación del Momento motor máximo entre carril seco y mojado.

1.2 EJERCICIO SOLUCIÓN:

(Continuación)

Locomotora: 10 Ton de masa, sobre cada rueda motriz. Sabemos: M(máx) {N.m} = µs x Q x r

CARRIL SECO

M(máx seco) = 0.35 x 10000kg x 9.81m/s2 x 0.45m= 15450.75 N.m

CARRIL MOJADO

M(máx mojado) = 0.20 x 10000kg x 9.81m/s2 x 0.45m= 8829 N.m

% Variación

%V = 100 – ( Mmáx M x 100 ) = 42.85% Mmáx S

1.3 EJERCICIO Una locomotora eléctrica de 90 toneladas de peso arrastra una composición de 20 vagones cargados, con un peso total de 30 toneladas cada uno, en un tramo de vía recta en rampa de 10 milésimas a 60 km/hora : Si: r a = 2,5 + 0,00053 . v2 (kg / t)

Calcular: a) Potencia en rueda, desarrollada por la locomotora. b) Velocidad del tren, si la potencia en rueda de la locomotora, de la que se dispone es de 2000 CV. Averiguar la velocidad máxima posible del tren, en el tramo considerado. c) Si con la locomotora de 2000 CV de potencia quisiéramos que la velocidad fuera al menos de 60 km/h. Calcular el numero máximo de vagones que podrían formar el tren, en el tramo considerado y su velocidad.

1.3 EJERCICIO a. CALCULAR: Potencia en rueda, desarrollada por la locomotora. SOLUCIÓN: DATO: La resistencia del avance ra (kg/t) = 2,5 + 0,00053 . V 2 Siendo la Resistencia al avance por efecto de la gravedad, en rampa: ri = i (kg/t) = +10 kg / t  ra (kg/t) = 2,5 + 0,00053 . V 2 + Ri ---> La resistencia total al avance será: ra (kg/t) = 2,5 + 0,00053 . V 2 + 10 …. (1) ---> Peso total del tren = M locomotora + Mvagones = 90 + 20 (30) = 690 t .

…. (2)

Así de (1) y (2) tenemos que la Fuerza Neta Longitudinal (F): F = Ra = ra (kg/t) x M(t) …. (3) F = {2,5 + 0,00053(60) 2 + 10} x 690 = 9941,52 kg Siendo la potencia en rueda: Reemplazando:

P = F x V / {75 x 3,6} CV P = 9941,52 x 60 / {75 x 3,6} = 2209,23 CV

La potencia desarrollada por la locomotora en rueda es de 2209,23 CV

1.3 EJERCICIO b. CALCULAR: Velocidad del tren, si la potencia en rueda de la locomotora, de la que se dispone es de 2000 CV. Determinar la velocidad máxima posible del tren, en el tramo considerado. SOLUCIÓN: Si únicamente dispusiéramos de 2000 CV de potencia tendríamos: P = 2000 CV = F . V / {75 x 3,6}

--->

540000 = F . V

…. (4)

De (3), tenemos que: F = ra (kg/t) x M (t) = {12,5 + 0,00053.V 2} x 690 De (3) y (4): ---> 540.000 = [ {12,5 + 0,00053.V 2} . 690 ] x V Resolvemos:

18000 =

0,01219 . V 3 + 287,5 . V

Vmax 55,4 km/h La velocidad máxima del tren, en dicho tramo, es de 55,4 km/h

1.3 EJERCICIO c. CALCULAR: Si con la locomotora de 2000 CV de potencia quisiéramos que la velocidad fuera al menos de 60 km/hora. Calcular el numero máximo de vagones que podrían formar el tren, en el tramo considerado. SOLUCIÓN: Para 60 km/h, habíamos hallado en la parte (a) De (1) y (3), tenemos que la Fuerza Neta Longitudinal (F): F = ra (kg/t) x M(t) = {12,5 + 0,00053(60) 2} x M(t) F = 14,41 . M tren Siendo la Potencia: Reemplazando: Tenemos:

P = F . V / {75 x 3,6} = 14,41 . Mtren . (60) / {75 x 3,6} Mtren = 2000x75x3,6 / {14,41 x 60} = 624,57 t Mtren = 624,57 = 90 + 30 x n ---> n=17.82

Luego el numero de vagones máximo que puede remolcar el tren es de 17 vagones. El peso del tren por tanto será: Mtren = 90 + 17 (30) = 600 toneladas.

1.4 EJERCICIO Utilizando para determinar la resistencia al avance las formulas DB, se pide: a) Determinar la envolvente de la característica fuerza tractora velocidad (Gráfico de la Potencia: F vs V), considerando que la fuerza tractora en el arranque es como mínimo igual a la máxima de los tres supuestos y que se mantiene constante hasta la velocidad que corresponde con la máxima potencia calculada, manteniéndose constante ésta potencia hasta la velocidad máxima en los tres supuestos. b) Si la locomotora dispone de 4 motores, el diámetro de la rueda es de 1250 mm, la relación de transmisión es igual a 4 y el rendimiento de la transmisión del 98%, estimar el valor del par motor en el arranque y a la máxima velocidad.

1.4 EJERCICIO Una locomotora de 84 t ha de ser capaz de propulsar los trenes del siguiente cuadro adjunto, a velocidad constante. Cuadro N 1

Considerando las siguientes fórmulas, de la DB (Deutsche Bundesbahn) – Alemania, para la resistencia al avance: Cuadro N 2

NOTA: f r expresado en tanto por mil respecto al peso ( mg) en kN; v Velocidad en km/h, n número de coches incluyendo locomotora.

1.4 EJERCICIO En Coeficientes Absolutos:

Sabemos: Ft = FR + mgsen(∝) + (Km)m dV dt

CERO: Si la velocidad es constante

En Coeficientes específicos:

Ft = FR + sen(∝) mg mg f t = f r + sen(∝)

Recordamos: Potencia (kW)

Fórmula Normalizada al peso

f r : Del cuadro N

2

°

Ft = f t x mg x 10-3

1.4 EJERCICIO INTERCITY

MERCANCÍAS

MIXTO

f r

13.72 ‰

3.88 ‰

5.31 ‰

sen

5‰

5‰

10 ‰

f t = f r + sen

18.72 ‰

8.88 ‰

15.31 ‰

a)

Ft

Fórmula Normalizada al peso

V (Cuadro N° 1) POTENCIA (

103 kN

192 kN

300 kN

220 Km/h

120 Km/h

75 Km/h

-3 Siendo: F6.4 f t x mg x 10 6.3 Mw 6.25 Mw t = Mw

FUERZA

PAR MOTOR

EN EL ARRANQUE

300 kN

M = 11.96 kN.m

A VELOCIDAD MÁXIMA

103 kN

M = 4.10 kN.m

b)

Ferrocarril, Suiza.

Gracias.






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: :

N 6 J2 - 252

2.4 DIAGRAMA ESFUERZO - VELOCIDAD Fuerza de tracción limitada por potencia y por adherencia en máquinas 251 y 252 Curva característica de tracción:  

Locomotora 252: Potencia continua de 5600 kW y masa de 90 t. Locomotora 251: Potencia continua de 4650 kW y masa de 138 t.

Para pequeñas velocidades el esfuerzo máximo está limitado por la adherencia ruedacarril. A partir de una cierta velocidad está limitado por la potencia máxima del motor. De la figura podemos observar lo siguiente:  La curva de tracción de la Locomotora S252 está por encima de la Locomotora S251, ello mientras se encuentra limitada por la potencia (como es lógico, pues tiene 950 kW más)  Cuando el esfuerzo tractor está limitado por la adherencia es menor en la más potente 252 que en la más pesada 251. Así por debajo de unos 60 km/h el esfuerzo total es mayor en la 251 que en la 252.

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL:     

Rozamiento entre las ruedas y los carriles Rozamientos internos de las partes móviles y giratorias del tren Fuerza necesaria para acelerar el aire que entra en el tren (refrigeración de los motores y renovación del aire interior) Resistencia aerodinámica (diferente a cielo abierto y en túneles y con o sin acción del viento) Se utilizan expresiones polinómicas como modelos matemáticos de la resistencia al avance

RESISTENCIA MECÁNICA RES. ENTRADA AL AIRE RESISTENCIA AERODINÁMICA

Fórmula de Davis: Resistencia al avance de un tren en recta, en horizontal y con velocidad nula del viento exterior. Siendo:   

A: coeficiente que depende de la resistencia mecánica B: coeficiente que depende de la resistencia a la entrada de aire C: coeficientes que depende de la resistencia aerodinámica del tren

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) a) RESISTENCIA MECÁNICA (Rm) La resistencia mecánica (R m) engloba los siguientes conceptos:  A. RESIST. MECÁNICA   B. RESIST.  ENT. AIRE

C. RESIST. AERODIN.

Resistencia por rozamientos internos - entre cojinetes y manguetas (Rmri) Resistencia a la rodadura - entre las ruedas y los carriles (Rmrd) Irregularidades en la vía (principalmente juntas de dilatación) Pérdidas de energía en los aparatos de tracción y choque y en la suspensión de los vehículos (a causa de los movimientos oscilatorios o parásitos que adquiere la masa suspendida)

Siendo:

 

amri y amrd = coeficientes específicos relativos a la masa del tren M= masa del tren

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) a) RESISTENCIA MECÁNICA (Rm)

i) Resistencia por rozamientos internos (Rmri) (entre cojinetes y manguetas)

A. RESIST. MECÁNICA

Siendo:  

B. RESIST. ENT. AIRE

 

F: fuerza necesaria para vencer la resistencia interna (Rmri) r: radio de la mangueta R: radio de la rueda P: peso suspendido por la rueda

 μ: coeficiente de rozamiento entre

C. RESIST. AERODIN.

la rueda y la mangueta

Orden de magnitud:

Para un tren de 20t por eje amri = 1.3daN/t Para un tren de 17t por eje amri = 1.4daN/t

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) a) RESISTENCIA MECÁNICA (Rm) ii) Resistencia a la Rodadura (R mrd) (entre las ruedas y los carriles)


Siendo: 




C. RESIST. AERODIN.



Coeficiente de resistencia a la rodadura



F: Fuerza necesaria para vencer la resistencia a la rodadura (Rmrd) δ: Penetración en el carril (18·10-8 m) R: Radio de la rueda P: Peso suspendido por la rueda

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) a) RESISTENCIA MECÁNICA (Rm) iii) Valores de los Coeficientes y Rm Siendo:

A. RESIST. MECÁNICA B. RESIST. ENT. AIRE C. RESIST. AERODIN.

1

Valores empleados del coeficiente de Resistencia mecánica específica: 

Trenes de alta velocidad modernos:



Locomotoras y trenes clásicos:

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) a) RESISTENCIA MECÁNICA (Rm) iii) Valores de los Coeficientes


2

Según la Norma Técnica de determinación de las Cargas Máximas Renfe NT- CGC-6, de 2001: 

Composiciones remolcadas: Siendo:



Locomotoras: Siendo: Ne el número de ejes de la locomotora

EJEMPLO: Locomotora de 6 ejes de 20 t por eje de carga suspendida

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL:


b) RESISTENCIA DEBIDO A LA ENTRADA DE AIRE (Rea) La cantidad de aire que entra en el tren para la refrigeración de los motores y la renovación de aire de los viajeros debe acelerarse casi instantáneamente para igualar su velocidad a la velocidad del tren.

B. RESIST. ENT. AIRE C. RESIST. AERODIN.

Siendo:

   

También:

Rea : Resistencia al avance debida a la entrada de aire en el tren Q : Caudal de aire que entra en el tren ρ : Densidad del aire (estándar: ρs=1.225kg/m 3, a 15 C y 1 atm) V : Velocidad del tren °

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) b) RESISTENCIA DEBIDO A LA ENTRADA DE AIRE (Rea) Criterios de ajuste de la resistencia debida a la entrada de aire A. RESIST. MECÁNICA



Esto ocurre en los túneles ya que las o n d a s d e p r es i ón p r o d u c i d a s pu eden resultar molestas a los viajeros.


Cuando se cierra la entrada de aire de los pasajeros se debe restar el aire que no entra del caudal total de aire entrante en el tren.



El valor de la resistencia debida a la entrada de aire depende linealmente de la densidad de éste. Por lo tanto, cuando la densidad real del aire es diferente a la densidad con la que se estableció el valor nominal de la resistencia (densidad estándar), se debe ajustar el valor de dicha resistencia.

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL:


c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) Se denomina resistencia aerodinámica al avance a la fuerza longitudinal que se opone al movimiento del tren como consecuencia de la interacción entre el tren y el aire circundante con el que choca y que lo envuelve.


El coeficiente de resistencia aerodinámica «C», en cielo abierto y sin viento, se calcula empíricamente en ensayos sin tracción ni freno, con el tren en deriva decelerando desde una determinada velocidad (y aplicando a los valores obtenidos las correcciones por el viento exterior, temperatura y presión).

En vehículos “compactos” la resistencia al avance es originada básicamente por el choque del aire con la sección frontal. En vehículos “largos”, como es el caso de los trenes, la resistencia también tiene su origen en la fricción tangencial con el aire envolvente.

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación)


c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) Esta Resistencia Aerodinámica se produce por presión en el exterior del tren y por la fricción aerodinámica en toda el área mojada. “El campo fluido alrededor del tren crea un campo de presiones no simétrico que tiene como resultante una fuerza en sentido contrario al avance del tren que representa la resistencia de presión ” En función de la naturaleza de la fuerza, esta resistencia está integrada con dos componentes:

RESISTENCIA DE PRESIÓN y RESISTENCIA DE FRICCIÓN.

i) Resistencia aerodinámica de presión

Viene a ser la proyección en la dirección longitudinal de todas las fuerzas de presión (normales a las superficies de aplicación) que actúan sobre la superficie del cuerpo.

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) i) Resistencia aerodinámica de presión (continuación) A. RESIST. MECÁNICA B. RESIST. ENT. AIRE C. RESIST. AERODIN.

Depende fundamentalmente de la sección transversal del tren (en cabeza y cola), así también depende de los aparatos situados en el techo (pantógrafos, …) y de los bogies.

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) ii) Resistencia aerodinámica de fricción A. RESIST. MECÁNICA B. RESIST. ENT. AIRE C. RESIST. AERODIN.

La resistencia aerodinámica de fricción es la proyección en la dirección longitudinal de todas las fuerzas tangenciales que actúan sobre la superficie del cuerpo. Depende fundamentalmente del área mojada del cuerpo, continuidad y rugosidad.

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) CRITERIOS DE AJUSTE DE LA RESISTENCIA AERODINÁMICA A. RESIST. MECÁNICA

Siendo:


El coeficiente aerodinámico (C) se puede expresar de la siguiente forma:

C. RESIST. AERODIN.

Donde:

      

C : Ck : Cf : Cp : Sf : pmoj: L :

Coeficiente de resistencia aerodinámica al avance Coeficiente aerodinámico fijo del tren (debido a elementos singulares) Coeficiente específico de la resistencia de fricción Coeficiente específico de la resistencia de presión Área de la sección transversal del tren (valor típico: 10m²) perímetro mojado del tren (valor típico trenes convencionales: 11m) Longitud del tren

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) CRITERIOS DE AJUSTE DE LA RESISTENCIA AERODINÁMICA A. RESIST. MECÁNICA B. RESIST. ENT. AIRE C. RESIST. AERODIN.

Solamente uno de los tres sumandos depende de la longitud del tren. Este hecho concuerda con la experiencia ya que un tren circulando en doble composición corre más y consume menos que los dos trenes circulando por separado (el segundo va enganchado del primero, suprimiendo así la resistencia de presión).

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) CRITERIOS DE AJUSTE DE LA RESISTENCIA AERODINÁMICA A. RESIST. MECÁNICA

El ajuste del coeficiente de resistencia aerodinámica al avance se realiza mediante la expresión:


En la que ρ s es la densidad del aire

en condiciones estándar:

El cálculo de la densidad real del Aire en función de la temperatura y la presión se realiza mediante la expresión:

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) * RESISTENCIA AERODINÁMICA ADICIONAL EN TÚNELES A. RESIST. MECÁNICA



En el interior de un túnel la R ad al avance aumenta debido a la mayor fricción del aire con la pared exterior del tren.




Este aumento de resistencia al avance se tiene en cuenta en el monomio aerodinámico, quedando la expresión general para la resistencia al avance en recta de la forma:

C. RESIST. AERODIN.

Siendo Tf el Factor túnel, el cual depende principalmente de la sección de bloqueo (relación entre la sección transversal del tren y la sección transversal del túnel).

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) * RESISTENCIA AERODINÁMICA ADICIONAL EN TÚNELES

Experimento llevado a cabo en Suiza en 1962 A. RESIST. MECÁNICA B. RESIST. ENT. AIRE C. RESIST. AERODIN.

Fuente: Andrés López Pita (2008)

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) * RESISTENCIA AERODINÁMICA ADICIONAL DEBIDA AL VIENTO EXTERIOR A. RESIST. MECÁNICA B. RESIST. ENT. AIRE C. RESIST. AERODIN.

 «Los valores nominales de la resistencia al avance se consideran con

velocidad del viento exterior igual a cero.  La fuerza y la dirección del viento varían constante e impredeciblemente, lo que hace difícil tener en cuenta su efecto en el cálculo de la resistencia al avance. Además, en el dominio de las velocidades convencionales, el viento no tiene una influencia muy acusada para provocar el vuelco del tren, todo lo cual hace que el efecto del viento exterior sea ignorado con mucha frecuencia en la dinámica A. García Álvarez - 2010 ferroviaria.»

PRIMERA APROXIMACIÓN: En el sumando correspondiente a la resistencia aerodinámica, a la velocidad del tren se le suma la componente de la velocidad del viento en la dirección de desplazamiento del tren.

3.1 PRINCIPALES CAUSAS DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL: (Continuación) c) RESISTENCIA AERODINÁMICA (Rad) * RESISTENCIA AERODINÁMICA ADICIONAL DEBIDA AL VIENTO EXTERIOR A. RESIST. MECÁNICA

SEGUNDA APROXIMACIÓN:


A partir de ensayos realizados en Francia: Dado que la componente perpendicular del viento también afecta la resistencia aerodinámica al avance, se usa un coeficiente σ para

C. RESIST. AERODIN.

corregir el efecto de la dirección relativa del viento con respecto al tren (σ será siempre mayor que cos α).

Dado que el valor medio del coeficiente corrector σ es 0.43, se puede modelar el efecto del viento exterior aleatorio, teniendo así un equivalente a que el tren circule con una velocidad V+(0.43)Vw.

3.2 EXPRESIONES DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL a) TRENES DE COMPOSICIÓN VARIABLE Se emplea la fórmula de Davis con los coeficientes específicos (a, b, c), distinguiendo los de la locomotora, los de los elementos remolcados de viajeros o los de mercancías. A. RESIST. MECÁNICA B. RESIST. ENT. AIRE



Composición remolcada de trenes de viajeros: a= 2 [daN/t]; b= 0; c= 2,22 10 -4 [daN/(t (km/h)2)]

C. RESIST. AERODIN. 

Composición remolcada de trenes de mercancías: a= 2 [daN/t]; b= 0; c= 6,2 10 -4 [daN/(t (km/h)2)]



Locomotoras: «a» incluye el número de ejes; b= 0.01 [daN/(t (km/h))] ; c= 0,03 [daN/(t (km/h)2)]

3.2 EXPRESIONES DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL b) TRENES DE COMPOSICIÓN FIJA O INDEFORMABLE (AUTOPROPULSADOS): Refiere usualmente los trenes de cercanías y los de alta velocidad. En este caso se emplea la fórmula de Davis con los coeficientes absolutos (A, B, C), definidos experimentalmente para cada tren en concreto , dado que se conoce la masa total del tren.


Dichas fórmulas para la resistencia al avance de un tren en horizontal y recta: 



Está calculada para unas condiciones nominales de masa, sección y longitud. Se tendrá que modificar si las condiciones difieren suficientemente de las nominales. Son válidas para velocidades mayores de 7-10km/h, hasta un 10-20% por encima de las velocidades máximas nominales del tren. Para velocidades menores de 710km/h se habla de resistencia al arranque y es del orden de 10daN/t.

3.3 VALORES DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL a) TRENES CONVENCIONALES

0 1 0 2 z e r a v l Á a í c r a G . A : e t n e u F

3.3 VALORES DE LA RESISTENCIA AL AVANCE EN RECTA Y HORIZONTAL (Continuación) b) TRENES DE ALTA VELOCIDAD

0 1 0 2 z e r a v l Á a í c r a G . A : e t n e u F

EJERCICIOS Un tren de composición variable tiene una resistencia media a 120km/h de ra= 10 daN/t (tanto los coches como la locomotora). Cada coche tiene una masa de 80t y la locomotora 120t. Determina la cantidad máxima de coches que puede remolcar en recta horizontal a una velocidad constante de 120km/h, si la máxima potencia continua de la locomotora es de 5600kW. SOLUCIÓN (1) La resistencia al avance del tren será: Si la velocidad es contante y el tren viaja en recta y en horizontal, la fuerza de tracción (Ft) del tren es la necesaria para igualar a la resistencia al avance (R a) calculada: : Ra= Ft Dato del problema: P=5600000W Tenemos así n=19.5 ---->

n=19 coches

Metro de Londres - Inglaterra

Gracias.




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:

Asignatura : Sección

:


Tema

:

N

6

Aula

:

J2 - 252

« Al circular el tren por una curva, existe una fuerza longitudinal retardadora (R ac ) que actúa sobre el tren, por efecto de tres causas:

A. SOLIDA_ RIDAD: EJE Y RUEDAS B. PARALEL. DE LOS EJES C. FUERZA CENTRÍF.

a ) S o li d ar id a d d e la s r u ed a s y l o s ej es b ) P ar al el is m o d e l o s ej es c) Fu erza cen trífu g a»

Fuente: Andrés López Pita España - 2008

4.1 RESISTENCIA DEBIDA A LA SOLIDARIDAD ENTRE RUEDAS Y EJE. La ruedas montadas en los bogies son solidarias a su eje y ello hace que ambas ruedas giren con la misma velocidad angular, a pesar que la rueda externa recorre en la curva de mayor longitud que la rueda interior. Esto produce un deslizamiento en ambas ruedas, lo que provoca una resistencia en sentido contrario al avance.

4.1 RESISTENCIA DEBIDA A LA SOLIDARIDAD ENTRE RUEDAS Y EJE. (Continuación)

Siendo: A. SOLIDA_ RIDAD: EJE Y RUEDAS B. PARALEL. DE LOS EJES C. FUERZA CENTRÍF.



    

F: fuerza necesaria para vencer la resistencia

total al avance en curva debida a la solidaridad entre ruedas y eje M : masa total del tren a : ancho de vía (Rext - Rint) μ : coeficiente de rozamiento rueda-carril g : aceleración de la gravedad R : radio medio de la curva

NOTA: Esta resistencia no se presenta en los casos en que las ruedas no son

Talgo 350

solidarias al eje que las une. Son ejemplos de ello los coches de tecnología Talgo de rueda libre (trenes de alta velocidad series Renfe 102, 112 y 130) o en muchos tranvías modernos con rueda libre. Fuente: Talgo, España - 2014

4.2 RESISTENCIA DEBIDA AL PARALELISMO DE LOS EJES. El paralelismo de los ejes (ya sea de los ejes de un mismo bogie o de los ejes de un coche o vagón de ejes) obliga a un deslizamiento transversal para que la rueda se adapte a la vía.

A. SOLIDA_ RIDAD: EJE Y RUEDAS B. PARALEL. DE LOS EJES C. FUERZA CENTRÍF.

Siendo: 

     


total al avance en curva debida al paralelismo de los ejes M: masa total del tren μ: coeficiente de rozamiento rueda-carril g: aceleración de la gravedad R: radio medio de la curva a: ancho de vía b: distancia entre ejes (empate)

NOTA: Esta resistencia no se presenta en: Vehículos cuyos ejes están orientados radialmente (trenes Talgo); Tren sueco de alta velocidad GreenTrain, o de algunas locomotoras o vagones suizos.

4.3 RESISTENCIA DEBIDO A LA FUERZA CENTRÍFUGA La fuerza centrífuga provoca un desplazamiento lateral del vehículo y la presión lateral de las pestañas determina una resistencia de

rozamiento de valor: A. SOLIDA_ RIDAD: EJE Y RUEDAS

Siendo: 

B. PARALEL. DE LOS EJES C. FUERZA CENTRÍF.

    


total al avance en curva debida a la fuerza centrífuga M: masa total del tren μ: coeficiente de rozamiento rueda-carril R: radio medio de la curva V: velocidad de circulación del tren Vo: velocidad de diseño de la curva peraltada

CASOS:  V>Vo : Si la velocidad de circulación es mayor que la velocidad de diseño de la curva peraltada ----> el vehículo cargará sobre el carril externo.  V el vehículo cargará sobre el carril interior.

4.4 EXPRESIONES DE RESISTENCIA AL AVANCE EN CURVA Expresiones experimentales: 

Ancho de vía estándar (1435mm):

Ancho de vía Internacional y en líneas de alta velocidad



Ancho de vía ibérico (1668mm):

Empleado en las Líneas convencionales de España y Portugal.

Siendo:   

Rac : Resistencia al avance

debida a la curva, en daN. R : Radio de la curva, en m. M : Masa del tren, en t.

5.1 FUERZA LONGITUDINAL EN RAMPAS ( +i%) Y PENDIENTES ( -i%) La fuerza de la gravedad es la responsable que la resistencia al avance disminuya (en las pendientes) o aumente (en las rampas). Es lo que se denomina Resistencia gravitatoria al avance (Rag)

Siendo:   

Rag : Resistencia al avance debido a la carga

gravitatoria M : masa total del tren i : inclinación local. Suele ser <20mm/m. (+)  si es subida, rampa. (-)  si es bajada, pendiente.

5.1 FUERZA LONGITUDINAL EN RAMPAS ( +i%) Y PENDIENTES ( -i%) La incidencia de la fuerza de la gravedad sobre el tren es independiente de la velocidad, y debe sumarse (con su signo) a la resistencia al avance, por lo que en la práctica, para cada tren, la resistencia al avance (en una representación Ra vs V) que en horizontal es una parábola creciente con la velocidad, se convierte en una familia de curvas paralelas (cada una representativa de la resistencia total en una pendiente o rampa caracterizada por su inclinación i). Como es natural, existen casos en que los que la fuerza total es positiva (tiende a acelerar el tren, incluso en ausencia de tracción) lo que ocurre con pendientes fuertes y normalmente a velocidades bajas. Tenemos así, para una Locomotora 120t : Pendiente i = -8 ‰ = -0.8 % = -8 mm/m R ag (daN) = -120t x -8 mm/m = 960 daN Rampa 16 ‰ = 1.6 % = 16 mm/m R ag (daN) = -120t x 16 mm/m = -1920 daN

5.2 CASO PRÁCTICO Resistencia Total al movimiento del Tren de Alta Velocidad Talgo 350 en diversas rampas y pendientes.

Fuente: Alberto García A. - 2010

Cuando la pendiente supera determinado valor, la resistencia al avance es positiva, es decir, el tren tiende a acelerarse en ausencia de tracción o freno.

Talgo 350

Fuente: Talgo, España - 2014

6.1 EXPRESIÓN DE LA RESISTENCIA TOTAL AL AVANCE La Resistencia total al avance (Ra) será la suma de la Resistencia al avance en rectas (Rar ) , de la Resistencia al avance en curva (R ac) y de la Resistencia gravitatoria al avance (Rag), así tenemos:

La Resistencia al avance en recta:

Para velocidades inferiores a 7-10km/h la resistencia al avance en recta tiene un valor de 10daN/t (resistencia al arranque).

La Resistencia al avance en curva:

Para ancho de vía estándar (1435mm)

La Resistencia gravitatoria al avance:

Para ancho de vía ibérico (1668mm)

6.2 CASO PRÁCTICO Resistencia Total al avance del Talgo 350 (Serie 102 RENFE), en una rampa de 11.2 mm/m Puede observarse que, aún cuando la componente aerodinámica aumenta con el cuadrado de la velocidad, el conjunto de la resistencia al avance varía con la velocidad de forma muy dependiente de la importancia de las rampas.

Valores típicos de Resistencia al Avance

Fuente: Alberto García A. - 2010

7.1 ECUACIÓN DEL MOVIMIENTO 2da. Ley de Newton

Siendo:  F = fuerza neta longitudinal  M = masa del tren  a = aceleración del tren

F = Fuerzas aceleradoras – Fuerzas retardadoras N = kg x m s2

Fuerzas aceleradoras  

Fuerza de tracción Fuerza gravitatoria (bajada)

Fuerzas retardadoras   

Fuerza de frenado Fuerza gravitatoria (subida) Resistencia al avance

Si F ˃ 0 ( F aceleradoras ˃ Fretardadoras) → Tren acelera : (↑ su velocidad) : (↓ su velocidad) Si F ˂ 0 ( Faceleradoras ˂ Fretardadoras) → Tren frena

7.2 RESISTENCIA DE LOS GANCHOS La Carga soportable por los enganches oscila entre 850 kN y 1200 kN. Siendo el Coeficiente de seguridad 2,4 Tenemos así una Carga máxima de cálculo : 36 x 103 daN Carga máxima según la resistencia de los ganchos

ra = resistencia específica al avance: i = valor de la rampa

7.3 FRENADO EN EL FERROCARRIL La fuerza de frenado (Ff ) solamente está limitada por la Adherencia Coeficiente de adherencia durante el frenado es la relación de la fuerza horizontal máxima de frenado por eje motriz, sin que la rueda deslice, entre el peso soportada por dicho eje.

Siendo: μ = coeficiente de adherencia mad = masa adherente La masa adherente durante el frenado es mucho más alta que durante la tracción, ya que el freno actúa sobre todas las ruedas. Esto provoca que la adherencia durante el frenado sea mucho mejor que durante la tracción. Por eso durante el frenado no hay problemas de adherencia (la limitación será por otros motivos)

7.4 DISTANCIA DE PARADA (D) Siendo:  V : velocidad del tren [km/h]  D : distancia de parada [m]  d: desaceleración [m/s2]

Constantes de desaceleración  





d1 = 0,5 m/s2 Desaceleración confort. d2 = 1,0 m/s2 Desaceleración límite de confort d3 = 1,5 m/s2 Desaceleración de emergencia d4 = 2,0 m/s2 Desaceleración máxima admisible

Ferrocarriles - Erich Villavicencio G. v2.0

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