EN 14067 Aplicaciones ferroviarias - Aerodinámica

La norma europea “EN 14067 Aplicaciones ferroviarias - Aerodinámica” consta de las siguientes subsecciones publicadas bajo el mismo título:

• La norma «EN 14067-1 Parte 1: Símbolos y unidades» se aplica al campo de la aerodinámica en aplicaciones ferroviarias. Esta norma define los símbolos y las unidades utilizados en fórmulas y cálculos aerodinámicos. Las definiciones que se ofrecen explican los símbolos y clasifican las unidades. Sin embargo, estos símbolos pueden no tener el mismo significado en otras áreas de aplicación. Se deben definir símbolos adicionales según la aplicación.

Esta norma proporciona uniformidad en los estudios de ingeniería, simulaciones, ensayos y documentación en el campo de la aerodinámica ferroviaria. Se aplica generalmente a la aerodinámica para aplicaciones ferroviarias. Define lo siguiente:

• Símbolos clave (por ejemplo, para velocidades, presiones, fuerzas, coeficientes, campos de referencia, densidades)
• Unidades físicas correspondientes
• Reglas para su aplicación en ecuaciones

Esta norma facilita una comunicación clara entre fabricantes, gestores de infraestructuras, laboratorios de ensayo, organismos de certificación e investigadores que trabajan en ferrocarriles de alta velocidad, ferrocarriles convencionales, efectos del viento lateral, aerodinámica de túneles, flujo de aire, ondas de presión y cargas aerodinámicas, al estandarizar la representación.

No incluye valores límite específicos, procedimientos de prueba ni requisitos de rendimiento; estos se abordan en otras secciones de esta norma.

Los ingenieros e investigadores hacen referencia a esta norma en las siguientes situaciones:

• Al escribir código de simulación (dinámica de fluidos computacional)
• Al informar los resultados de las pruebas en túnel de viento o pista de aterrizaje
• Al preparar especificaciones técnicas o documentos de licitación
• Verificar el cumplimiento de los requisitos de las especificaciones técnicas de interoperabilidad aerodinámica.
• La norma «EN 14067-2 Parte 2: Aerodinámica en vía abierta» define los fenómenos físicos específicos de la aerodinámica ferroviaria y ofrece recomendaciones para documentar las pruebas. Los fabricantes de locomotoras necesitan conocer el coeficiente de resistencia aerodinámica de los trenes para optimizar la potencia de sus locomotoras. Las compañías ferroviarias también necesitan esta información para calcular sus horarios y necesidades energéticas, determinar el tipo o la cantidad de locomotoras necesarias para un tren específico y tomar decisiones informadas sobre la compra de equipos.

Si bien la resistencia aerodinámica del tren suele ser el componente principal de la resistencia, es difícil aislarla de otros componentes, por lo que en esta sección también deben considerarse los términos no aerodinámicos.

La resistencia al movimiento se expresa mediante una fórmula estándar aplicable a todos los tipos de trenes. Además, los métodos de medición utilizados para obtener la resistencia al movimiento de un tren, que dan lugar a la fórmula correspondiente, se definen y describen en un documento aparte (WI 00256127).

La norma EN 14067-2 abarca lo siguiente:

• Trenes de alta velocidad y trenes convencionales
• Certificación y evaluación de vehículos ferroviarios.
• gestores de infraestructuras y funcionarios ferroviarios
• Vehículos potencialmente más ligeros (tranvías, metro) en situaciones pertinentes

Los principales efectos aerodinámicos considerados en pistas abiertas son los siguientes:

• Aumento repentino de la presión en la cabeza del tren (un cambio temporal de presión que se siente cuando dos trenes se adelantan o cuando un tren pasa un desvío al costado de las vías).
• Escorrentía (una corriente de aire a alta velocidad que se forma alrededor y detrás de un tren en movimiento, lo que supone un riesgo para los trabajadores que se encuentran junto a las vías o para los objetos ligeros).
• Características del flujo de vigilia
• Cambios de presión que afectan a los pasajeros (por ejemplo, cuando las ventanillas están abiertas o durante la apertura de las puertas).
• Fuerzas aerodinámicas que actúan sobre estructuras, personas u objetos sueltos cerca de las vías.

Esta norma describe cómo estos efectos resultan de la velocidad del tren, su forma (diseño de la parte delantera/trasera), la rugosidad de la superficie, la geometría de la parte inferior de la carrocería y los vientos cruzados.

• La norma «EN 14067-3 Parte 3: Aerodinámica en túneles» define los fenómenos físicos propios de la aerodinámica ferroviaria y ofrece recomendaciones para la documentación de ensayos. Esta norma proporciona una descripción general de los fenómenos físicos fundamentales que afectan a la aerodinámica ferroviaria cuando los trenes entran, atraviesan o salen de túneles. Destaca las condiciones únicas de flujo cerrado en los túneles en comparación con las vías abiertas.
• Esta norma es principalmente informativa. No define valores límite vinculantes, criterios de aceptación ni procedimientos detallados de ensayo y evaluación. En cambio, describe la aerodinámica y ofrece recomendaciones para documentar los ensayos y las mediciones. Los principales fenómenos aerodinámicos que se abordan en los túneles son:
• Ondas de presión: Se trata de ondas de compresión y rarefacción que se generan cuando el tren entra y sale del túnel, y que se propagan a velocidades cercanas a la del sonido.
• Onda de micropresión o pulso de micropresión a la salida del túnel: Se trata de la liberación repentina de aire comprimido, que crea efectos explosivos audibles.
• Cambios temporales de presión dentro del tren: Estos afectan la comodidad de los pasajeros, especialmente las molestias en los oídos, sobre todo cuando las ventanas y las puertas están abiertas o el aislamiento de presión es inadecuado.
• Efecto pistón: El aire desplazado por el tren actúa como un pistón, creando un flujo de aire longitudinal en el túnel.
• Aumento de la resistencia aerodinámica debido a la restricción del flujo.
• Diferencias de presión entre las entradas del túnel y a lo largo del tren.
• Impactos en la infraestructura del túnel: por ejemplo, cargas sobre el revestimiento del túnel, los sistemas de ventilación o los equipos situados junto a la carretera.

Esta norma explica cómo estos efectos dependen de los siguientes factores:

• Velocidad del tren.
• Índice de congestión ferroviaria (sección transversal del tren / sección transversal del túnel).
• Longitud y geometría del túnel (vía simple o doble, tipo de entrada, conexiones del pozo).
• Diseño frontal y trasero del tren y sellado de la superficie.
• Longitud de los trenes y configuraciones de los cruces (encuentro con trenes en túneles de doble vía).
• La norma «EN 14067-4 Parte 4: Requisitos y procedimientos de evaluación para la aerodinámica en vías abiertas» describe los requisitos, los procedimientos de ensayo, los métodos de evaluación y los criterios de aceptación para vehículos ferroviarios que circulan en vías abiertas. Proporciona requisitos y métodos de evaluación para las variaciones de presión y los efectos del flujo de viento a lo largo de la vía. En esta norma se abordan los métodos de evaluación de la resistencia operativa. También se analizan las condiciones de carga sobre los componentes de la infraestructura causadas por las variaciones de presión inducidas por el tren y los efectos del flujo de viento. Se proponen configuraciones de ensayo para la evaluación del abultamiento del balasto en vías balastadas.

Los requisitos se aplican únicamente a los vehículos de sistemas ferroviarios pesados ​​con una velocidad máxima de tren superior a 160 km/h y no a otros sistemas ferroviarios. Esta norma se aplica a todos los vehículos e infraestructuras ferroviarias de vía abierta con un ancho de vía nominal comprendido entre 1435 mm y 1668 mm.

Los efectos aerodinámicos inducidos por los trenes pueden tener los siguientes impactos:

• Trabajadores en las vías y pasajeros en los andenes (velocidades del flujo de aire).
• Objetos y estructuras ligeras en la cuneta (por ejemplo, escombros sueltos, postes de señalización, marquesinas).
• Infraestructura fija a lo largo de la vía (por ejemplo, barreras acústicas, soportes para equipos de vía elevados, bordes de andenes).
• Transiciones de presión (desplazamiento de la presión en la cabeza del tren que se produce cuando los trenes se cruzan o pasan por puntos fijos).
• Cargas aerodinámicas sobre estructuras y personas cerca de la vía férrea.

Esta norma se aplica a:

• Trenes de alta velocidad (normalmente de al menos 200 km/h, donde la aerodinámica es primordial).
• Trenes tradicionales de pasajeros y de mercancías.
• Nuevos diseños de vehículos, modificaciones o homologaciones.
• Evaluaciones de cumplimiento de infraestructura.

Esta norma cumple con los requisitos de las especificaciones técnicas de interoperabilidad para el ferrocarril de alta velocidad y el ferrocarril convencional en la UE.

• La norma «EN 14067-5 Parte 5: Requisitos y procedimientos de evaluación para la aerodinámica en túneles» describe los requisitos aerodinámicos, los procedimientos de ensayo, los métodos de evaluación y los criterios de aceptación para vehículos ferroviarios que operan en túneles. Esta norma aborda las variaciones de presión aerodinámica, las cargas, la formación de ondas de micropresión y otras consideraciones aerodinámicas propias de la operación en túneles. Asimismo, establece los requisitos para el diseño aerodinámico de vehículos ferroviarios y túneles para sistemas de ferrocarril pesado. Estos requisitos se aplican exclusivamente a sistemas de ferrocarril pesado.

Esta norma garantiza la operación segura y cómoda de los vehículos ferroviarios en entornos de túneles mediante el control de los efectos aerodinámicos derivados de geometrías estrechas. Se centra en los fenómenos específicos de los túneles y sus efectos en lo siguiente:

• Comodidad de los pasajeros y la tripulación (molestias auditivas debidas a cambios de presión, obstrucción de los oídos).
• La integridad estructural y la estanqueidad del tren (cargas de presión sobre la carrocería del vagón, las ventanas y las puertas).
• Infraestructura del túnel (revestimiento, ventilación, equipamiento fijo, cargas en las estaciones subterráneas).
• Trabajadores de mantenimiento y operarios de carretera dentro de los túneles.
• Influencias ambientales fuera del túnel (por ejemplo, ondas de micropresión o estampidos sónicos en las entradas).
• Compatibilidad en situaciones donde los trenes de alta velocidad comparten túneles con el tráfico convencional.

Esta norma se aplica a:

• Trenes de alta velocidad (donde los efectos son más graves).
• Ferrocarril tradicional en largos túneles.
• Nuevos diseños, modificaciones, homologaciones y comprobaciones de conformidad de las rutas.
• Cumplimiento de las especificaciones técnicas de interoperabilidad de la UE para sistemas ferroviarios de alta velocidad y convencionales.
• La norma «EN 14067-6 Parte 6: Requisitos y procedimientos de ensayo para la evaluación del viento lateral» describe las directrices para la evaluación del viento lateral en ferrocarriles. Esta norma se aplica a todos los vagones de pasajeros, locomotoras y automotores (con una velocidad máxima de tren entre 140 km/h y 360 km/h) y vagones de mercancías (con una velocidad máxima de tren entre 80 km/h y 160 km/h), así como a anchos de vía entre 1435 mm y 1668 mm. Para vagones de pasajeros, locomotoras y automotores con una velocidad máxima de tren entre 250 km/h y 360 km/h, se requiere demostrar la estabilidad frente al viento lateral. Esta norma no se aplica a los vehículos de tren ligero ni a los vehículos ferroviarios urbanos.

Esta norma se centra en lo siguiente:

• Fuerzas y momentos aerodinámicos causados ​​por vientos oblicuos (vientos cruzados, ángulos de guiñada).
• Riesgo de vuelco (pérdida de control de las ruedas, levantamiento de las ruedas de sotavento).
• Descarrilamiento debido a fuerzas laterales excesivas.
• Compatibilidad con la infraestructura (categorías de exposición ferroviaria, tramos propensos al viento).

Esta norma se aplica a:

• Todos los vehículos de pasajeros, locomotoras, vagones generadores y unidades múltiples.
• Trenes de alta velocidad, trenes de pasajeros convencionales y, en los casos pertinentes, determinados vehículos de mercancías.
• Nuevos diseños, modificaciones, homologaciones y evaluaciones específicas de cada ruta.
• Cumplimiento de las especificaciones de interoperabilidad técnica para ferrocarriles de alta velocidad y convencionales en la UE.

Esta norma abarca los vehículos que circulan por vías abiertas (excluyendo túneles, puentes o tramos protegidos en algunos casos, salvo que se especifique lo contrario).

• La norma “EN 14067-7 Parte 7: Fundamentos de los procedimientos de prueba de lanzamiento de balasto procedente de trenes” aborda los siguientes temas:
• Aspectos económicos de la proyección de balasto.
• Comparación de los métodos utilizados en Francia y España para vehículos ferroviarios.
• métodos de evaluación de infraestructuras.
• Revisión de la literatura existente.
• Próximos pasos y recomendaciones en materia de estandarización e investigación.

Esta norma proporciona orientación informativa e información básica para el desarrollo, la ejecución y la interpretación de los procedimientos de ensayo relacionados con la voladura de balasto inducida por trenes. No define valores límite vinculantes, criterios de aceptación ni métodos de ensayo obligatorios.

En resumen, los objetivos de esta norma son los siguientes:

• Armonizar la comprensión y los enfoques en toda Europa.
• Para respaldar una evaluación coherente de los vehículos y la infraestructura ferroviaria.
• Para facilitar la comparación de los resultados de las pruebas obtenidas mediante diferentes métodos/países.

Durante muchos años, nuestra organización, con su personal competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de ensayo avanzados que requieren y asistiéndolos en el establecimiento, la implementación y la mejora de sus sistemas de gestión. En este marco, también ofrecemos servicios de ensayo conforme a la norma EN 14067.