apuntes de clase - el transporte ferroviario

EL TRANSPORTE FERROVIARIO2do. Cuatrimestre de 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LANÚS

LICENCIATURA EN TECNOLOGÍAS FERROVIARIAS

EL TRANSPORTE FERROVIARIO

Prof. Ing. Fernando Frediani

Apuntes de Clase

Cohorte 2013

Autor: José María FalcioniNotaLos presentes apuntes son transcripciones de los resúmenes tomados en clase por el autor. Salvo Error u Omisión involuntarios, los mismos pretenden resumir los dichos del profesor en clase, quien no tiene ninguna responsabilidad sobre la fidelidad en la transcripción.

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 12-AGO-13: F. Frediani

BIBLIOGRAFÍA: Explotación Ferroviaria de Rozemberg

Apuntes de la cátedra

TRAZADO

Cuando se decide construir tramo ferroviario entre dos puntos, el trazado es lo primero que hay que determinar. En principio la línea recta parece ser lo más conveniente pero resulta que la geografía va presentando situaciones que el trazado debe salvar: lagos, ríos, montañas, zonas anegadas, poblaciones, etc. Todos estos aspectos se tienen en cuenta para ver como esa línea recta inicial y teórica se empieza a modificar para unir los dos puntos entre los que se decidió la construcción.

Una de las primeras limitaciones en el trazado son las rampas. Hay varias razones que ponen límites muy precisos a las rampas máximas admitidas:

adherencia: el coeficiente de rozamiento entre metal y metal (rueda y riel) es muy bajo por lo que las ruedas se deslizan sobre los rieles con mucha más facilidad que la de un neumático contra el asfalto por ejemplo. Un auto puede superar sin inconveniente pendientes de hasta un 8% mientas que el FFCC el límite está en el orden del 3%.

potencia: las locomotoras tienen una potencia determinada que para el desplazamiento sin pendiente en general sólo afecta a la aceleración, pero en las pendientes puede impedir directamente el arranque de la formación.

enganche: aún cuando la potencia de la locomotora pueda superar la pendiente y suponiendo que la adherencia es la necesaria, los enganches entre los vagones / coches también tienen límites en cuanto a las fuerzas máximas que soportan.

Con estas consideraciones, un cerro impone analizar cual es la mejor forma para continuar con el trazado y entonces aparecen las diversas formas de salvar la situación:

túnel: se orada el cerro para abrirle camino al trazado. zigzag: se establecen tramos en los que para subir la cuesta el tren va hacia

delante y atrás subiendo de a tramos rulos: se hace un giro alrededor del cerro par alargar el recorrido y de esa

forma reducir la pendiente

El túnel y el rulo han sido utilizados en el ramal Salta / Socompa más conocido como Tren a las Nubes.

La decisión del método a utilizar se relaciona con:

inversión: el costo asociado al método elegido podría hacer inviable el proyecto por cuestiones de inversión.

longitud: el tramo podría ser tan largo que lo haga inviable desde el punto de vista operativo por costos y tiempos

formaciones: por ejemplo los zigzag imponen un largo máximo a las formaciones lo que también podría hacer inconveniente el proyecto desde el punto de vista operativo

José María FalcioniPag. 2


curvas: si se trata de un proyecto de tren de alta velocidad las curvas tienen que ser muy suaves lo que seguramente es inviable con los rulos y poco convenientes con los zigzag.

Justamente debido a las curvas y los zigzag las formaciones que van de Salta a Socompa no superan las 300 tn lo que lo hace un transporte bastante caro. De hecho el mayor uso que se le da hoy día al ramal es turístico con el mencionado Tren a las Nubes.

Para los ríos sólo queda la opción de atravesarlo, sea con un puente o un túnel por lo que se debe decidir el lugar donde las costas están más cercanas sin que esto signifique un desvío muy grande del trazado planeado.

Lo mismo sucede con los lagos, sólo que en general se rodean ya que suele ser mucho más económico que la construcción de un puente y no resiste comparación con un túnel.

Resumiendo, se debe establecer un equilibrio entre recorrido recto, inversión y esquema operativo. Lo que si está claro es que la tecnología está en condiciones de realizar el trazado recto, su modificación responde a los otro aspectos: inversión y esquema operativo.

En otras palabras, en términos ferroviarios “la velocidad cuesta caro” pues se deben evitar curvas y pendientes, lo que implica grandes inversiones.

Desde el punto de vista de la ecuación económica se desprende que la mayor inversión para hacer un trazado recto se repaga con reducción de los costos operativos que se resumen en mejor aprovechamiento de la potencia con menor consumo de combustible.

Los “trazadores” son los encargados de relevar el camino. Desde la primer propuesta de recorrido recto se comienzan a relevar los obstáculos del camino para lo que el trazador comienza a recorrerlo tomando mediciones en tramos cada vez más cortos llegando a relevar el terreno cada 50 mts en casos extremos y cada 200 mts en casos más habituales.

De este modo para ir desarrollando la vía se van tomando en cada punto la altura y así se va estableciendo el trazado definitivo. Un nuevo aspecto que surge del trazado que se va desarrollando es la necesidad de realizar expropiaciones de tierras que tienen dueños y por las que debe discurrir la vía.

Desde el punto de vista de disponibilidad de la tierra las mayores complicaciones se dan en los trazados urbanos donde no hay espacios libres, los costos económicos de las expropiaciones podrían ser inviables y también juegan los costos políticos de trazar una vía por ejemplo por un barrio residencial de altos ingresos. Todos estos aspectos también se deben tener en cuenta pues siempre impactan en los niveles de inversión, impacto social (costo político) y viabilidad operativa del proyecto.

En cuanto a trazados planeados, actualmente hay un proyecto de un nuevo FFCC entre Argentina y Chile a la altura de Mendoza en reemplazo del que se utilizó hasta la década del 70. Este proyecto se desarrolló bajo el esquema de iniciativa privada pero, según parece, para justificarlo económicamente se propuso un crecimiento en el intercambio de toneladas entre Argetnina y Chile de un orden


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 12-AGO-13: F. Fredianimuy superior al actual lo que se materializaría con 18 trenes diarios. Según otras opiniones este nivel de intercambio es imposible de alcanzar lo que haría el proyecto inviable. Según se puede averiguar en la página del proyecto el mismo está detenido en el congreso chileno.

Otro aspecto a tener en cuenta en los trazados que se proponen tiene que ver con la razonabilidad y justificación de los mismos. Por ejemplo el caso mencionado del nuevo trazado entre Argentina y Chile parece justificarse solamente con la facilidad y reducción de costos que implica enviar mercadería desde Argentina a Oriente a través de los puertos chilenos. Sin embargo este análisis debe, por lo menos, ser sujeto a revisión por las siguientes razones:

fletes en el Atlántico: los costos de transporte marítimos en el Atlántico suelen ser mucho más económicos que los del Pacífico. Por lo que llegar por tierra por ejemplo a Santos en Brasil más el transporte marítimo podría ser más ventajoso que hacerlo vía Chile y el Pacífico.

disponibilidad de buques: siempre considerando a Santos se verifica que la cantidad de barcos que salen por día supera holgadamente a sus equivalentes desde Chile

costos: los precios de los fletes en barco no tienen que ver sólo con la distancia sino con la frecuencia de los buques, el tamaño, los puertos de origen y destino, etc.

Todos estos aspectos justifican un análisis más profundo de la propuesta para establecer un nuevo vínculo ferroviario entre Mendoza y Santiago. Quedan por supuesto poner en la balanza los relativos a cuestiones políticas que pueden tener que ver con la integración, desarrollo de otras regiones, etc. que ya no son tan fáciles de analizar desde una perspectiva puramente económica.

En definitiva, el objetivo fundamental de un responsable de transporte es evaluar la ecuación más conveniente entre tiempo y costo del transporte, que son los aspectos fundamentales para optar por uno u otro medio o para establecer uno nuevo. En definitiva reducir los costos de operación.

Hoy día el Puerto de Montevideo tiene un esquema operativo que lo hace mucho más conveniente que el de Buenos Aires y por esa razón muchos de los productos de Argentina salen por Montevideo.

Volviendo al tema del trazado de un nuevo ramal para unir dos puntos la pregunta fundamental que se debe plantear es ¿Cuál es el camino que más conviene para unir dos puntos? Que no siempre, y en general, no es el más corto. Y para esto se deben comparar cada caso / recorrido / técnica para elegir la combinación más adecuada.

Una vez decidido el trazado comienza la construcción de la infraestructura lo que, lógicamente, se deriva del trazado elegido. Como regla general la construcción en llanura es mucho más económica que en montaña y como se dijo antes el trazado estará determinado por la capacidad de remolque, la geografía y la inversión.

RELACIÓN DEL COMPORTAMIENTO ENTRE VÍAS Y MÓVILES

El trazado (que entre otras cosas determina rampas y curvas), los materiales de la infraestructura (rieles, durmientes y balasto) y el material rodante determinan


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 12-AGO-13: F. Fredianicomo se relacionarán en la operación los móviles con las vías y hay toda una serie de consideraciones que afectan a la operación y que cuanto más conocidas mejor.

Para esto es necesario entender que entre las ruedas, vías, durmientes y balasto actúan continuamente fuerzas que van afectando el estado de los cuatro elementos.

En principio la vía soporta el peso de las ruedas y éste es transmitido a los durmientes que es contenido por el balasto. Por otra parte en las curvas la vía es la responsable de guiar el móvil por lo que aplica sobre las pestañas de las ruedas la fuerza necesaria para que el móvil gire y la reacción de esta fuerza es nuevamente transmitida por la vía al durmiente y el balasto.

Más allá de esto sobre la vía actúa la temperatura dilatándola cuando aumenta y contrayéndola cuando disminuye.

Todos estos aspectos van generando desgaste en los materiales que requieren ser controlados casi cotidianamente. De hecho hay instalaciones en el mundo que todas las noches son recorridas por coches técnicos que, al tiempo que detectan las anomalías las van corrigiendo. Dentro de estas anomalías las más habituales son:

ondulación: las vías van adquiriendo ondulaciones al lo largo del recorrido debido al desgaste y movimientos.

desplazamientos: las fuerzas laterales hacen que las vías se desplacen en sus fijaciones respecto de las posiciones iniciales.

balasto: las piedras suelen presentar alteraciones en su compactación que hacen que la vía se hunda con el paso de los trenes.

Por caso en Argentina se determinó que las vías debían estar preparadas para circular a 120 k/h (aunque en la actualidad en muchos tramos no se puede ir a más de 40 k/h). Esta definición, determina a su vez la calidad de los materiales, las formas de las fijaciones, los durmientes, el balasto; todos ellos adecuados a dicha velocidad. Si se hiciera circular un tren a 150 k/m se comienzan a producir interacciones entre la vía y la rueda que en general se manifiestan en un mayor desgaste de la pestaña de la rueda y de la cara interna de la vía. Esta situación a su vez genera más alteraciones en los movimientos accesorios al de traslación lo que redunda en un desgaste aún mayor. O sea que el no cumplimiento de los parámetros con los que la vía o los móviles fueron diseñados genera un desgaste mucho más rápido de los mismos con los riesgos en la circulación que los mismos implican.

La incorporación de trenes de alta velocidad en España produjo la rotura de los anclajes sobre todo en curvas debido a que eran sometidos a fuerzas muy superiores que aquellas para las que habían sido diseñados.

Como se dijo antes es necesario una correlación estrecha entre el mantenimiento de la vía y el material rodante.

Las alteraciones mencionadas interactúan con tres movimientos que suelen tener los móviles más allá del de traslación que provoca el giro de las mismas. Es decir que las alteraciones producen los movimientos y a su ves estos movimientos producen las alteraciones. En todos los casos son oscilatorios lo que produce


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 12-AGO-13: F. Fredianivibraciones que, más allá de los daños propios en las partes que los producen, también afectan al resto de la estructura del móvil. Son estos:

lazo: se produce en torno al eje vertical (perpendicular al piso y que pasa por el centro del boggie) y que se origina en el desgaste de las paredes interior de las vías y las pestañas de las ruedas.

rolido: cuando las vías no están exactamente niveladas (una un poco más bajo que la otra) produce una inclinación del móvil hacia ese lado que en definitiva es un pequeño giro alrededor del eje que va paralelo a las vías y entre ellas. La sucesión de estos desniveles en una vía o alternándose entre ellas va produciendo la oscilación.

Cabeceo: la ondulación en la vía (ambas al mismo tiempo o alternadas) hace que el móvil vaya subiendo y bajando levemente lo que equivale a un pequeño giro en torno de un eje horizontal perpendicular a las vías y que está a lo largo del vagón / coche.

La continua revisión del material de vías debería propender a la solución de estos desvíos que se van agravando con el tiempo e impactando en los móviles.

Ha habido avances que han ayudado a disminuir estos efectos:

balasto: si bien es un elemento que se usa hace muchos años para evitar el desplazamiento de las vías también se ha demostrado muy eficiente en el drenado de las mismas, la eliminación de las vibraciones y la contención necesaria tanto para soportar las fuerzas a las que se ven sometidas las vías. Una de las consecuencias típicas del mal estado del balasto es el rolido y el cabeceo. En sus inicios los durmientes se colocaban directamente sobre la tierra sin balasto. Tal es el caso de gran parte de la red argentina por fuera de los centros urbanos.

vías soldadas: desde la aparición de los trenes de alta velocidad se buscar evitar tanto el rolido como el cabeceo que la unión de vías producía. Esto se redujo notablemente con la utilización de vías soldadas generando tramos de hasta 700 m. Esto provee serenidad al andar, eliminación de ruidos y reduce notablemente el cabeceo. La dilatación se absorbe con uniones mecánicas muy separadas (700 m) o con aberturas que se le aplican a las vías cada cierta distancia dependiendo de las variaciones térmicas de la zona donde se instalan.

fijaciones: también se ha avanzado mucho con las fijaciones, desde las iniciales que eran simples clavos de gran tamaño, pasando por los tirafondos y a los anclajes elásticos que se usan hoy que sujetan a la vía siempre ya que ante un desplazamiento tienden a llevar la vía de nuevo a su sitio. Un clavo o un tirafondo al aflojarse liberan la vía y ésta ya no vuelve a su posición original.

Para terminar hoy existen todos los medios para construir vías duraderas y móviles adecuados a cada tipo de vía, pero independientemente de los materiales utilizados la revisión de vías es una tarea que se debe realizar en forma rutinaria de acuerdo a las especificaciones de la instalación. También hay equipamiento que en una sola pasada es capaz de determinar los problemas y solucionarlo lo que se


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 12-AGO-13: F. Fredianipuede hacer con muy poco personal, en forma casi automatizada y en horas de la noche cuando el tráfico si no es nulo es mínimo.

La decisión en definitiva responde a una cuestión económica en relación a cuanto se quiere invertir para construir y para hacer el mantenimiento respectivo acorde a la calidad de los materiales utilizados en la construcción.

LA VÍA

Se denomina de esta forma a todos los componentes que hacen al tendido de las guías que permiten el desplazamiento de los móviles y los guían ya que los móviles no doblan sino que siguen el trazado. Son sus componentes:

riel: barra longitudinal de acero sobre la que se desplazan las ruedas del móvil. Inicialmente en Inglaterra se utilizaban guías de madera para el desplazamiento de los vagones de las minas que eran traccionados a sangre humana o animal según el caso. Primero se utilizaron barras de acero fundido y luego se comenzaron a incorpora las de acero forjado. Esta barra es la que da el nombre a todo el conjunto y son específicamente las vías.

La evolución del riel ha modificado tanto su forma como su constitución. En lo relativo a materiales y saliendo rápidamente de la madera, se pasó fundamentalmente del acero fundido al acero forjado. Con las forma del riel ha habido más variantes. En un momento se los hizo simétricos arriba y abajo lo que permitía voltearlos o inclusive intercambiar una vía con otra para cambiar la cara sobre la que apoyaba la pestaña de la rueda. Finalmente se los hizo con una leve inclinación hacia adentro para disipar el peso que transmite la rueda hacia la base plana. Hoy día prácticamente todos los rieles tienen esta forma. Por otra parte están los rieles para tranvías que agregan a lo dicho la cuna dentro de la cual se desplaza la pestaña de la rueda; este sistema se lo denomina Vignole por el ingeniero que lo creó.. Esto permite que las vías de tranvías convivan con el transporte automotor en la misma calle.

traviesas: los “durmientes” son tirantes de maderas de una longitud adecuada a la trocha que se utilice, sobre la que se apoyan las vías que se ajustan mediante fijaciones y planchas de metal de tanto en tanto. Hace ya bastantes años que se incorporó el durmiente de hormigón, del cual hay muchas versiones según el tipo de tren que va a circular sobre las vías.

fijaciones: la forma en que la vía se fijaba al durmiente también ha ido variando con el tiempo. Inicialmente se utilizaron clavos que con la cabeza sujetaban la base de la vía, luego tirafondos que también sujetaban la base de la vía con la cabeza, con el tiempo se incorporó una base metálica que se fijaba al durmiente y que sostiene la vía mediante tornillos sujetos a la base y más recientemente sobre dicha base se ajustan grampas elásticas que son las que sostienen la vía. Este último sistema tiene la ventaja de no aflojarse ya que al ser elásticas tienen a llevar la vía a su posición original.

trocha: es la distancia que hay entre las caras interiores de las vías. La variedad en todo el mundo es inmensa. En Argentina hay cuatro:

o ANCHA: 1,676 mts Roca, Sarmiento, Mitre, San Martíno MEDIA 1,435 mts Urquiza, subtes y tranvías cuando los

había



o ANGOSTA 1,000 mts Belgranoo ECONÓMICA 0,750 mts La Trochita, El Turbio y Pto Madryn en el

pasado

Dada su función el riel es el alma del FFCC ya que lo soporta, pues es donde descansa el peso de los móviles y lo guía ya que las curvas las impone el camino y a las ruedas del tren no le queda más que seguir dicho camino.

Las ruedas tienen una leve forma cónica que aporta cierta función de diferencial en las curvas al apoyarse la rueda externa sobre la parte de mayor radio y la menor sobre la de menor radio, esto no evita el deslizamiento pero lo disminuye. Esto hace las veces del diferencial que tienen los vehículos automotores.

Para asegurar el discurrir de las ruedas sobre las vías y que no se salgan de ellas por desperfectos, por ejemplo la pestaña gastada, en los puentes, curvas y cambios de vías se suele poner una contra vía al lado de aquella que da el giro interior o al lado de ambas en tramos rectos como los puentes. En el caso de los tranvías los cambios de vías están directamente encajonadas en una estructura metálica que encierra todo el mecanismo. Esto es así pues en una calle no se pueden poner vías móviles como es el caso de las agujas en los cambios de vía. Inclusive con este esquema y debido a las necesidades del tranvía suelen haber curvas con radios de hasta 25 mts cuando un valor razonable en los FFCC es no menor a 200 mts.

Justamente debido a la falta de la función diferencial por un lado y al hecho de que las ruedas no tienen giros independientes posibles, si no que gira todo el conjunto (eje y ruedas en forma solidaria), las curvas tienen límites que son más grandes cuanto más grande es la trocha. O sea con trocha angosta se logran radios de giro mucho menores y por eso parece ser más adecuada para los caminos de montaña. En España se desarrolló el TALGO (Tren Articulado Ligero Goicoechea) que tiene un solo eje por coche en un extremo mientras que el otro extremo se apoya en el eje del siguiente coche. Esto le da una gran libertad para los giros pero es muy complicado y caro de mantener.

Banda de Rodadura: es la parte de la rueda que está en contacto con el riel y, por consiguiente, la que sufre el desgaste.



RESUMEN SOBRE LA VÍA

Habíamos visto entonces las ventajas que tienen el trazado de la vía los tramos rectos y sin pendientes. Es por esto que a la hora de determinar un desvío, los radios de las curvas involucradas son fundamentales para el futuro rendimiento del material tractivo como así también para la operatividad del sistema.

También vimos de que modo los movimientos parásitos de lazo, cabeceo y rolido impactan sobre la vía y a su vez como la vía los genera. O sea que entre el material rodante y el fijo se potencian en uno los defectos del otro que vuelven a afectar al primero. La interrelación es continua y totalmente dependiente. Para evitar esto el mantenimiento del material tractivo y el fijo debe ser constante y parejo. No tiene sentido mantener uno si no se hace lo mismo con el otro.

La no realización de dichos mantenimientos o la aplicación parcial de los mismos siempre termina afectando a la velocidad de circulación haciendo por ejemplo que ramales inicialmente pensados para ser circulados a 120 km/h luego de años de falta de mantenimiento (en el material rodante y el fijo) no se puedan utilizar a más de 40 km/h. En el tema pasajeros este aspecto es determinante pues el público no los usa, por lo que para fomentar el uso se ponen tarifas casi regaladas lo que vuelve a hacer inviable el negocio. Es decir sólo se puede hacer efectivo un servicio ferroviario si se aplican las normas de mantenimiento establecidas tanto para material rodante como para infraestructura. De esto se trata justamente la definición de una política ferroviaria.

PERALTE

El peralte es el desnivel que se manifiesta entre la vía exterior de la curva y la interior para favorecer la maniobra de giro del material rodante.

El esquema general de una curva se compone de:

curva: es la curva efectivamente requerida por el trazado.

radio: determina cuan abierta o cerrada es la curva y tiene valores mínimos según la trocha utilizada: a menor trocha menor radio de giro.

curva de transición: si se considera a una recta como una curva de radio infinito diremos que la curva de transición es una curva de radio variable que

empieza en infinito (donde la recta comienza a torcerse) hasta llegar al radio mencionado en el punto anterior.


ESQUEMA GENERAL DEUNA CURVA

radio

curva efectiva

curva detransición

recta

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 26-AGO-13: F. Fredianirecta: es el tramo de vía inmediato anterior a la entrada en la curva o posterior a la salida de la misma.

Aclaración: en el esquema presentado la línea que representa la vía corresponde a una línea imaginaria que va continuamente en el medio de los dos rieles.

Como se dijo cada trocha admite radios de curvatura mínimos que en general se asimilan a:

o ANCHA: 250 mtso MEDIA 200 mts o ANGOSTA 150 mtso ECONÓMICA 100 mts

FUERZAS EN LA CURVA

En el momento que el tren pasa por la curva se agregan a las fuerzas que vienen actuando (traslación más las relativas a los tres movimientos parásitos) las propias de la curva que hacen que el tren gire. O sea la que las vías aplican sobre las ruedas obligando al tren a seguir el camino que determinan. Hay una fuerza centrípeta (aplicada por la vía sobre la rueda) que empuja al tren hacia adentro logrando que el mismo gire. El tren por el principio de inercia se resiste a esta fuerza generando lo que se llama fuerza centrífuga que es aplicada por el tren a la vía. DE CUALQUIER FORMA SOBRE ESTE TEMA HAY QUE TOMAR COMO VÁLIDO LO DICHO EN EL APUNTE DE PERALTE DE FÍSICA I.

En condiciones normales, es decir en tramos rectos y sin rampa el conjunto de la vía está integrado por los rieles que se colocan al mismo nivel sobre el durmiente que a su vez está apoyado sobre el basalto. Esta integración de elemento de la todo el conjunto la estabilidad y la elasticidad necesarias para permitir el correcto

desplazamiento de los trenes, siempre que se bride el mantenimiento adecuado, según se describió antes, al material rodante y a al material fijo, es decir a la infraestructura.

En estas situaciones las únicas fuerzas que soportan las vías son las propias del desplazamiento, el peso y aquellas que surgen de los movimientos parásitos: lazo, cabeceo y rolido.

Sin embargo en las curvas la cosa es bien distinta debido a que la vía es la encargada de

darle la dirección al tren, cosa que logra a través de la aplicación de una fuerza centrípeta sobre las ruedas. Entonces para aumentar esta fuerza por un lado y permitir mayor velocidad al tren por el otro, sin que esto implique que el mismo


ruedas

rieldurmiente

balasto

ESQUEMA GENERAL DE LA VÍALA VÍA

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 26-AGO-13: F. Fredianisalte de la vía se produce un desnivel, peralte, entre la vía externa de la curva (radio mayor) y la interna (radio menor). Con este esquema el centro de gravedad

del tren se traslada hacia la rueda que va mas baja (interior de la curva).

A su vez el peso se descompone en una fuerza que va paralela al durmiente cuya normal ejercida por la vía exterior ayudará al giro y otra perpendicular a la anterior que absorbe el peso del tren.

Esta técnica para favorecer la velocidad de los vehículos en las curvas también se

utiliza en la construcción de rutas para aumentar el agarre de los neumáticos al piso. En definitiva el peralte busca que la fuerza centrípeta tenga la mayor componente posible como normal a la componente de la fuerza peso que no es anulada por el conjunto de la vía.

En la definición del peralte intervienen la velocidad a la que se quiere atravesar la curva y dada la inclinación que el mismo contiene requerirá, para ciertos ángulos, una velocidad mínima también para evitar el vuelco del tren (ver todo esto en el apunte de física).

Es así que en relación a la velocidad el peralte puede ser en exceso o defecto. En cualquiera de los dos casos provocará la salida del tren de las vías hacia adentro en el primer caso (el tren va despacio) o hacia fuera en el segundo (el tren va muy rápido como recientemente sucedió con el tren español).

Entonces volviendo a la curva descripta inicialmente nos encontramos con que la curva de transición es utilizada no solo como forma de ingreso gradual a la curva efectiva, sino también para ir produciendo en forma graduada el desnivel entre los dos rieles según se describió en el último gráfico.

A estas curvas de transición se las asimila a unas curvas descriptas en las geometría por primera vez por Jakob Bernoulli que las llamó “lemniscata” de las que hay muchas variantes. Básicamente se definen como todos los puntos para los cuales el producto de las distancias de cada uno de ellos a una serie de puntos predeterminados (de 1 a n) es constante. La fórmula

describe una de las más conocidas cuyo gráfico se parece mucho al signo de infinito.

En el caso de las curvas de transición se verifica que las mismas son bastante bien representadas por funciones cúbicas. Estas curvas (lemniscatas de Cassini)


ruedas

rieldurmiente

balasto

ESQUEMA GENERAL DE LA VÍA CON PERALTE

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 26-AGO-13: F. Fredianigeneran una curva suave que enlaza perfectamente los tramos rectos con las curvas efectivas del trazado.

En definitiva la curva de transición es la que le permite al tren pasar del y al tramo recto hacia y desde la curva al mismo tiempo que da el espacio necesario para generar el peralte correspondiente.

GÁLIBO

El gálibo es una figura geométrica que rodea el corte del vagón, coche, locomotora o cualquier material rodante sobre las vías. El gálibo determina el espacio máximo requerido por fuera de la estructura del material rodante para que el mismo circule por la vía y que, por lo tanto, debe estar siempre libre. Asimismo nada del material rodante puede exceder los límites puestos por el gálibo durante el movimiento / traslado del tren / vagón / coche / locomotora / etc. Su definición formal: “es el perfil transversal que debe ser respetado para no provocar inseguridad y riesgo alguno para el desplazamiento del material rodante ferroviario”.

Hay dos tipos de gálibos

GÁLIBO DE TREN RODANTE: da las dimensiones límites máximas que debe poseer el material rodante.

GÁLIBO DE OBRA: da las dimensiones máximas de obra, de manera que cuando se proyecte, construya o modifiquen las obras ferroviarias, no se superes esas dimensiones.

Por lo tanto el trazado de una vía y la construcción de la misma tiene que tener en cuenta los gálibos del material rodante. En el caso particular de las curvas el tren toma forma de poligonal, donde el centro de los vagones / coches se desplaza hacia el interior de la curva y las puntas hacia el exterior. Estos son valores que afectan a los gálibos mencionados en los puntos anteriores y también deben ser tenidos en cuenta. Lo mismo sucede en un túnel en curva donde claramente se verifica que el túnel es más ancho que en recta.

Más allá del tamaño y forma de los vagones, la carga también afecta los espacios ocupados. En muchos casos se

cargan sobre varios vagones tramos largos de rieles, por ejemplo. Dado que se producirá desplazamiento de los rieles cargados respecto de los vagones para disminuir las consecuencias del mismo, los rieles se fijan en una punta y quedan libres en la otra, trasladando el movimiento mayor hacia el vagón en el que la punta está libre.


cerchámetro

gálibo de obra

gálibo

locomotora, coche o vagón

ruedas

rieldurmiente

balasto

GÁLIBO

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 26-AGO-13: F. FredianiTodos estos aspectos deberán ser considerados a la hora de definir un trazado, poner un tren en la vía, o cargar un tren.

CERCHÁMETRO

El cerchámetro es un dispositivo rígido suspendido por cables sobre la vía indicando la altura máxima que pueden tener los trenes que pasen por debajo de él a partir de ese punto. Se utiliza para prevenir accidentes derivados de la altura del material rodante o bien de la carga que transportan.

Entonces resumiendo podemos decir que los gálibos deben ser tenidos en cuenta tanto a la hora de adquirir material rodante como a la hora de hacerlo circular. Del mismo modo el cerchámetro indicará en cada punto donde esté instalado la máxima altura disponible para cualquier móvil que pretenda desplazarse por él.

COMENTARIOS IMPORTANTES:

1. Elegir un tema para la monografía sobre el transporte ferroviario. Puede ser sobre material rodante, material fijo, señalamiento o prácticamente cualquier cosa que se nos ocurra sobre el transporte ferroviario.

2. Hay un libro de Nocera que se podría comprar pues los apuntes parece que vienen del mismo.

3. El libro de Rosemberg en la ADIF es un buen compendio.


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 02-SET-13: F. Frediani

NIVEL DE VÍA

Otra de las características del trazado de la vía es si la misma discurrirá a nivel del suelo, por arriba o por abajo:

En un terreno plano sin desniveles y sin tener que esquivar estructuras urbanas, la vía se puede tender directamente a nivel del suelo. Entonces tenemos la vía (1) que se ajusta al durmiente (2) que va apoyado sobre el balasto (3) que es el que está directamente sobre el terreno (4).

En algunos casos para salvar desniveles suaves, zonas inundables o atravesar zonas urbanas la vía se extiende elevada sobre el terreno para lo que se desarrolla entre el suelo y el balasto un terraplén (5) constituido generalmente de tierra compactada con máquinas tipo pata de cabra y con el agregado cal y otros elementos para darle mayor consistencia. En general la tierra utilizada en el terraplén se extrae de zonas cercanas para reducir los costos de traslado.


CONSTRUCCIÓN A NIVEL

4

3

2 1

4

CONSTRUCCIÓN SOBRE NIVEL

5

3

2 1

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 02-SET-13: F. FredianiTambién obedeciendo a pequeños desniveles del terreno en zonas suele haber necesidad de hacer pasar la vía por debajo del nivel del suelo para lo que se hace un corte (6) en el terreno abriendo el espacio necesario para el tendido. La forma del corte es para evitar los derrumbes para lo que, dependiendo de las características del terreno se suelen agregar otros elementos, como mayas de alambre, hormigón, etc.

En terrenos ondulados se suele alternar la construcción sobre nivel con la de bajo nivel utilizando el material extraído para el corte en la construcción del terraplén contribuyendo de este modo a la reducción del costo relacionado con el movimiento de materiales. Es muy habitual en los caminos de montaña ver como el tren alterna entre trincheras y elevaciones.

En la Argentina la mayor parte de los trazados están realizados en zonas de llanura por lo que son tendidos a nivel. Y en la mayoría de los casos se han tendido los durmientes directamente sobre la tierra alisada o nivelada y sin balasto, lo que con el correr del tiempo produce que los durmientes queden prácticamente enterrados. Son instalaciones de muy mala calidad que permiten velocidades muy limitadas.

BALASTO

Es el material que se coloca debajo de los durmientes para contenerlos evitando los desplazamientos de la vía, a través de los espacios que se generan entre las piedras que lo conforman, fluye el agua liberando el sector del riel y el durmiente. Hay varios materiales

Piedra granítica partida con máquinas que le dan formas irregulares que favorecen que las mismas se vayan trabando unas a otras. Tiene gran resistencia, lo que hace que no se rompan o resquebrajen con el correr del tiempo, también tienen la elasticidad suficiente para absorber los desplazamientos que genera el paso del tren recuperando la posición inical luego.

También se utiliza canto rodado pero por sus formas redondeadas tiene más problemas para compactarse.


6

CONSTRUCCIÓN BAJO NIVEL

4

32 1


Conchilla que no es tan resistente como los anteriores pero sí más económico.

Por último suele utilizarse la escoria que se genera en los altos hornos de acero.

Cuando se reemplaza una vía la piedra que se levanta se utiliza para otros fines pues ya está muy sucia con tierra, aceite y otros desperdicios que van despidiendo los trenes a lo largo de los años lo que ya no la hace conveniente para su utilización. Tampoco es conveniente limpiarla. Entonces se la deriva para otros fines, por ejemplo construcción de calles con hormigón o rellenos.

Para la provisión de piedra, particularmente la granítica, hay normas, pruebas y ensayos a los que son sometidos los proveedores ya que las características del material hacen al tipo de vía que se instalará y consecuentemente a los trenes que podrán circular sobre las mismas.

En Argentina no hay vías de alta resistencia. Las de trocha ancha están construidas para soportar 22 tn por eje, lo que significa que un vagón con dos bogies de dos ejes cada uno no podrá pesar más de 88 tn Si le restamos las 15 tn que pesa el vagón resulta que la carga neta no podrá superar las 73 tn. Esto, claramente, afecta la capacidad de carga de los trenes por lo que se convierte en una de las limitaciones del sistema ferroviario que, en definitiva, está relacionado con las características de las vías. Otro límite que tiene el sistema son los ganchos ya que los mismos no tienen una resistencia ilimitada. También es necesario homogeneizar todas las vías ya que fuera de los ramales troncales, hay algunos que no soportan más de 18 tn por eje. Cuando la carga supera estos límites se monta la misma sobre dos vagones distribuyendo, de este modo, el peso en 8 ejes en lugar de 4. En estas situaciones, la carga se fija en uno de los vagones y se deja libre en el otro para que se puede desplazar en las curvas.

Todos estos aspectos operan en contra de las prestaciones que el FFCC puede brindar.

APARATOS DE VÍA

El sistema de ferrocarriles exige de cambios para abandonar la vía en la que está circulando un tren para tomar otra. Las ruedas montadas sobre el EJE apoyan la

pestaña sobre la cara interior de las vías en el punto A. Al llegar al punto C la pestaña de la rueda de arriba empuja hacia adentro y la rueda de abajo toma la vía


a

CAMBIO DE VÍAS

EJE

D

B

C

A

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 02-SET-13: F. Fredianien dirección al punto D. Si se quisiera seguir hacia el punto B se debería desplazar hacia abajo la barra C para que la vía abajo se cierre y la de arriba se abra dejando de este modo al tren seguir hacia el punto B. Las partes de vía que se mueven mediante el accionamiento de la barra C se llaman agujas y son las que en definitiva permiten al tren ir en una u otra dirección.

Aguja: es la parte móvil de la vía cuyo espesor va variando para permitir un acoplamiento suave a la vía fija. Su longitud depende del ángulo de la curva y la velocidad máxima a la que se pretende circular a través del cambio. Para los trenes de alta velocidad se usan materiales especiales para la construcción de cambios ya que los tradicionales no soportarían las fuerzas a las que son expuestos. Hay muchos tipos de cambios. En Argentina se hacen los sencillos mientras que los complicados se importan.

Ángulo: es el ángulo a que forman las rectas imaginarias trazadas entre los rieles antes del desvío y luego que este termina.

Durmientes: desde la aparición de los trenes de alta velocidad se comenzaron a utilizar durmientes de hormigón en reemplazo de los de madera ya que éstos no eran adecuados para las fuerzas a las que eran sometidos. Sin embargo en Argentina los de madera pueden seguir dando servicio por muchos años dado que los requerimientos locales de peso y velocidad son menores que en Europa.

DESVÍOS DINÁMICOS

En vías sencillas (una sola vía para ambos sentidos), los trenes se cruzan en las estaciones aprovechando las paradas o forzándolas o bien a través de desvíos dinámicos.

Lo que se hace es se construye un tramo que en general es de unos 10 km de dos vías. Se sincroniza el horario de los trenes para que pasen por el mismo sitio a la misma hora, uno utiliza el trazado original y el otro el desvío dinámico y de este modo ninguno de los dos trenes tiene que detener la marcha.

ACCIONAMIENTO DE CAMBIOS

Las agujas está unidas por un travesaño que las solidariza. Se mueven con una palanca que puede accionarse a mano o por medios electromecánicos. Tienen controles para que no se pueda mover cuando está circulando un tren a través del cambio. La señal previa al cambio está enclavada en éste, de modo que la señal da paso o no según el cambio esté habilitado o no pero todo desde el mismo comando. En general todas las señales están vinculadas con los cambios presentes en la zona.

Los cambios y las señales han evolucionado a lo largo del tiempo, de sistemas mecánicos y manuales a sistemas electromecánicos. El señalamiento pasó de los brazos mecánicos a semáforos luminosos


Desvío Dinámico

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 02-SET-13: F. FredianiEn la Argentina la vía a Mar del Plata que siempre fue la más importante en tráfico y la mejor en infraestructura nunca estuvo manejada por electromecanismos. Todo es manual. Las señales se iluminaban con faroles a combustible.

PLAYA DE MANIOBRAS DE GERLI

Esta playa fu la más grande de América Latina con más de 90 Km de vías. Había 150 personas y locomotoras especiales dedicadas al armado de trenes que llegaban y salían en todas las direcciones. Había centenares de cambio tipo MARMITA.

OTRAS INSTALACIONES

Desde los años 50 los cambios ya se manejaban en forma electromecánica desde un puesto de mando central: PUESTO CENTRAL DE PLAYA.

En Japón se implantó un sistema de lomas entre las playas de armado de trenes de modo que la locomotora empuja el vagón hasta esa loma y luego va por caída hacia donde corresponde realizándose los cambios en forma automática. El frenado del vagón se hace a través de la vía misma. Este proceso requirió, entre otras cosas, que Japón cambiara los ganchos de más de 500.000 vagones por enganches automáticos (como los que en Argentina tienen los de trocha angosta). Este proceso se hizo mediante la instalación de cajas en cada vagón donde se colocaron los nuevos ganchos. Una vez hecha toda la distribución se hizo un proceso de cambio generalizado que no tomó más de una noche.



SEÑALAMIENTO

Surge como una necesidad del FFCC el intercambio de información entre agentes ferroviarios que están sobre el terreno y los que se mueven en / circulan en / hacen circular trenes. En este sentido tren debe interpretarse como una unidad en movimiento que puede estar compuesta de varias locomotoras con un centenar de vagones o simplemente una zorra trasladando operarios. O sea que cualquier elemento que esté en movimiento en la vía es un tren a los efectos del señalamiento.

Entonces el conductor del tren necesita recibir información precisa sobre el estado de la vía por delante de él y su presencia en la vía es información que deben tener los demás trenes, tanto por delante como por detrás de él. En general esta información es concentrada y administrada por elementos que no circulan sino que tienen posiciones estáticas a lo largo de las vías.

Justamente de los códigos y manejos de estos elementos es de lo que trata el señalamiento para los que básicamente hay tres mensajes respecto de la posibilidad de circular cuya comunicación debe ser clara sin dejar lugar a dudas:

siga cuidado / atención pare / deténgase

Dicho de este modo resulta evidente de que se trata y por que la buena comunicación / interpretación es fundamental para el buen funcionamiento de los FFCC. Sin embargo llegar a determinar que un tren debe seguir o detenerse es una cuestión que requiere de mucho análisis y estudio. Un exceso cuidado para habilitar el paso podría hacer inoperante a la vía y un relajamiento podría hacerla insegura. Este equilibrio es la discusión básica sobre el tema de señalamiento y las diferentes formas de solucionarlo.

Hay muchas formas de señales que se han ido implantando a lo largo del tiempo: por posición acústicas – silbatos, doble, triple explosiones físicas, manuales con faroles par a la noche

Dicho de este modo resulta evidente de que se trata y por que la buena comunicación / interpretación es fundamental para el buen funcionamiento de los FFCC. Sin embargo llegar a determinar que un tren debe seguir o detenerse es una cuestión que requiere de mucho análisis y estudio. Un exceso cuidado para habilitar el paso podría hacer inoperante a la vía y un relajamiento podría hacerla insegura. Este equilibrio es la discusión básica sobre el tema de señalamiento y las diferentes formas de solucionarlo.

SEÑALES MECÁNICAS

Antes de la incorporación de las señales lumínicas, el sistema más generalizado era el de brazos mecánicos que indican las dos opciones básicas que tiene un tren para circular

Detenerse – A peligro Seguir


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 09-SET-13: F. FredianiTal como se muestra en la figura.

El otro lado de la señal es totalmente blanco con una raya negra para que el conductor tenga siempre claro que lo que está viendo es una señal dirigida a él y no a los que vienen en sentido contrario.

El farol está sujeto al poste y no se mueve con la señal. Frente al farol habrá un vidrio rojo (posición horizontal que indica detención) o verde (posición inclinada indicando avance).

Este tipo de señales en general se accionan manualmente con palancas conectadas a través de cables y barras que transmiten los comandos desde la cabina hasta la señal propiamente dicha.

Cuando el extremo de la señal tiene una caladura hacia adentro se trata de una señal que anticipa lo que indicará una señal que está por verni. De este modo el conductor sabe con que se encontrará más, seguir, con lo que no modificará su velocidad o detenerse en cuyo caso comenzará a disminuirla. En general estas señales anticipatorias están colocadas unos 700 mts. antes de la señal que están replicando y, por supuesto, son accionadas

por el mismo comando ya que es obligatorio que siempre indiquen lo mismo.


SIGAA PELIGRO(deténgase)

cable / barrade accionamiento

farolnocturno

soporteo poste

eje

DISTANCIA

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 09-SET-13: F. FredianiEstás señales suelen aparecer al final de un área de bloqueo o inicio de área de maniobras, cruce, cruce dinámico o estaciones y es la primera que ve el conductor al acercarse. La única diferencia que tienen con la señal que replican es que su luz es verde y amarillo en lugar de verde y rojo. Esto es así pues estando la señal levantada indica al conductor que la que viene lo hará detenerse, pro no lo tiene que hacer con la de anticipación. Entonces par la circulación nocturna su iluminación es amarilla en lugar de rojo.

Sin embargo estas señales mecánicas han sido mayoritariamente reemplazadas por las lumínicas.

Cuando un tren se acerca a un desvío, además de indicarle si puede avanzar o no es necesario indicarle hacia donde lo va a hacer. En ese caso se montan sobre un mismo poste tantas señales como desvíos posibles haya en una misma salida. De este modo el conductor sabrá que vía alternativa le fue asignada. Luego para salir de la vía secundaria o alternativa va a tener otra señal que lo habilite o no. Cuando se producen estos desvíos hay un enclavamiento entre la señal y la aguja del desvió para evitar que se produzca un cambio

mientras el tren está circulando. Para esto se instalan a lo largo del recorrido previo al cambio una barra metálica junto a la vía que siempre es pisada por alguna rueda del tren accionando el enclavamiento mencionado.

En algunos casos las señales descriptas pueden tener incluida en lugar de la barra negra una letra “M” indicando que se trata de una vía de maniobras.

Señales Permisivas

Cuando un tren se encuentra con una señal en rojo y la misma está indicada como permisiva, el conductor debe detener totalmente la formación y luego de un tiempo pre-establecido en los reglamentos correspondientes puede arrancar a paso de hombre hasta la siguiente señal. Esta reducida velocidad le dará tiempo de detenerse en caso de encontrar otro tren al frente.

SEÑALES LUMINOSAS

Ya hace muchos años las señales mecánicas se vienen reemplazando por las luminosas. Mediante el uso de luces de colores rojo, verde y amarillo se transmiten todas las señales posibles en cuanto a circulación de trenes. Hay básicamente dos esquemas:

semáforos


VÍASECUNDARI

A


combinación de luces

El semáforo actúa de forma similar a como lo hacen sus equivalentes para transporte automotor, habilitando el paso, impidiéndolo, o advirtiendo el cambio. En el caso de los trenes el rojo, verde y amarillo funcionan igual pero se agrega el doble amarillo actuando como una señal de distancia o anticipación.

La combinación de luces (que no se usa en Argentina) da una mayor capacidad de comunicación y requiere por parte del conductor un conocimiento profundo de lo que cada combinación significa.

Más allá del significado de cada señal, el funcionamiento del FFCC se basa también en el conocimiento que el conductor tiene del terreno que está atravesando. Es decir que no sólo debe respetar las señales según está convenido sino que también es necesario que tenga un profundo conocimiento de cómo se desarrolla la vía delante de él mientras la va transitando. Del mismo modo está capacitado para la locomotora como así también para el tipo de tren, carga o pasajeros, tipo de freno. O sea que todo hace al funcionamiento y todo este conocimiento tiene que recidir en la cabeza del conductor.

Hoy día las señales no solo indican si se puede avanzar o no sino a que velocidad se puede hacer. O sea que la tecnología hoy permite la circulación de trenes en forma totalmente automatizada sin necesidad de la intervención de un conductor. Sin embargo este esquema sólo se ha implantado en instalaciones reducidas (aeropuertos, ferias, metromover de Miami), ya que el público en general rechaza la idea de trasladarse en un tren que no tiene conductor.

Entonces con la capacidad del tren de interpretar órdenes a distancia y el señalamiento automático se podría intercambiar información segundo a segundo


SEMÁFORO COMBINACIÓN DE LUCES

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 09-SET-13: F. Fredianideterminando en forma continua las acciones a tomar para optimizar la circulación y la seguridad, cosas que el actual estado de la tecnología permitiría hacer al mismo tiempo y no como era hasta hace no muchos años donde el incremento de una en general se hacía en detrimento de la otra. O sea hasta hace pocos años el tráfico y la seguridad se relacionaban en forma inversa. Si bien esta relación se mantiene ha disminuido mucho.

RECUBRIMIENTO

Las vías se dividen en secciones físicas cuyo extremo está gobernado por una señal permitiendo o no el ingreso de un tren al la misma. La longitud de la sección dependerá del trayecto, del tipo de trenes, de la velocidad, pero en general se usan tramos de entre 600 y 700 mts.

Lo que sí es fijo prácticamente en todos los sistemas en que dentro de cada bloque sólo puede haber un tres circulando. Será la señal mencionada la que le permita a un tren pasar de un bloque al siguiente.

Entonces de acuerdo a las características de cada red o de los trayectos a través de los que la vía discurre se aplican uno de dos sistemas de bloqueo de secciones, siempre teniendo en cuenta que en un bloque sólo hay un tren y que en el bloque anterior no debe haber ninguno.

Recubrimiento Simple (RS): Tiene que haber por lo menos un bloque vació entre el que ocupa el tren y el del tren que le sigue.

Recubrimiento Doble (RD): Tienen que haber por lo menos dos bloques vacíos entre el que ocupa el tren y el del tren que le sigue.

En los ejemplos anteriores se ve como se dispondrían las señales en un sistema de recubrimiento simple con 3 luces, recubrimiento doble con 3 luces y recubrimiento simple con 4 luces.

Resulta claro que el sistema recubrimiento doble es más seguro que el de recubrimiento simple ya que la distancia entre trenes será mayor.


RS4L

RD3L

RS3Ld

T GD E FCBA

dT

El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 09-SET-13: F. FredianiSeñalamiento Automático: Todo lo descripto en el gráfico responde a un sistema de señalamiento automático que en general son luminosos. Las señales físicas del dibujo están al sólo efecto de establecer un paralelo sobre lo que cada luz significa. Entonces el accionamiento automático de las luces se hace a través de circuitos eléctricos tendidos a lo largo de las vías que están abiertos y sólo se cierran por el paso de un tren, determinando de este modo el cambio de luces correspondiente.

Cabinas de Señalamiento: Son instalaciones a lo largo de la vía que gobiernan el comportamiento de las luces de acuerdo a los trenes presentes en su área de cobertura.

El nivel de complejidad de un sistema de señalamiento está en relación directa a: Cruces: vías que atraviesan otras Desvíos: cantidad de destinos diferentes Orígenes: cantidad de orígenes diferentes Frecuencia: cantidad de servicios por unidad de tiempo.

Todos estos aspectos hacen, por ejemplo, que el área Temperley del Roca, sea una de las más complicadas del mundo en sus sistema de señalamiento.

En sus orígenes Constitución era una de las estaciones centrales más grandes del mundo y sigue siendo la más grande de América Latina.

CAPACIDAD MÁXIMA

Resulta gráficamente descriptivo que el recubrimiento doble deja más espacio de vía vacío que el de recubrimiento simple, lo que viene a demostrar que la capacidad máxima de tráfico será menor con recubrimiento doble que simple, lo que nos lleva de nuevo a que la seguridad y la capacidad de tráfico son inversamente proporcionales.

ACCIDENTE DE CASTELAR: Surge claramente de las pericias realizadas que el conductor atravesó tres secciones a las que tenía vedado el paso según el color de las señales: rojo.

Bloqueo Absoluto: Son secciones donde la luz roja o la señal a peligro le indican al conductor que no puede ingresar en la misma de ninguna manera y que deberá esperar a que la luz se ponga en verde o la señal le de paso.

Bloqueo Permisivo: En este caso el conductor luego de un tiempo pautado por los reglamentos (en Argentina en general son 2 minutos), puede traspasar la señal aunque esté en rojo, pero debe hacerlo a paso de hombre o lo que se conoce “observación de marcha”. Esto le permitirá detenerse si llega a encontrar un obstáculo en la vía. Esta acción suele estar autorizada sólo para señales apagadas, donde se entiende que la misma no está funcionando correctamente. El paso lento se debe mantener hasta que aparezca otra señal con una nueva indicación.

Es justamente el equilibrio entre seguridad y capacidad de transporte donde radica la calidad del diseño de un sistema de señalamiento.

PLAYAS DE MANIOBRAS

las grandes playas de maniobra para trenes de carga están totalmente automatizadas. En Argentina ya prácticamente no hay playas de maniobra a pesar


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 09-SET-13: F. Fredianide haber tenido la más grande de América Latina en Gerly con más de 90 Km de vías.

La automatización es viable sólo con grandes volúmenes de carga ya que su costo es bastante algo. Sin embargo hay que tener en cuenta que la automatización, si bien hace la tarea mucho más eficaz y eficiente, lo hace a costa de desempleo pues playas con cientos de operarios pasan a ser manejadas desde un centro de operaciones. El FFCC es el primer medio de transporte donde la automatización es casi completa debido a que es un sistema intrínsicamente guiado lo que favorece notablemente a la incorporación de herramientas de automatización.

En Argentina son impensables niveles de automatización ya que los volúmenes no lo justifican ni lo pagan.

ESENCIA DEL SEÑALAMIENTO

Podemos decir que el señalamiento en definitiva busca responder dos planteos: ¿qué se debe proteger? ¿cómo se debe proteger?



MATERIAL TRACTIVOA lo largo de la historia el material tractivo ha manifestado básicamente tres formas de motorización de las cuales dos todavía son aplicadas. En todos los casos lo que gobierna la definición de una forma de tracción es la ecuación de potencia que dice:P = F x V V = P / F

P = Potencia F = Fuerza V = Velocidad

Las tres formas de motorización utilizadas son:

VaporLa idea de la locomotora a vapor nace prácticamente al mismo tiempo que la máquina de vapor, pero llevo tiempo montar la caldera sobre un chassis y utilizar el vapor producido para mover ruedas que se desplazaran sobre rieles

EléctricaA partir de la electrificación de los trazados ferroviarios se comenzaron a utilizar locomotoras que toman la energía de la red varias características

o Corriente continua 1.500 o 3.000 Vo Corriente trifásica 3.700 Vo Corriente monofásica 25 KV y 50/60 Hz

50 KV 60 Hz.o Bifrecuencia 16 ¾ y 50 Hzo Bicorriente 3.000 V CC

25 KV CA.

Térmicas Una vez desarrollado el motor diesel hacia los años 30 se comenzó a promover la fabricación de locomotoras diesel. Estos equipos utilizan un motor diesel para mover un generador que produce la electricidad que es usada por los motores de tracción. Es decir que la tracción efectiva es eléctrica pero la energía es generada en la misma locomotora con el motor diesel. Es el esquema más difundido en Argentina, América y el mundo. Sólo en Europa la locomotora diesel está siendo paulatinamente reemplazada por la eléctrica debido a la continua extensión de las redes electrificadas lo que se justifica por la intensidad de tráfico como así también por la corta distancia de los mismos,

LOCOMOTORAS A VAPORSe monta una caldera sobre un chasis al que de adhieren los ejes de las ruedas. La caldera tubular (por los tubos van la llamas) calienta agua produciendo vapor que luego es derivado por cañerías a los cilindros donde está los pistones que, adosados a una biela, hacen girar las ruedas produciendo la tracción. El pistón es empujado por el vapor en ida y vuelta. Suelen tener accesorios que mejoran el rendimiento, como puede ser doble o triple expansión del vapor aunque la mayoría son de simple expansión. Aún con estas mejoras estos motores tienen un rendimiento que no supera el 4% en relación al consumo.


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 16-SET-13: F. FredianiAdemás tienen un “tender” o vagón auxiliar en el que llevan el combustible de la caldera (carbón, madera o fuel oil), y en algunos casos agua. En el caso particular de los FFCC argentinos se puede mencionar que el carbón que utilizaban era provisto por los ingleses. En los años 70 se trató de convertir algunas para hacerlas funcionar con GNC y GLC pero no dieron resultado.El agua se cargaba en las postas que estaban ubicadas cada 30 km aproximadamente según la zona y el terreno (en tramos de montaña estaban más cerca). Muchas de estas postas fueron dando origen a estaciones y hasta pueblos con el correr de los años. En muchos casos el FFCC tuvo que construir acueductos para hacerse del líquido en aquellos lugares donde no se la podía obtener localmente. Inclusive llegó a haber trenes de agua que, no solo llevaban la necesaria para el funcionamiento de las locomotores, sino también la que necesitaban las poblaciones como fue el caso de San Antonio o Valcheta, ambos en Río negro. El agua se extraía de los ríos en aquellos lugares donde el trazado pasaba cerca de alguno. El agua que se utilizaba para generar el vapor de las locomotoras tenía que tener cierta calidad (pocas sales para evitar el sarro en los tubos), para mantener la calidad de la transmisión. Por esta razón se la trataba para que tuviera esas calidades a lo largo de todos los recorridos donde se proveyera agua a los trenes.En general tenían 2 ejes portantes adelante (bisel), 3 ejes tractores en el medio de grandes rodados, y 1 eje portante atrás. Pero había una clasificación en función de los ejes:

2-4-2 2 portantes frontales 4 tractores 2 portantes traseros 4-4-0 4 “ “ 4 ” 2-6-0 2 “ “ 6 2-8-2 2 “ “ 8 “ 2 “ “ (mikado) 2-10-2 2 “ “ 10 “ 2 “ “

En el mundo se comenzaron a discontinuar en los años 40 mientras que en Argentina circularon algunas hasta los años 70 aunque el grueso ya había sido reemplazado en la década del 60. A medida que se las quitaba del servicio activo se las instalaba en sectores de maniobra y tareas auxiliares.LOCOMOTORAS ELÉCRICASDebido a que la argentina sólo tiene servicio eléctrico en alguna líneas del FFCC metropolitano de pasajeros, las locomotoras eléctricas prácticamente no se utilizaron. Sólo hubo un par para maniobras en las playas de Lynch del FFCC Urquiza; eran de corriente continua. A diferencia de la situación argentina, en Europa el tendido eléctrico no sólo es muy importante sino que sigue creciendo, por lo que la tendencia es justamente la instalación creciente de locomotoras eléctricas, de las cuales hay una gran variedad y muchas de ellas preparadas para recibir diferentes sistemas de alimentación denominadas locomotoras bicorrientes. LOCOMOTORAS TÉRMICASComo se dijo ya en los 50 cualquier incorporación de locomotoras se hacía con equipos diesel, al tiempo que también se reemplazaban los equipos a vapor. La locomotora diesel se compone de tres elementos básicos:

Motor Diesel: Motor a explosión diesel utilizado para mover el generador.



Generador: Accionado por el motor diesel genera la electricidad que utilizan los motores eléctricos.

Motores Eléctricos: Van montados sobre los ejes y a través de una reducción transmiten el movimiento a las ruedas que en definitiva harán desplazar a la locomotora y al tren. En general son motores de corriente continua.

Los motores diesel suelen tener instalado un turbo que, alimentado por los gases de salida, sobrealimenta el motor diesel (más diesel a más presión). El rendimiento de estos equipos es muy superior al de las locomotoras a vapor y ronda el 22% (usando diesel). Mara reducir los costos de mantenimiento se han desarrollado equipos que operan con corriente alterna. En el caso de los motores eléctricos el rendimiento es del 80%.Al colocarle la tracción (locomotora) a un tren hay que tener en cuenta la vía, la carga, si es carga o pasajeros, potencia, trazado, arrastre, rampa… todo debe ser considerado a la hora de poner la locomotora.COCHES MOTORESA los tipos de tracción mencionados debe agregarse, específicamente para los trenes de pasajeros los que se conocen como coches motores de los que hay dos tipos.

Eléctricos: La misma definición que para las locomotoras eléctricas. O sea son alimentados por una red de aprovisionamiento (catenaria o tercer riel) de donde toman la energía.Las líneas Mitre, Sarmiento y Roca (vía Temeperley) tienen de esos coches, en los primeros dos casos reciben 800v corriente continua por tercer riel mientras que el tercero recibe 25Kv de alterna por catenaria.

Motor Diesel: Un motor diesel produce la energía parao Tracción mecánica directamente.o Un generador que a su vez produce la electricidad que utilizan los

motores tractores.o Una bomba hidráulica que produce el flujo que mueve los motores

tractores.En la Argentina hay coches motores de los tres tipos distribuidos en todas las líneas a lo largo de todo el País.

Dado el estado de las vías en Argentina, el coche motor, en todas sus versiones es una solución muy buena para aumentar la velocidad de circulación sin necesidad de mejorar la infraestructura. Donde la tracción diesel de pasajeros no puede circular a más de 60 km/hr, los coches motores lo pueden hacer a 80 km/hr. Se utilizaron en muchos servicios de pasajeros en todo el País hasta que en la década de los 90 FFAA abandonó a la decisión de cada jurisdicción el mantenimiento de estos servicios por lo que fueron cerrándose y dejando en desuso los coches motores, de los que en la actualidad hay muy pocos circulando: Resistencia (Chaco), Tren de las Sierras (Córdoba), Tren Universitario (La Plata). De estos equipos se fabricaron varios modelos en Argentina, siendo los FIAT los más conocidos.


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 16-SET-13: F. FredianiCoches con tracción hidráulica ya no quedan. Aunque en su momento llegaron a utilizarse locomotoras con caja hidráulica. Por su parte la transmisión mecánica tiene limitaciones de potencia que la hacen imposible de utilizar.TABLA DE GASTOS COMPARATIVOS SEGÚN TRACCIONESTotal de gastos anuales (sobre la base de 100 para tracción eléctrica):Tracción eléctrica: 100Tracción Diesel: 148Detalle de tracción eléctricaMantenimiento de instalaciones fijas 7,80 %Mantenimiento de locomotoras 50,50 %Gastos de conducción 18,30 %Gastos de depósito (incluidos den lo de conducción)Gastos de energía 23,40 %Detalle de tracción diesel Mantenimiento de locomotoras 37,70 %Gastos de conducción 39,00 %Gastos de energía 24,00 %Si bien a simple vista la operación eléctrica resulta mucho más conveniente, tanto por el costo final de operación como por el porcentaje en energía que es un recurso cuyo precio tenderá a subir siempre, sólo se la utiliza en corredores de alto tráfico pues la inversión en catenarias es muy alta como para hacerla en corredores de bajo tráfico.De esto surge que la decisión para electrificar o no, depende exclusivamente del tráfico que va a circular por el tramo analizado, o sea el volumen operativo.En definitiva es la demanda la que justificará o no la instalación de un servicio electrificado. En Argentina no hay dicha demanda por lo que sólo se justifica en el área metropolitana de Buenos Aires para el servicio de pasajeros.



TRACCIÓN UNIFICADA

Luego de muchos años de adquisiciones de locomotoras a través de procesos de licitaciones públicas internacionales en las que le compraba al que, cumpliendo con las especificaciones, ofrecía el mejor costo, había un parece con más de 20 marcas y modelos lo que generaba terribles costos de mantenimiento, capacicaión y provisión de repuestos. Con la idea de reducir estos costos se decidió reducir la cantidad de marcas y en la década del 80 se adoptó a GM (General Motors) como marca de FFAA, debido a su fortaleza, sencillez

Esta fue la línea de aprovisionamiento por parte del estado hasta la actualidad. Peor luego del accidente de Once el estado ha decidido comenzar a avanzar sobre los ferrocarriles pasándole la infraestructura a la ADIF y la operación a las SOFSE. En este contexto se está llevando un proceso de modernización de los ferrocarriles que comenzó con los metropolitanos, algunas líneas de pasajeros de larga distancia y los de carga. Para esto se establecieron acuerdos con ferrocarriles chinos por lo que la nueva línea de aprovisionamiento está pasando por equipamiento de ese origen. Inclusive se promueve la instalación de una fábrica de locomotoras, coches y vagones en Argentina.

Según Frediani son equipos que trabajan a muy altas revoluciones (2.000 rpm contra las 900 rmp de GM), lo que podría darles una vida útil menor.

TRACCIÓN DIESEL EN LA ARGENTINA

Salvo algunas líneas metropolitanas de pasajeros (menos de 200 km) el resto de las líneas funcionan con tracción diesel. El punto es que la superficie y consecuentemente las distancias en Argentina son muy grandes y el tráfico muy bajo, lo que no justifica las grandes inversiones que la electrificación significa y que no se recuperaría nunca con el potencial de tráfico disponible. Más allá del tendido propio de catenarias, el suministro eléctrico en las condiciones que el ferrocarril lo lo necesita, requiere la instalación de estaciones a lo largo de todo el recorrido lo que también forma parte de la inversión y tiene altísimos costos. Por esta razón tampoco hay locomotoras eléctricas. Entonces, por un lado la tracción diesel fue la evolución natural de la tracción a vapor, al mismo tiempo permitió un desarrollo rápido de nuevos servicios con inversiones adecuadas y alienadas con las posibilidades de recupero.

TRACCIÓN ELÉCTRICA EN LA ARGENTINA

Si se puede decir que donde el tráfico lo justifica al electrificación es mucho más convenientes por las prestaciones, el mantenimiento y el consumo. De cualquier modo la relación entre la inversión y el recupero van variando continuamente sobre todo de la mano del crecimiento del precio del petróleo lo que en algún momento seguramente, producirá que la electrificación esté mucho más al alcance, desde el punto de vista inversión y recupero, que en la actualidad.

Como resumen podemos detallar algunas de las ventajas objetivas que la electrificación tiene:

La tracción diesel es casi un 50% más cara que la eléctrica considerando combustible y mantenimiento.

La locomotora eléctrica tiene una relación de 50/55 kw/tn de peso



La locomotora diesel tiene una relación 20/25 kw / tn de peso. La locomotora eléctrica permite sobrecarga momentánea para entregar más

potencia mientras que esto no se puede hacer con la diesel. En altura la locomotora diesel manifiesta problemas de apunamiento por la

reducción de oxígeno en el aire, mientras que esto no afecta a la eléctrica. La locomotora eléctrica no produce polución. Aspectos de confort tales como calefacción y aire acondicionado le quitan

potencia al diesel mientras que no afectan al eléctrico. El ciclo de trabajo del eléctrico es menor que el de los diesel.

En Argentina sólo tiene sentido y es necesario, electrificar los servicios metropolitanos que aún son atendidos por equipos diesel: Roca (vía Quilmes), Belgrano Norte y Belgrano Sur.

CICLO DIESEL VERSUS CICLO ELÉCTRICO

Más allá de las diferencias en cuanto a consumo, costos, inversiones y mantenimiento, entre otras, la tracción eléctrica y la tracción diesel tienen diferencias en las prestaciones. Una de las más importantes tiene que ver con el ciclo de ambos.

La tracción diesel tiene una potencia determinada para todo el tren por lo que la capacidad de acelerar es menor en el diesel. Esto hace que para ir de A hasta B la tracción eléctrica lo hace más rápido debido a que puede acelerar en menor tiempo y mantener la velocidad de crucero durante más

tiempo lo que reducirá el tiempo total de viaje entre A y B. Otro aspecto no menor es que los coches eléctricos en general tienen sus puertas a nivel del anden a diferencia de los traccionados que en general tienen un par de escalones lo que hace que el movimiento de pasajeros entre andén y tren sea más lento.

MATERIAL RODANTE REMOLCADO

Para el material remolcado hay una primera diferencia en la denominación según sean vehículos de carga o de pasajeros. La variedad es demasiado grande como para abarcarla en este curso por lo que limitaremos la misma a los habitualmente usados en Argetnina.

PASAJEROS COCHES: o Urbanos: Son todos de clase única, En algún momento hubo 1ra. y

2da. clase pero luego con la cantidad de pasajeros que aumento en forma continua se decidió dejar una sola clase. También con los años el público hizo mucho para que el estado de los coches se viera


DIESEL

ELÉCTRICO

A B T

X


continuamente deteriorado. La caída en los niveles educativos y culturales del País también afectaron al ferrocarril en todos los niveles.

Eléctricos: Puertas de cierre automático, con capacidad para unos 60 pasajeros en los de trocha ancha y unos 45 en los de trocha media.

Diesel: Puertas de apertura y cierre manual con capacidad para unos 60 pasajeros. En el Belgrano se están utilizando coches que eran de larga distancia lo que complica la transferencia de pasajeros pues tienen una puerta en cada extremo. Esto equipos tienen una fila de 2 asientos de un lado y 3 del oro con capacidad para unos 100 pasajeros.

o Larga Distancia: Para este segmento la variedad de coches va de la mando con la variedad de servicios que suelen brindarse a los pasajeros que tienen que pasar muchas horas viajando

Clase única: 1 fila de 2 asientos y otra de 3 asientos (100) Primera Clase: 2 filas de dos asientos reclinables (60) Pullman: 2 filas de dos asientos reclinables con AA. (50) Furgón: para equipaje Camarote 12 cuartos para 2 personas Correo: para servicio postal (ya no se usa) Bandeja Porta automóviles Bar Comedor

o Servicios Especiales: Para larga distancia se implantó un servicio a Bariloche y luego se replicó para otros destinos:

Cine Biblioteca Servicio médico

CARGAS VAGONES: o En el caso de cargas la variedad de vagones es realmente

interminable pues los hay prácticamente para cualquier tipo de necesidad..

All Door: Es un vagón para cargas generales que permite abrir completamente los costados lo que facilita la carga y descarga. Es el más común de todos.

Granos: Sellándole las puertas al anterior y servía para carga de granos.

Tolva: Con entradas por el techo y salidas por el piso se lo utiliza para cargas a granel de granos, piedras, arena, etc.

Cisterna: para el transporte de combustibles. Balasto: Son abiertos arriba y tienen tolvas a los costados

para ir depositando el balasto en las vías. Contenedores: Son una doble T para apoyo de los

contenedores. Planos: Para el transporte de vías o elementos muy largos que

se sujetan en un vagón y se apoyan en el otro para permitir las curvas.



Frigoríficos: Para el transporte de alimentos. Los hay con refrigeradores y en el pasado otros a los que se les colocaba hielo en las puntas del vagón.

Con serpentina: Son básicamente cisternas con serpentinas para calentar el material transportado para poder descargarlo.

Jaula: Para el transporte de ganado. Pero ha desaparecido pues el mismo se transporta todo por camión.



DINÁMICA DE LA TRACCIÓN

Por dinámica de la tracción se entienden todos los aspectos relacionados con el desplazamiento de los trenes en su conjunto, o locomotoras, vagones y coches por separado sobe la vía. En definitiva es la relación entre la vía y el móvil que se desplaza sobre ella. En esta relación se dan fuerzas que aplica la rueda sobre la vía como así también fuerzas de la vía sobre la rueda. Esta relación continua es la que requiere ser analizada para determinar las perturbaciones que genera la vía. Dichas perturbaciones terminan afectando en el aprovechamiento de la potencia empleada para el desplazamiento del tren.

Las perturbaciones de la vía se resumen en tres tipos de movimientos que se generan a lo largo del desplazamiento del tren:

Rolido: Oscilaciones en torno del eje horizontal, entre las dos vías. Lazo: Oscilaciones en torno del eje vertical, perpendicular a las vías Cabeceo:Oscilaciones en torno del eje horizontal, perpendicular a las vías

Debe ser un objetivo continuo de los responsables de la infraestructura y del material rodante, reducir estas oscilaciones al mínimo.

Para lo demás se calculan las resistencias al avance que siempre se indican como

kilogramos fuerza por tonelada transportada: . Para esto se determinan cuatro tipos de resistencias:

en recta horizontal en recta con rampa en curva en túnel

Ver las fórmulas para cada caso en el apunte.

Los valores que se utilizan en las fórmulas generalizados como a, b y c son provistos por los fabricantes del material rodante. De este modo la resistencia total que afrontará un tren y que, por lo tanto, deberá ser vencida por la locomotora o los coches motores, es la suma de todas las resistencias y la potencia del equipo tractor (sea locomotora o coche motor) deberá calcularse en función de la mayor resistencia que pueda aparecer en el trazado

Para las curvas se debe tener en cuenta que en casi todos los equipos tractores el eje y las ruedas se mueven en forma solidaria, es decir que por cada giro del eje se produce uno en las ruedas. Esta situación significa que no existe el diferencial que permite que la rueda exterior de una curva gire a más velocidad que la interior peo con menos fuerza. Esta falta es parcialmente suplida por la conicidad de las ruedas haciendo que la rueda exterior del giro apoye contra la pestaña donde el radio es mayor que en el borde opuesto que es el utilizado por la rueda interior de la curva. De este modo por cada vuela la rueda exterior recorre una distancia levemente superior a la de la rueda interior.

La resistencia en curva se determina con una función decreciente respecto del radio de giro. A mayor radio de giro menor resistencia.


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 30-SET-13: F. FredianiLa resistencia en rampa se toma directamente como una determinada cantidad de potencia por tonelada transportada y por grado de pendiente. En general se toma un kg/tn: es decir un kilogramo fuerza por tonelada por grado de pendiente.

Teniendo en cuenta estos elementos para el material tractivo, los vagones y el tonelaje transportado (tara más carga) se pueden calcular las resistencias y consecuentemente las potencias necesarias para mover el tren.

Cuando se arma un tren para hacer cierto recorrido se debe calcular la resistencia máxima que la locomotora deberá vencer, la que surgirá del tramo del recorrido con mayor resistencia. Entonces se define cual será la locomotora y si es necesario o no que se la ayude con otro equipo en alguna parte del recorrido. Si por caso el recorrido es de 1.000 km. pero la resistencia máxima es en un tramo de 30 km. tal vez sea más conveniente dejar un equipo como soporte para dicho tramo que montar más potencia en el tren.

LONGITUD VIRTUAL

Se define a la longitud virtual entre dos puntos a la recta y horizontal que requiere el mismo consumo energético que el trazado en estudio. Por lo tanto es un trazado equivalente al que se está estudiando, desde el punto de vista del trabajo mecánico necesario para recorrerlo. Si bien este es el método más generalmente utilizado para definirla también se suelen utilizar otros como:

igualdad en gastos de ejercicios de explotación igualdad de los teimpos de recorrido igualdad de los gastos de tracción.

Estos criterios se usan para comparar dos o más trazados entre dos puntos. Por caso a Olavarría se puede ir por Lamadrid o por Pringles. Se pueden analizar los dos recorrido para ver cual es el más conveniente de acuerdo a esfuerzo, tiempos, costos, etc.

La longitud virtual se utiliza fundamentalmente para analizar diferentes trazados cuando se está construyendo una línea férrea.


El Transporte FerroviarioProfesor Fernando Frediani 2do. Cuatrimestre de 2013CLASE DEL 07-OCT-13: F. Frediani

PLANIMETRÍA Y REMOLQUE

Una de las funciones principales de los ferrocarriles es administrar el recurso tractivo de la forma más conveniente. Una vez al año se hace el programa de transporte en base al estimado de cargas para todo el año. Se programan todos los meses con las cargas correspondiente, se obtiene el total anual.

Hay que realizar el plan de transporte para lo que se determina que y cuanto se transportará cada mes. Como algunas cargas son estacionales, se deberá tener en cuenta la mayor demanda que producirán como así también de que modo puede impactar esto en otras cargas que puedan ser demoradas o adelantadas según el caso. De este modo para cada producto se tendrán las cantidades y los meses en los que se transportarán. Así se construye la matriz anual.

Por otra parte cada producto determina el tipo de vagón que se utilizará mientras que para la cantidad de vagones necesarios se debe conocer con exactitud cual es la rotación.

Rotación

Se define por rotación al tiempo, en días, que pasa entre dos situaciones idénticas del vagón. Por ejemplo entre dos cargas sucesivas considerando que, entre ambas, el vagos se trasladó, entregó la carga y volvió a empezar a cargarse nuevamente.

Resulta evidente que cuanto más chico sea este ciclo mayor utilización de le podrá dar y, consecuentemente, mayor será la capacidad de carga con el mismo material rodante. En la vida útil de un vagón en Argentina se estima que el 80% de la misma está parado.

Dicho esto, va de suyo que una de las tareas principales de los responsables de la operación es reducir el tiempo de rotación en todos los equipos y esto es realizado por los responsables de la operación de cada FFCC.

Por esta razón, en todos los FFCC se promueve la carga de tren completo ya que los vagones que conforman trenes armados tienen períodos de rotación mayores debido, justamente, al tiempo que se pierde en el armado, por un lado como a los tramos que recorren por otro.

Llegamos entonces a que en Argentina uno de los problemas más graves que tiene el transporte de carga es la rotación. Uno de los medios para reducirlo podría ser el establecimiento de acuerdos con empresas medianas o chicas que actualmente utilizan el camión para incorporarlas al tren con vistas a brindarle mayor capacidad de carga con el correr del tiempo.

Entonces entre el tonelaje estimado a transportar y la rotación de vagones se determina la cantidad de vagones y locomotoras necesarias, para satisfacer la demanda del año. Luego ya en el año operativo se va controlando como se cumple la estimación.



TÉCNICA PARA CONSTRUIR HORARIOS DE TRENES

Empezando por lo general para ir llegando a lo particular vamos a elaborar un itinerario / horario / programa para trenes de cargas. A partir de las tablas estudiadas la clase anterior donde se detalla para cada mes las materias a transportar por tipo y cantidad, se determina la cantidad y tipo de vagones a cargar en cada tramo del período considerado, que dependiendo del producto a transportar puede ser una semana, un mes, medio año o todo el año. Por ejemplo:

Granos: en los períodos de cosecha que pueden ser varias veces al año Minerales: todo el año Combustibles: Todo el año con picos en invierno y verano Frutas: Todo el año pero productos diferentes con distintos orígenes según

la epoca

Para cada caso se deberá considerar el mes pico, o sea el de más carga, pues satisfaciendo ese, todo los demás no tendrán inconveniente.

Para desarrollar mejor la idea vamos a tomar un ejemplo con los siguientes datosPeríodo analizado: 30 días del mes pico PTransporte de granos: 600.000 tns. en el mes pico GCarga por vagón: 30 tns./vag CvRotación de los vagones: 10 días Rv

1. Determinar la cantidad de cargas (C) necesarias en el período (un mes)Tomamos la cantidad total de carga a transportar (600.000 tns) y la dividimos por la capacidad de carga de cada vagón (30 tns) para determinar la cantidad de cargas que vamos a realizar. C = G / Cv = 600.000 tns / 30 tns = 20.000 = C

2. Determinar cuantas veces podemos usar cada vagón en el período (un mes)Tomamos la duración del período (30 días pues se trata del mes pico) y lo dividimos por la rotación de cada vagón (10 días)U = P / R = 30 días / 10 días = 3 = U

3. Determinar cuantos vagones harán falta para satisfacer la demanda de carga en el período estudiadoTomamos la cantidad de cargas (C) a realizar y la dividimos por la cantidad de veces (U) que podemos usar cada vagón.V = C / R = 20.000 / 3 = 6.666 = VRedondeamos a 6.700 la cantidad de vagones que se necesitarán para transportar 600.000 toneladas en un mes, considerando que cada vagón se va a usar 3 veces en el período. En esta instancia de planificación no se consideran los vagones adicionales que pudieran hacer falta para cubrir reparaciones, salidas de servicio o cualquier otra razón por la que hubiera que reemplazar un vagón.

4. Determinar cuantos trenes por día necesitaremos Para esto se deben considerar ciertas limitaciones:Cruces y Estaciones: la longitud de los cruces y el tamaño de las estaciones determinará el largo máximo de los trenes.



Recorrido: las rampas y las curvas determinarán la potencia mínima requerida por tonelada transportada.Material Tractivo Disponible: junto con el recorrido determinará otro largo máximo para los trenesCon todos estos elementos se determina el largo de las formaciones (F) que definiremos para este ejercicio en 40 vagones.

5. Los vagones a cargar (C = 20.000) por mes, la cantidad de vagones de cada formación (F = 40) y los días de trabajo (D = 25) determinarán la cantidad de trenes por día (T)T = C / (D x F) = 20.000 / (25 * 40) = 20 = T

O sea que tenemos que despachar 20 trenes de 40 vagones por día.

Supongamos que los 20 trenes saldrán de una región que tiene 3 ramales y que los trenes deben llegar a Puerto para su descarga.

Consideremos también que de los 20 trenes tenemos 10 que salen con carga completa de 10 estaciones (0 a 9) y los otros 10 se van armando en las estaciones restantes que

hay a lo largo de todo el recorrido (0 a 9)

6. Para comenzar con la programación el sector de Operaciones debe considerar una serie de limitacionesNúmero Comercial: es la cantidad de vagones requeridos (6.700)Número Técnico: es la cantidad de vagones realmente necesaria considerando reparaciones, salidas se servicio, etc.Velocidad de los vagones: la máxima velocidad soportada por los vagones (de todas se tomará la menor) que surge del estado y de las características constructivas de los mismos.O / D: estaciones de origen y destino para cada tren.Velocidad de los Tramos: la velocidad de cada uno de los tramos del recorrido.Curvas y Rampas: para determinar potencia mínima requerida para cada tren.Con todos estos elementos se puede calcular el perfil de velocidad de cada tren según se muestra en la siguiente figura:El eje horizontal “Km” indica los kilómetro entre “A” y “B”El eje vertical “V” representa la velocidad a la que se puede circular en cada tramo de acuerdo a las características del trazado del material tractivo y de los vagones.


Pto.

4

1

9

0

08

7 56

3

M

2

N9

8

6 53

7

4

1

2


La línea punteada en negro representa la velocidad a la que se puede circular en el tramo representado sobre el eje horizontal.Perfil de Velocidad: es la línea continua roja y representa la velocidad real a la que circularán los trenes ya que para pasar de una velocidad a otra según permiten los distintos tramos, deberá acelerar y frenar siempre dentro de los límites permitidos. Se puede concluir que la velocidad promedio final del tren será menor que la que determinan los tramos. debido justamente a las aceleraciones y frenadas. Si las diferencias de velocidad entre un tren cargado cuando va y el mismo vacío cuando vuelve son importantes se deberá elaborar un perfil de velocidad para cada caso.

7. Trenes completos en origenLos trenes que se completan en origen, o salen cargados de una estación tomarán como perfil de velocidad entre A y B el descripto en el punto anterior.

8. Trenes a completarPara los trenes que se van armando a lo largo del recorrido, se deberá hacer otro perfil de velocidad considerando las paradas en las estaciones en las que deben incorporar vagones (cuando van cargados) o dejarlos (cuando vuelven vacíos.

9. Limitaciones del recorridoHasta acá se han analizado o detallado las limitaciones propias de los trenes que se deben programar. Sin embargo también hay limitaciones impuestas por otros factores:Cantidad máxima de trenes está determinada por dividir las 24 horas del tía por el tiempo que tarda un tren en recorrer el tramo más largo sin posibilidad de cruce. O sea si tenemos un sector que para atravesarlo se requieren2 horas entonces todo recorrido que tenga dicho tramo incluido no podrá tener mas de 12 trenes por día. En el ejemplo que estamos proponiendo de 20 trenes diarios no puede haber ningún tramo cuyo recorrido demore más de 20/24 horas lo que equivale a 50 minutos. Alta demanda de tráfico: si el tren de carga atraviesa áreas de alto tráfico de pasajeros, deberá hacerlo fuera de las horas pico. Hay una definición genérica en cuanto a prioridades según se detalla a continuación de mayor a menor:

Trenes de pasajeros expresosTrenes de pasajeros generales (con paradas)


PERFIL DE VELOCIDAD

BA

KM

V


Trenes de carga con animales vivos (ganado)Trenes de carga con perecederos (frutas, verduras)Trenes de cargas generales (minerales, combustibles, etc.)

PROGRAMACIÓN

Con todos esto elemento se está en condiciones de comenzar con la programación de los trenes, que en nuestro ejemplo, será entre N y M. Este proceso requiere de varios pasos cuyo resumen se muestra en el siguiente gráfico:

A. Se comienza estableciendo con una línea roja, arrancando en el horario de llegada hacia atrás, el horario de un tren asumiendo que no se detendrá en ninguna de las estaciones representadas por las líneas horizontales.

B. Se sigue con la vuelta del tren representado con la línea verde. En la estación X el tren verde es detenido aguardando el paso del tren rojo generando de este modo un tiempo de vuelta mayor al de ida

C. Este procedimiento se debe repetir con todos los trenes tanto de ida como de vuelta considerando los cruces que se van produciendo.

Las líneas horizontales que representan estaciones son los espacios donde hay doble vía para permitir los cruces.

La programación se comienza con los trenes más urgentes siguiendo las prioridades detalladas más arriba.

Cuando la cantidad máxima de trenes permitida por los cruces no alcanza para cubrir la demanda se pueden aplicar dos soluciones:

Cruces dinámicos: incluir en el trazado cruces dinámicos (de unos 10 km generalmente) lo que permite que los trenes se crucen sin que ninguno de los dos disminuya la velocidad.


X

129630

PROGRAMACIÓN

HoraM

N


Cruces estáticos: agregar cruces de este tipo en tramos largos bajando de este modo el tiempo de recorrido del mismo y aumentando, consecuentemente, la cantidad máxima de trenes diarios.

PERSONAL

Hasta ahora las limitaciones fueron primero las de los trenes de carga que queremos programar, luego los impuestos por el tráfico en aquellos tramos donde deben repartir el uso de vía con otros servicios, donde los de pasajeros son los que más limitaciones ponen a la carga.

Pero el personal de conducción también es limitado tanto en cantidad como en disponibilidad debido a los tiempos de descanso. En este sentido muchas veces es necesario establecer nuevas bases de recambio para poder atender la demanda de trenes.

Esa sí que la programación de los trenes debe hacerse teniendo en cuenta tanto las posibilidades del material como las del personal técnico y de conducción. Por caso un cruce requiere de cambistas en el momento que pasan los trenes.

Entonces la tarea de programación es un trabajo continuo, donde la programación de cada tren puede afectar a los demás. Es un trabajo recurrente en el sentido que con cada revisión se van ajustando los valores determinados hasta ese momento.

Con la disponibilidad del itinerario de trenes, todos los días se van realizando los ajustes derivados de imponderables. Si no hay inconvenientes el trabajo de la gente de Operaciones sería solamente ver que los horarios se vayan cumpliendo según lo previsto en el programa.

En Argentina la salida de los Ingleses del sistema ferroviario implicó la pérdida de experiencia en el tema Operaciones pues fue una tarea que siempre la realizó personal de Inglaterra por lo que no hubo traspaso de conocimiento. Básicamente este es un problema que se mantiene vivo y uno de los mayores responsables en la mala calidad de servicio de los FFCC Argentinos.

Operaciones es el área más sensible de los FFCC ya que es la única área que puede asegurar el buen funcionamiento del servicio incluyendo en el mismo la limitaciones que la infraestructura pudiera imponer.

CRITERIOS DE PROGRAMACIÓN

Cuando se comienza con las tareas de programación se hace teniendo en cuenta la menor utilización de material rodante o de personal. En todos los casos lo que se busca es reducir los costos. En general el costo más significativo deriva de la utilización de más personal del necesario.e

CODIFICACIÓN

Todos los trenes tienen un número determinado que responde a un esquema de codificación que lo identifica. De este modo sabiendo el número de un tres se sabe inmediatamente de que tipo de tren se trata: expreso, cargas generales, cargas perennes, etc.


apuntes de clase - el transporte ferroviario

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