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Especificaciones de locomotoras a vapor

Foro para la discusión de aspectos relacionados con la creación de material rodante para RailWorks.

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Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor edsolis » Lun Jul 18, 2011 10:17 pm

Queridos amigos del vapor:

Cordell Clarke ha publicado en TrainSim.com "Railworks 2 Steam Specs" una hoja excel con todas las especificaciones de un gran número de locomotoras a vapor, una información muy útil para conducirlas con soltura.

Saludos,
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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor Pere » Lun Jul 18, 2011 10:38 pm

Muy interesante... :app: :app: :app:

Sospecho que el valor de Max Power de la 7MT Britannia Pacific de 14.500 pueda estar equivocado y que el valor correcto sea 1.450, aunque no lo he contrastado y lo comento tan sólo porque el valor indicado me parece desorbitado (cuatro veces superior a la Big Boy si lo tomásemos como cierto).

Un saludo
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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor edsolis » Sab Ene 07, 2012 10:07 pm

Como complemento a la tabla de Cordell Clarke he elaborado algunos gráficos de las relaciones esfuerzo/inversor y esfuerzo/velocidad de varias locomotoras. La mayoría de los gráficos presentan un aspecto similar a este de la A1 Tornado:

eds120107.jpg
eds120107.jpg (60.25 KiB) Visto 7254 veces

Sin embargo, el de la BR52 presenta este aspecto que explica lo caótica que resulta su conducción:

eds120107b.jpg
eds120107b.jpg (61.47 KiB) Visto 7254 veces

¿Tiene alguna justificación?
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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor Pere » Dom Ene 08, 2012 1:20 pm

edsolis escribió:¿Tiene alguna justificación?

Es injustificable :lol: :lol: :lol:

Que el esfuerzo de tracción caiga a cero a partir del 50% del recorrido del inversor no tiene explicación, cuando justamente es en este tramo de recorrido del inversor donde se debe desarrollar el mayor esfuerzo, tal como muestra el gráfico de la A1.

No he conducido la BR52, pero si responde a estas gráficas no me vas a ver mucho en su marquesina.

Un saludo
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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor javierfl » Dom Ene 08, 2012 5:27 pm

Muy interesante el análisis y una muestra de como muchas de las físicas del material que anda por ahí están hechas un tanto al tuntún.

Una cosa que aún me causa muchas dudas es el tema del nivel del agua. Suponía que el nivel de agua era la proporción entre volumen de caldera y volumen de agua no vaporizada, es decir que el máximo de agua en la caldera sería 1 (caldera llena), siendo el óptimo entre el 0.6 y 0.8 más o menos, para dejar la correspondiente cámara de vapor. Sin embargo veo ( y así lo he comprobado) que en RW se usa un valor de1.25. Obviamente este valor no puede referirse a la proporción que digo porque significaría que hay más agua que volumen de caldera. Sólo puede referirse a la altura del agua en el tubo de nivel, pero no tengo ni idea de como se implementa u opera este importantisimo valor en ese caso, aunque es cierto que tampoco lo he investigado mucho aún. ¿Alguna idea?.

Respecto de las curvas, bien en realidad el simulador no reproduce (sería imposible) todas las variables de la realidad ni por tanto las curvas son equivalentes. El problema por explicarlo brevemente, es que en una locomotora real se obtiene el máximo esfuerzo de tracción con la admisión abierta a tope, y aquél se podría mantendría constante si no fuera preciso reducir la admisión porque con el aumento de velocidad (y por tanto de los ciclos de entrada y salida de vapor) llega un momento en que el vapor literalmente no es suficiente para trabajar en el cilindro. Por lo tanto, a partir de determinada velocidad se ha de reducir la admisión, lo que obviamente supone menos vapor trabajando y una reducción de dicho esfuerzo, que decrece hasta la velocidad límite. Aún asi se puede mover el tren porque en la práctica se ve compensado de alguna manera por la inercia. Después habría que considerar como variables, como afecta la mayor velocidad ( y por lo tanto el escape) a la capacidad de producción horaria de la caldera, como la velocidad afecta al rendimiento mecánico de la máquina, el tipo de distribución, la adherencia, las rampas y mil cosas.

Dentro de la simplificación de variables y curvas que obviamente se usa en RW el gráfico de la A1 es razonablemente correcto, aunque la mezcla de valores de admisión y velocidad en las X en el mismo gráfico es un poco rara. Esto viene dado, probablemente, porque en RW se tienen a bajar admisión demasiado pronto. Por ello, en vez de la línea azul, con esfuerzo de tracción constante hasta una velocidad dada cabría admitir la línea verde que adjunto, con la palanca abierta a tope hasta mayor velocidad y por tanto un esfuerzo de tracción constante ella. La implantación práctica de esto choca con el sistema de variables de RW y por lo tanto es complejo de implementar, sin que posiblemente tampoco varíe el realismo.

En todo este tema parto, obviamente, de que no es lo mismo esfuerzo de tracción, que se mide normalmente en Kg, de la potencia, que se mide en caballos. El esfuerzo de tracción es un valor en el gancho y la potencia la capacidad teórica desarrollada por la máquina. Una máquina puede desarrollar una potencia teórica elevada pero tener un esfuerzo de tracción relativamente pequeño si, por ejemplo, tiene poca adherencia, tiene gran rozamiento en el rodaje, gran resistencia aerodinámica, su mecanismo no es eficaz, etc. Esto se entiende perfectamente si se considera un ejemplo: dos caballos de la misma fuerza (un caballo cada uno...) tienen que arrastrar un carro sobre un empedrado mojado, uno tiene herraduras de hierro y el otro de goma. Aunque su potencia (1 CV) sea la misma, el que las lleva de goma, merced a su mayor adherencia, va a poder arrastrar más peso en kilos en el carro (lo que puede traccionar o esfuerzo de tracción) que el otro, que patinará sobre el suelo.

RW usa ambas variables, potencia (Power) y esfuerzo de tracción (Power).

Respecto a como considera RW estas unidades, este es uno de los problemas que más quebraderos de cabeza ha generado a los autores, porque son una mezcolanza de sistemas. resumo mis conclusiones al respecto:

Max Power:

Es la máxima potencia teórica que desarrolla la locomotora. Se pone en los caballos que tenga lo que sea. Ya no sé si son HP británicos o métrico, pero la diferencia es muy pequeña. Los Developer Docs. hablan de ponerlo en kW (1 kW = 1,341 HP (ingleses)o 1 kW = 1,359 HP (métrica)) pero de hecho he visto que al menos en la EMD f7 y el la DB V200 ponen los caballos. En los blueprint se pone como unidad Horsepower, que creo es lo que es. Importante al ir a velocidad.

Evidentemente los 14.500 caballos de la BR 7MT está mal; probablemente es un error al trascribir el listado y el valor real es de 1.450 CV. Una Santa Fe de Renfe, las de mayor potencia y de las mayores de Europa, tenía "sólo" 2.700 Cv. Abona esto que el esfuerzo de tracción (32) consignado sí que se correponde al real de 32.150 lbf.

Max Force:

Es donde he tenido más problemas de identificar la unidad y como se determina en los blueprints y en las curvas. Es el máximo esfuerzo de tracción en el arranque. No confundir con el esfuerzo de tracción máximo a regimen continuo, que es el que se da a una velocidad determinada. Aquí se trata del esfuerzo de tracción más elevado, el del arranque.

Los Developer hablan de kN (!) indicando que un 1kN = 225lbf para despues señalar que es en kilowatios y sin embargo en el blueprint se pone como unidad lbf (libras de potencia). Al final, sin embargo, en todos los casos se ponen valores muy bajos. De eso y la lógica se llega a la conclusión de que en este caso usan valores en klbf es decir en kilolibras. Por lo tanto la Max Force en la unidad de RW son las klbf. Para una locomotora americana o inglesa, que ya mide en libras, es sencillo. Sólo se trata de dividir el esfuerzo de tracción máximo (el del arranque) por 1000. Si tenemos el valor como es habitual aquí en kilogramos, como sabemos que 1 Kg = 2.2045 lb, el esfuerzo de tracción máximo se obtiene de la siguiente forma: MF= Kg x 2.2045 / 1000. Para una locomotora con un máximo esfuerzo de tracción de 8.800 kg como la Hunslet de la Camocha sería:
MF = 8.800 x 2.2045 / 1000 = 19,39 klbf. Para una 251 de Renfe, para un valor de 35.600 kgs sería: MF = 35.600 x 2.2045 / 1000 = 78,39 klbf.

Como vemos, en el listado hay valores pequeños, como el de la Little John, establecido en 3, que son 3.000 libras. o lo que es lo mismo 1.300 kgs. Me parece un poco poco, aunque no tengo los datos de la locomotora real. Una 020T de Renfe pequeña, como las albardas de Triano, tienen una potencia de 2.830 kg, aunque es cierto que la más pequeña de vía ancha que ha habido, las 020 del Urbano de Jerez tenían sólo 930 kg. Podemos admitir el valor como válido, pero no su extrapolación, como se ha hecho, en la 021 "Sir Derek" que usan los mismos, aunque sea una locomotora mucho mayor, sin duda porque copia de aquella. En sentido contrario, para otra Saddle Tank idéntica, se establecen sin embargo un valor de 15 de esfuerzo de tracción, lo que serían nada menos que unos 6.818 kg, que es le que tenían locomotoras 230 grandes de Renfe...

Curvas

Este es un caso curioso que demuestra que las físicas de RW se diseñaron pensando en el vapor. En este tipo de tracción las relaciones de esfuerzo de tracción con velocidad y cambio de marcha se hacen sobre el valor 1 para potencia máxima y reduciendo el mismo en proporción.

Sin embargo en las diesel y eléctricas en las curvas donde se emplea el Tractive Effort, no se usa este sistema de proporcionalidad sino de valores absolutos, pero además, para liarla más, parten de un valor de esfuerzo de tracción máximo que no está como en en blueprint en klbf sino en kN...

En resumen:

Max Power:
Potencia máxima de la locomotora en HP

Max Force:
Esfuerzo de tracción máximo en el arranque en kilolibras. La fórmula para hallarlo desde kilogramos es MF = Kg x 2,2045 / 1000

Curvas

En vapor el valor máximo de ET es siempre 1 y se reduce en proporción.
En diesel y eléctricas el valor máximo de las curvas es el mismo de la Max Force, es decir el esfuerzo de tracción máximo, pero en kN, hay que dividir la MF que tenemos en klbf entre 225 para obtener el valor en kN, o lo que es lo mismo ET = MF (en klbf) /225. Si partimos de kilogramos ET = MF (en kg) x 9,8 / 1000.

Otros datos:

Max continuous force: Esfuerzo de tracción continuo. Suele ser un valor conocido, pero si no lo es, puede usarse aproximadamente el 60% del esfuerzo de tracción (Max force) que se ha puesto como aquí en kilolibras..

Max power at rail: Es la fuerza que se puede usar para traccionar trenes una vez descontadas las pérdidas por otros sistemas, resistencia a la tracción, etc. RW recomienda valores del 70 u 80 % del valor de Max Power, pero me parece mucha pérdida. Pondremos el 90% del valor de MP en caballos.

Saludos:

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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor edsolis » Dom Ene 08, 2012 8:53 pm

javierfl escribió:Dentro de la simplificación de variables y curvas que obviamente se usa en RW el gráfico de la A1 es razonablemente correcto, aunque la mezcla de valores de admisión y velocidad en las X en el mismo gráfico es un poco rara.

Sí, efectivamente esa mezcla de valores puede inducir a despiste pero decidí hacerlo así pues estaba buscando un gráfico en el que pudiera llegarse a alguna conclusión práctica al visualizar cómo se cruzan las líneas azul y roja. Es decir, buscaba un modo de conocer la relación óptima regulador-inversor antes de conducir la locomotora, pero de momento no he logrado extraer conclusiones definitivas al respecto.

javierfl escribió:... cabría admitir la línea verde que adjunto, con la palanca abierta a tope hasta mayor velocidad y por tanto un esfuerzo de tracción constante ella.

¿Cómo calculas esa línea verde?
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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor javierfl » Dom Ene 08, 2012 10:15 pm

No es que la calcule, es que lo real (las gráficas de la locomotoras de vapor reales son aproximadamente así), es que hasta una determinada velocidad el esfuerzo de tracción no disminuya. Esa velocidad es aquella hasta la que la locomotora puede aprovechar todo el vapor en la tracción. Como decía, a partir de determinada velocidad, el incremento de los ciclos de la distribución hace que la caldera no de para más y en ese momento teórico es donde se empieza a recoger palanca (reducir admisión) para acompasar producción con gasto; esto origina obviamente menor esfuerzo de tracción. A ver, esto es la teoría de la realidad, no la del RW, ya que sus físicas son simplificadas respecto de las reales y los csv con pocas variables intentan (con razonable éxito) imitar muchas variables de la realidad. Por eso la curva de esfuerzo de tracción vs velocidad (que comprime varias variables) no tiene la forma que yo muestro en verde sino la que señalas en azul.

No sé si me explico.

Saludos:

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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor edsolis » Dom Ene 08, 2012 10:46 pm

Ahora creo que lo he entendido: para acercarse en lo posible a la realidad habría que configurar la relación velocidad-esfuerzo de modo que el esfuerzo no disminuyese hasta alcanzada cierta velocidad.

A la hora de hacer dicha configuración ¿qué velocidad (o porcentaje de la velocidad máxima) podríamos convenir como punto hasta el cual no disminuyese el esfuerzo?
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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor javierfl » Dom Ene 08, 2012 11:38 pm

edsolis escribió:Ahora creo que lo he entendido: para acercarse en lo posible a la realidad habría que configurar la relación velocidad-esfuerzo de modo que el esfuerzo no disminuyese hasta alcanzada cierta velocidad.


En efecto.

edsolis escribió:A la hora de hacer dicha configuración ¿qué velocidad (o porcentaje de la velocidad máxima) podríamos convenir como punto hasta el cual no disminuyese el esfuerzo?


Esto es muy difícil de decir sin tener las curvas de la locomotora real, porque varía mucho según las características de cada locomotora. De lo he visto la velocidad hasta la que es posible mantener el mismo esfuerzo de tracción ronda entre el 25 y 50% de la velocidad máxima. Un valor medio que supongo funcionará cada siempre puede ser del 35%.

Saludos:

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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor edsolis » Sab Ene 14, 2012 4:05 pm

Sigo experimentando sobre este asunto y para ello he abierto la biblia al azar por la ficha de la 030-2527:

030_2527d.jpg

En la ficha se indica que el esfuerzo de tracción es 6.569 kg. Sin embargo, en el gráfico de curvas el valor máximo es 5.700 kg aproximadamente:

030_2527c.jpg

¿Cual de los dos valores es el que se debe tomar como referencia para crear las csv de RW?

Tomando el 2º valor, he elaborado unas csv provisionales que generarían el siguiente gráfico:

030_2527g2.jpg
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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor javierfl » Dom Ene 15, 2012 2:22 am

Bueno respecto al tema de las diferencias entre el esfuerzo de tracción reseñado y el de la gráfica, creo que se debe a que el primero es el teórico al arranque, calculado por la fórmula convencional ET= 0,65 p d2 L / D, siendo p = presión máxima en kg/c2, d = diámetro interior de cilindros, L = carrera del émbolo y D = diámetro de las ruedas motrices, mientras el segundo se ha obtenido en la aplicación práctica de ella en marcha a diferentes velocidades. Esto sucede, en mayor o menos grado, en todas las gráficas similares en cualquier locomotora. La respuesta de cual de los dos valores hay que poner en RW segun la documentación es la del Máximo, y éste debe ser el teórico, ya que además es el único que se puede conocer sin excepción en todas las locomotoras como resultado de aplixcar esa sencilla fórmula, mientras que graficas de curvas hay muy pocas.

Respecto de la curva esfuerzo de tracción/admisión, bien, veo que pones un valor creciente hasta el 75% y de ahí para arriba fijo, lo que no puede ser. Supongo que el problema que tienes es que las curvas habituales usan valores hasta el 75% de admisión (el csv regula el valor que aparece en pantalla al meter palanca a fondo) y es que en la realidad lo habitual es que las escalas de los cambios de marcha marquen hasta el 75% (si marcan algo...) ya que este es el valor máximo de admisión. Mientras se avance en el cambio de marcha se aumenta la admisión. Por tanto, si la admisión máxima que pones en el csv es 75%, la curva debería ser creciente hasta el final (el 75%). En ese caso, el EMT se conseguirá al 75%. Hay locomotoras, como la Tornado, cuya curva acaba en el 99 o 100% (no recuerdo bien), probablemente porque la escala de su cambio de marcha está graduada así.

También pones la curva como una recta, lo que no es real, porque el ET es propocionalmente mayor a mayor admisión y decrece más que proporcionalmente al reducir la admisión.

Adjunto el gráfico, con el detalle, con los valores de la Tornado, que en efecto son bastante exactos a este nivel, aunque ya digo que establece la escala del cambio hasta el 100 y no hasta le 75 como es habitual, pero por lo demás es válida. Las americanas de G-trax usan esos mismos valores, como en esencia tambien los de RSC en la Pannier Tank por ejemplo, pero no sé quien ha copiado a quien. Considerando que estas locomotoras son las más realistas que se pueden ver de momento, es una buena pista del buen camino.

Saludos:

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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor javierfl » Dom Ene 15, 2012 2:36 am

Esta sería una curva en una locomotora con palanca con 75% máximo y quizás es aún demasiado tendida.

En cualquier caso, a efectos de simulación, lo que de verdad va a importar es como se comporta la locomotora en llano y rampa respecto de la carga remolcada. En las gráfica de Renfe se ve este tema y es de la máxima importancia para conseguir verdadero realismo, que a fin de cuentas consiste en que la locomotora mueva a la velocidad que debe, una carga determinada en un perfil dado.

Aplicando las curvas con este método se consigue razonablemente bien, pero conviene comprobarlo en la práctica, es decir formar trenes y verificar si las cargas remolcadas, dentro de un margen se mueven en esos rangos. De muchas locomotoras se pueden conseguir los valores de carga y velocidad máxima en rampas dadas, en los libros de itinerario.

Saludos:

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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor javierfl » Dom Ene 15, 2012 3:00 am

LA curva de la 7F, que además usan bastante más maquinas que la copian, parece bastante deficiente, hasta el punto de que a 0% de admisión, la locomotora aún tiene un 18% del esfuerzo de tracción, lo que es obviamente imposible. Esto quizás se deba a que se pensaba poner una segunda curva, que aún aparece en la carpeta, denominada TractiveEffortDueToCuttoffVsSpeed.csv, que por lo demás no he visto que se use en sitio alguno del blueprint, por lo que debe de ser un "resto evolutivo".

CURVA_7F.jpg


También la curva de la Saddle Tank 020ST, que no parece trazada con especial cuidado, aunque en esencia sigue el principio correcto. Estaría bien ver las de más.

CURVA_ST.jpg


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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor javierfl » Dom Ene 15, 2012 3:18 am

edsolis escribió:Como complemento a la tabla de Cordell Clarke he elaborado algunos gráficos de las relaciones esfuerzo/inversor y esfuerzo/velocidad de varias locomotoras. La mayoría de los gráficos presentan un aspecto similar a este de la A1 Tornado:

eds120107.jpg

Sin embargo, el de la BR52 presenta este aspecto que explica lo caótica que resulta su conducción:

eds120107b.jpg

¿Tiene alguna justificación?


Respecto de este tema, en efecto es una curva mal trazada y, sobre todo trazada al revés, y además sólo hasta un 65% de admisión. Voy a probar a cambiarla a una más lógica a ver si de esa manera se puede llevar porque, en efecto hacía cosas muy raras. También le intentaré cambiar el nombre de Zugkraft_Geschwindigkeit.csv por el convencional para no liarme más...

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Re: Especificaciones de locomotoras a vapor

Notapor edsolis » Dom Ene 15, 2012 10:58 am

Buf, ¡vaya cantidad de deberes que me has puesto! :mrgreen:

Por el momento voy a continuar una tarea que inicié ayer: cálculo (para su posterior publicación) de la relación velocidad/esfuerzo de las locomotoras de la biblia. En el caso de las que cuentan con gráfica de curvas tomaré el Esfuerzo Máximo de la gráfica y en las que no el teórico.

Respecto a la tracción/admisión, modificaré la relación para formar una curva como me sugieres, no una recta. Respecto a lo del 75 ó 100%, creo que conviene aplicar valores para todo el recorrido de la palanca que desde el punto de vista del RW es el 100%.
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