Repùblica Bolivariana de Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa Universidad Nacional Experimental Politècnica De La Fuerza Armada U.N.E.F.A Juan Griego – Estado Estado Nueva Esparta
FERROCARRILES INFORME DE TECNICA DE LA CIRCULACION SOBRE RIELES
Profesora: Ingª Ana Mora Realizado por:
Franchesca Gil CI: 25.967.496 Luisana Marcano CI: 21.324.291
Marzo, 2018
TECNICAS DE LA CIRCULACION SOBRE RIELES CIRCULACION SOBRE RIELES ECUACIÓN DE FRENADO El concepto del frenado clásico (por zapatas) se basa en conseguir un trabajo resistente adicional (por rozamiento de las zapatas) con la periferia de las llantas que finalmente se disipa térmicamente. La idea básica se ve mejor con la siguiente figura:
Siendo: Q = esfuerzo ejercido por las dos zapatas sobre una rueda en rotación. P = peso ejercido por la rueda sobre el carril. fz = coeficiente de rozamiento entre la zapata y la rueda. j = coeficiente de adherencia entre la rueda y el carril. f = coeficiente de rozamiento al deslizamiento entre la rueda y el carril. E = esfuerzo de tracción sobre la rueda.
T = reacción tangencial del carril sobre la rueda. La inecuación fundamental es la siguiente: Con: Q • fz = esfuerzo retardador del frenado.
Una vez empieza el deslizamiento, si se mantiene el esfuerzo ejercido por las zapatas sobre la rueda, Q, se produce el bloqueo de la rueda; ahora: Q • fz > P • j y hay deslizamiento.
Para que no haya desgaste en las llantas ni en el carril, ni deterioro de las zapatas la solución es aplicar en todo momento: Q menor o igual que P • j / fz.
Conceptos útiles para la comprensión del frenado de los trenes: 1- Peso freno ficticio instantáneo P1: 1.1- El peso freno en el caso de un tren de mercancías se calcula con la siguiente fórmula: g = coeficiente que varía entre 0.8 y 1.1 1.2- En el caso de un tren de viajeros el peso freno depende de la distancia de frenado desde el momento en que se aplican los frenos, haciendo uso de unas tablas según en el tipo de tren en el que se esté. 2- Coeficiente de frenado instantáneo l: En general, se define el coeficiente de frenado de un tren como la relación:
Sp = suma de los pesos freno de todos los vehículos del convoy (incluido el de la locomotora). Stren = peso total del tren. 3- Frenado en carga: Para el caso de tener un tren de mercancías, ya que el frenado del tren dependerá directamente de que el tren vaya más o menos cargado, por lo cual habrá que incluir unos dispositivos que varíen Q según sea la carga.
ECUACION DEL MOVIMIENTO DEL TREN La ecuación del movimiento del tren responde a las leyes de dinámica de Newton donde la fuerza es igual al producto de masa y aceleración. ∑ F = m.a
La fuerza minima para mover el tren es igual a la fuerza de la resistencia al avance en recta (Fra) mas la resistencia al avance en curva (Frac) mas la fuerza gravitatoria (Fg) debida a las pendientes, si además buscamos una aceleración positiva se debe sumar la fuerza cinetica (Fc) necesaria para ello. F = Fra + Frac + Fg + Fc (resultante de las fuerzas) La potencia e igual a fuerza por velocidad P = F.V De donde: V = P/F Luego: V = P/m.a a = P/V.m
La aceleración máxima admisible será de 1 m/seg El calculo de la resistencia de = A + B + C.V² A = Factor de resistencia mecánica B = Factor de friccion por entrada de aire C = Factor de friccion aereodinamica El calculo de la resistencia de avance en curva responde a una formula experimental que depende del radio de curvatura (R), del ancho de las vías y de la masa (m) Fac = 600mR El calculo de la resistencia al avance en rampa Fg = m.i Donde: i = in.g.sen α in = inclinacion g = 9,8 m/seg² α = angulo de inclinacion expresado en radianes
DISTANCIA DE FRENADO Y LIMITES DE VELOCIDAD Distancia de frenado es el espacio que recorre el vehículo desde que accionamos el freno hasta su detención total y depende de 3 factores: 1) De la carga del vehículo, pues si va cargado hay que eliminar más energía cinética y se prolonga la detención. 2) De la adherencia, pues si ésta no es buena y las ruedas se bloquean la distancia de frenado se alarga.
3) De la velocidad, pues según dijimos anteriormente, la energía cinética es proporcional al cuadrado de la velocidad. Cálculo de distancias de parada o frenado: Para hallar estas distancias se utilizan las siguientes fórmulas: a) Para vehículos de mercancías: Con: l = coeficiente de frenado instantáneo. P = peso total en Tm. P1 = peso freno. v = velocidad en Km/h. i = perfil en mm/m (>0 en pendientes, <0 en rampas). L = distancia de parada. b) Para trenes de viajeros: α= (0.06 - 0.075) α = (0.06 para v=70 Km/h; α = 0.075 para v=160 Km/h)
LIMITACIONES DE VELOCIDAD Las vías para circulación sobre rieles, al igual que en la carretera, no se puede correr a todo lo que dé el tren, porque siempre habrá alguna curva o algún tramo en el que, por la razón que sea, hay que reducir o controlar la velocidad.
Las limitaciones de velocidad, pueden ser limitaciones permanentes, y temporales. Las permanentes son las que impone la infraestructura (trazado de la vía, puentes, trincheras, túneles, pasos a nivel...), y las temporales son las que se ponen por alguna circunstancia, como pueden ser trabajos, estado de la vía o cualquier otro motivo por el que, temporalmente, no se pueda circular más rápido. Las permanentes llevan el fondo blanco y las temporales, amarillo. Las limitaciones de velocidad siempre serán múltiplos de 5, es decir: 5, 10, 15, 20...130, 135, 140, 145... y así hasta 310, que es el límite máxima actualmente (entre Guadalajara y Alcolea del Pinar, en la LAV Madrid-Barcelona-Frontera Francesa).
CIRCULACION DE TRENES EN PLENA LINEA Antes de la proliferación actual de señales ferroviarias, la única manera de controlar la circulación de trenes (para evitar las colisiones entre ellos) era controlando la llegada y la expedición de trenes en las propias estaciones, para que no hubiera dos trenes en la misma vía. Esto ha provocado que las estaciones sean un punto fundamental en la gestión de la circulación, siendo siempre inicio o fin de cantón. Además los itinerarios de los trenes tienen que comenzar y terminar en estaciones, y no en plena vía. La importancia de las estaciones se ha reducido actualmente gracias a la proliferación de los sistemas de bloqueo automático que permiten situar señales en plena vía y controlar la explotación ferroviaria a distancia, de modo que el número de estaciones necesario es mucho menor. Aun con los nuevos bloqueos, los desvíos y las señales se suelen acumular en las estaciones, por lo que se sigue situando en ellas la mayor parte de la gestión de la circulación. El control de la circulación de trenes en el interior de las estaciones se lleva a cabo a través de un dispositivo llamado enclavamiento.
SISTEMA ELÉCTRICO DE BLOQUEO
El bloqueo electrónico manual o BEM es un sistema de bloqueo ferroviario, que evita que dos trenes circulen por un mismo tramo de vía o cantón. Es similar al bloqueo telefónico, con la diferencia de que el acuerdo sobre el uso de una vía se realiza a través de un panel electrónico conectado al panel de la estación con la que se comparte la vía. su mayor parte está siendo sustituido por bloqueos automáticos aunque permanece en algunas líneas. Desventajas El bloqueo electrónico manual no permite la utilización de un tramo de vía por más de un tren, a diferencia de los bloqueos automáticos, por lo que permite muy poca capacidad de carga. Además en cuanto a la seguridad no ofrece la misma protección que un sistema de bloqueo automático, ya que no impide que por error humano se envíe un tren por una vía ocupada.
REGLAMENTACIÓN DE PROCEDENCIAS Y CRUZAMIENTOS REGLAMENTO
DEL
SERVICIO
FERROVIARIO
DEL
OBJETO,
LAS
CONCESIONES, PERMISOS Y AUTORIZACIONES CAPÍTULO IV De los accesos, cruzamientos, instalaciones marginales y obras en el derecho de Vía y zonas aledañas Artículo 48. La construcción y reconstrucción de los accesos, cruzamientos e instalaciones marginales y la realización de las obras a que se refiere el artículo 34 de la Ley, deberán sujetarse, en lo conducente, a lo dispuesto por el capítulo II de este título. Acceso es la obra o instalación que conecta una vía férrea con otra vía de comunicación para permitir la entrada y salida de personas o vehículos.
Cruzamiento es la obra a nivel, subterránea o elevada que atraviesa una vía férrea. Instalación marginal es la edificación o mecanismo a un lado de la vía férrea, en el derecho de vía, para auxiliar en la conservación o mantenimiento de la misma o en la prestación de los servicios ferroviarios. El proyecto ejecutivo correspondiente deberá contemplar los requisitos técnicos que se establezcan en este Reglamento y demás disposiciones aplicables. Artículo 49. Los permisionarios y autorizados estarán obligados a: I. Mantener en buen estado las obras e instalaciones correspondientes, así como adoptar las medidas que garanticen la seguridad de aquéllas II. Desocupar, en su caso, el derecho de vía de que se trate en los términos que se establezcan en el permiso o autorización respectiva, sin costo alguno para la Secretaría. Artículo 50. Los cruzamientos de las vías férreas por otras vías o por otras obras, podrán llevarse a cabo mediante pasos superiores, inferiores o a nivel, previa aprobación de la Secretaría, en el entendido de que los cruzamientos a nivel en las zonas urbanas únicamente se autorizarán cuando las condiciones de seguridad, económicas y sociales lo permitan. En todo caso, los cruzamientos deberán contar con las señales necesarias para eliminar riesgos y prevenir accidentes, las cuales estarán a cargo del permisionario que cruce a la vía férrea ya establecida. Artículo 51. Tratándose de cruzamientos de paso superior, la altura de los mismos en ningún caso podrá ser inferior a 7.5 metros de altura contados a partir de la superficie del hongo del riel, ni a una distancia menor de 3.5 metros de ancho contados a partir del eje horizontal de la vía.
Artículo 52. Tratándose de instalaciones marginales, éstas deberán construirse a una distancia de por lo menos 3.5 metros medidos a partir del eje horizontal de la vía. La Secretaría podrá autorizar una distancia menor a la antes señalada, cuando se acredite ante ésta que no se afecta la vía férrea o la seguridad en la operación de la misma. Artículo 53. Los anuncios publicitarios no podrán instalarse en lugares que obstruyan cualquier tipo de señal de operación o precaución en la vía férrea, o que pongan en riesgo la segura y eficiente operación de la misma. Artículo 54. Para la construcción de espuelas, el interesado deberá celebrar previamente con el concesionario un convenio en el que se establezcan los términos y condiciones técnicas y económicas correspondientes. En caso de que no lleguen a un acuerdo respecto de dichos términos y condiciones, las partes podrán solicitar la intervención de la Secretaría, misma que resolverá lo conducente conforme al procedimiento establecido en los artículos 112 y 113 del presente Reglamento. Los concesionarios deberán registrar ante la Secretaría dentro de los 30 días naturales siguientes a la firma del contrato respectivo, las espuelas que se construyan en su vía férrea. El escrito correspondiente deberá acompañar un croquis con medidas y colindancias en el que se delimite la ubicación del predio, así como los generales del conectarte. Artículo 55. La espuela deberá reunir las condiciones técnicas que para vías férreas se requieran según el tipo de carga que se pretenda transportar a través de la misma y el tráfico estimado, en los términos de este
REGLAMENTO Y DEMÁS DISPOSICIONES APLICABLES. Las personas que lleven a cabo la construcción de espuelas, deberán ser propietarios de los predios respectivos o contar con autorización para su aprovechamiento, así como con la autorización de las autoridades competentes sobre el uso del suelo.
Los gastos en que se incurran para la construcción de espuelas, así como aquéllos erogados para su conservación y mantenimiento, correrán a cargo del conectante, salvo pacto en contrario. Artículo 56. Los interesados en obtener la autorización para establecer obras o industrias que requieran el empleo de explosivos dentro de los 100 metros del límite del derecho de vía, deberán presentar solicitud por escrito a la Secretaría, a la cual deberán acompañar, cuando menos, la siguiente información: I. Características de la obra o la industria que requiera el empleo de explosivos; II. Características de los elementos químicos o de cualquier otra naturaleza, que componen los explosivos; III. Descripción de los efectos físicos y ambientales que produce su explosión; IV. En su caso, modos y procedimientos para la utilización de los explosivos; V. Condiciones de almacenamiento de los explosivos, así como medidas de seguridad; VI. Croquis con medidas y colindancias en el que se especifiquen con precisión los lugares de utilización o almacenaje de explosivos, así como la distancia respecto de la vía general de comunicación ferroviaria, y VII. Copia del permiso que al efecto otorgue la Secretaría de la Defensa Nacional. La Secretaría, a fin de contar con elementos suficientes, podrá solicitar información adicional al interesado y resolverá lo conducente dentro de los 30 días hábiles siguientes a que la solicitud se encuentre debidamente integrada. La Secretaría notificará la resolución correspondiente al interesado, a más tardar, dentro de los 10 días hábiles siguientes a que se venza el citado plazo de 30 días.
MOVIMIENTO DE TRENES
Las dificultades en la operación de señales y desvíos, dio lugar a la búsqueda de soluciones para relacionar físicamente las posiciones del desvío con las señales que protegen o autorizan las rutas sobre el mismo. En otras palabras, enclavar la posición del desvío con la autorización de la señal. En principio esto se realiza a pie de aguja, y posteriormente, dentro de la cabina de concentración de palancas con más facilidad y mayores posibilidades. Durante los últimos años del siglo XIX se empiezan a instalar en España los primeros enclavamientos. Un enclavamiento es un dispositivo que permite controlar la circulación en una estación de ferrocarril. Es capaz de manejar las señales, los desvíos, los calces y las semibarreras. Además, impide el cambio de los elementos anteriores si la nueva posición se encuentra en una configuración incompatible con la de otro elemento. El término suele reservarse a los dispositivos que controlan los elementos de una estación de ferrocarril y sus inmediaciones. Cuando los elementos a controlar están situados en el trayecto entre dos estaciones colaterales, se suele hablar de dispositivos de bloqueo. Existen enclavamientos puramente mecánicos (que funcionan con levas, palancas y poleas), electromecánicos (basados en relés de seguridad) y electrónicos (gobernados por microprocesadores).
MANIOBRAS Una estación ferroviaria especial para la ordenación (descomposición y composición) de los trenes de mercancías compuestos por vagones aislados, al contrario que los vagones en bloque. Se encuentran estas estaciones en los grandes nudos ferroviarios y las grandes ciudades industriales o ciudades con grandes puertos. Iniciación de maniobras:
a) No puede iniciarse ninguna maniobra sin antes haber recibido las instrucciones del Movilizador. b) Antes de iniciar movimiento, el personal de patio o trenes deberá: 1) Tener la absoluta seguridad de haber comprendido las instrucciones que se le impartan. 2) Transmitir estas instrucciones al Maquinista o Chofer. c) El Maquinista o Chofer debe observar con el mayor cuidado las señales fijas de maniobras o las señales con bandera o luz hecha desde la cabina. d) Durante las maniobras las señales con bandera o farol deben estar siempre en movimiento, ya sea indicando avance o retroceso, especialmente mientras se pasen sectores de cambio. Condiciones del equipo: Antes de dar comienzo a una maniobra, el funcionario a cargo (Armador), Asistente o palanquero, debe verificar que el equipo con que trabajará cumpla las siguientes condiciones: a) La mitad como mínimo del equipo de carga debe tener su sistema de freno funcionando normalmente, en la parte sin control del freno automático deben ir palanqueros. Para el caso de cortada del equipo. b) Con el equipo de pasajeros la totalidad de los coches deben ir con freno de aire funcionando normalmente. c) Las mangueras deben permanecer conectadas y las llaves angulares abiertas, excepto la del último carro o coche que debe ir cerrada y la manguera colocada en el ajuste ciego.
d) Comprobar que han sido retiradas las calzas o cuñas del equipo que se pondrá en movimiento, no lleve hierros u otros elementos que puedan producir desrieles y que la estiba de la carga en los carros abiertos no ofrezca peligro. e) En líneas horizontales, al dejar carros o coches separados debe apretarse el freno de mano de cada uno de ellos. Si el equipo está formando paquetes, se apretará el freno de mano del primero y último carro. Si la línea es con pendiente y hay carros separados o formando paquetes, deberá apretarse el freno de mano de cada carro o coche y colocar el mayor número de calzas prestando servicio (pisada y el tope pegada a la llanta) Prohibiciones al efectuar maniobras: Al personal encargado de efectuar maniobras le queda prohibido: a) El uso de los movimientos llamados cortadas volantes. b) Efectuar maniobras que no sean las destinadas al pesaje a través del puente de las Romanas. c) Hacer maniobras con Locomotora diésel por líneas contiguas a las ocupadas por trenes o equipos con explosivo. d) Efectuar maniobras con equipo que transporte Explosivos a líneas ocupadas por otros vagones. En caso inevitable y calificados por el funcionario que ordene la maniobra, deberá tomarse el máximo de precauciones a fin de evitar topadas bruscas. e) Realizar maniobras con carros estanque cargados o vacíos destinados al transporte de Cloro Líquido sin considerar las normas de seguridad, acoplamiento con máxima precaución evitando las topadas bruscas. Y efectuar el movimiento a velocidad mínima.
f) Fraccionar el equipo soltando el enganche antes de desacoplar las mangueras. Hacerlo de esta forma significa que las mangueras se cortan solas al separarse los carros o coches con el consiguiente deterioro de estas. g) Hacer maniobras con las casitas de los trenes cuando el personal esté reposando.
CONDICIONES DE SEGURIDAD Se toman diversos aspectos como lo son: a) Factores inherentes al trazado geométrico: Radios de curvas tanto horizontales como verticales Peraltes introducidos para reducción de las aceleraciones transversales Diseño de las curvas de transición e interrelación de la longitud de estas curvas con las rampas de peralte. Magnitud de las rampas y pendientes del trazado. b) Factores de armado de la superestructura de vía: Rieles: peso, dureza, momento de inercia, longitud (riel corto o largo soldado). Durmientes: tipo y material, geometría, distancia entre ellos. Fijaciones: tipo y material, características, capacidad de apriete del riel al durmiente evitando desplazamientos longitudinales e inestabilidades de la vía y pandeos en el plano horizontal. Balasto y sub-balasto: naturaleza geológica, granulometría, espesor de la capa, resistencias al choque y al desgaste, grado de colmatación y pérdida de sus propiedades elásticas, capacidad de drenaje. La utilización de balastos de inadecuada granulometría y de baja calidad, con deficientes resistencias al choque y al desgaste, favorece su fragmentación con la aparición de material fino que contribuye a su colmatación, aglomerándose en presencia de agua, con pérdida de sus propiedades elásticas degradando la
geometría de vía. Por otra parte un balasto grueso mal graduado granulométricamente brinda un apoyo deficitario de la cara inferior de los durmientes dificultando la nivelación y un balasto fino disminuye la resistencia lateral de la vía. c) Factores específicos de la plataforma: Sus características geológicas, módulo de elasticidad, índice y grado de compactación (CBR). En las zonas en las que la plataforma es arcillosa y no está protegida por una sub-base adecuada, se produce una contaminación del balasto por el ascenso de finos, apareciendo las superficies de asiento de las traviesas húmedas en especial bajo las juntas.
