Chapter 2 Linearly Interpolated Density (LID) Method for Linear Quan-
2.3 LID Method with Improved Tail Density Estimation
2.2.6 Vagones
Un vagón se comprende de la caja, que suele ser cerrada, del rodamen y del bastidor que une a ambas partes y lleva los elementos de tracción y choque.
Los vagones deben satisfacer numerosas exigencias, que incluso se contradicen en parte, siendo las más importantes: Poco peso con gran volumen, resistencia a los golpes, desgaste y aguas ácidas, marcha segura, facilidad para el paso de curvas, solidez suficiente y descarga lo más cómoda posible.
Finalmente, deben adaptarse a las condiciones especiales de la mina, expresadas por el tamaño y forma de la sección de las galerías de arrastre y de la sección del pozo. El cumplimiento de estas condiciones no es posible en su totalidad. Por ejemplo, la vagoneta de madera es barata, pero poco resistente al desgaste y los choques, Los vagones bajos son estables, se arrastran y cargan fácilmente, pero para que tengan bastante volumen tienen que ser o más largos o más anchos, lo que es desventajoso para el aprovechamiento de la sección. Los vagones de vía ancha son
seguros, pero pasan peor las curvas. Los vagones con poca distancia entre ejes toman con facilidad las curvas, son descargados fácilmente en volcadores de cabeza y se colocan fácilmente en la vía cuando haya descarrilamientos; pero cuando su longitud es grande, no son aptos para la tracción mecánica por su predisposición al balanceo y a los descarrilamientos. Las mayores dificultades para elegir el tipo de vagón nacen de la necesidad de tener en cuenta la sección de las galerías y las condiciones en el interior.
Estos extremos cobran especial importancia cuando se tratan de emplear vagones grandes.
2.2.7 Los rodámenes, distancia entre ejes y ancho de la vía
El conjunto de ejes, ruedas y piezas de unión se denomina rodamen. En los rodámenes hay dos dimensiones de suma importancia: La distancia entre ejes y la distancia entre los bordes interiores de las cabezas de los carriles, o sea, el ancho de vía.
La distancia entre ejes debe aumentar a medida que aumenta el largo del vagón, aunque dentro de ciertos límites, para evitar el balanceo de los vagones. No obstante, se suele mantenerla lo más corta posible, pues si es grande, se origina en las curvas ciertas resistencias debido al gran ángulo de desviación. En vagones pequeños, esta distancia oscila generalmente entre 400 y 600 mm; en vagones del tipo medio, entre 1 000 y 1 200 mm, y en vagones grandes, entre 1 200 y 1 700 mm. En un vagón grande, por ejemplo, de 3 500 mm de largo, puede considerarse normal una distancia entre ejes de 1 300 milímetros. Esta distancia permite el paso perfecto de curvas de 10 m de radio. Con una distancia entre ejes de 1 100 mm, puede disminuirse el radio de las curvas hasta 8 m. Además, los vagones sueltos pasan mejor las curvas que un tren entero, hecho que tiene cierta importancia para la instalación de
En cierto modo el ancho de la vía debe ajustarse a la distancia entre ejes, aunque también tiene que quedar limitado en lo posible para facilitar el paso de curvas, pues en otro caso se originan fuertes resistencias por la tendencia de ambos ejes a rotarse.
2.2.8 Construcción y cuidado de los rodámenes
Para todos los vagones de minas y vagones especiales se emplean rodámenes con cojinetes de rodillos cónicos, mientras que en los rodamientos con cojinetes de rodillos cónicos apenas son usados, debido a su gran fricción. Por otra parte, como es difícil que cierren bien, aumentan los costos de lubricación, y como además las manguetas son más largas, resultan más sensibles a las torceduras por sobrecarga y esfuerzos de arrastre.
En este tipo de rodámenes las ruedas giran independientemente una de la otra, alrededor de un eje fijo, mientras que en los rodámenes con cojinetes corrientes gira el eje con una rueda fija y otra loca. Esto es necesario, ya que en el pase por curvas la rueda que corre sobre el carril exterior recorre un camino mayor que la rueda interior, por lo cual las ruedas fijas aumentaría el rozamiento y el desgaste a causa del frenado mutuo. Los retenes de los cojinetes son de primera importancia para la duración de los rodámenes. Un rodamiento bien protegido contra la entrada de cuerpos extraños puede durar hasta 20 años.
Topes
Los fuertes choques que reciben los vagones durante el servicio son absorbidos en los vagones pequeños por topes rígidos, y en el de tipo medio y grandes, por topes elásticos.
Acoplamientos o enganches
Disponer de enganches prácticos o bien conservados tiene una importancia inapreciable para que el transporte se desarrolle sin trabas: No deben colgar demasiado entre vagones juntos, con el objeto de que no golpeen en el suelo o se enganchen, y cuando esta sueltos, tampoco deben sobresalir sobre los frentes de los vagones. Para que puedan engancharse en los frentes de extracción. Además, deben poseer cierta flexibilidad en la curvas, no obstante, sin demasiada tolerancia, con el fin no resulten en exceso bruscos los tirones de la puesta en marcha, especialmente para el último vagón, y conseguir que el tren en conjunto sea lo más corto y rígido posible.
No deben originar dificultades en el arrastre con cadena flotante.
Uno de los enganches más usados en vagones es el de gancho y anillo según la norma DIN 20582.
2.2.9 Tracción horizontal
Es la fuerza de empuje que se opone a los esfuerzos resistentes debido al movimiento en función a una velocidad.
2.2.10 Los esfuerzos resistentes
Los esfuerzos resistentes son una composición de esfuerzos para un tren (locomotora + material remolcado) producida a una velocidad constante. Esta composición se da de la siguiente manera:
• La suma de resistencias de cualquier naturaleza que, en línea recta y horizontal, se oponen al movimiento del tren (resistencia normal al movimiento).
La resistencia ocasional debido a curvas y la gradiente.
• Los esfuerzos de inercia de las grandes masas (en los arranques y aceleraciones).
2.2.11 Gradiente
Variación de una magnitud en función de la distancia, a partir de la línea en que esta variación es máxima en las magnitudes cuyo valor es distinto en los diversos puntos de una región del espacio.
2.2.12 Peralte
El peralte tiene por finalidad evitar la volcadura de los vehículos, ya que permite equilibrar la acción de la fuerza centrífuga ocasionado por el paso del equipo por una curva. Para el cálculo del peralte ha de intervenir las fuerzas centrífugas y gravitacionales; en este sentido se tendrá que valer de la siguiente fórmula:
Dónde:
h: Peralte en metros. V: Velocidad m/s.
R: Radio de curvatura promedio en metros. g: Aceleración de la gravedad m/s
a: Ancho de la labor en metros.
2.2.13 Radio de curvatura
a. Radio de curvatura interno (RI) b. Radio de curvatura externo (RE)
Para elegir el radio de curvatura óptimo en una mina, se tomará el radio interno del equipo más grande en longitud, que se empleará. Para los cálculos se tomará el radio de curvatura promedio que se obtiene por la siguiente fórmula:
Dónde:
RE: Radio externo RI: Radio interno Rp: Radio promedio
2.2.14 Resistencias al movimiento
Son las fuerzas no controlables que aparecen durante el movimiento sobre la vía y que se oponen al movimiento, se observan dos tipos de resistencias; resistencia normal al movimiento y resistencias suplementarias o incidentes.
2.2.15 Resistencia normal al movimiento
Son las fuerzas que actúan durante el movimiento en el tramo rectilíneo horizontal con velocidades constantes. La resistencia normal al movimiento consta de:
1. La resistencia interna de los vagones (frotamiento de los cojinetes) (RIC).
2. La resistencia del aire, que es proporcional a la sección trasversal del convoy al cuadrado de la velocidad, no se toma en cuenta en tracción subterránea y hasta se puede omitir en
canteras, donde la velocidad de los trenes no sobrepasa de 40 km/h (RA).
3. La resistencia de la vía (frotamiento en rodadura entre la rueda y el carril), (RV).
2.2.16 Resistencia a la rodadura (RR)
Viene representada por la sumatoria de la resistencia normal al movimiento.
Además se puede calcular con la siguiente expresión matemática:
Dónde:
f: Brazo de palanca de la resistencia a la rodadura. D. Diámetro de la rueda.
Q: Peso del vehículo sin incluir los rodámenes. Gr: Peso total del vehículo.
El coeficiente de rozamiento a la rodadura:
Como datos prácticos, para determinar la resistencia a la rodadura se puede utilizar la tabla 2.01.
VIAS EN CONDICIONES NORMALES RR ( Ib./Tc )
Carros con cojinetes de bolas ordinarias 30
Carros con cojinetes de rodillos cilíndricos 15 - 20
Carros con cojinetes son rodillos cilíndricos 10
Carros con cojinetes planos 30
2.2.17 Resistencias suplementarias o incidentes
Son las fuerzas que se oponen al movimiento de la locomotora en determinadas circunstancias y son los que se presentan en los tramos no rectos ni horizontales de las vías, son las resistencias según la presencia de curvas, gradiente, la inercia durante el movimiento con velocidades variables, etc.
2.2.18 Resistencias debido a las curvas (RC)
El paso de las curvas necesita un aumento del esfuerzo de tracción porque se opone al movimiento de los vagones debido a las siguientes razones:
2.2.18.1 Resistencia por gradiente
Como se puede apreciar en la fórmula están representados los componentes de las fuerzas que se tomaran en consideración para cálculo de la resistencia por gradiente, los que estarán en función de la gravedad.
Rg = G. sen θ
Rg = Resistencia total en gradiente debida al peso.
θ = Ángulo que el camino hace con el plano horizontal.
G = Peso del tren.
2.3 NORMA PARA EL SUMINISTRO DE DURMIENTES DE MADERA PARA IMPREGNAR
2.3.1 Alcance
Esta Norma establece las condiciones que deberán cumplir los durmientes de madera para preservar con tratamiento de
CARACTERÍSTICAS FISICO- MECÁNICAS
VALORES MÍNIMOS EXIGIDOS
Descripción Unidad Ensayo Valor
Peso específico aparente Gr/cm3 Norma COPANT 461 0,65
Dureza (Janka) kg/cm2 Norma COPANT 465 700
Durabilidad (con tratamiento) años Norma ASTM- 1416-61 Norma EN 113 20 Compresión perpendicular a la fibra 2 Norma COPANT R466 75
Flexión estática kg/cm2 Norma COPANT 555 1 000
Cizallamiento kg/cm2 Norma COPANT 463 90
Resistencia al arranque de
tirafondos kg. Ver Anexo 4 000
impregnación, de los tipos que se indican a continuación: comunes, especiales para cambios y puentes, para vías ferroviarias de trochas: angosta (métrica o similares); estándar (1 435 m) y ancha (superiores a 1 600 m).
La especie botánica a utilizar para la fabricación de durmientes de madera para preservar es la que se indica en la tabla 2.02.
Nombre botánico Nombre común
Aspidosperma Schletchtendal Quebracho blanco
Fuente: NTP. Ferrocarriles
Tabla 2.02 Especie botánica para la fabricación de durmientes
Además de la especie botánica indicada anteriormente se podrán incluir otras especies que cumplan con las propiedades mecánicas, de durabilidad y de impregnalidad que se indican en la tabla 2.03.
kg/cm
Fuente: NTP (Notas Técnicas de Prevención) Ferrocarriles
Tabla 2.03 Características y valores exigidos para las especies botánicas no incluidas en la tabla 2.02
Los valores de ensayo de la tabla 2.03, están referidos al 12% de humedad.
En caso de utilizar maderas cuyos valores sean inferiores a los establecidos en esta tabla 2.03, se recomienda el empleo de silletas y conectores antirajaduras, y su uso en vías secundarias.
2.3.2 Documentos complementarios
A. Para la aplicación de esta Norma se cumplirá lo establecido en las Normas de referencia que se indican a continuación:
EN 113 - Protectores de la madera. Métodos de ensayo para la determinación de la eficacia preventiva contra los Basidiomicetos destructores de la madera. Determinación de los valores tóxicos.
EN 350 – 1 Durabilidad de la madera y de los materiales derivados de la madera. Durabilidad natural de la madera maciza. Guía para los principios de ensayo y clasificación de la durabilidad natural de la madera.
COPANT 461 - Determinación del peso específico en maderas.
COPANT 465 - Maderas: Método de determinación de la dureza.
COPANT 463 - Maderas: Método de determinación del cizallamiento paralelo al grano.
COPANT 466 - Maderas: Método de determinación de la compresión perpendicular al grano.
COPANT 555 - Maderas: Método de ensayo de flexión estática.
B. Para la aplicación de esta norma se cumplirá lo establecido en los documentos técnicos oficiales o de la aceptación de uso en el país del comprador relativo a:
- Gestión y garantía de la calidad de productos forestales. - Ensayos del durmiente de madera.
El comprador podrá utilizar otra documentación técnica complementaria de reconocido prestigio internacional (I.S.O., U.I.C., C.E.N, AREMA, IRAM), sustituyendo parcial o totalmente los documentos indicados en A siempre que, no se incurra en incompatibilidades, no se disminuya la calidad del producto terminado y se conserve el carácter de obligatorio cumplimiento de la documentación técnica complementaria una vez adoptada.
C. Lo establecido en esta Norma prevalece sobre cualquiera de los documentos técnicos complementarios de exigencias menores a las de la presente Norma.
2.3.3 Definiciones
Durmiente
Es el componente transversal de la vía férrea que transmite al balasto la carga aplicada a los rieles y, junto con la fijación riel – durmiente, controla la trocha.
En el caso de durmientes de madera, se trata de una pieza de madera labrada o aserrada de sección rectangular, con las caras anchas y planas, destinadas a soportar y a sujetar los rieles.
Zona de asiento del riel
Zona ubicada a 25 cm a cada lado del eje del riel (ver figura 2.02).
Cara superior
Superficie correspondiente al ancho más alejado de la médula (ver figura 2.01).
Cara inferior
Superficie correspondiente al ancho más próximo a la médula (ver figura 2.01).
Costado o canto
Superficie correspondiente al espesor (ver figura 2.01).
Médula
Pequeño núcleo existente en el centro del tronco correspondiente al primer desarrollo del árbol y alrededor del cual se forman los anillos de crecimiento (ver figura 2.03).
Duramen
La madera entre la médula y la albura del árbol (ver figura 2.03).
Albura o Sámago
Capa o zona de color generalmente claro situada entre el duramen y la corteza. Contiene células vivas y materiales de reserva del árbol (ver figura 2.03).
Corteza
Envoltura natural exterior del árbol.
Fractura
Ruptura de la fibra de la madera como resultado de un esfuerzo excesivo de compresión o de flexión.
Rajadura
Separación de la fibra de la madera que se extiende en la dirección del eje de la pieza y afecta totalmente el diámetro o espesor de la misma (ver figura 2.04).
Grietas
Separación de las fibras de la madera que no alcanza a afectar dos caras de una pieza aserrada o dos puntos opuestos de la superficie de una madera de sección transversal aproximadamente circular (ver figura 2.04).
Pudrición
Descomposición de la madera producida por la acción de hongos xilófagos, acompañada de un proceso gradual de cambio de características físicas, químicas y mecánicas.
Taladrado
Presencia de galerías, producidas por larvas o individuos adultos, de ciertos insectos forestales que no superen los 6 mm de diámetro.
Apolillado
Existencia en la madera de galerías que contienen un polvo fino producido, principalmente, por larvas, insectos o crustáceos.
Alabeo
Deformación que puede experimentar una pieza de madera por la curvatura de su eje longitudinal, transversal o ambos a la vez.
a) Abarquillado (Acanaladura). Alabeo en dirección transversal a las fibras (ver figura 2.06 a).
b) Combado o arqueado (ver figura 2.06 b).
c) Curvatura lateral o encorvadura. Alabeo de los cantos en el sentido de las fibras (ver figura 2.06 c).
d) Curvatura lateral doble. Alabeo de los cantos en el sentido de las fibras en forma de S (ver figura 2.06 d).
e) Revirado o torcedura. Alabeo helicoidal en la dirección longitudinal y transversal de las fibras (ver figura 2.06 e).
Nudo
Parte de una rama, que por crecimiento secundario en un tronco, se encuentra incluida en él, presentando aspecto y propiedades diferentes a las de la madera circundante.
Grieta medular
Grieta que contiene la médula.
Acebolladura o vientos
Acañonado
Hueco que se produce en la cabeza del durmiente por pudrición de la madera por atabacado.
Atabacado
Enfermedad del árbol que disminuye la resistencia de la madera y que se reconoce por cambio de color y consistencia de las fibras de la madera, y su aspecto es semejante a fibras de tabaco.
Agujero
Es el defecto que se manifiesta como abertura de sección aproximadamente circular, originada especialmente por el desprendimiento de un nudo.
2.3.4 Condiciones generales para la fabricación de los durmientes
A. Los durmientes serán labrados o aserrados, sus caras y costados serán planos paralelos entre sí. Sus aristas serán rectas y la sección transversal, rectangular y uniforme en sus dimensiones.
B. Los durmientes provendrán de rollizos cortados de árbol vivo y sano, con su eje longitudinal paralelo a la dirección de las fibras de la madera, o de árbol muerto que reúna las condiciones de calidad fijadas por la presente norma.
C. Está rigurosamente prohibido la utilización de árboles alcanzados por rayos.
E. No se inspeccionaran durmientes con menos de 20 (veinte) días calendario de aserrados.
F. La madera presentada a la inspección deberá estar limpia, sin tierra, barro o aserrín.
G. No se admitirán durmientes que presenten fracturas.
H. No se admitirán durmientes que presenten apolillado en alguna de sus partes.
2.3.5 Geometría
Los durmientes tendrán forma y dimensiones simétricas con relación al eje longitudinal. Las dimensiones y sus respectivas tolerancias, para las categorías a las que se refiere esta Norma son las indicadas en las tablas 2.04, 2.05 para los tres tipos de trochas:
DIMENSIONES Y TOLERANCIAS (Medidas en cm)
Categoría Tipo de
durmiente
Altura Tolerancia Ancho Tolerancia Longitud Tolerancia
Única Común 12 12 16 17 ± 1 24 24 22 24 ± 2 180 200 200 230 + 10 -5 Cambio 12 16 17 ± 1 24 22 24 ± 2 225 245 270 300 325 350 375 + 10 -5 Puente 15 15 15 15 15 15 15 15 17 17 20 20 20 20 20 20 20 20 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 20 20 20 20 25 25 25 25 20 25 20 20 20 20 25 25 25 25 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 ± 0,5 180 200 250 270 180 200 250 270 230 230 180 200 250 270 180 200 250 270 ± 5 ± 5 ± 5
Fuente: NTP (Notas T écnicas de Prevención). Ferrocarriles
Tabla 2.04 Dimensiones y tolerancias para trocha angosta (métrica y similares)
2.3.6 Requisitos especiales
A. Rajaduras
No se admitirán de longitud mayor a 15 cm y no deberán ser provenientes de una acebolladura. Podrán aplicarse conectores anti- rajado a pedido o no del cliente para prevenir o reparar rajaduras en los extremos de los durmientes.
B. Atabacado
Se admitirá en forma limitada según se indica en la tabla 2.05.
No se admite en ambas caras simultáneamente.
Restricciones a cumplir
No se admite en la cara superior en la zona del asiento del riel.
El atabacado no puede tener una profundidad mayor de 3 cm ni se admitirá atabacado con un ancho mayor a 5 cm.
No se admitirá atabacado medular con un ancho mayor de 5 cm por 3 cm de profundidad.
Fuente: NTP (Notas T écnicas de Prevención) Ferrocarriles
Tabla 2.05 Niveles de atabacado admisibles por categoría
C. Agujeros
No se admitirán en la zona de asiento del riel. Se admitirá fuera de dicha zona, siempre que su diámetro y profundidad sean como máximo de 5 cm y 3 cm, respectivamente.
D. Taladro
No se admitirá en la zona de asiento del riel. Fuera de esa zona se admitirá siempre que no superen los 20 agujeros por metro lineal.
E. Acebolladura
Se admitirá aunque contenga la medula siempre que no produzca una grieta en alguna de sus caras de longitud mayor a 20 cm (ver figura 2.05).
F. Abarquillado
No se admitirá
G. Combado
No se admitirá.
H. Curvatura lateral
Las flechas máximas admisibles en curvatura simple y doble, se especifican en las tablas 2.06, 2.07 y 2.08.
Curvatura Simple Curvatura Doble
7 cm 3 cm
Fuente: NTP Ferrocarriles
Tabla 2.06 Flechas máximas admisibles para trocha métrica
Curvatura Simple Curvatura Doble
10 cm 4 cm
Fuente: NTP Ferrocarriles
Tabla 2.07 Flechas máximas admisibles para trocha estándar
Curvatura Simple Curvatura Doble
10 cm 4 cm
Fuente: NTP Ferrocarriles
Tabla 2.8 Flechas máximas admisibles para trocha ancha
En ningún caso se admitirá curvatura lateral en durmientes de cambio o puentes.
I. Revirado
J. Acañonado
Se admitirá acañonado siempre que su profundidad no supere los 5 cm.
En caso de presentar acañonado en ambas cabezas la suma de las profundidades no superará los 5 cm.
K. Grietas
No se admitirán grietas que lleguen a la medula (ver figura 2.05). Se admitirán otros tipos de grietas en forma limitada, tal como se indica a continuación:
No afectará la zona de asiento del riel.
Se admitirán en forma aislada si su longitud es menor de 15 cm y su profundidad menor a 4 cm.
L. Nudos
Se admitirán nudos firmes y sanos siempre que estén fuera de