Porcentaje de frenado

Foro para abordar diferentes aspectos en la explotación final ferroviaria

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Perroviario
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Mensajepor Perroviario » 07 May 2012, 17:12

Vamos a hacer un cálculo de ejemplo, quizá así lo veas mejor.....
*Tren 81859_9 vagones_36 ejes_127 metros_641 toneladas
*Locomotora 319.250_112 toneladas
*Valores de freno automático en régimen P, la composición 458 (toneladas), la máquina 104
*Valores de freno de estacionamiento, la composición 200, y la máquina 37

Una vez hechos los cálculos preceptivos, tenemos los siguientes resultados:
*Masa total del tren 753 toneladas
*Masa total frenada con freno automático 562 toneladas
*Masa total frenada con estacionamiento 237 toneladas
*Porcentaje NECESARIO freno automático 65 (que es el porcentaje del tren mínimo para asegurar su detención)
*Porcentaje DISPONIBLE freno automático 75 (lo lleva bien, por tanto no hace falta reducirle la velocidad)
*Porcentaje NECESARIO freno estacionamiento 10 (es el porcentaje de freno de mano normal, para asegurar su inmovilidad, cuando van a quedar estacionados, en líneas que tengan una declividad "normal")
*Porcentaje DISPONIBLE freno estacionamiento 31 (también le sobra, si en este caso fuese de igual valor al necesario, o inferior, se le hará constar al P.M. tal circunstancia, y caso de ser del material remolcado, el hecho de no poder separar la locomotora). Espero que todo este tocho, os haya servido de ayuda. Si conseguis un BCF (Boletín de Circulación y Frenado), y os entreteneis en rellenar todos los campos, vereis que es cada cosa, y puede que lo entendais mejor. Un saludo.

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Mensajepor MZC » 07 May 2012, 17:15

Sigilo escribió:Básicamente se trata de la cantidad de fuerza (asimilada al peso) que se puede hacer en la llanta. En una llanta circular, si la zapata aplica una fuerza igual a nu*N (coeficiente de rozamiento llanta carril por la normal) se estará aplicando el 100% del peso freno.

Si el sistema (bien el material de la zapata es diferente al acero, la presión de la línea de vacio, el diámetro de embolos o lo que sea) se modifica, verás que se puede hacer más o menos del 100%

El peso freno por tanto, se mide en toneladas. Un vehículo con un peso freno del 100% aplicado al máximo casi bloqueará las ruedas, uno con más del 100%, si se frena a tope las bloqueará seguro y uno con uno menor del 100%, no las bloqueará.

El peso freno conjunto es la suma de los pesos frenos, claro.

Finalmente esl tema se complica con la carga. Por eso el peso freno se da en toneladas y es fijo. Cuando un vagón va descargado su peso freno puede superar al peso, y por tanto, en frenada de emergencia, bloquear. Cuando va cargado, puede que no se alcance la máxima capacidad de frenada.

Y, por supuesto, el tema se complica aún más con los frenos cuya fuerza no es constante con la velocidad, como los reostáticos y regenerativos


¡Acabáramos! Decíamos "potencia" donde deberíamos decir "fuerza".

Ahora veo luz. Como el frenado de un tren no es otra cosa que su deceleración (o aceleración negativa), se puede expresar como el cociente entre la fuerza que ejercen los frenos y la masa del tren. Cuanto mayor sea ese cociente mayor deceleración.

La "potencia" de freno se expresa, pues, en unidades de fuerza (¿toneladas?). Otra cosa es cómo se calcula, supongo que a partir de la fuerza de rozamiento entre zapatas y llantas, o entre pastillas y discos, o bien con sus equivalentes eléctricos en los frenos dinámicos. Si el esfuerzo de frenado supera al del rozamiento entre ruedas y carril aparece el patinaje, ¿no?

¡Uf!

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Mensajepor Sigilo » 07 May 2012, 18:15

Respecto al cálculo, se puede decir que realmente el peso freno se decide, en función de como se diseña el freno, aunque posteriormente ha de ser ensayado en prueba de frenado. Al final se consigna en el vehículo el peso freno real.

Igual que con el peso a secas. Cuando se diseña, se sabe lo que va a pesar y lo que se quiere que pese, aunque eso no quita para que luego se pese de nuevo el vehículo y se apunte la tara real.

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Mensajepor MZC » 07 May 2012, 19:06

Ahora entiendo el caso práctico que has puesto de ejemplo. Para unas condiciones definidas reglamentariamente como "normales" se necesita un porcentaje de frenado mínimo. Pero si quisiéramos cambiar esas condiciones, aumentando la velocidad, disminuyendo la distancia de frenado, o ambas cosas a la vez, el porcentaje de frenado habría de ser mucho mayor (simplificando: proporcional al cuadrado de la velocidad e inversamente proporcional a la distancia de frenado).

Gracias por la ayuda.

Perroviario escribió:Vamos a hacer un cálculo de ejemplo, quizá así lo veas mejor.....
*Tren 81859_9 vagones_36 ejes_127 metros_641 toneladas
*Locomotora 319.250_112 toneladas
*Valores de freno automático en régimen P, la composición 458 (toneladas), la máquina 104
*Valores de freno de estacionamiento, la composición 200, y la máquina 37

Una vez hechos los cálculos preceptivos, tenemos los siguientes resultados:
*Masa total del tren 753 toneladas
*Masa total frenada con freno automático 562 toneladas
*Masa total frenada con estacionamiento 237 toneladas
*Porcentaje NECESARIO freno automático 65 (que es el porcentaje del tren mínimo para asegurar su detención)
*Porcentaje DISPONIBLE freno automático 75 (lo lleva bien, por tanto no hace falta reducirle la velocidad)
*Porcentaje NECESARIO freno estacionamiento 10 (es el porcentaje de freno de mano normal, para asegurar su inmovilidad, cuando van a quedar estacionados, en líneas que tengan una declividad "normal")
*Porcentaje DISPONIBLE freno estacionamiento 31 (también le sobra, si en este caso fuese de igual valor al necesario, o inferior, se le hará constar al P.M. tal circunstancia, y caso de ser del material remolcado, el hecho de no poder separar la locomotora). Espero que todo este tocho, os haya servido de ayuda. Si conseguis un BCF (Boletín de Circulación y Frenado), y os entreteneis en rellenar todos los campos, vereis que es cada cosa, y puede que lo entendais mejor. Un saludo.


(Por cierto, ¿vagones XX, TT5, ...?)

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Mensajepor oponopono » 07 May 2012, 21:42

EDIT: Post duplicado... :(
Última edición por oponopono el 07 May 2012, 21:44, editado 1 vez en total.

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Mensajepor oponopono » 07 May 2012, 21:43

MZC escribió:Pero si quisiéramos cambiar esas condiciones, aumentando la velocidad, disminuyendo la distancia de frenado, o ambas cosas a la vez, el porcentaje de frenado habría de ser mucho mayor


Luego las aplicaciones practicas de hacer variar la porcentaje de frenado requerida como sea, por ejemplo, incrementar la capacidad de la vía usando el método de reducir la distancia entre señales lo que requiere o bien mayor porcentaje de frenado (o masa frenada, en t) o bien menor velocidad. Ha sido este último caso el motivo por lo cual hice la pregunta con que empecé el hilo.

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Mensajepor Perroviario » 07 May 2012, 22:20

MZC escribió:Ahora entiendo el caso práctico que has puesto de ejemplo. Para unas condiciones definidas reglamentariamente como "normales" se necesita un porcentaje de frenado mínimo. Pero si quisiéramos cambiar esas condiciones, aumentando la velocidad, disminuyendo la distancia de frenado, o ambas cosas a la vez, el porcentaje de frenado habría de ser mucho mayor (simplificando: proporcional al cuadrado de la velocidad e inversamente proporcional a la distancia de frenado).

Gracias por la ayuda.

Perroviario escribió:Vamos a hacer un cálculo de ejemplo, quizá así lo veas mejor.....
*Tren 81859_9 vagones_36 ejes_127 metros_641 toneladas
*Locomotora 319.250_112 toneladas
*Valores de freno automático en régimen P, la composición 458 (toneladas), la máquina 104
*Valores de freno de estacionamiento, la composición 200, y la máquina 37

Una vez hechos los cálculos preceptivos, tenemos los siguientes resultados:
*Masa total del tren 753 toneladas
*Masa total frenada con freno automático 562 toneladas
*Masa total frenada con estacionamiento 237 toneladas
*Porcentaje NECESARIO freno automático 65 (que es el porcentaje del tren mínimo para asegurar su detención)
*Porcentaje DISPONIBLE freno automático 75 (lo lleva bien, por tanto no hace falta reducirle la velocidad)
*Porcentaje NECESARIO freno estacionamiento 10 (es el porcentaje de freno de mano normal, para asegurar su inmovilidad, cuando van a quedar estacionados, en líneas que tengan una declividad "normal")
*Porcentaje DISPONIBLE freno estacionamiento 31 (también le sobra, si en este caso fuese de igual valor al necesario, o inferior, se le hará constar al P.M. tal circunstancia, y caso de ser del material remolcado, el hecho de no poder separar la locomotora). Espero que todo este tocho, os haya servido de ayuda. Si conseguis un BCF (Boletín de Circulación y Frenado), y os entreteneis en rellenar todos los campos, vereis que es cada cosa, y puede que lo entendais mejor. Un saludo.


(Por cierto, ¿vagones XX, TT5, ...?)


PTT, tren cargado de cenizas Samper de Calanda-Morata de Jalón
.....

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Mensajepor JMTrigos » 07 May 2012, 22:25

Creo que lo mejor es empezar por el principio visto la poca capacidad de explicacion que tengo, antes de seguir elucumbrando lo mejor es primero echar un vistazo:
http://www.adif.es/es_ES/conoceradif/doc/TITULO_V.pdf

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Mensajepor oponopono » 07 May 2012, 22:53

Muchas gracias, JMTrigos. Una pregunta, la colección del RGS que está en la web de ADIF está al día o hay miles de aditamentos que no están allí? Una lástima que no esté también el manual de circulación referido en 524. :)

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Mensajepor ROMI65 » 07 May 2012, 22:56

Para los que leen francés (o se atreven con una traducción automática), recomiendo la excelente página Rail21 de Florent Brisou ("frenista" en Alstom).
Le progrès ne vaut que s'il est partagé par tous (SNCF... 1992).
La complexité du système ferroviaire n'est pas une nouveauté... mais elle a de l'avenir (anónimo francés de los años 1930... que la realidad se empeña en demostrar en pleno siglo XXI).

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Mensajepor JMTrigos » 07 May 2012, 22:59

Debería ser la mas actualizada.
Respecto a los manuales de circulación hace algún tiempo en algunas web sindicales era posible obtenerlos pero la ultima vez que los busque para enlazarlos ya no estaban accesibles en ninguna.

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Mensajepor oponopono » 07 May 2012, 23:07

Gracias! :-)

Hice la pregunta por no saber como funciona la actualización de la reglamentación aquí en España y siendo cauteloso lo pregunté ya por saber con que contar. A titulo de ejemplo, los dos títulos del RGS Portugués que tratan sobre composición y frenado, el V y VI, son de 1996 el V - Frenado y de 1990 el VI - Composición siendo que tienen ahora mismo el V, 36 aditamentos y el VI, 22. Por esto mi pregunta.

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Mensajepor Red_Devil » 07 May 2012, 23:10

Esto tampoco lo entendí hasta que leí los "Apuntes de Ferrocarriles" de quien fuera catedrático en la Escuela de Industriales de Madrid, Ernesto Laporte, además de mandatario en Norte y Renfe. Me daba mucha rabia no encontrar ninguna explicación más allá de la práctica (como la que ha dado Perroviario), algo que me permitiera entender de qué sirve un porcentaje de frenado mayor que 100% si eso provocaría el bloqueo. Vamos allá:

Los cilindros de freno presionan la zapata contra la rueda, que a su vez está presionada contra el carril por el peso sobre el eje. Llamaremos "Q" a la fuerza de la zapata y "P" al peso. El bloqueo ocurre cuando la fuerza de frenado de la zapata (Q por el coeficiente de rozamiento zapata-rueda, al que llamaremos "g") supera a la de adherencia de la rueda al carril (P por el coeficiente de rozamiento rueda-carril "f"). El bloqueo es contraproducente porque en cuanto la rueda empieza a patinar se reduce la fuerza de frenado (todos hemos visto que, al mover un mueble, es más fácil mantenerlo en movimiento que ponerlo en marcha). En el límite del bloqueo, se igualan las dos fuerzas sobre la rueda:
Q*g=P*f.

La primera clave es que ambos coeficientes de rozamiento son distintos. Para condiciones normales, la zapata se adhiere más (g=0,15) que el carril (f=0,104), de modo que f/g=0,7 ó 70%. Por ello Q puede ser más pequeña y a los trenes de mercancías de toda la vida se les exige un porcentaje de frenado del 65% ¡con el que casi bloquean las ruedas!

La segunda clave es que ambos coeficientes de rozamiento disminuyen al aumentar la velocidad. Que el coeficiente de rozamiento zapata-rueda disminuya implica que haga falta más Q (más presión en el cilindro, por ejemplo) para conseguir la misma deceleración. Pero hay más:

El coeficiente de rozamiento de la zapata disminuye mucho más rápido que el de la rueda con el carril. Esto lleva a requerir porcentajes de frenado mayores que 70%. El coeficiente de rozamiento de la zapata con la rueda llega a ser tan pequeño que la fuerza puede llegar a ser del 300% sin bloquear la rueda. Esto explica que se exija mayor porcentaje de frenado a mayor velocidad.

Y eso es todo. Los entendidos habrán visto que he aprovechado que las zapatas tocan la rueda en el mismo radio que el carril. Si hablamos de frenos de disco, habrá que corregir cada miembro de la ecuación que puse más arriba multiplicándolo por el radio de aplicación de la fuerza respecto al eje. Es decir Q*g sería Q*g*r (r es el radio medio del disco) y P*f pasaría a ser P*f*R (R=radio de la rueda). En nuestro caso son iguales y se cancelan.

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Mensajepor Perroviario » 07 May 2012, 23:23

oponopono escribió:Muchas gracias, JMTrigos. Una pregunta, la colección del RGS que está en la web de ADIF está al día o hay miles de aditamentos que no están allí? Una lástima que no esté también el manual de circulación referido en 524. :)


Mándame por privado tu correo, y te hago llegar los Manuales Actualizados y "chuleteados"...

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Vi
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Mensajepor Vi » 13 May 2012, 08:39

Holas;

Muchas gracias a todos por sus aportaciones, en particular a Red_Devil.

MZC escribió:El tema del frenado es algo que nunca llegué a entender, así que la aparición de este hilo me hizo concebir esperanzas. Me he abstenido de preguntar a la espera de que el desarrollo de la discusión me permitiera aclararme un poco; pero, nada. Y siguiendo el hilo 15 Unidades de S-130, serán híbridos he llegado a la conclusión de que el asunto me supera. No obstante, antes de darme definitivamente por vencido, pregunto:

¿Qué es y en qué unidades se mide la potencia del freno? ¿en kW? (la masa supongo que en toneladas)

elCorreo escribió:[...]
El porcentaje de freno de un tren es un indice (en %) que relaciona la potencia del freno y la masa del tren.
[...]


Para el freno neumático, puede que te ayude este hilo de TrenSim que abrí hace mucho, muuuucho tiempo....

Luego tenemos los frenos hidrodinámicos, eléctricos reostático/regenerativo/de patines....
 Salu2 a to2;

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Mensajepor MZC » 13 May 2012, 09:30

Mi problema no era saber cómo frena un tren, acerca de lo cual tenía alguna idea. Lo que no tenía claro es de qué manera la masa del tren, su velocidad, la distancia de seguridad, etc. pueden estar condicionadas por los frenos. De ahí que este hilo me interesara desde el principio. Ahora sigo ignorándolo casi todo, pero gracias a vuestras aportaciones he aprendido algo, que es de lo que se trata.

felipeb
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Re: Porcentaje de frenado

Mensajepor felipeb » 05 Nov 2014, 17:13

Estimados, mi nombre es Felipe, trabajo hace muy poco como ingeniero de estudios en una empresa de transporte de carga minera, estoy aprendiendo todo desde cero, por lo que les pido su ayuda en un tema relacionado con frenos. Tengo que realizar un estudio respecto de los frenos de control electrónico, los cuales están instalados actualmente en 2 (de 70) de nuestras locomotoras, y han resultado bastante buenos en comparación con los neumáticos 26-L. Sin embargo son pocos datos para ser concluyentes, y quiero recoger experiencia externa para enriquecer el estudio.

Si tienen estudios, información comparativa de sistemas de frenos, así como principales fabricantes y opciones comerciales, además de otro tipo de datos, se los agradeceré muchísimo.


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