MECÁNICA DE LOCOMOCIÓN DE FERROCARRILES FERROC ARRILES Se denomina tren a una serie de vagones o coches conectados que generalmente circulan sobre carriles de riel permanentes para el transporte de mercancías o pasajeros de un lugar a otro. No obstante, también también existen trenes de carretera. El ferrocarril puede ir por rieles (trenes convencionales, u otras vías destinadas ! dise"adas para la levitaci#n magnética. $ueden tener una o varias locomotoras, pudiendo estar acopladas en cabe%a o en configuraci#n push pull (una en cabe%a ! otra en cola ! vagones, o ser automotores
en
cu!o u!o
caso
los
vagones
(todos
o
algunos
son
autopr autopropul opulsad sados. os. &aría &aría entonc entonces es la manera manera de propuls propulsi#n i#n de los trenes trenes,, principalmente seg'n su utili%aci#n. a caract caracterí erísti stica ca fundame fundamenta ntall de los ferroca ferrocarri rriles les es la rodadura rodadura de acero con un bajo coeficiente de adherencia que reduce considerablemente la resistencia al avance del tren, pero que aumenta las distancias de frenado, imposibilitando la conducci#n a la. $or esta ra%#n, la direcci#n viene dada por los carrile carriles s ! la velocid velocidad ad est) est) limita limitada da seg'n seg'n las caract caracterí erísti sticas cas de frenado del vehículo. Se requiere, por ello, la implantaciones de sistemas de explotaci#n fijo que se encargue de organi%ar la circulaci#n accionando las inst instal alac acio ione nes s fija fijas. s. a expl explot otac aci# i#n n ferro ferrovi viari aria a consi consist ste, e, por por lo tant tanto, o, en gestion gestionar ar los medios medios técnic técnicos os existe existente ntes s garant garanti%a i%ando ndo la segurid seguridad ad del sistema para dar respuesta a las diferentes situaciones posibles durante la elab elabor orac aci# i#n n del del hora horari rio o serv servic icio io así así como como post poster erio iorm rmen ente te dura durant nte e la explotaci#n en tiempo real de las situaciones degradadas en los periodos de tr)ficos en las vías férreas. Sus principios son la imposibilidad de situar dos trenes en el mismo lugar ! al mismo tiempo la necesidad de disponer una distancia libre delante de cada tren por lo menos igual a su distancia de frenad frenado o * nivel nivel mundia mundial, l, los sistem sistemas as ferrov ferroviar iarios ios consti constitu! tu!en en una de las variantes mas importante del transporte, tanto de personas como de cargas, debido entre otras cosas a su alta capacidad, menor costo de transporte,
bajo impacto ambiental ! a que puede ejecutar viajes sin problemas de congestionamiento, !a que posee una vía exclusiva de transito. En &ene%uela actualmente se ha despertado un gran interés por el uso de este tipo de sistema vial. El estudio de la capacidad de tracci#n de locomotoras, supone el conocimiento de las nociones b)sicas referentes a sus condiciones de utili%aci#n ! a las condiciones de tra%ado de los trenes. +ales condiciones pueden estudiarse a través del an)lisis de los siguientes aspectos
ELEMENTOS A SER CONSIDERADOS PARA EL DISEÑO PARA UNA RED FERROVIARIA El dise"o geométrico es la parte m)s importante del pro!ecto de una carretera, estableciendo con base en los condicionantes o factores existentes, la configuraci#n geométrica definitiva del conjunto tridimensional, que supone, para satisfacer al m)ximo los objetivos fundamentales, es decir, la funcionalidad, la seguridad, la comodidad, la integraci#n en su entorno, la armonía o estética, la economía ! la elasticidad.
ENSAYO REALIZADO SOBRE ELEMENTOS ADAPTABLES os materiales que se utili%an son de polímero, por las ra%ones siguientes - *islamiento esencial
para
garanti%ar
que
no se produ%can
interferencias. - onfort +iene una absorci#n de alto nivel / cualidades de amortiguaci#n. $or lo tanto, es esencial para confirmar la valide% de los beneficios de estos materiales cuando son sometidos a tensiones altas.
ENSAYOS SOBRE ELEMENTOS RIGIDOS a carga normal para esta prueba son 01 ! 21 3N, ! se aplican durante un minuto.
- 4esistencia a la tracci#n 5uscando la deformaci#n residual de la bobina. 6na carga de 07 3N se aplicar) a la vaina de forma constante. $osteriormente, la carga se incrementa hasta un m)ximo de 8,8 3N por cada mm de bobina insertada. Esta carga se mantiene durante 0 minutos antes de la liberaci#n de la carga de hasta 073N de nuevo. 6na ve% que pasa un minuto con esta 'ltima carga, se mide la deformaci#n. El valor de esta deformaci#n residual debe ser menor a 7,91 mm - &alor de la rotura por tracci#n El valor promedio debe ser ma!or de 8,:1 3N por mm de bobina insertada. $rimero se aplica8,8 3N por cada mm de bobina insertada. Si se rompe la vaina, se registra el valor 8,8. Si no ha! rotura de la carga se incrementa hasta la rotura o hasta 0 mm 3N.
RESISTENCIAS PROPIAS DEL MOVIMIENTO Esta resistencia, contrariamente al movimiento del tren en recta ! hori%ontal, constitu!e una fuer%a retardadora que depende del tipo, peso, velocidad del tren, ! de las condiciones del camino o vía, siendo b)sicamente provenientes de los atributos internos de los vehículos, del atributo de las ruedas con barras ! de la resistencia del aire. ;epende también del car)cter constructivo
!a
sea
de
la
vía
como
del
mismo
vehículo.
*sí se denominara a r8 como la resistencia especifica en recta ! hori%ontal normal al movimiento del tren. Se deber) tener en cuenta para el c)lculo que el tren consta de locomotoras ! vagones, de manera que sus pesos, tendr)n un efecto diferente en el c)lculo de la 4esistencia total en recta ! hori%ontal del tren. Entonces en recta ! hori%ontal, las resistencias que debe vencer el tren para entrar en movimiento son las resistencias debidas a la rodadura de la rueda sobre el riel, la resistencia en las cajas de grasa de las ruedas, resistencias debidas a choques en las juntas, pérdidas de energíaen enganches ! suspensiones adem)s del ro%amiento de las pesta"as de las
ruedas sobre los rieles ! las resistencias del aire, que son las mas representativas.
El Peralte: onsiste en elevar en las curvas, el borde exterior de las vías una cantidad, para que permita que una componente del vehículo se oponga a la fuer%a centrífuga (
PERALTE SOBRE ANCHOS EN CURVAS El peralte se debe iniciar antes de la curva ! después de ella produciéndose un enlace de peralte. En la curvatura las vías deben ir ensanch)ndose levemente para que el carro pueda doblar sin ning'n problema, !a que al ser las partes de éste rígidas, al querer doblar nunca van a quedar perfectamente alineados.
RASANTES Si se considera de una manera simplificada, las fuer%as que act'an sobre un vehículo que se despla%a en una tra!ectoria curva hori%ontal, se observa que la 'nica fuer%a que se opone al despla%amiento lateral del vehículo es la fuer%a de ro%amiento que se desarrolla entre el neum)tico ! el
pavimento. a fuer%a de ro%amiento no es suficiente para impedir el despla%amiento transversal. $or ello para evitar que los vehículos de salgan de su tra!ectoria es necesario que los componentes normales a la cal%ada sean siempre del mismo sentido ! se suman contribu!endo a la estabilidad del vehículo, en tanto que las componentes paralelas a la cal%ada son de sentido opuesto ! su relaci#n puede hacer variar los efectos que se sienten en el vehículo.
PENDIENTES $endiente del peralte o desarrollo gradual de peralte a lo largo dela curva de transici#n el peralte va aumentando, por tal ra%#n los dos rieles que conforman la vía dejan de ser paralelos ! las ruedas exteriores de cada vag#n est)n en cotas diferentes entre si ! en cotas diferentes respecto a las ruedas interiores del mismo vag#n. Esto podría ocasionar descarrilamiento !a que las = ruedas no quedan en todo momento en el mismo plano.
CURVAS VERTICALES Nee!"#a#e! #e $r%a! %ert"ale! os tramos consecutivos de rasantes, ser)n enla%ados con curvas verticales parab#licas cuando la diferencia algebraica de sus pendientes sea de 8>, para carreteras de tipo superior ! de 0> para las dem)s. as curvas verticales ser)n pro!ectadas de modo que permitan, cuando menos, la distancia de visibilidad mínima de parada. longitud de curvas convexas la longitud de curvas verticales convexas, viene dadas por las siguientes expresiones a $ara contar con la visibilidad de parada (dp deber) utili%arse los valores de longitud de curva vertical de la figura (=79.78 para esta condici#n b $ara contar con la visibilidad de sobrepaso (da- se utili%ar)n los valores de longitud de curvas verticales de la figura (=79.70 para esta condici#n.
C&'!"#era"&'e! e!t(t"a! a longitud de curva vertical cumplir) la condici#n ? # @ vl longitud de la curva (mv &elocidad directri% (3ph onsideraciones que tenemos que tomar de las nuevas normas del dise"o geométrico de carreteras 8.- en curvas verticales convexas deben tener las mismas distancias de visibilidad adecuadas, como mínimo iguales a la de parada .0.- el pro!ecto de curvas verticales, puede resumirse en cuatro criterios para determinar la longitud de las curvas
Cr"ter"&! #e &)&#"#a# Se aplica al dise"o de curvas verticales c#ncavas en donde la fuer%a centrífuga que aparece en el vehículo al cambiar de direcci#n se sume al peso propio del vehículo.
Cr"ter"&! #e &*era"+' .se aplica al dise"o de curvas verticales con visibilidad completa, para evitar al usuario la impresi#n de un cambio s'bito de pendiente.
Cr"ter"& #e #re'a,e Se aplica al dise"o de curvas verticales convexas o c#ncavas cuando est)n alojadas en corte, para advertir al dise"ados la necesidad de modificar las pendientes longitudinales en las cunetas.
Cr"ter"&! #e !e-$r"#a# Se aplica a curvas c#ncavas ! convexas. a longitud de las curvas debe ser tal, que en toda la curva la distancia de visibilidad sea ma!or o igual a la de parada. En algunos casos el nivel de servicio deseado puede obligar a dise"ar curvas verticales con la distancia de visibilidad de paso.
DISTANCIA DE VISIBILIDAD $ara determinar la visibilidad, se verificar) la ausencia de obst)culos fijos ! temporarios en el rombo o semirrombo que corresponda seg'n sentidos de circulaci#n habilitados para la circulaci#n , determinado por los siguientes vértices a En la calle, a 8: m de la línea de detenci#n ante las vías. b Sobre las vías, donde la visual del observador ubicado seg'n a intercepte a las mismas, en las distancias que se indican en la tabla siguiente para trenes que circulan hasta =7, 17 o :7 3m/h, seg'n corresponda. Se determina satisfactoria la visibilidad, si •
El )ngulo de intersecci#n de la calle con el ferrocarril (dentro del rombo de
•
visibilidad es de :7A sexagesimales o ma!or. ;esde la esquina m)s pr#xima anterior al cruce seg'n sentidos de circulaci#n ! midiendo a partir del límite de edificaci#n m)s comprometido, hasta la línea de detenci#n del paso ferroviario existen por lo menos 8: m sin
•
intersecciones con otra vía p'blica. El paso no corresponde a dos o m)s calles que se cru%an entre sí sobre las
•
vías. No existen obst)culos permanentes a la visi#n sobre el plano de observaci#n
•
! si tampoco los habr) transitorios por ra%ones de uso del )rea. No existen otras calles dentro del rombo de visibilidad.
Cal$l& e )lculo de los frenos. ;espreciando la fuer%a viva de rotaci#n de los ejes ! sus ruedas, la ecuaci#n de los frenos (pérdida de fuer%a viva @ trabajo resistente, dar) $ es la presi#n
total
ejercida
por
las
%apatas,
en
3g.
B el peso total del tren, inclu!endo la locomotora, en toneladas. m el coeficiente medio de ro%amiento entre %apata ! llanta, durante el frenado.
g D
@
la
2,C8,
la
resistencia
aceleraci#n del
tren
de
la
al
gravedad,
movimiento,
en
m/seg0.
en
3g/ton.
s la rampa o pendiente en milésimas (mm/m, con signo si se trata de subida ! F si se trata de bajada. 4 el radio de las curvas (medido en el centro de la vía en m. &8 la
velocidad
del
&0 la
velocidad
del
tren tren
al al
comen%ar finali%ar
el el
frenado,
en
3m/h.
frenado,
en
3m/h.
l el tra!ecto recorrido por el tren para reducir a &0 su velocidad &8, en m. En los c)lculos aproximados puede tomarse para todo el tren (vagones ! locomotora *l valor l así calculado, hade a"adirse el tra!ecto que recorre el tren desde que el maquinista da la se"al de frenar (frenos de mano, o desde que abre la llave de maniobra (frenos continuos F hasta que empie%an a obrar las %apatas. Este lapso es de 87 segundos o m)s con frenos de mano, ! de 0 seg con frenos de aire comprimido (para frenos de vacío es algo menor. $ara los frenos continuos, el tra!ecto inicial depende de su construcci#n (características del freno, ! de la longitud del tren (tiempo de propagaci#n, ! conviene determinarlo exactamente. En los c)lculos aproximados, se tiene en cuenta reduciendo $ al :7 # G7 > para frenos lentos ! al C7 H7 27 > en los frenos r)pidos. $ara los trenes r)pidos, la deceleraci#n del frenado es de 7,: a 7,C m/seg0, durante los dos primeros tercios de su duraci#n, ! de 8,1 a 0,1 m/seg0 al final. En los trenes de carga, con freno continuo, vale de 7,9 a 7,: m/seg0 al principio ! de 8,7 a 8,0 m/seg0 al final.
4ep'blica 5olivariana ;e &ene%uela Iinisterio ;el $oder $opular $ara a ;efensa 6niversidad Nacional Experimental $olitécnica ;e a
Pr&.e!&ra
Ba/"ller:
Evangelina
Sa0a'eta1 Mar2& 3456
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