INGENIERIA DEL TRANSPORTE I
Transporte Ferroviario
Unidad 1
Conceptos generales
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.
2
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.
3
Definiciones y Conceptos Generales
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.
4
Definiciones y Conceptos Generales
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).
5
Definiciones y Conceptos Generales
• 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).
6
Definiciones y Conceptos Generales
•
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.
7
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.
8
Período de gestación: la vía
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.
9
Período de gestación: la vía
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.
10
Período de gestación: la vía
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.
11
La elección de la trocha (i)
• 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.
12
La locomotora de vapor y la trocha (i)
Domo
Caldera tubular
vapor
Cabina
Caja
de
humo
Horno
13
La locomotora de vapor y la trocha (ii)
• 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
14
Principales trochas ferroviarias
(en uso e históricas)
Trochas
metros
Anchas
2,135
1,676
Métricas
1,668
1,600
1,524
Media
Angostas
1,435
1,067
1,000
X
0,914
0,750
X
0,600
X
Inglesas Algunos países dónde se
encuentran en uso
Great Western (desaparecida)
7’
India, Pakistan, Bangla Desh,
5’ 6”
Chile, Argentina
España, Portugal
Irlanda, Brasil, Australia
5’ 3”
Rusia, Finlandia, ex repúblicas
5’
Soviéticas
4’ 81/2” Europa (con excepciones),
Estados Unidos, México,
Canadá, Australia, China,
Argentina, Uruguay, Paraguay
Japón, Sudáfrica y países
3’ 6”
africanos, Australia, Ecuador,
Brasil, Argentina, Chile, Bolivia,
India, Pakistán, países africanos
Colombia, Centroamérica
3’
Argentina (La trochita, Río
Turbio)
Argentina (1er. Correntino)
desaparecida
20%
60%
18%
2%
15
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.
16
Evolución del transporte ferroviario
• 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.)
17
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.
18
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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Evolución del transporte ferroviario
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
20
Evolución del transporte ferroviario
Desarrollo ferroviario argentino
21
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
22
Tráfico de los ferrocarriles
•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:
Tráfico
Toneladas
Granos
Carbón
Sal
300.000
100.000
50.000
450.000
Distancia
km
250
1.100
600
Toneladas
kilómetro
75.000.000
110.000.000
30.000.000
215.000.000
La distancia media de transporte es el cociente toneladas kilómetro /
toneladas.
Distancia media = 215.000.000 / 450.000 = 477,8 km
23
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!
24
Tráfico de los ferrocarriles
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.
25
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).
26
Evolución del transporte ferroviario
Estados Unidos
Ex URSS
Canadá
India
Australia
Argentina
México
Brasil
Francia
Alemania
China
África
Otros América
Otros Europa
Otros Asia
Otros Oceanía
Miles de kilómetros en
explotación
1982
1939
295
405
140
85
63
91
62
s/d
40
s/d
34
45
20
24
30
34
34
42
29
s/d
50
s/d
70
26
177
78
10
1158
27
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.
28
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.
29
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.
30
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.
31
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.
32
Transporte de Pasajeros en UK
Transporte de Carga en UK
33
450
400
35000
30000
350
300
25000
20000
250
200
15000
150
100
10000
5000
50
0
Toneladas-Km (millones)
0
1990 1995 2000 2003 2004 2005
Pasajeros-Km
250
60000
200
50000
40000
150
30000
100
20000
50
10000
0
0
1990 1995 2000 2003 2004 2005
Toneladas
Toneladas Km
34
Toneladas-Km (millones)
Pasajeros
Evo lu c ió n d e la C a rg a
e n R u m a n ia
Toneladas (millones)
Toneladas (millones)
Evo lu c ió n d e p a s a je ro s
e n R u m a n ia
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