Post on 11-Jul-2015
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 1/35
CUANDO EL TRENVENCE A LAMONTAÑA
…dijeron que era imposible…
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 2/35
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
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 3/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 3
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:
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 4/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 4
TRACCIÓN FERROVIARIA
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
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 5/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 5
TRACCIÓN FERROVIARIA
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
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 6/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 6
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
TRACCIÓN FERROVIARIA
Fenómeno de Rodadura
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 7/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 7
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
TRACCIÓN FERROVIARIA
Resistencias al Avance
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 8/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 8
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
TRACCIÓN FERROVIARIA
Resistencia a las Pendientes
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 9/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 9
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.
TRACCIÓN FERROVIARIA
Rampa Máxima
Rampa que requiere para ser superada un incremento de traccióntal, que EXCEDE EL LÍMITE DE ADHERENCIA ( deslizamiento).
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 10/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 10
• 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?
TRACCIÓN FERROVIARIA
Rampa Máxima
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 11/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 11
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
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 12/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 12
• Las alternativas anteriores mantenían los valores de las
pendientes dentro de los máximos permitidos por la adhe-
rencia rueda-carril.
TRACCIÓN FERROVIARIASubida en Rampas
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 13/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 13
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.
TRACCIÓN FERROVIARIASubida en Rampas
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 14/35
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
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 15/35
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 15
EL TREN CREMALLERA
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 16/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 16
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
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 17/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 17
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.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 18/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 18
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 ).
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 19/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 19
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.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 20/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 20
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%!!!
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 21/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 21
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.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 22/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 22
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
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 23/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 23
Sistemas de Cremallera
Existen fundamentalmente 4 sistemas de cremallera:
RIGGENBACH ABT STRUB LOCHER
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 24/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 24
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.
Sistemas de Cremallera
SISTEMA DE RIGGENBACH
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 25/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 25
SISTEMA DE ABT
Sistemas de Cremallera
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.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 26/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 26
Sistemas de 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.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 27/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 27
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.
Sistemas de Cremallera
Los límites de ataque de pendiente rondan el 25÷30% tantopara este sistema como para el de Abt.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 28/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 28
Sistemas de 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%).
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 29/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 29
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 .”
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 30/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 30
Algunos diseños destacados
CREMALLERA DEL MONTE WASHINGTON
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”
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 31/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 31
Primer tren de pasajeros en 1869.
Hoy día se mantiene operativo realizando subi-
das de 3120 m con pendientes que rondan el37%
CREMALLERA DEL MONTE WASHINGTON
Algunos diseños destacados
(el 2º más escarpado del mundo).
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 32/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 32
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.
Algunos diseños destacados
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 33/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 33
Algunos diseños destacados
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.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 34/35
EL TREN CREMALLERA
Trabajo de curso de Ferrocarriles 06/07 34
Algunos diseños destacados
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.
5/11/2018 Presentación Ferrocarriles (para exponer (con animaciones)) - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/presentacion-ferrocarriles-para-exponer-con-animaciones 35/35
F
I N