2 Conf 2 Rasgos Esenciales Del Transporte Ferreo

7/24/2019 2 Conf 2 Rasgos Esenciales Del Transporte Ferreo

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CURSO DE FERROCARRILES - AO 2015 Ing Julin Silva Tobar

CURSO DE FERROCARRILES

RASGOS ESENCIALES DELTRANSPORTE FERROVIARIO


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Objeto de la conferencia:

Revista de caractersticas del sistema ferroviario para situar elferrocarril dentro del conjunto de modos que componen eltransporte.

Caractersticas(positivas y negativas)

Consumo energticoCalidad de la ofertaSeguridadCapacidadEspacio ocupadoImpacto ambiental

RASGOS ESENCIALES DEL TRANSPORTE FERROVIARIO


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1. RODADURA ACERO-ACERO2. APTITUD ENENERGETICA

2.1 Esfuerzos y Potencia Instalada

2.2 Eficacia energtica del ferrocarril

2.3 Independencia de los combustibles lquidos.3. SENSIBILIDAD AL TRAZADO

3.1 Perfil longitudinal

3.2 Trazado en planta4. SEGURIDAD5. REGULARIDAD6. VELOCIDAD7. COMODIDAD8. RIGIDEZ FRECUENCIA9. CAPACIDAD DE TRANSPORTE10. ESPACIO OCUPADO11. AUTOMATIZACION12. INSERCION URBANA

13. INCIDENCIA AMBIENTAL


CARACTERISTICAS


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1. RODADURA ACERO-ACERO

VENTAJAS: POCA RESISTENCIA AL AVANCE, 2 dN por cada tonelada que se desplaza

horizontalmente. GRANDES CARGAS UNITARIAS, (36 t/eje) POCO DESGASTE RUEDA CARRIL, cuya vida til puede llegar a

Ruedas 1,5 millones de km. con retorneos. Carril 1.200 millones de t. de carga circulada.

INCONVENIENTES: UNA ADHERENCIA DBIL Grandes distancias de frenado

RODADURA RGIDA que obliga a limites muy estrictos a los defectos deva y material ALTA RELACION TARA/CARGA Un valor superior de la relacin con otros

modos MANTENIMIENTO DE UNA TRAYECTORIA FIJAGUIADO

dN = decanewton; 1 Kgf = 10 N; 1 Kgf = 1 daN


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2. EFICACIA ENENERGETICA Doble que la carretera Cudruple que la aviacin

2.1 Esfuerzos y potencia instalada

Resistencia especifica de traccin - Es debil

r = 2,5 + 0,0005 V r = Kp/T ~ dN/T ; V = km/hResistencia para un tren de carga antiguo

r = 1,5 + 0,00022 V Kp/T

Resistencia para un tren de pasajeros moderno

Para V = 70km/h basta un esfuerzo de traccin del orden de 5 kilos paraTrasladar horizontalmente una carga de 1 tonelada


Kp = Kilopondio (unidad de fuerza)


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2. APTITUD ENENERGETICA


Resistencia especifica de traccinEn carretera

r = 17 + 0,0048 V Kp/T

Resistencia especifica en carretera


En aviacin la resistencia especifica suele superar 60 kp/T Para sustentacion se necesitan 30kp/t


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Mltiplos del Sistema Internacional para newton (N)

Submltiplos Mltiplos

Valor Smbolo Nombre Valor Smbolo Nombre

101N dN decinewton 101N daN decanewton

102N cN centinewton 102N hN hectonewton

10 N mN millinewton 10 N kN kilonewton

10 N N micronewton 10 N MN meganewton

10 N nN nanonewton 10 N GN giganewton

1012N pN piconewton 1012N TN teranewton

1015N fN femtonewton 1015N PN petanewton

10 N aN attonewton 10 N EN exanewton

10 N zN zeptonewton 10 N ZN zettanewton

10 N yN yoctonewton 10 N YN yottanewton

Prefijos comunes de unidades estn en negrita.

En fsica, un newton(smbolo: N)es la unidad de fuerza en elSistema Internacional deUnidades

El newtonse define como lafuerza necesaria para

proporcionar una aceleracin de 1m/s2 a un objeto de 1 kg de masa.

Kilopondio:

1 kp= 1 kg 9,80665 m/s =9,80665 kg m/s2 = 9,80665N

1 kilogramo-fuerza o kilopondioequivale a 9,80665 newtons.


1 Kilopondio (Kp) = 9,80655N

1 N = 0,10197 kgf



2. APTITUD ENENERGETICA



EJERCICIO

Cual es la potencia necesaria paraTransportar por tren 600 t . a V = 72 km/h ?

Datos:

Tara = 300 t

TBR = 900 t Loc = 100 t

------------------ Tren = 1000 t

SOLUCION

r = 2,5 + 0,0005 V = 2,5 + 0,0005 x 72x 72 = 5 kp/t

Esf uerzo y potencia necesaria para traccin sera:

E = 1.000 t x 5 kp/t = 50.000 N

W = 50.000 N x 72 x (1000/3,6 x 1000) = 1000 KwW = 1.333 CV

Usando camiones de consumo de 50 l/100 km serequiere:

W = 5.000 CV

Un ejemplo:



Ejemplo con un pasajero al

desplazarse de Paris a Lyon

- 391,16 km - se consume:

35,0 litros por avin

20,0 litros por carretera

2,5 litros por TGV - combustible

equivalente:


2.1 Esfuerzos y Potencia Instalada - continuacin

Si el ejemplo se hiciere con trafico de pasajeros la ventaja de este

por asiento sigue siendo grande (3 o 4 veces).



2.2 Eficacia energtica del ferrocarril

Comparacin del ferrocarril y la carretera respecto al consumoenergtico:

Para transportar una carga de una tonelada durante un recorridode 100 km.

la carretera consume 2,2 litros de petrleo equivalente

el ferrocarril 0,55 litros.

La carretera consume 4 veces ms energa que el ferrocarril pararealizar una misma cantidad de transporte.




El ferrocarril puede prescindir de los combustibles

Lquidos con la electrificacin de sus lneas, lo que

constituye una ventaja en la situacin actual y futura

del modo.


2.3 Independencia de los combustibles lquidos.



3.1 Perfil longitudinal

r = (a + bV + cV) + i(L+Q) + (ak/g 1000 (L+Q)= resistencia especifica al avance

Los coeficientes a, b y c se han determinado experimentalmente y

varian segn tipo material, ancho de via, caracteristicas de la rodadura

y la aerodinamicidad. k = coeficiente de masas giratorias (k = 1,06)

Las rampas inciden en la capacidad de traccin

R gradiente = 10 kg/Tn por cada uno por ciento de gradiente.


3. SENSIBILIDAD AL TRAZADO



Formulacin Actual

ro = - (A+BxV +CxV)Donde A, B Y C son coeficientes que dependen de las caractersticas del materialrodante. B y C no dependen de la masa del tren

Formulacin en desusoro= - (M x (a + bxV +cxV))Donde M = masa del tren; a, b y c son coeficientes de la resistencia al avance en daN/t(se sugiere no emplear estos coeficientes en unidad por masa del tren)

Formulacin viejaro= 0,27 + 9 / w + 0,003 V + 0,175 k V/ n w

Donde:ro = Resistencia al movimiento uniforme en kg/tonP = Peso total (ton)w = Peso promedio por eje (ton)n = Nro. de ejes por vehculok = Coeficiente de resistencia del aire

= 0,07 (para vehculos convencionales)V = Velocidad en km/h

RESISTENCIA AL MOVIMIENTO UNIFORMEFrmula de Davis (1926, modificada en 1970 y posteriormente adaptada):




3.2 Trazado en planta

El ferrocarril es muy sensible a la curvatura. Los trazados no permitenradios pequeos

V = Vel mx. en Km./h

R = Radio curva

K = Coeficiente en funcin del peralte,de la flexibilidad del vehiculo,de la aceleracin no compensada.Su valor generalmente es 4,5 en trocha estndar y3,6 en trocha angosta

Resistencia por curvatura: Cada grado de curvatura agrega 0,5 kg/tn

RKV




3.2 Trazado en planta

Resistencia por curvatura se asimila a una mayor pendiente, siendo lapendiente incremental aquella que producir la misma resistencia al avanceque la curva, es decir se incrementa la rampa en R/600 mm/m,

Significa que la resistencia adicional de una curva de 600 m de radio esequivalente a una pendiente de 1 milsima, una curva de 300 m de radioequivale a 2 milsimas, etc




Frmula de Desdowitz:

rc = 500 a/ RDonde:

rc = Resistencia a la curvatura en kg/tona = Trocha (m)R = Radio de la curva (m)

RESISTENCIA A LAS CURVAS HORIZONTALES

Formulacin actual para trocha estndar:

Rac= - (m(600/R) daN

Donde:m = masa del tren en t.R = radio de la curva en m.




TIPO DE TREN

Letra tipo

En una va ferroviaria donde abundan las curvas, la capacidad delequipo para circular ms o menos rpidamente en curva es unacomponente esencial de la optimizacin de los tiempos de recorrido.

La letra de tipoes la nica representacin del comportamiento encurva del material que compone el tren, particularmente de laaceleracin centrfuga o transversal mxima sin compensar el plano dela va admitida.

Los tipos son actualmente cuatro, cada uno de los cuales representaun valor mximo de la aceleracin trasversal no compensada - atnc -admitida:

Tipo N 0,65 m/sTipo A 1,00 m/sTipo B 1,20 m/sTipo C 1,50 m/sTipo D 1,80 m/s




Puesto que la aceleracin centrfuga es proporcional al cuadrado de la velocidad, losaumentos de la aceleracin centrfuga mxima se traducen en incrementos ms pequeosde la velocidad mxima en curva. El resultado de los elementos precedentes es que untren del tipo B en teora podra rodar un 36% ms rpido en la misma curva que un tren detipo Normal, y un 10% ms rpido que un tren de tipo A.

En la prctica, por razones esencialmente ligadas a los costes de mantenimiento de la

infraestructura, estas diferencias son bastante menores. Por ejemplo, 5 km/h entre lostipos A y B, en ocasiones 10 km/h. Diferencias mayores entre tipos elevaransignificativamente los costes de mantenimiento de la va y de las locomotoras, sin hablarde la degradacin de las condiciones de confort de los equipos de conduccin. Eloperador est obligado, entonces, a alcanzar un equilibrio entre el incremento de lavelocidad en curva, el coste de mantenimiento y el confort de los maquinistas.

Las velocidades reales se calculan segn la frmula siguiente:

Para Tipo N (atnc 0.65 m/s) => V = 4.48*R Para Tipo A (atnc 1.00 m/s) => V = 4.96*R Para Tipo B (atnc 1.20 m/s) => V = 5.21*R Para Tipo C (atnc 1.50 m/s) => V = 5.58*R Para Tipo D (atnc 1.80 m/s) => V = 5.92*R

Siendo

R el radio de la curva en m

V en Km/h

DIFERENCIA DE VELOCIDADES ENTRE LOS DIFERENTES TIPO




La seguridad es un punto fuerte del ferrocarril y las estadsticaslo ensean, por ejemplo en:

Jerarquas 1990 1995 2000 2005 2010

Areo 861 964 764 602 469Carretero 44,599 41,817 41,945 43,443 31,542

Ferroviario 1,297 1,146 937 888 446

Muertes en accidentes segn modo de transporte

4. SEGURIDAD

ESTADOSUNIDOS


National Transportation Statistics



5. REGULARIDAD

Mide el ajuste entre los horarios producidos realmente y losenunciados.

Viene dada por el nmero de trenes puntuales en tanto porciento del total. Margen de puntualidad < 10 min de atraso paraconsiderarlo puntual

Frente a los dems modos de transporte el ferrocarril les llevaventajas.




5. REGULARIDAD

Las lneas francesas y alemanas tienen una regularidadsuperior al 96%

Las lneas espaolas superan el 90% hoy da




6. VELOCIDAD

Velocidad de explotacin:

Velocidad mxima para la cual ha sido proyectada la lnea.

Velocidad comercial la que se consigue como media en unrecorrido incluyendo paradas


AV operan a una velocidad de 300 km/h



7. COMODIDAD Mejoras en la va

Mejoras en la traccin

Mejoras en los vehculos

Mejoras en la velocidad sin modificar el trazado. A travs devehiculos basculantes.

Adaptacin de los vehculos a la exigencia de la demanda. Coches

de caracteristicas especiales.

8. RIGIDEZ

FRECUENCIA El servicio ha de ajustarse a horarios y paradas preestablecidas.



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9. CAPACIDAD DE TRANSPORTE

Trafico horario

Mayor nmero de pasajeros/h

Velocidad comercial en zona urbana mayor que otros medios.

Estrangulamiento. Tambin tiene cuellos de botella



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10. ESPACIO OCUPADO Menores espacios en el corredor frreo que otros medios.

Una autopista de 6 vas y dos arcenes requiere de 37,5 m

Un canal como Rhin /Main -Danube, tiene 55 m

Una doble va de ferrocarril tiene 13,7 m

Otra ventaja econmica y ecolgica que raras veces se percibe es la

ocupacin mnima de terreno del ferrocarril en relacin con las

carreteras y aeropuertos.

Una lnea frrea de doble va es capaz de transportar el mismo nmero

de viajeros en una hora que 16 carriles de autopista, y necesita

nicamente 13,7 metros de anchura de servidumbre de paso, en

comparacin de los 122 metros de ancho que ocupan los 16 carriles

citados.



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Por ser el ferrocarril un sistema cinemtico guiado, sobre un elemento,que puede ser conductor de corriente, y con un nico grado de libertad,

da lugar a que sea capaz de aprovechar las tcnicas cibernticas de

mando y control. tales como son, entre otros, los siguientes:

Conduccin automtica Control automtico de la circulacin

Automatizacin de las clasificaciones

Gestin centralizada del transporte de mercancas.

Automatizacin de la venta de billetes y reserva de plazas.

Optimizacin energtica, etc, etc.


11. AUTOMATIZACION

El hecho de ser un sistema cinemtica guiado da lugar a que sea

capaz de aprovechar tcnicas de monitoreo y mando a distancia.


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12. INSERCION URBANA

El ferrocarril llega a los centros urbanos.

Debido a su antigedad, las infraestructuras ferroviarias penetran

hasta el corazn de las ciudades, (mientras que los aeropuertos no

hacen ms que alejarse).

Abandonar las estaciones del centro de las ciudades, (como sucedien Amrica del Norte y en ciertas ciudades espaolas), es un errorque no debe cometerse.



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13. INCIDENCIA AMBIENTAL

En la carretera los elementos nocivos contenidos en los gasesde escape provienen de tres fuentes diferentes:

Combustin defectuosaAditivos para mejorar el octanaje (derivados del plomo)

Tratamiento incompleto de los carburantes, (derivados sulfurosos en los

carburantes Diesel).

Los agentes de la contaminacin son: Oxido de Carbono, Oxido denitrgeno, Anhdrido Sulfuroso, Tetraetilo y Tetrametilo de Plomo, Holln,

Hidrocarburos, Benzopireno, etc.


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La aviacin, adems de la contaminacin derivada de lacombustindefectuosa, ataca a la naturaleza a travs del enorme

consumo deoxgeno necesario para la propulsin a reaccin. Paradarse unaIdea de la importancia de este aspecto, se debe recordar

que un Boeing 747 consume tanto oxgeno durante el vuelo como el

que producen 40.000 Ha.de bosque.


13. INCIDENCIA AMBIENTAL. Continuacin


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En el ferrocarril dieselizado, gracias al control ejercido sobre sus

motores, el anhdrido sulfuroso emitido por cada tonelada neta

transportada a 100 kms es de 12gr frente a los 25 gr que se envanen un transporte idntico efectuado por carretera. En el caso de

emplearse turbina de gas, (Turbotrenes), la ventaja ferroviaria es an

mayor.

En traccin elctrica, con la que se desarrollan los 2/3, y an ms, del

trfico ferroviario, la contaminacin directa es nula. Las centrales de

produccin, si son trmicas, son evidentemente contaminadoras, pero

son fuentes muy localizadas en las que pueden aplicarse medidas de

reduccin de la contaminacin mucho ms eficaces, que sobre los

motores de los vehculos de carretera.




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El ruidoEn relacin con este aspecto,

la aviacin desarrolla un nivel de ruidos del orden de los 100 dB,

en el ferrocarril no es fcil rebasar, ni an con las altas velocidades

o en puentes metlicos, los 85 dB, estando sus niveles acsticos

normales, para velocidades inferiores a 120 km/h, comprendidos

entre 60 y 75 dB (a 25 m de distancia del eje de la va en todos los

casos).

En carretera estos niveles llegan a sobrepasar 85 dB




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El respeto del ferrocarril por el medio ambiente constituyeuno de los ms firmes valores para su consolidacin

como medio de transporte del futuro.




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