dinamica de trenes locomotoras
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7/28/2019 DINAMICA DE TRENES LOCOMOTORAS
http://slidepdf.com/reader/full/dinamica-de-trenes-locomotoras 1/30
0
50000
100000
150000
200000
250000
0 10 20 30 40 50 60 70 80
F u e r z a r e s i s t e n t e y d e e m p u j e e n N
Velocidad km/h
Fuerza de empuje
de tren
(locomotora)
Fuerza resistente al tren
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Para determinar las variables relevantes que determinan el movimiento de un tren
Para lograr este objetivo se analizarán los siguientes aspectos:
ºLos esfuerzos resistentes debido al movimiento a una velocidad determinada, tomando
ºLas limitaciones del esfuerzo de tracción ejercidas en las ruedas a una velocidad dada a causa
de la adherencia de la locomotora
ºEl esfuerzo de tracción necesario en velocidad
A) Resistencia en línea recta y trazado horizontal (Fórmula de Davis)
1.1.- Resistencia al rodado de locomotora
Masa del coche
Número de ejes del coche
Superficie frontal del coche
Velocidad del coche
A
B
C
D
B) Resistencia por curvatura (Fórmula de Desdowitz)
MOV
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2.1.- Resistencia por curvatura
Trocha de la vía
Radio de curva de la vía
Masa de locomotora
Aceleración de la gravedad
C) Cambios energéticos del tren debido a la pendiente
3.1.- Resistencia debida a la pendiente
Masa de locomotora
Aceleración de la gravedad
Angulo de via y plano horizontal
D) Fuerza de empuje del tren
4.1.- Fuerza de empuje del trenPotencia nominal de la locomotora
Velocidad del tren
E) Fuerza de empuje máxima (arranque)
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5.1.- Fuerza de empuje máximaCoeficiente de roce entre rueda y riel (adherencia)
Aceleración de la gravedad
Peso adherente de la locomotora
Coeficiente de estado de vía férrea
Velocidad del tren partida
Masa de la locomotora
Número de ejes tracción
Número de ejes total
6.- Gráfica para fuerza resistente
Velocidad Resistencia al rodado en línea recta Newton Resistencia por curva
0.5 10336.29465 53550
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1 10387.71066 53550
2 10492.67675 53550
4 10711.14524 53550
6 10940.99548 53550
8 11182.22746 53550
10 11434.84117 53550
14 11974.21384 5355018.966253 12707.23086 53550
21.973 13185.13207 53550
22 13189.54007 53550
24.34 13579.4465 53550
31.85555058 14937.11829 53550
38 16166.51614 53550
42 17024.57758 53550
50 18877.28136 53550
52.18214 19414.2499 53550
60 21449.25028 53550
65 22841.93857 53550
70 24305.76275 53550
75 25840.72281 53550
80 27446.81876 53550
90 30872.41833 53550
Velocidad Fuerza resistente total Velocidad
0.5 153850.29 0.5
1 153901.71 1
2 154006.68 2
4 154225.15 46 154455.00 6
8 154696.23 8
10 154948.84 10
14 155488.21 14
18.966253 156221.23 18.966253
21.973 156699.13 21.973
22 156703.54 22
24.34 157093.45 24.34
31.85555058 158451.12 31.85555058
38 159680.52 38
42 160538.58 42
50 162391.28 50
52.18214 162928.25 52.18214
60 164963.25 60
65 166355.94 65
70 167819.76 70
75 169354.72 75
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ARICA LA PAZ
Un tren de mercancias de 1000 toneladas se refrentará en una pendiente descendente de 10 por
de aire
Un tren de mercancias de 320 toneladas se refrentará en una pendiente descendente de 30 por mi
de aire
Un tren de mercancias de 600 toneladas se refrentará en una pendiente descendente de 20 por mi
de aire
Un tren de mercancias de 140 toneladas se refrentará en una pendiente descendente de 60 por mi
de aire
Un tren de mercancias de 320 toneladas se refrentará en una pendiente descendente de 30 por mi
de aire
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1869.53424
90
6
11.368 metros cuadrados
25 kilometros/hora
6.37 Valor de tabla 2.1.
128.87 Valor de tabla 2.1.
0.091336 Valor de tabla 2.1.
0.044688 Valor de tabla 2.1.
toneladas
Newton
MIENTO DE UN TREN
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6300 Newton
1 metros
70 metros
90 toneladas
9.8
10584.00
90
9.8
12
164160 Newton1140000 Watt
25
Toneladas
metros por segundo cuadrado
kilómetro por hora
metros por segundo cuadrado
Newton
tanto por mil
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22.50767962 toneladas
220800.340.250085
9.81
90000
1
0.00588
90
6
6
Resistencia por pendiente Fuerza de empuje Fuerza de empuje máxima
89964.00 8208000 220800.3371
metros por segundo cuadrado
kilogramos
Vía seca
kilometro por hora
toneladas
NewtonsValor de 25% de adherencia en LDE serie 100
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89964.00 4104000 220800.3371
89964.00 2052000 220800.3371
89964.00 1026000 220800.3371
89964.00 684000 220800.3371
89964.00 513000 220800.3371
89964.00 410400 220800.3371
89964.00 293142.8571 220800.337189964.00 216384.3327 220800.3371
89964.00 186774.678 220800.3371
89964.00 186545.4545 220800.3371
89964.00 168611.3394 220800.3371
89964.00 128831.5513 220800.3371
89964.00 108000 220800.3371
89964.00 97714.28571 220800.3371
89964.00 82080 220800.3371
89964.00 78647.59858 220800.3371
89964.00 68400 220800.3371
89964.00 63138.46154 220800.3371
89964.00 58628.57143 220800.3371
89964.00 54720 220800.3371
89964.00 51300 220800.3371
89964.00 45600 220800.3371
Fuerza de empuje
220800.3371
220800.3371
220800.3371
220800.3371220800.3371
220800.3371
220800.3371
220800.3371
220800.3371
186774.678
186545.4545
168611.3394
128831.5513
108000
97714.28571
82080
78647.59858
68400
63138.46154
58628.57143
54720
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il a la velocidad de 55 km/h aprox. Sin freno
l a la velocidad de 38 km/h aprox. Sin freno
l a la velocidad de 35 km/h aprox. Sin freno
l a la velocidad de 15 km/h aprox. Sin freno
l a la velocidad de 38 km/h aprox. Sin freno
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Número de vagones de carga 9
1.2.- Resistencia al rodado de la carga 11822.7029
Masa del coche con carga 75
Número de ejes del coche 4
Superficie frontal del coche 11
Velocidad del coche 25
A 6.37
B 128.87
C 0.137004
D 0.00923944
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2.2.- Resistencia por curvatura 47250
Trocha de la vía 1
Radio de curva de la vía 70
Masa del coche 75
Aceleración de la gravedad 9.8
3.2.- Resistencia debida a la pendiente 79380.00
Masa del vagon de carga 75
Aceleración de la gravedad 9.8
Angulo de via y plano horizontal 12
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Fuerza resistente total
153850.29
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153901.71
154006.68
154225.15
154455.00
154696.23
154948.84
155488.21156221.23
156699.13
156703.54
157093.45
158451.12
159680.52
160538.58
162391.28
162928.25
164963.25
166355.94
167819.76
169354.72
170960.82
174386.42
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Para arrastrar
675 toneladas de carga
Newtontoneladas
metros cuadrados
kilometros/hora
Valor de tabla 2.1.
Valor de tabla 2.1.
Valor de tabla 2.1.
Valor de tabla 2.1.
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Newton
metros
metros
toneladas
metros por segundo cuadrado
Newton
Toneladas
metros por segundo cuadrado
tanto por mil
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0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0 500 1000 1500 2000 2500
T o r q u e N - m
d e m o t o r
d e t r a c c i ó n M D - 4
1 8 B V R
Velocidad RPM de motor de tracción MB-418BVR
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Análisis de motores de tracción para uso ferroviario
A) Característica dinamica
Las curvas de características de los motores de tracción eléctricas de corriente continua
para servicio ferroviario contemplan características bien definidas como se muestra
a continuación:
De esta gráfica se pueden obtener diferentes condiciones de funcionamiento
por ejemplo para una corriente de 200 A el esfuerzo tractivo es de 35 lbf y la velocidad es de 60 mph
Todo esto se cumple para un diámetro de rueda de 40 inch., 600 V, y una relación de transmisión
63/20.
Algunas relaciones importantes para análisis:
**Las curvas de eficiencia son realizadas a una temperatura de 75°C
**La velocidad de la locomotora es proporcional al diametro de las ruedas
**La velocidad de la locomotora varia de manera inversamente proporcional a la relacion de transmisio
de corona/piñon
**El esfuerzo tractivo varia de manera directamente proporcional a la relacion de transmision e inversa
al diametro de rueda
**El esfuerzo tractivo a cualquier corriente es practicamente independiente de la tension, la
varia en proporcion a la fuerza contra electromotriz.
**La caida de tension en la rtesistencia del bobinado de excitación es deducible para cualquier corrient
conociendo su resistencia
**La caida de tension en las escobillas es en la practica asumida como 2V.
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**La diferencia entre el voltaje en terminales y la caida de tension resistiva total es la fuerza
electromotriz
Por ejemplo:
Para la figura 44, el motor tiene una resistencia de bobina de aproximadamente 0.095 ohms y a 200 A
y 600 V la velocidad del tren es de 30 mph. Con la misma corriente pero a 300 V la velocidad del tren
disminuye en una razon de 600V-19V-2V a 300V-19V-2V es decir de 579V a 279V
por regla de tres la relacion da que la velocidad es de 14,5 mph.
Potencia nominal motor 1 Potencia nominal motor 2
550 A 600 A
390 V 400 V
190 kW 216 kW
6 motores de tracción 6 motores de tr
1140 kW 1296 kW
Esfuerzo tractivo Esfuerzo tractivo
kg kg
1287 kW 1440 kW
115 kW 115 kW
1402 kW 1555 kW
1492 kW 1492 kW
90 kW -63 kW
15 kW -10.5 kW
En conclusión la potencia del motor diesel es insuficiente
Análisis de características de motores de traccion serie de corriente continua
Proporcionalidades para motor serie DC
a
aaa
k
R I V
n
akI
acTnk P
aaabaa
a
R I V I k k n
VI P
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Torque Voltaje en terminales Velocidad de rotación
2519.953254 390 720
2322.388919 390 750
2147.179104 390 780
1991.074176 390 810
1808.088259 390 850
1612.770083 390 900
1306.343767 390 1000
1079.622948 390 1100
907.1831715 390 1200
772.9844775 390 1300
666.5019219 390 1400
580.5972298 390 1500
Torque Velocidad de rotación Torque
2519.953254 720
2322.388919 750
2147.179104 780
1991.074176 810
1808.088259 850
1612.770083 9001306.343767 1000
1079.622948 1100
907.1831715 1200
772.9844775 1300
666.5019219 1400
580.5972298 1500
Torque Velocidad de rotación
1035.48375 720
954.3018241 750
882.3056806 780
818.1600001 810
742.9685482 850
662.7096001 900
536.7947761 1000
443.6320463 1100
372.77415 1200
317.630045 1300
273.8748857 1400
238.575456 1500
cbaa
baa
abaa
a
k k k n
V T
k k n
V P
Rk k n
V I
2
2
2
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n
elocidad
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contra
Potencia de salida de motores de tracción
acción
Potencia de entrada necesaria para motores de tracción
Potencia necesaria para auxiliares mecánicos
Potencia necesaria motores de traccion y auxiliares mecánicos
Potencia nominal de motor diesel
Reserva de potencia
Potencia aprovechable por motor de tracción
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Potencia Voltaje variable
190000 0.01656774 250
1306343767
Corriente Voltaje contante Torque Corriente Voltaje constante
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