ingenieria del transporte i transporte ferroviario unidad 1 conceptos generales

INGENIERIA DEL TRANSPORTE ITransporte Ferroviario

Unidad 1Conceptos generales

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Transporte Ferroviario: Contenido

- Definiciones y conceptos generales.

- Evolución del transporte ferroviario.

- Situación actual del ferrocarril.- En el mundo.

- En el país

- Tráfico de los ferrocarriles.- Ejemplo.

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Definiciones y Conceptos Generales

TRANSPORTE FERROVIARIO: El transporte ferroviario es una forma o modo de transporte terrestre, en la que vehículos especializados circulan sobre una estructura también especializada, constituida esencialmente por dos barras de acero paralelas que cumplen las funciones de sustentar y guiar al vehículo.

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FERROCARRIL: Quiere decir, literalmente, “camino de hierro”. La palabra “carril” es una variante antigua de “carretera”, y por ende de “camino”.

• “Ferrocarril” designa entonces a la infraestructura constituida por la zona de camino, la obra básica (terraplén, etc.), y la vía férrea.

• También es usual que “ferrocarril” designe a la empresa ferroviaria, la que realiza el transporte ferroviario.

VÍA FÉRREA: Infraestructura de transporte constituida por dos perfiles especializados de acero (rieles), y los elementos que los soportan: durmientes, balasto, etc. Sobre los rieles apoyan las ruedas de los vehículos, también de acero.

RIELES: las barras de acero paralelas de longitud variable, unidas entre sí o soldadas formando una estructura de longitud indefinida.


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VEHÍCULOS FERROVIARIOS:

• LOCOMOTORA: Vehículo dotado de motor a vapor (obsoleto), eléctrico o de combustión interna (diesel), que arrastra un conjunto de vehículos acoplados.

• MATERIAL REMOLCADO: son los vehículos carentes de fuerza motriz propia, que sólo pueden moverse arrastrados por la locomotora. Según el uso en nuestro país se dividen en:

Vagones: dedicados al transporte de cualquier tipo de carga.

Coches: dedicados exclusivamente al transporte de personas.

Furgón: vehículo para transporte de cargas especiales en los trenes de pasajeros (encomiendas, equipaje, correo).


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• COCHE MOTOR: Vehículo para transporte de personas con fuerza motriz propia ubicada en la misma caja.

Coche motor diesel, o a secas “coche motor”, cuando la fuerza motriz es un motor diesel.

Coche motor eléctrico.

• TREN: Grupo de vehículos ferroviarios acoplados, que se mueven solidariamente. Incluye la locomotora. Pueden formarlo decenas o centenares de vehículos. Excepcionalmente, puede ser un vehículo circulando sólo (locomotora o coche motor).

• LÍNEA FÉRREA: Conjunto de una o más vías tendidas sobre una zona de vía (derecho de vía o zona de camino).

• LÍNEA TRONCAL: línea sobre la cual confluyen los tráficos con orígen o destino en varias líneas alimentadoras (ramales).


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• TROCHA: la separación entre los rieles paralelos que forman la vía. Se mide entre las caras internas de la cabeza de los rieles, algunos milímetros por debajo de la superficie de rodamiento.

– Para poder circular los vehículos deben tener sus ruedas separadas por una distancia algunos milímetros menos que la trocha, medida entre las caras externas de las pestañas de las ruedas (externas con relación al eje de la vía). Un vehículo para una trocha no puede circular sobre vías de otra trocha, salvo que la diferencia de trochas sea insignificante.

– La trocha dominante en el mundo es la de 1.435 mm.

– Hay varias trochas más anchas y más angostas, que tienen importancia; y un gran número de trochas muy angostas y otras raras que en conjunto no tienen mayor importancia.


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Período de gestación: la vía

Las carreteras romanas con lajas obligaron a normalizar el tamaño de los carruajes, en particular su ancho y por lo tanto la separación de las ruedas.

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En las galerías de las minas de carbón se vio la conveniencia de usar carritos o “vagonetas”.

Se los hacía rodar sobre tablones de madera, luego sobre planchas de fundición.

Más tarde se usaron “rieles” de madera con ruedas especiales.

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En las vías que se tendían fuera de las minas, se fijaban planchas de hierro con un “ala” para mantener los carritos en la vía.

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Por último se trasladó el ala de la vía a las ruedas –la pestaña- con la ventaja de que la vía se obstruía mucho menos por piedras, etc.

La rueda rígidamente montada sobre el eje garantizaba un mejor ajuste a la trocha.


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• En las minas de carbón inglesas se usaba la separación de ruedas heredadas de los carros romanos.

• George Stephenson eligió para sus vías y locomotoras una trocha similar, 4 pies 8 ½ pulgadas (1.435 mm).

– Aprovechó la existencia de muchos vehículos carreteros con ese ancho, adaptables a vehículos de ferrocarril.

• Se planteó pronto la discusión, sobre la “trocha óptima”. Factores de la decisión:

– Estabilidad de marcha.

– Potencia de la locomotora.

La elección de la trocha (i)

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HornoCaja de

humo

Caldera tubularDomo

Cabina

vapor

La locomotora de vapor y la trocha (i)

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• Mayor estabilidad de marcha: mayor separación de las ruedas permite una marcha estable a mayor velocidad.

• Mayor potencia de la locomotora: exigía más producción de vapor, mayor superficie de calefacción de la caldera, mayor díámetro de ésta y un vehículo más ancho. Con la locomotoras

diesel o eléctrica la relación tan directa se atenúa mucho.

Caldera

tubular

La locomotora de vapor y la trocha (ii)

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Principales trochas ferroviarias(en uso e históricas)

Trochas metros Métricas Inglesas Algunos países dónde se encuentran en uso

2,135 7’ Great Western (desaparecida)

1,676 5’ 6” India, Pakistan, Bangla Desh, Chile, Argentina

1,668 España, Portugal

1,600 5’ 3” Irlanda, Brasil, Australia

Anchas

1,524 5’ Rusia, Finlandia, ex repúblicas Soviéticas

Media 1,435 4’ 81/2” Europa (con excepciones), Estados Unidos, México, Canadá, Australia, China, Argentina, Uruguay, Paraguay

1,067 3’ 6” Japón, Sudáfrica y países africanos, Australia, Ecuador,

1,000 X Brasil, Argentina, Chile, Bolivia, India, Pakistán, países africanos

0,914 3’ Colombia, Centroamérica

0,750 X Argentina (La trochita, Río Turbio)

Angostas

0,600 X Argentina (1er. Correntino) desaparecida

20%

18%

2%

60%

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Evolución del transporte ferroviario

• Se gestó en sus aspectos técnicos entre fines del siglo XVIII y 1825.

• En 1801 se creó la primera locomotora, movida por el vapor, que no tuvo éxito. La locomotora se perfeccionó en los años sucesivos.

• En 1825 George Stephenson construyó una locomotora práctica y puso en funcionamiento el primer ferrocarril de servicio público en el mundo, entre Stockton y Darlington.

• En 1827 construyó el primer ferrocarril de magnitud, entre Liverpool y Manchester.

• Entre 1825 y 1850 los ferrocarriles se extendieron en Europa continental, Estados Unidos y algunos lugares periféricos.

• En 1857 comienza a funcional el primer ferrocarril argentino, entre Plaza Lavalle y Floresta.

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• El ferrocarril dominó el transporte terrestre hasta 1920. El transporte se hacía con vehículos especializados para cada función.

– Pasajeros urbanos y suburbanos.– Pasajeros regionales.– Pasajeros de larga distancia, e internacionales.– Carga perecedera y de gran valor (encomiendas).– Frutas frescas y verduras.– Ganado en pie.– Pescado fresco.– Carga en pequeños envíos, no perecedera (lotes).– Carga general en vagón completo.– Carga a granel sólida.– Carga a granel líquida y gaseosa comprimida.– Agua potable.– Transporte del correo.– Transporte de fuerzas armadas.– Cargas excepcionales de todo tipo (animales valiosos, cadáveres, etc.)

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Evolución del transporte ferroviario • La pérdida del monopolio técnico.

• Transporte automotor: con su aparición los ferrocarriles se ven sometidos a una competencia agresiva y cada vez más generalizada.

– El camión provee transporte más veloz, con menos daños y mermas de mercaderías e incluso una atención más personalizada.

– Transporte “de puerta a puerta”.– La competencia camionera (y del ómnibus) se extiende en paralelo con la construcción de

caminos pavimentados.

• Aviación comercial: establece la competencia sobre los viajes más largos y para la categoría de viajes con capacidad de pago de los mayores costos del transporte aéreo: turismo de alto nivel, hombres de negocios, etc.

• La competencia se refleja en forma distinta, según la naturaleza del tráfico. El ferrocarril se vuelve poco competitivo en:

– Los pasajeros regionales, donde importa la frecuencia.– Los viajes interurbanos e internacionales de gran longitud (por el tiempo)– Las cargas de pequeño volumen y gran valor, las cargas perecederas, por las pérdidas y

daños.– Los animales vivos.– Transportes al servicio del Estado, como el correo y las fuerzas armadas, resultan cada

vez menos funcionales.

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Evolución del transporte ferroviario • El ferrocarril sigue siendo superior en los tráficos:

– Pasajeros suburbanos y urbanos.

– Los viajes de pasajeros de larga distancia en que el tiempo de viaje de terminal a terminal es del orden de 2 a 3 horas.

– Cargas de grandes volúmenes a granel y/o mercaderías de bajo valor unitario, poco sensibles a daños y mermas:

• granos y sus subproductos,

• minerales de hierro, carbón y otros,

• piedras para la construcción,

• cemento,

• productos siderúrgicos en forma de lingotes, perfiles, barras y bobinas,

• productos de la industria química pesada,

• petróleo crudo y combustibles.

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Desarrollo ferroviario argentino

1857 - 1890 Integración nacional y formación de la red básica.

9.400 km

1890 - 1914 Desarrollo de la red por el capital privado.

33.500 km

1914 - 1948 Crecimiento del ferrocarril del Estado y nacionalización.

45.000 km

1948 - 1990 Estancamiento y declinación del ferrocarril público.

34.000 km

1990 - Reprivatización con resultados mixtos.

Aprox. 20.000 km


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Desarrollo ferroviario argentino


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Tráfico de los ferrocarriles

• Los ferrocarriles transportan cargas y personas. • La estadística ferroviaria refleja el tráfico en pasajeros y toneladas

transportadas. • Como el esfuerzo operativo y el costo no es el mismo para mover 1

pasajero sobre 20 km que sobre 1.000 km, los sistemas de transporte computan también unidades kilométricas, que son las dos siguientes:

– Pasajero kilómetro: es la suma de los kilómetros recorridos por la totalidad de los pasajeros.

– Tonelada kilómetro: es la suma de los kilómetros recorridos por la totalidad de las toneladas.

– Unidades de tráfico : suele medirse la actividad total de ferrocarril sumando las toneladas km y los pasajeros km.

• Unidades de tráfico = toneladas km + toneladas km

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•EJEMPLO

El ferrocarril transporta 300.000 toneladas de granos entre Buenos Aires y Junín, 100.000l toneladas de carbón de petróleo entre Mendoza y La Plata y 50.000l toneladas de sal entre San Luis y Buenos Aires. Las toneladas kilómetro son:

La distancia media de transporte es el cociente toneladas kilómetro / toneladas.

Distancia media = 215.000.000 / 450.000 = 477,8 km

Tráfico Toneladas Distancia

km Toneladas

kilómetro Granos 300.000 250 75.000.000 Carbón 100.000 1.100 110.000.000 Sal 50.000 600 30.000.000 450.000 215.000.000

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Tráfico de los ferrocarriles • La tonelada kilómetro es un producto, o una suma de productos; por lo

tanto debería abreviarse como tal: ton x km, ton.km o sencillamente tonkm.

• Sin embargo a veces se la encuentra escrita del modo siguiente: ton-km, que puede admitirse, o ton/km que no lo es, porque expresa un cociente.

• La unidad tonelada/km (cociente) es una unidad de densidad de tráfico.

• EJEMPLO:

– Una red ferroviaria de 3.000 km de extensión mueve por año 5,1 millones de toneladas, con una distancia media de transporte de 400 km. Calcular las toneladas kilómetro y la densidad de tráfico.

– Toneladas kilómetro = 5.100.000 ton x 400 km = 2.040.000.000 tonkm

– Densidad de tráfico (1) = 2.040.000.000 tonkm / 3.000 km = 680.000 ton

• Es como si cada km de línea fuera recorrido por 680.000 ton.

– Densidad de tráfico (2) = 5.100.000 ton / 3.000 km = 1.700 ton / km

• Este último resultado indica que cada kilómetro de línea produce 1.700 toneladas de carga.

– O sea, ¡hay dos densidades de tráfico!

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Las cifras de toneladas kilómetro, y de pasajeros kilómetro, son siempre muy grandes.

– Los ferrocarriles argentinos mueven hoy en el orden de 12 mil millones de tonkm. Los ferrocarriles chinos, en cambio, unos 2 billones de tonkm.

• Debe prestarse atención al uso diferente de término “billón” en castellano (1012), de “billion” en inglés (mil millones).

– En las estadísticas norteamericanas las toneladas normalmente expresadas no son “toneladas métricas” sino “toneladas cortas” (short tons).

• Una tonelada corta es igual a 2.000 libras, o sea 2.000 x 0,454 kg = 908 kg. Por ende, la cifra publicada es un 10% superior a lo real, con nuestra unidad de medida. La diferencia se traslada a las toneladas kilómetro.

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Situación actual del ferrocarril (i)

•Expansión y retracción de los sistemas ferroviarios

– Los sistemas ferroviarios de muchos países, entre ellos los de mayor desarrollo, han dejado de expandirse.

– De hecho, en muchos países las redes se han retraído respecto de sus dimensiones de hace medio siglo.

– Los ferrocarriles se siguen expandiendo moderadamente en algunos países en desarrollo.

– El caso más importante de expansión es el de China, cuya red viene creciendo a razón de unos 1.000 km anuales

– En el ámbito sudamericano casi sin excepción los sistemas ferroviarios se han retraído. Brasil y la Argentina tuvieron hace medio siglo redes ferroviarias bastante más extensas que ahora. Los demás países también.

– En la Argentina la red se retrajo de sus históricos 45 mil km a los actuales 25 mil kilómetros (posiblemente menos).

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Miles de kilómetros en explotación 1982 1939Estados Unidos 295 405Ex URSS 140 85Canadá 63 91India 62 s/dAustralia 40 s/dArgentina 34 45México 20 24Brasil 30 34Francia 34 42Alemania 29 s/dChina 50 s/dÁfrica 70Otros América 26Otros Europa 177Otros Asia 78Otros Oceanía 10

1158


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Situación actual del ferrocarril (ii) • La evolución de los ferrocarriles en el mundo no fue uniforme, y se advierte

diversos tipos de explotación ferroviaria, respondiendo a los tráficos prevalecientes en cada territorio, a la amplitud de dichos territorios, a la distancia media de las cargas y pasajeros, a la densidad de población, etc.

• Norteamérica

– Estados Unidos, Canadá y recientemente México. Ferrocarriles dedicados casi exclusivamente al transporte de cargas. Cargas pesadas, graneles y contenedores sobre distancias de varios centenares o aún miles de kilómetros.

– Pesos por eje del orden de las 30 a 35 toneladas, límite de lo que la técnica hoy admite. Los vagones cargados pesan entre 120 y 140 toneladas con una capacidad de carga neta del orden de 90 a 110 toneladas.

– Las velocidades de los trenes de carga son en las líneas principales del orden de 80 a 100 Km/hora.

– Tracción es diesel eléctrica. Usan, según la altimetría, hasta 4 locomotoras en múltiple. Los trenes típicos de carga de larga distancia llevan 100 vagones o más, y tienen una longitud superior al kilómetro y medio.

– Los trenes de pasajeros llevan tracción diesel, salvo en el corredor electrificado de la costa Este. Y sus velocidades no superan los 120 a 140 km/hora, salvo en el precitado corredor donde corren hasta 220 km/hora.

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Situación actual del ferrocarril (iii)

• Europa Occidental – La red en Europa Occidental está dedicada mayoritariamente al transporte de

pasajeros y el transporte de cargas o está en retroceso o crece lentamente.

– Las vías férreas de las líneas principales adaptadas para circular los trenes de pasajeros a velocidades entre 140 km/hora y 200 km/h.Comparten la vía con trenes de carga que correr a más de 100 km/hora.

– La vía europea es más liviana que la norteamericana y el peso por eje máximo es del orden de 22 a 25 toneladas por eje.

– En Europa es muy importante la tracción eléctrica. Porcentajes sustanciales de las redes nacionales están electrificadas.

– Desde 1980 se está desarrollando en Europa una red de líneas de alta velocidad destinadas a competir con la aviación.

• Líneas exclusivas para trenes de pasajeros que circulan a velocidades que alcanzan el máximo de 300 / 350 km/hora.

• Record mundial sobre rieles, 575 km/h en Francia (2007). Ensayo no comercial.

• Permite los servicios en la gama de 500 a 800 km entre ciudades con tiempo de viaje entre 2 y 3 horas.

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Situación actual del ferrocarril (iv)

• Europa Oriental – Si bien varios países de Europa del Este se han integrado a la Comunidad Europea y

otros lo harán pronto, su sistema ferroviario merece una mención.

– Hasta 1990 el ferrocarril tuvo un uso muy intenso, debido a que los regímenes comunistas no eran afines con el desarrollo del transporte automotor en base a infinidad de empresas camioneras menores, como en Occidente. De allí que esos países tuvieran una mucho mayor densidad de tráfico sobre sus líneas.

– Con la caída del comunismo el transporte camionero se desarrolló y los ferrocarriles perdieron mucho tráfico, aproximándose su situación a la europea occidental.

• Rusia – ex Unión Soviética– Vale lo dicho para Europa del Este. Hasta 1990 los ferrocarriles soviéticos eran

responsables de la producción del orden del 50% del tráfico ferroviario mundial medido en toneladas kilómetro.

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Situación actual del ferrocarril (v)• Japón

– Gran potencia industrial encerrada en un pequeño territorio, con 100 millones de habitantes.

– Su sistema ferroviario está dedicado en su mayor parte al transporte de pasajeros, en los alrededores de las grandes ciudades y en el tráfico inter-urbano.

– Japón fue pionero de la “alta velocidad”. Una red especializada de trenes de alta velocidad –el Shinkansen– opera servicios a velocidades entre 250 y 300 km/hora, cuya demanda es altísima.

• China e India– Potencias emergentes, 1.600 millones y 1.000 millones de habitantes. Fuerte

crecimiento económico, grandes recursos naturales.

– Sistemas ferroviarios dedicados al transporte de pasajeros y de cargas.

– Próximamente China construirá una línea de alta velocidad.

• Resto del mundo (África, Australia, resto de Asia) – Ferrocarriles que transportan cada vez más cargas, y algunos también pasajeros.

– Algunas líneas especializadas en minerales, de muy alta densidad de tráfico.

– En África también varios ferrocarriles arruinados, al borde de la extinción.

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Situación actual del ferrocarril (vi)• América Latina

– En Latinoamérica los ferrocarriles están dedicados mayormente al transporte de cargas, con una actividad creciente.

– En México los ferrocarriles funcionan hoy como integrantes del sistemas de Estados Unidos y Canadá, en el marco del NAFTA.

– Casi todos los servicios de carga fueron privatizados, con buen resultado. Siguen siendo estatales en Venezuela y Uruguay.

– Los trenes de pasajeros de larga distancia casi no existen en Brasil ni en México, pero sí en Argentina, Bolivia, Perú y Chile.

– Hay un importante servicio suburbano en Buenos Aires, San Pablo y Río de Janeiro y está por comenzar un servicio de este tipo en México DF.

– Brasil y Colombia operan ferrocarriles especializados en el transporte masivo de mineral de hierro y carbón, con altísimos volúmenes de tráfico.

– Los ferrocarriles de Ecuador y Paraguay han virtualmente cesado de funcionar.

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Transporte de Pasajeros en UK Transporte de Carga en UK

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Evoluc ión de la C arga en Rumania

0

50

100

150

200

250

1990 1995 2000 2003 2004 2005

To

ne

lad

as

(m

illo

ne

s)

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

To

ne

lad

as

-Km

(m

illo

ne

s)

Toneladas Toneladas Km

Evoluc ión de pasajeros en Rumania

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1990 1995 2000 2003 2004 2005

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35000

To

ne

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-Km

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Pasajeros Pasajeros-Km

ingenieria del transporte i transporte ferroviario unidad 1 conceptos generales

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