Resistencia al rodamiento de los trenes

LOCOMOTORAS A TROLLEY

Las locomotoras mineras a trolley de la serie "EE" , están destinadas para el transporte horizontal sobre rieles, especialmente en minas con medio húmedo y polvoriento sin riesgo de explosión de los polvos de carbón y gases metano. Es capaz de desplazarse por carriles con pendiente superable de hasta 35‰ (2°) y a temperaturas desde - 10 hasta + 35°C.

Las locomotora de la serie "EE" están impulsadas por dos motores eléctricos trifásicos asíncronos con enfriamiento autónomo y con variación de revoluciones por convertidor de frecuencias, el cual facilita una marcha constante, así como también un frenado efectivo, garantizado por dos sistemas de frenos independientes para ambos puentes, el freno electrodinámico - con los motores eléctricos y cajas de velocidades, y los frenos mecánicos de dos circuitos - directamente en las ruedas.

Figura 7

4) CARROS SEGÚN EL TIPO DE DESCARGA

4.1 Carros de descarga por el fondo. Para una operación eficiente y rápida se han diseñado estos carros con una capacidad de carga de 15 a 30 toneladas. Este tipo de carros, con una tolva adecuada, permite el vaciado continuo.

Figura 8

4.2 Carros tipo Granby. Es te tipo de carros es de uso frecuente en minas de niveles múltiples para mover grandes tonelajes. Requiere de instalaciones mecánicas para vaciar los carros.

Sistema Granby

Figura 9

4.3 Carros de propósitos especiales. Es las minas se trasladan a personas y se mueven materiales tales como: madera, explosivos, maquinarias, repuestos y otros. Para ser eficientes y seguros en el manejo de personas y materiales, se usan carros de diseño especial adecuados a la operación.

Figura 10

5) COMPONESTES DE UNA VIA FERROVIARIA

5.1 TROCHALa trocha varía de acuerdo a la mina y las condiciones de la misma. En las minas metálicas, las locomotoras son menos anchas y más altas que en las carboníferas. En general, en las minas metálicas las trochas varían de 18 a 36 pulgadas. Otros factores que determinan las trochas son la capacidad y peso de las locomotoras.

Figura 11

5.2 DIÁMETRO DE LAS RUEDAS DE LA LOCOMOTORALas dimensiones de las ruedas varían de acuerdo al peso de la locomotora, luz del piso a la locomotora y velocidad de la misma. Ver la tabla 4.1

Eje

Masa

Llanta

Pestaña

Diámetro rueda: 6 a 14 cm.

Figura: 12

Peso de la locomotora toneladas cortas	Diámetro de las ruedas (pulgadas)
1 - ½
2 – 4	16 – 21
4 – 10	24 – 26
11 – 15	30 – 33
15 – 20	35 – 36

Tabla 4.1 relación del diámetro de las ruedas al peso de las locomotoras

5.3 RIELESEn la generalidad, se considera de 10 libras de peso por yarda de riel, como mínimo, por tonelada corta de peso por cada rueda de la locomotora. Ver la tabla 4.2

Figura 13 Figura 14

5.4 DURMIENTESLos durmientes de 4 X 6 pulgadas de sección pueden ser forzados colocando durmientes de acero entre durmientes de madera. Los durmientes de 5 X 7 pulgadas presentan un buen servicio sin necesidad de refuerzos en casi todas las condiciones. Se recomiendan los durmientes de 6 X 8 para rieles pesados, gradiente alta, curvas cerradas, locomotoras pesadas y alto tráfico. La longitud de los durmientes, preferentemente, debe ser el doble de la trocha o al menos la trocha más de 24 pulgadas. La altura de la sección del durmiente será. Por lo menos, ¼ de pulgada más larga que la longitud del clavo y el ancho del durmiente debe ser no menos de 1 3/8 pulgadas más largo que la longitud del clavo. El espaciamiento de centro de los durmientes, generalmente, es de 24 pulgadas y en las partes de alto tráfico, 16 pulgadas. Ver la tabla 4.3

Durmiente

Figura 15

5.5 BALASTO constituye la base de las vías férreas y están compuestos por agregados gruesos (grava) los cuales le dan una buena estabilidad al suelo.

Figura 16

Tabla 4.2 peso de rieles para locomotoras de 4 y 6 ruedas

Peso locomotora toneladas cortas	Peso del riel, libras por yarda
Mínimo recomendado locomotora de 4 ruedas	Mínimo recomendado locomotora de 6 ruedas
	12 – 16
	16 – 25
	16 – 25
	20 – 30
	25 – 30
	30 – 40	20 – 30
	30 – 50	25 – 40
	40 – 50	30 – 40
	50 – 60	40 – 50
	60 – 70	50 – 60
	75 – 85	60 – 70
	80 – 85	70 – 80
	85 – 90	75 – 85
	95 – 10	85 – 95

Tabla 4.3 dimensiones de los durmientes en línea principal

Sección pulgadas	Peso normal riel, lb/ yd	Clavo pulgadas	Espaciamiento durmientes rieles de 30 pies, pulgadas
Intermedios	Empalmes
4 x 6	60 – 75	3 ½ x ½	21 ½
5 x 7	60 – 80	4 ½ x ½	22 ½	22 ½
6 x 8	85 – 100	5 ½ x 9/16

Figura 17

5.6 CLAVOSLos clavos se miden debajo de la cabeza al extremo o punta, es decir, solamente el pin, y la sección es cuadrada

Clavos rieleros

Pernos rieleros

Figura 18

Tabla 4.4 clavos de riel

Dimensiones pulgadas	Cantidad de clavos en 200 lb	Peso recomendado de riele libras/ yarda
2 ½ x 5/16	2 230	8 – 12
2 ½ x 3/8	1 650	12 – 16
3 x 3/8	1 380	12 – 20
3 ½ x 3/8	1 250	12 – 20
4 x 3/8	1 025	16 – 25
3 ½ x 7/16		16 – 25
4 x 7/16		20 – 30
4 ½ x 7/16		20 – 30
4 x ½		25 – 35
4 ½ x ½		25 – 35
5 x 9/16		40 – 56
5 ½ x 9/16		45 – 90
6 x 9/16		50 – 100

CURVAS

Las curvas en la minas, son cortas y se miden en radios. Los trenes ruedan más suavemente en rieles con radios de curvatura mayor que en aquellos de radios menores. Las curvas más frecuentes en las minas tienes 40, 50 o 60 pies de radio.

La experiencia aconseja que la trocha debe ser incrementada 1/16 pulgadas por cada 2 ½ grados de curvatura. Ver la tabla 4.5

Figura 19

PERALTE

Debido a la fuerza centrífuga, los trenes tienden a descarrilarse en las curvas. Elevando el riel exterior de la curva, se contrapesa esta tendencia. En el Perú la velocidad máxima es de 10 km/ hora (9.113pies /segundo), aunque en las vías de extracción principales se permiten velocidades mayores.

El peralte se halla aplicando la siguiente formula:

Dónde:

E = peralte, pulgadas

G = trocha, pulgadas

V = velocidad, pies/segundo

R = radio de curva, pies

Distancia entre ejes de rueda pulgadas	Diámetro de las ruedas, pulgadas

RESISTENCIA AL RODAMIENTO DE LOS TRENES

Las resistencias que se generan en los trenes sobre los rieles, pueden ser consideradas de las siguientes fuentes

1. Resistencia a la carga rodante

2. Resistencia al movimiento de la locomotora

3. Resistencia a las curvas.

4. Resistencia a la gradiente

5. Resistencia de la adherencia de las ruedas a la línea riel

6. Resistencia a la aceleración y desaceleración.

8.1 RESISTENCIA A LA CARGA RODANTE:

Esta resistencia depende de los cojinetes de los carros, condición de los rieles y en las minas varía del 1 a 2% de la carga bruta. En los cojinetes de rodamiento se3 considera de 20 libras por tonelada y en las bocinas de 30 libras por tonelada.

8.2 RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DE LA LOCOMOTORA:

Se considera 20 libras por tonelada de la locomotora.

8.3 RESISTENCIA A LAS CURVAS:

Esta resistencia depende de la magnitud de la trocha en las curvas, ancho y diámetro de las ruedas, velocidad, radio de curvatura, número de carros en las curvas, etc. Se considera 0.5 a1 libra por tonelada por grado de curva de la parte del tren contenida en la curva.

8.4 RESISTENCIA A LA GRADIENTE:

Para calcular la gradiente, se expresa en porcentaje en lugar de grados. Se considera 20libras por cada ciento de gradiente. En la resistencia a la gradiente se debe considerar el peso total de los carros cargados y la locomotora. La legislación peruana permite un máximo de gradiente de 6 x 1000 (0.6%).

8.5 RESISTENCIA A LA ADHERENCIA DE LAS RUEDAS A LAS LÍNEAS DEL RIEL:

Esta adherencia depende del material de la rueda y la condición de la línea riel. Por ejemplo, la adherencia será menor si la línea estás mojada. Se estima en 20% para las de fierro fundido y 25% para las de acero, del peso de la locomotora.

8.6 RESISTENCIA A LA ACELERACIÓN Y DESACELERACIÓN:

Generalmente, esta resistencia es despreciada. Para propósitos mineros, es suficiente considerar una aceleración de 0.146 a 0.292 pies/segundo^2 igual a 0.1 a 0.2 millas por hora por segundo, que equivale de 10 a 20 libras por tonelada de peso de la locomotora más los carros cargados. En las minas subterráneas, es suficiente considerar una desaceleración de 0.146 pies/segundo^2. Un tren que viaja a la velocidad de 9,113 pies/segundo (10 km/hora) para en:

Dónde:

S = distancia en pies.

v = velocidad en pies/segundo

a= desaceleración, pies/segundos^2

Remplazando:

9) FUERZA DE TRACCIÓN DE LA LOCOMOTORA

La fuerza de tracción teórica de una locomotora con ruedas de fierro fundido es de 20% y de acero 25% de su peso. Cuando se usa arena, estas fuerzas aumentan a 25 y 30% respectivamente. Esta fuerza debe ser por lo menos 15% mayor a la resistencia del tren. La fuerza de tracción se calcula con la siguiente formula.

Dónde: Figura 19

Rt= Rr + 20xG hacia arriba.

Rt= Rr + 20x(-G) hacia abajo.