tracción ferroviaria

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UBA - Facultad de Ingeniera Departamento Transporte

INGENIERIA DEL TRANSPORTE 68.07 Transporte Ferroviario

Estructura de Va

Riel( 45 cm ) ( 60 cm ) ( 1:1 ) A 30 cm(2-3%)

Fijacin Durmiente Balasto (posicin, transmisin de esfuerzos, drenaje) Subrasante

BalastoPt Zona sin compactar d = 90 cm Long.durmiente

Durmiente (en madera: 12 x 24 ) longitud = trocha + 1m. Densidad en vas principales entre 1100 y 1700 dtes/km (aprox. 60 cm entre si) Otros materiales: hormign armado y pretensado / metlicos Durmiente Balasto: piedra grantica de aristas vivas entre 20 y 60. Desgaste LA 25%. Entre 1700 y 3000 tn/km de va segn tipo trocha.

b

h 30 cm

Pd = P / (b d) 45

Pd = P / [ (2h + b) d ]

adm

Rieles y fijaciones

Rieles y fijacionesPESO DEL RIEL (frmulas empricas): p (kg/m) > Vmx (km/h) / 2,2 2,5 P 31,046 T 0,2033 FIJACIONES Directa Rgida Clavo de va Tirafondo Flexible Clavo flexible Clepe Indirecta Rgida Silleta y tirafondo Flexible Clepe sobre placa de asiento para V 160 km/h para P = peso del eje ms pesado en ton para T = millones de ton brutas anuales

Rieles y fijaciones

Elementos de la Va Ferroviaria

Glibo y Perfil de Obra

Normas bsicas de trazadoEn llanura En colina En montaa : i 5 %o ( 1000 m) : 5 %o < i < 12 %o : i 12 %o ( 150 m)

Tcnicas de trazado para

iterreno > id :

faldeo (apoyado en ladera) lazo (faldeo con curvas horizontales) zig-zag (con cambio de sentido de marcha) hlice (rodeando el cerro)

Curvas Horizontales: PeralteAccin sobre el riel int. a causa del peso Pr = P sen Accin sobre el riel ext. por la F centrfuga Fc = F cos Para 0 tg sen = h / t cos 1 Pr P h / t Fc F = (P/g) * (V2/ r)

W=P R= G=t E=h

Curvas Horizontales: PeraltePr P h / t Fc F = (P/g) * (V2/ r) h = t ((V2 / r)/g) h = t V2 / 127 r con h,t y r en m y V en km/h hadoptado = 2/3 h t /10 (para evitar sobrepresin en el riel interno con los trenes lentos)

W=P R= G=t E=h

Curvas Horizontales: Transicin

TE

EC Le = 10 hadop riel exterior hadop 1%o riel interior CIRCULAR

CE

ET

TANGENTE

ESPIRAL

ESPIRAL

TANGENTE

Curvas VerticalesSe emplean parbolas Cncavas: L (m) = 60 i (%o ) acoples traccionados Convexas: L (m) = 30 i (%o ) acoples comprimidos

SEALAMIENTO AUTOMTICO

ESTACIN EN VA SENCILLA

Traccin ferroviariaFenmeno de rodadurar F TL M R F TL= Peso de la locomotora (ejes tractivos). M = Momento transmitido por el motor. R = Resistencia del tren. F = Fuerza en la llanta = M / r = Coeficiente de adherencia rueda - riel. 0,33: Riel seco. 0,10: Riel hmedo.

.

TL

Si : F R

Inmovilidad (ni giro ni traslacin). y F > TL Giro con resbalamiento sin traslacin. F > R y F > TL Traslacin con resbalamiento. y F TL Traslacin sin resbalamiento.

y F TL

Traccin ferroviariaResistencias al avance Resistencia al movimiento uniforme: Ro Rozamiento en los ejes. Rodamiento rueda - riel. Movimientos anormales (sacudidad y oscilaciones). Friccin 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 ) ( T + TL) con r en kg/ton y T y TL en ton

Traccin ferroviariaResistencia al movimiento uniformeFrmula de Davis (1926, modificada en 1970): ro = 0,27 + 9 / w + 0,003 V + 0,175 k V 2 / n w donde: ro = Resistencia al movimiento uniforme en kg/ton P = Peso total (ton) w = Peso promedio por eje (ton) n = Nro. de ejes por vehculo k = Coeficiente de resistencia del aire = 0,07 (para vehculos convencionales) V = Velocidad en km/h

Traccin ferroviariaResistencia de inerciaPrincipio de inercia: R=ma En la prctica: Ri = [ ( P / g ) a ] y ri = ( a / g ) donde: ri = Resistencia de inercia en kg/ton P = Peso total (ton) a = Aceleracin del tren (m/s2) g = Aceleracin de la gravedad (m/s2)

1,08)

= Coeficiente de inercia de masas rotatorias (1,04 a

Traccin ferroviariaResistencia a vlas pendientesFuerza que se opone al movimiento

P sen P

P cos

Resistencias al rozamiento y al rodamiento

Para 0 sen y

tg

Rp = P tg = P i rp = i donde: rp = Resistencia a la pendiente en kg/ton P = Peso total (ton) i = Pendiente en por mil

Traccin ferroviariaResistencia a las curvas horizontalesDebida al rozamiento de las ruedas sobre los rieles (pestaas y llantas) para acomodarse al cambio de curvatura que hace que el externo sea ms largo que el interno. Frmula de Desdowitz: rc = 500 t / R donde: rc = Resistencia a la curvatura horizontal en kg/ton t = Trocha (m) R = Radio de la curva (m)

Traccin ferroviariaFuerza en el GanchoTLLOCOMOTORA

T FGTREN REMOLCADO

F

FG = F - RL TL

Traccin ferroviariaFuerza tractiva de la locomotora (I)FCurva de Fuerza Tractiva a Plena Potencia F = 270 P / V donde: F = Fuerza en la llanta (kg) P = Potencia (HP) V = Velocidad (km / h)

TL

Vc = Velocidad Crtica

V

Traccin ferroviariaFuerza tractiva de la locomotora (II)Fuerza

TLFa = F - R disponible para acelerar

F tractiva

R del tren

R > F Sin movimiento

Vr = Velocidad de Rgmen

V

Rampa MximaEn la mxima rampa que puede subirse por simple adherencia: R=

TL = Ro + Ri + Rp + Rc Ri = Rc = 0

si V = cte y es una una recta

TL = ( ro + rp ) ( T + TL) TL = ( roc + imx ) ( T + TL)imx = [

TL / ( T + TL) ] - roc

donde: roc = Resistencia al movimiento uniforme para Vcimx = Mxima pendiente que puede subirse por adherencia.

Rampa DeterminanteVelocidad de Rgimen Continuo (VRC)Mnima velocidad a plena potencia que puede mantenerse por tiempo ilimitado sin recalentamiento excesivo de los motores (dato del fabricante).

Rampa Determinante (id)Mxima rampa para mxima potencia y Velocidad de Rgimen Continuo. Rampas mayores pueden salvarse a velocidades menores o por inercia o corte del tren a velocidades menores que VRC. En general puede adoptarse id

= 25 %o.

Longitud VirtualLongitud ideal en recta y horizontal que requiere el mismo consumo energtico (trabajo mecnico) que el trazado en estudio:

LV = W / Rrecta y horizontal = (Wpromedio por rampa ambos sentidos+ Wcurva) / [ ro ( T + TL) ]

El trazado ferroviario se basa en minimizar la Longitud Virtual.

Trabajo mecnico en un trazado

El trabajo mecnico en una seccin recta y horizontal de longitud d: W = R d = ro ( T + TL) d en rampa con i ro : Wsubida = ( ro + i ) ( T + TL) d Wbajada = ( ro - i ) ( T + TL) d Wpromedio = ( Wsubida + Wbajada ) / 2 = ro ( T + TL) d en rampa con i > ro : Wsubida = ( ro + i ) ( T + TL) d Wbajada = 0 Wpromedio = [ ( ro + i ) / 2 ] ( T + TL) d > ro ( T + TL) d (rampa nociva que requiere L > L en recta y horizontal) en curva horizontal con rc > 0 Wcurva = rc ( T + TL) d = ( 500 t / R ) ( T + TL) [( 2 R ) ( / 360)] = k ( T + TL) con k = 500 t 2 / 360 = 8,73 t