de los nuevos materiales

Jornada Técnica de la PTFE:
INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN MATERIALES
CON APLICACIÓN EN EL ÁMBITO FERROVIARIO
Madrid, 26 de febrero de 2015
NUEVOS MATERIALES
CERTIFICACIÓN Y MARCO REGULATORIO
Juan Manuel Ramírez
Jefe de Proyectos I+D+i - Patentes Talgo
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
C t id
Contenidos
1. Materiales utilizados en el material rodante actual.
2. Tendencias y proyectos conocidos.
3 Razones para el uso de materiales alternativos.
3.
Razones para el uso de materiales alternativos
4. Marco normativo del material rodante actual.
5. Homologación de nuevos materiales en estructuras de vehículos.
6. Proyecto europeo REFRESCO.
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Materiales utilizados en el Materiales
utilizados en el
material rodante actual
• Actualmente el acero y el aluminio son los materiales estructurales utilizados.
• Aportan ventajas por resistencia y conocimiento maduro de las tecnologías de fabricación y
maduro de las tecnologías de fabricación y montaje.
• Tienen como algunos inconvenientes el peso Tienen como algunos inconvenientes el peso
(acero) y la resistencia de las uniones (aluminio)
• Están en zona de madurez tecnológica.
Están en zona de madurez tecnológica
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
T d i
Tendencias y proyectos conocidos
t
id
• NGT (DLR)
• Alstom AGV
• Talgo XXII
• TTX Corea
• Schindler Waggon (filament
winding car body)
• Kawasaki (bogie)
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Razones para el uso de materiales Razones
para el uso de materiales
alternativos
• Ligereza
• Fabricación en serie / ensamblaje
Fabricación en serie / ensamblaje
• Reparabilidad y mantenibilidad
• Éxito en otras industrias
É
• Coste
Financiado por:
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Marco normativo del material Marco
normativo del material
rodante actual
• ETI
• Normas nacionales (ETH, etc…)
Normas nacionales (ETH, etc…)
• Normas específicas
•
•
•
•
•
•
•
Fuego
Confort
Resistencia
Choque
Compatibilidad electromagnética
Ruido y vibraciones
Ruido y vibraciones
Uniones
• Otros mercados (FRA, zona 1520…)
Otros mercados (FRA, zona 1520…)
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Homologación de nuevos materiales Homologación
de nuevos materiales
en estructuras de vehículos
Enfoque para el análisis normativo y de certificación
Enfoque para el análisis normativo:
•
Uso del Método Común de Seguridad (MCS) en el análisis de las normas y estándares existentes para U
d l Mét d C ú d S
id d (MCS)
l áli i d l
tá d
it t
estructuras de caja ferroviarias metálicas y en materiales compuestos.
•
El propósito del MCS es el de investigar todos los peligros potenciales, no solo centrándose en los estándares existentes.
•
El método MCS es una forma estructurada de llevar a cabo un análisis exhaustivo de las normas existentes para
El método MCS es una forma estructurada de llevar a cabo un análisis exhaustivo de las normas existentes para la caja del vehículo. Enfoque para el análisis de Certificación: •
La certificación de los vehículos ferroviarios se rige por las actuales ETIs. Éstas se desarrollan principalmente para materiales “tradicionales”. pa a ate a es t ad c o a es
•
Una estructura de caja en material compuesto puede ser considerada como una “solución innovadora”. El proceso para trabajar con soluciones innovadoras ha sido considerado en la ETI
•
Utilizar la experiencia de otras industrias, con especial atención a la industria aeronáutica.
Enfoque de las normas existentes:
Enfoque de las normas existentes
•
Los requisitos para una norma están basados en principios básicos.
•
Debería realizarse una revisión sobre la aplicabilidad y de los principios básicos y, en caso de ser necesario, realizar una propuesta de adaptación para su aplicación a cajas en materiales compuestos.
Financiado por:
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Homologación de nuevos materiales Homologación
de nuevos materiales
en estructuras de vehículos
Análisis de los vacíos en la normativa
• Enfoque aproximativo
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p
• Normas de otras industrias
• Buenas prácticas de otras industrias
• Análisis de vacíos en la norma –
Análisis de vacíos en la norma Revisión de la normativa
Revisión de la normativa
• Normas que se deben coger de otras industrias
• Normas existentes que se deben adaptar con aportes de otras
industrias
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
•
•
•
•
•
•
•
•
Fuego
Confort
Resistencia
Choque
Compatibilidad electromagnética
Ruido y vibraciones
Uniones
…
Homologación de nuevos materiales Homologación
de nuevos materiales
en estructuras de vehículos
Procesos de homologación existentes y P
d h
l
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normas técnicas Financiado por:
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Homologación de nuevos materiales Homologación
de nuevos materiales
en estructuras de vehículos
El “Common Safety Method” – Métodos Comunes de Seguridad
• Métodos Comunes de Seguridad (Reglamento Europeo 352/2009).
• Los Métodos Comunes de Seguridad (MSS) es un procedimiento obligatorio, b d
basado en el riesgo, aplicable cuando una nueva tecnología se introduce en el l i
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l
sector ferroviario.
• El objeto de MCS es investigar todos los posibles peligros, no únicamente centrarse en las normas (existentes) como por ejemplo: EN 12663 EN 15227 y
centrarse en las normas (existentes), como por ejemplo: EN 12663, EN 15227 y EN 45545.
• El método MCS es una forma estructurada para llevar a cabo un análisis exhaustivo de las normas existentes para la caja del vehículo. El resultado exhaustivo de las normas existentes para la caja del vehículo. El resultado
también se puede utilizar para el desarrollo de la matriz de requisitos.
• MCS también se ha desarrollado para evitar en el sector ferroviario el uso de la seguridad como una barrera para el acceso al mercado o una excusa para Financiadoresistirse al cambio.
por:i i
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Homologación de nuevos materiales Homologación
de nuevos materiales
en estructuras de vehículos
Los MCS funcionan de acuerdo a los siguientes principios/pasos:
• Es la propuesta un cambio significativo? ( Sí, los composites son nuevos materiales en la estructura primaria)
materiales en la estructura primaria)
• Definición del sistema: Definir el alcance, función, interfaces, etc.
• Identificación de peligros: ¿Qué puede ocurrir? Cuándo? Cómo? Etc
Etc.
• Clasificación de Peligros: ¿Es el peligro aceptable? SÍ o NO.
• Principios de Riesgos Aceptables: De que manera un peligro puede ser aceptado? Uso de referencias, otras industrias.
• Evaluación e implementación
Financiado por:
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Homologación de nuevos materiales Homologación
de nuevos materiales
en estructuras de vehículos
El primer paso del Método Común de Seguridad es comprobar si el cambio es lo suficientemente importante como para llevarlo a cabo.
p p
p
g
,
Cuando la modificación propuesta tiene un impacto en la seguridad, el proponente decidirá, por la opinión de expertos, la importancia del cambio en base a los siguientes criterios:
• Consecuencia del fallo
• Novedad utilizada para implementar el cambio
• Complejidad del cambio
• Monitorización
• Reversibilidad
• Adicionalidad
Se concluye que la aplicación de estructuras de material compuestas en el S
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sector ferroviario es un cambio significativo y por lo tanto es necesario realizar una evaluación de riesgos, que comenzará con una definición del sistema.
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Homologación de nuevos materiales Homologación
de nuevos materiales
en estructuras de vehículos
Uso en España
• Los vehículos ferroviarios que vayan a circular por la red de interés general deberán ser conformes para su uso según la ETH que sea de aplicación
su uso según la ETH que sea de aplicación. • Para el caso de estructura de caja de coches de pasajeros la certificación se realizará a través de la ETH Coches de Pasajeros o la ETH Autopropulsados.
• El subsistema “estructura de caja” no queda considerado en ningún caso como Componente Característico Por ello deberá evaluarse la conformidad de la estructura de caja dentro de la
Característico. Por ello, deberá evaluarse la conformidad de la estructura de caja dentro de la evaluación de un vehículo ferroviario completo.
• Para realizar la evaluación de conformidad, el solicitante requerirá para tal fin la colaboración a un Organismo Certificador acreditado. un vehículo haya sido evaluado según una o varias ETI’ss y los requisitos que precise cumplir y los requisitos que precise cumplir
• Cuando
Cuando un vehículo haya sido evaluado según una o varias ETI
según las ETH’s coincidan con los contenidos en dichas ETI’s, será suficiente la evaluación ya realizada.
• Las soluciones innovadoras no se ajustan a las exigencias de las actuales ETH por lo que requerirán nuevas especificaciones o nuevos métodos de evaluación, que serán establecidas por el Organismo Certificador.
• Además, se deberá exponer las diferencias con respecto al apartado o apartados correspondientes de la ETH aplicable al organismo legalmente competente para realizar el proceso de evaluación, así como al organismo regulador.
Financiado por:
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P
Proyecto europeo REFRESCO
t
REFRESCO
• Motivación
• Objetivos del proyecto
del proyecto
• Contenido
• Alcance
• Impacto esperado
• Estructura del proyecto
• Paquetes de trabajo
de trabajo
• Cronograma
Financiado por:
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M ti ió
Motivación
• La industria del transporte se ha dedicado desde hace mucho tiempo a la aplicación de nuevos materiales li
ligeros para estructura primaria sin comprometer la t t
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seguridad.
• También la industria ferroviaria, pero la También la industria ferroviaria pero la
implementación ha sido lenta debido principalmente a la falta de procedimientos de certificación adecuados hí l f
i i
para un vehículo ferroviario.
• Tales procedimientos son necesarios para que el material rodante hecho de un material nuevo funcione material rodante hecho de un material nuevo funcione
y sea al menos tan seguro como un vehículo hecho con el material al que sustituye.
Financiado por:
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Ref. PTR-2014-0351
Obj ti
Objetivos
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del proyecto
t
• El proyecto REFRESCO tiene como objetivo crear el marco normativo para el uso de nuevos materiales p
estructurales en cajas de vehículos ferroviarios.
• Se analizarán los procedimientos de certificación Se analizarán los procedimientos de certificación
existentes, los vacíos identificados y se desarrollarán metodologías de prueba y evaluación
desarrollarán metodologías de prueba y evaluación de materiales.
Financiado por:
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Ref. PTR-2014-0351
C t id
Contenido
• La disminución necesaria del consumo de energía, así como el aumento de la capacidad de los trenes d
de viajeros y mercancías debe ser apoyada por el í d b
d
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material rodante ligero.
• La evolución del material rodante actual requiere la L
l ió d l t i l d t
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l
aplicación de nuevos materiales similares a los utilizados en otras industrias.
utilizados en otras industrias.
• El primer paso será hacer frente al desafío de la p
certificación de los componentes relacionados con la seguridad que harán uso de materiales innovadores.
Financiado por:
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Ref. PTR-2014-0351
Alcance
Al
Las actividades de investigación serán los siguientes:
• Evaluación
Evaluación comparativa de los materiales más comparativa de los materiales más
prometedores desarrollados en otros sectores que pudieran ser implementados en el material rodante ferroviario.
ferroviario
• Obtener una mejor comprensión del comportamiento de los nuevos materiales y las consecuencias de su uso y las consecuencias de su uso
de los nuevos materiales
en el sector ferroviario.
• Estudio de la influencia de las características de los nuevos materiales en el mantenimiento del material rodante, con el fin de considerar su uso en el ciclo total de vida del vehículo.
Financiado por:
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Ref. PTR-2014-0351
I
Impacto
t esperado
d
• Identificación de los requisitos de los nuevos materiales en términos de fiabilidad, mantenibilidad y seguridad.
• Elaboración de normas, sobre todo en términos de Elaboración de normas sobre todo en términos de
seguridad, para el material rodante ferroviario, capaz de permitir y apoyar el desarrollo y uso de nuevos materiales ligeros.
ligeros
• Reducción del consumo de energía del material rodante por la introducción de nuevos materiales ligeros.
d l
d dd l
d
d
• Mejora de la competitividad de las industrias de transporte.
• Creación de nuevas habilidades y oportunidades de trabajo.
• Tecnologías para avances en los procesos industriales.
Tecnologías para avances en los procesos industriales
• Conceptos de producto y sistema innovadores.
Financiado por:
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Ref. PTR-2014-0351
Et t
Estructura del proyecto
d l
t
Financiado por:
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Ref. PTR-2014-0351
Et t
Estructura del proyecto
d l
t
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
P
Paquetes
t de trabajo
d t b j
• WP1: Funciones administrativas.
• WP2: Benchmarking de materiales y análisis normativo.
• WP3: Fuego y humo / Ruido y Vibraciones / Compatibilidad Electromagnética (EMC).
• WP4: Resistencia estructural y análisis de fatiga.
l
ál d f
• WP5: Crashworthiness.
WP6: Fabricación y uniones
• WP6: Fabricación y uniones.
• WP7: Diagnóstico y gestión de daños.
• WP8: reparabilidad
WP8: reparabilidad y mantenibilidad.
y mantenibilidad
• WP9: Actividades de difusión/compilación de resultados.
Financiado por:
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Ref. PTR-2014-0351
E
Empresas
participantes
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WP
C
Content
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Leader
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Rest
off Participants
P i i
1
Administrative functions
UNIFE
UNEW
2
Materials Benchmarking and Gap g
p
Analysis
UNEW
UNIFE, Alstom,
,
, Ansaldobreda, Bombardier, DLR, ,
,
,
DuPont, Lloyd’s Register, SNCF, Talgo, UTC
3
Fire and Smoke / N&V / Electromagnetic Compatibility
DLR
UNIFE, Alstom, Astrium, Bombardier, DuPont, SNCF, Talgo, UNEW, UTC
4
Structural resistance and fatigue analysis
CAF
UNIFE, Alstom, Astrium, Bombardier, DLR, Siemens, SNCE, Talgo, UNEW, UTC, Vossloh
5
Crashworthiness
6
Joint and Manufacturing
7
Prognostic and Health Management
Prognostic and Health Management
8
Reparability & Maintainability
Financiado
9 por:
Dissemination
and transfer activities
Alstom
UNIFE, Ansaldobreda, Bombardier, Siemens, SNCF Talgo Tecnalia, UNEW, Vossloh
SNCF, Talgo,
Tecnalia UNEW Vossloh
Bombardier
UNIFE, Astrium, CAF, DLR, SNCF, Talgo, Tecnalia, TWI, UNEW
Astrium
UNIFE, Alstom, CAF, DLR, Siemens, SNCF, Talgo, UNIFE,
Alstom, CAF, DLR, Siemens, SNCF, Talgo,
TWI, UTC
Talgo
UNIFE, Alstom, Astrium, CAF, DLR, SNCF, Tecnalia,
TWI, Vossloh
UNIFE
Talgo, UIC
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Ref. PTR-2014-0351
Cronograma
Financiado por:
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www.ptferroviaria.es
tf
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Financiado por:
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