TP - Enunciado (1º cuatrimestre 2009)

FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA DEL TRANSPORTE 2009
TRABAJO PRÁCTICO
MODULO: FERROCARRILES
PARTE UNO
Se considera una vía férrea sobre la cual corren trenes hasta 120 Km/hora.
La altimetría es muy suave y las curvas que se encuentran se pueden
agrupar del modo siguiente: 3 curvas de 600 metros de radio; 5 curvas de
1.000 m, 4 curvas de 1.600 m y 2 curvas de 2.000 m de radio.
La trocha es de 1,435 metros y el ancho de cabeza del riel, 65 mm.
A – Sobreancho de la trocha
Si la base rígida de las locomotoras que circulan en esa vía es de 3,40
metros, calcular el sobreancho teórico que debe darse a las curvas que
tienen los radios mencionados. Suponer en los cálculos que el eje trasero
se coloca perfectamente en el radio de la curva.
B – Sobreancho de barrido
El coche ferroviario mas largo mide L= 24 m y su ancho de caja es A = 3,20
m.
En vía recta ningún obstáculo fijo debe estar a menos de 2,30 m del eje de
la vía.
Calcular a qué distancia mínima debe situarse cualquier obstáculo en las
curvas de radios indicadas, considerando el barrido interno y el barrido
externo.
La base rígida de los boguis de ese coche es de 2 m y la separación de los
centros de bogues es de 18 m.
C – Peralte
Las normas del país determinan que el peralte práctico es 2/3 del teórico sin
exceder el máximo de 160 mm.
Por otra parte las normas fijan que la aceleración no compensada máxima
aceptable es 0,60 m/s2.
Para los trenes que corren a la velocidad indicada, calcular para cada tipo
de curva:
i.
ii.
iii.
iv.
Peralte teórico.
Peralte aplicado.
Aceleración compensada y no compensada.
Velocidad máxima que podría aplicarse en cada una de las curvas.
D – Curva de transición
Para cada uno de los tipos de curvas, calcular la longitud de la curva de
transición si la pendiente máxima del riel “alto” respecto del riel “bajo” es del
1 por mil.
E - Vuelco
Si el centro de gravedad del material que circula está ubicado a 2 metros
sobre nivel del riel. Calcular, para los 4 tipos de curva:
i.
ii.
Velocidad a la que se produciría el vuelco sobre las curvas indicadas,
no existiendo peralte.
Idem, habida cuenta del peralte aplicado.
PARTE DOS
Se considera una locomotora de 6 ejes, todos motores, cuyo peso en régimen de
marcha es de 114 t. La potencia máxima transmitida a las llantas es de 2.350 HP.
El coeficiente de adherencia se acepta m = 0,18. El tren remolcado consta de 40
vagones de 4 ejes, cargados al máximo. El peso por eje admisible por la vía es de
20 toneladas.
La superficie frontal de la locomotora es de 11 m 2 y la correspondiente a los
vagones de 9 m2
Las fórmulas de Davis que dan la resistencia al avance (en kgr / tonelada) de la
locomotora y de los vagones son las siguientes:
locomotora
ro = 0,65 + 13,15 / w + 0,00932 V + 0,00452 A V 2 / n w
vagones
ro = 0,65 + 13,15 / w + 0,01398 V + 0,000943 A V 2 / n w
Calcule lo siguiente (si encuentra que le falta un dato, asúmalo).
A – Fuerzas de tracción
Suponiendo total aprovechamiento de la potencia motriz, calcular y tabular en
función de la velocidad (expresada en Km/hora):
a) La fuerza en la llanta de cada eje tractor.
b) La fuerza en el gancho de la locomotora.
c) La fuerza en el gancho entre los vagones 20 y 21.
c) La velocidad mínima a que la locomotora podrá funcionar a régimen de máxima
potencia sin deslizamiento de sus ruedas sobre el riel.
d) La potencia desarrollada por la locomotora en la llanta y en el gancho.
B – Resistencia
Calcular y tabular la resistencia al avance del tren (locomotora incluida) en vía
recta y horizontal, a velocidad constante.
C - Velocidad máxima de régimen
Calcular la velocidad máxima que el tren puede alcanzar, suponiendo que el
trazado es horizontal.
Lo mismo, si el tren enfrenta una rampa continua del 4%o en un trazado con
curvas de radios 600 m.
D – Rampa máxima
Rampa máxima continua en recta que el tren puede recorrer a velocidad
constante. ¿A que velocidad podrá hacerlo?
E – Frenado
Si el frenado se realiza usando únicamente el freno de los vagones, de los cuales sólo
tienen freno la mitad de los ejes, cual será la aceleración de frenado del tren vacío y del
tren íntegramente cargado. Considerar para el máximo esfuerzo de frenado un coeficiente
de adherencia de 0,10 y el peso tara de cada vagón, igual a 20 toneladas. Calcule la
distancia de frenado en ambos casos si la aceleración se mantiene constante durante
todo el frenado. Suponga al tren inicialmente corriendo al 90% de la velocidad de régimen
del tren cargado en vía horizontal.