92806746-Traccion-Ferroviaria

7/30/2019 92806746-Traccion-Ferroviaria

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INGENIERIA DEL

TRANSPORTE68.07

Transporte Ferroviario

UBA - Facultad de Ingeniera

Departamento Transporte


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Estructura de Va

A 30 cm( 2 - 3 % )

( 60 cm )

( 45 cm )

Subrasante

Balasto (posicin,transmisin deesfuerzos, drenaje)

Durmiente

Fijacin

Riel


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BalastoDurmiente (en madera: 12 x 24 )longitud = trocha + 1m.

Densidad en vas principalesentre 1100 y 1700 dtes/km (aprox.60 cm entre si)Otros materiales: hormign

armado y pretensado / metlicos

Balasto: piedra granticade aristas vivas entre 20 y60. Desgaste LA 25%.Entre 1700 y 3000 tn/km

de va segn tipo trocha.

Pd = P / (b d)h 30 cm

d = 90 cm

P

Zona sincompactar

Long.durmiente

t

b

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

Durmiente

45


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Rieles y fijaciones


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Rieles y fijacionesPESO DEL RIEL (frmulas empricas):

p (kg/m) > Vmx (km/h) / 2,2 para V 160 km/h2,5 P para P = peso del eje ms pesado en ton31,046 T 0,2033 para T = millones de ton brutas anuales

FIJACIONES

DirectaRgida

Clavo de vaTirafondo

FlexibleClavo flexible

ClepeIndirectaRgida

Silleta y tirafondoFlexible

Clepe sobre placa de asiento


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Rieles y fijaciones


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Elementos de la V aFerroviaria


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Glibo y Perfil de Obra


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En llanura : i 5 %o ( 1000 m)

En colina : 5 %o


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Curvas Horizontales: Peralte

Accin sobre el riel int. a causa del pesoPr = P sen a

Accin sobre el riel ext. por la F centrfugaFc = F cos a

Para a0 tg a sen a= h / t

cos a 1

Pr P h / t

Fc F = (P/g) * (V2/ r)

W = PR = G = tE = h


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Curvas Horizontales: Peralte

W = PR = G = tE = h

Pr P h / t

Fc F = (P/g) * (V2/ r)h = t ((V2 / r)/g)h = t V2 / 127 r con h,t yren m yV en km/h

hadoptado = 2/3 h t /10(para evitar sobrepresin en el riel interno

con los trenes lentos)


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Curvas Horizontales: Transicin

1%o

EC CE ETTE

riel exterior

riel interior

hadop

Le = 10 hadop

TANGENTE TANGENTEESPIRALESPIRAL CIRCULAR


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Se emplean parbolas

Cncavas: L (m) = 60 Di (%o ) acoples traccionados

Convexas: L (m) = 30 Di (%o

) acoples comprimidos

Curvas Verticales


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SEALAMIENTO AUTOMTICO


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ESTACIN EN VA SENCILLA


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Traccin ferroviariaFenmeno de rodadura

TL= Peso de la locomotora (ejes tractivos).

M = Momento transmitido por el motor.R = Resistencia del tren.F = Fuerza en la llanta = M / rm= Coeficiente de adherencia rueda - riel.

0,33: Riel seco.

0,10: Riel hmedo.

FmTL.TL

FM

R

Si :

F R y F mTL Inmovilidad (ni giro ni traslacin).

y F >mTL Giro con resbalamiento sin traslacin.F > R y F >mTL Traslacin con resbalamiento.

y F mTL Traslacin sin resbalamiento.

r


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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 ren kg/ton yT y TL en ton

Traccin ferroviariaResistencias al avance


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Frmula 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/tonP = 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 al movimiento uniforme


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Principio de inercia:R = m a

En la prctica:

Ri = [ ( P / g ) a ] b

yri = ( a / g ) b

donde:ri = Resistencia de inercia en kg/tonP = Peso total (ton)a = Aceleracin del tren (m/s2)g = Aceleracin de la gravedad (m/s2)

b= Coeficiente de inercia de masas rotatorias (1,04 a 1,08)

Traccin ferroviariaResistencia de inercia

T i f i i


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Para a0 sen a tg a

Rp = P tga= P iy

rp = i

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

Traccin ferroviariaResistencia a las pendientes

P cos aP sen a

Pa

Resistencias alrozamiento y alrodamiento

v

Fuerza que seopone al

movimiento


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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 ferroviariaResistencia a las curvas horizontales

Debida al rozamiento de las ruedas sobre los rieles (pestaasy llantas) para acomodarse al cambio de curvatura que haceque el externo sea ms largo que el interno.


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FG = F - RL TL

LOCOMOTORA TREN REMOLCADO

TL T

FG

F

Traccin ferroviariaFuerza en el Gancho


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Traccin ferroviariaFuerza tractiva de la locomotora (I)

V

mTL

Vc = Velocidad Crtica

Curva de Fuerza Tractiva aPlena Potencia

F = 270 P / V

donde:F = Fuerza en la llanta (kg)P = Potencia (HP)V = Velocidad (km / h)


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Traccin ferroviariaFuerza tractiva de la locomotora (II)

V

mTL

Vr= Velocidadde Rgmen

R del tren

R > F Sin movimiento

Fa = F - R

disponible para acelerar


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En la mxima rampa que puede subirse por simple adherencia:R =mTL = Ro + Ri + Rp + Rc

si V = cte y es una una recta Ri = Rc = 0

mTL = ( ro + rp ) ( T + TL)

mTL = ( roc + imx ) ( T + TL)

imx= [mTL / ( T + TL) ] - roc

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

Rampa Mxima


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Velocidad de Rgimen Continuo (VRC)Mnima velocidad a plena potencia que puede mantenerse portiempo ilimitado sin recalentamiento excesivo de los motores (datodel fabricante).

Rampa Determinante (id)Mxima rampa para mxima potencia y Velocidad de RgimenContinuo.

Rampas mayores pueden salvarse a velocidades menores o porinercia o corte del tren a velocidades menores que VRC.

En general puede adoptarse id = 25 %o.

Rampa Determinante


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Longitud 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.

Longitud Virtual


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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 p R ) (a / 360)]

= k ( T + TL) a

con k = 500 t 2 p / 360 = 8,73 t

Trabajo mecnico en un trazado

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