presentación ferrocarriles (para exponer (con animaciones))

5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com

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CUANDO EL TRENVENCE A LAMONTAÑA

…dijeron que era imposible…



Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 2

¿Por qué se mueve un tren?RESPUESTA: “Porque la locomotora “tira”de él” . VERDADERO

¿Y…necesita “tirar” mucho?RESPUESTA: “Pues seguramente tanto comopesen los vagones que tiene que arrastrar” .

PRINCIPIOS DEL SIGLO XIX …ALGUIEN PREGUNTA :

FALSO

http://www.esi.us.es/index.php




TRACCIÓN FERROVIARIA

Es el problema básico de la explotaciónferroviaria.

Esfuerzo transmitido a las ruedas motoras

que da origen al movimiento propulsado delferrocarril.

ESFUERZO DE TRACCIÓN:






Coeficiente de Adherencia

• Aparece como consecuencia de lapenetración parcial existente entrerueda y carril durante el contacto.

• Da lugar a la rodadura.

φ R

2 δ

δ = TC

• Depende de la velocidad

• Supone una limitación a la tracciónque puede aplicar la locomotora sinque se produzca deslizamiento.

F φPL

↓v ↓φ 0

φφ

1+0,01v






Fenómeno de Rodadura

• La rodadura de la rueda sobre el carril sustituye el rozamiento dedeslizamiento por una resistencia a la rodadura y un rozamientoen los cojinetes.

• La suma de estos 2 factores es que el valor delrozamiento de deslizamiento.

Esfuerzos de tracción hasta 400 veces menores que los pesos

que se pueden arrastrar para el caso ruedas metálicas sobre carriles metálicos.

MUCHO MENOR





PL= Peso de la locomotora (ejes tractores).M = Momento transmitido por el motor.R = Resistencia del tren.F = Fuerza en la llanta = M / r = FL∙η

φ = Coeficiente de adherencia rueda - carril.0,33: carril seco.0,10: carril ligeramente húmedo.

FφPL

.PL

F

M

R

Si :F R y F φPL Inmovilidad (ni giro ni traslación).

y F > φPL Giro con deslizamiento sin traslación.F > R y F > φPL Traslación con deslizamiento.

y F φPL Traslación sin deslizamiento.

r

m


Fenómeno de Rodadura





Resistencia al movimiento uniforme: Ro Rozamiento en los ejes. Rodadura rueda - carril. Movimientos anormales (sacudidas y oscilaciones). Fricción con el aire.

Resistencias accidentales: De inercia (al cambio de velocidad tangencial): Ri

A las pendientes: Rp

A las curvas horizontales: Rc

R = Ro + Ri + Rp + Rc con R en kg= ( ro + ri + rp + rc ) ( P+PL) con r en kg/Tm y P y PL en Tm


Resistencias al Avance





Para a pequeño sen a tg aRp = P∙tg a = P∙i rp = i

donde:

rp = Resistencia a la pendiente en kg/TmP = Peso total (Tm)i = Pendiente en tanto por mil

P cos a P sen a

Pa

Resistencias alrozamiento y alrodamiento

v

Fuerza que seopone al

movimiento


Resistencia a las Pendientes





Es la máxima rampa que puede subirse por simple adherencia:

F = R = φPL = Ro + Ri + Rp + Rc

si V = cte y estamos en una recta Ri = Rc = 0

φPL = ( ro + rp ) ( P + PL)

φPL = ( roc + imáx ) ( P + PL)

imáx = [φPL / ( P + PL) ] - roc donde:ro

c = Resistencia al movimiento uniforme para Vcimáx = Máxima pendiente que puede subirse por adherencia.


Rampa Máxima

Rampa que requiere para ser superada un incremento de traccióntal, que EXCEDE EL LÍMITE DE ADHERENCIA ( deslizamiento).





• Valores de imáx en función del coeficiente de adherencia.

• Valores próximos a las 30÷35 milésimas (rampas del 4÷6%).

• La vía estrecha posibilita conseguir pendientes superiores

- Pendientes de hasta 68 milésimas

¿Qué hacemos entonces si la pendiente es mayor?


Rampa Máxima





TRACCIÓN FERROVIARIASubida en Rampas

1ª OPCIÓN: ¡No subir, no vale la pena!

Si aún así, insistimos en subir…

2ª OPCIÓN: Subidas más progresivas Aumentar el trazado

- Túneles helicoidales: en ellos el trazado gira completamente

llegando a cruzarse a más altura. - Zig-Zag: sistema basado en sucesivos cambios de agujas en

los que el tren va cambiando el sentido de la marcha

de su ascensión.

Cambio de agujas de vía en zig-zagen la línea de Lima a Los Andes

(Perú)

- Curvas en herradura: el trazado gira sobre sí mismo durante

la ascensión.

725 m

905 m

1035 m





• Las alternativas anteriores mantenían los valores de las

pendientes dentro de los máximos permitidos por la adhe-

rencia rueda-carril.






Una opción con muchos “peros” → FUNICULAR Y PLANO INCLINADO

“Ambas soluciones utilizan un sistema de cables y poleas queremolcan el vehículo con la ayuda de un motor situado en la

parte alta del recorrido”.

INCONVENIENTES: Limitado a trazados rectos o con pocas desviaciones.Longitud restringida.Coste de adaptar el terreno a las necesidades.





Trabajo de curso de Ferrocarriles06/07 14

Pero no siempre es posible adaptar el terreno o realizarla inversión necesaria…

¿Qué hacemos en ese caso?

Antiguamente, el burro fue la solución…

…afortunadamente para él hoy día

existe una alternativa mejor




EL TREN CREMALLERA




EL TREN CREMALLERA


Se conoce con este nombre a aquellos ferrocarriles que utilizanun mecanismo denominado cremallera que les permite salvarpendientes muy pronunciadas que de otra manera supondríanun obstáculo insalvable para este tipo de máquinas.

La cremallera consiste en una barra dentada (carril de cremallera) situadaen el eje de la vía, con la que engrana un piñón de la locomotora, aumen-tando significativamente el desnivel posible de la vía.

VENTAJAS:

La rampa máxima ya no depende del coeficiente de adherencia.

Permite un trazado con tantas curvas como queramos.

No existen limitaciones a la longitud del trazado.

Definiciones




EL TREN CREMALLERA


CARACTERÍSTICAS:

• Utilizada en pendientes que superan las 60 milésimas.

• Dientes horizontales o verticales.

• Espacio entre dientes de 100÷120 mm.

• Permite subir pendientes de hasta el 48%.

La Cremallera

El uso de este sistema permite unas velocidades medias de entre 6 y 12 km/h,aunque pueden llegar a alcanzarse los 30 km/h en algunas líneas.




EL TREN CREMALLERA


Breve historia

Primeros indicios en 1812 → locomotora con ruedas dentadas de John Blenkinsop.

Pensada para mejorar la adherencia del ferrocarril en llano yen pendientes reducidas ya que el coeficiente de adherencia

era aún desconocido (se pensaba que la locomotora solo po-día arrastrar pesos parecidos al suyo ).




EL TREN CREMALLERA


Breve historia

No poseía una auténtica cremallera tal y como la hemosdefinido.

Fue un buen anticipo de lo que llegaría más adelante…

Las ruedas engranaban con unos dientessituados en la parte exterior del carril.




EL TREN CREMALLERA


Breve historia

El sistema de Blenkinsop fue desechado por su elevado coste,siendo innecesaria su utilización para la función que se le dio.

Pero…quizás fuese útil para otras aplicaciones…

En 1847,

Sylvester Marsh realiza una serie de pruebas para el“Madison Indianapolis Railway”. Su objetivo:

…con pendientes que superaban el ¡¡¡37%!!!




EL TREN CREMALLERA


Breve historia

El 27 de Agosto de 1869 Marsh consigue al fin inaugurarla línea del Monte Washington.Nace así, el primer tren decremallera del mundo.




EL TREN CREMALLERA


Breve historia

Dos años más tarde (1871), nuevo tren cremallera en Suizaobra de Nikolaus Riggenbach, fruto de una idea propia .

Esquema del cremallera de Riggenbach

Gran desarrollo posterior. Numerosos diseños basados endiferentes sistemas de cremalleras según las necesidades y posibilidades .Cremallera de

Riggenbach Cremallera de

Marsh




EL TREN CREMALLERA


Sistemas de Cremallera

Existen fundamentalmente 4 sistemas de cremallera:

RIGGENBACH ABT STRUB LOCHER



EL TREN CREMALLERA


El más antiguo. Coincide en época y en diseño con el de Marsh

por lo que a veces se le conoce también con este nombre.

Utiliza una cremallera de “escalera”, formada por placas de

acero conectadas por barras redondas o cuadradas en in-tervalos regulares.


SISTEMA DE RIGGENBACH



EL TREN CREMALLERA


SISTEMA DE ABT


Ideado por Roman Abt en 1882.

Placas de acero en el eje de la vía con dientes verticales.

Los piñones de la locomotora engranan verticalmente.



EL TREN CREMALLERA



Se colocan 2 ó 3 placas paralelamente para asegurar en todomomento que al menos una de las ruedas de piñones engranacon la cremallera.

SISTEMA DE ABT

Seguramente es el más utilizado de los sistemas de cremallera.



EL TREN CREMALLERA


SISTEMA DE STRUB

Misma disposición que el de Abt (dientes verticales engranan-do verticalmente con el piñón).

A diferencia del de Abt, 1 única placa de dientesen la cremallera.

Conservación más sencilla que para el resto desistemas.


Los límites de ataque de pendiente rondan el 25÷30% tantopara este sistema como para el de Abt.



EL TREN CREMALLERA



SISTEMA DE LOCHER

Quizás el más ingenioso de los 4.

Utiliza una cremallera con dientes horizontales que engranan

horizontalmente con 2 ruedas dentadas de la locomotora.

Es el que permite atacar (hasta el 48%).



EL TREN CREMALLERA


Algunos diseños destacados

CREMALLERA DEL MONTE WASHINGTON

Es el más antiguo del mundo. Está situado en las montañas Blancas, en Estados Unidos.

Cuando Sylvester Marsh propuso su construcción pensaron

que estaba loco, de ahí una frase que pasó a la historia:“Ya puestos, concedámosle una licencia para construir un

tren que llegue hasta la luna .”




EL TREN CREMALLERA




Primeras pruebas en 1866. Esta primera máquina de vapor no disponía de reservas de

agua y combustible, ni de bomba para la caldera

solo pudo subir 150 metros…suficiente

Por su forma similar a la de un bote de salsa

de pimienta recibió el sobrenombre de

“Peppersass”




EL TREN CREMALLERA


Primer tren de pasajeros en 1869.

Hoy día se mantiene operativo realizando subi-

das de 3120 m con pendientes que rondan el37%



(el 2º más escarpado del mundo).




EL TREN CREMALLERA


CREMALLERA DE PIKE’S PEAK

Es el que alcanza mayor altura en el mundo: 3680 m

Situado en Estados Unidos.

Utiliza el sistema de Abt pendiente limitada al 25%

Primeras líneas de pasajeros en 1891. Las primeras unidades fueron máquinas de vapor, como

correspondía a la época.





EL TREN CREMALLERA



CREMALLERA DE PIKE’S PEAK

Ya en el siglo XX comienza una nueva etapa marcada porlas locomotoras diesel - eléctricas.

Hoy en día se mantiene en funcionamiento.

Unidades actuales con capacidad para 56 pasajeros, frentea los 23 de las primeras de vapor.




EL TREN CREMALLERA



EL PILATUS DE BAHN

Es el más escarpado del mundo.

Pendientes por encima del 48% en algunos tramos.

Esta situado en Alpnachstad, Suiza.

Utiliza el sistema de Locher, lo cual le permite alcanzaresos desniveles en sus rampas.

Fundada en 1890; fue electrificada en 1937.




F

I N

http://varios/pilatus_video01_v091_kriensnet.mpg

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