Jornada Técnica de la PTFE:INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN MATERIALESCON APLICACIÓN EN EL ÁMBITO FERROVIARIOCON APLICACIÓN EN EL ÁMBITO FERROVIARIO

Madrid, 26 de febrero de 2015

NUEVOS MATERIALESCERTIFICACIÓN Y MARCO REGULATORIOCERTIFICACIÓN Y MARCO REGULATORIO

Juan Manuel Ramírez

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Jefe de Proyectos I+D+i - Patentes Talgo

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C t idContenidos

1. Materiales utilizados en el material rodante actual.

2. Tendencias y proyectos conocidos.3 Razones para el uso de materiales alternativos3. Razones para el uso de materiales alternativos.4. Marco normativo del material rodante actual.5. Homologación de nuevos materiales en 

estructuras de vehículos.6. Proyecto europeo REFRESCO.

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Materiales utilizados en elMateriales utilizados en el material rodante actual• Actualmente el acero y el aluminio son los materiales estructurales utilizados.

• Aportan ventajas por resistencia y conocimiento maduro de las tecnologías de fabricación ymaduro de las tecnologías de fabricación y montaje.

• Tienen como algunos inconvenientes el pesoTienen como algunos inconvenientes el peso (acero) y la resistencia de las uniones (aluminio)

• Están en zona de madurez tecnológica• Están en zona de madurez tecnológica.

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T d i t idTendencias y proyectos conocidos

• NGT (DLR)• Alstom AGV• Alstom AGV• Talgo XXII• TTX Corea• Schindler Waggon (filamentwinding car body)

• Kawasaki (bogie)

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Razones para el uso de materialesRazones para el uso de materiales alternativos• Ligereza• Fabricación en serie / ensamblaje• Fabricación en serie / ensamblaje• Reparabilidad y mantenibilidadÉ• Éxito en otras industrias

• Coste

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Marco normativo del materialMarco normativo del material rodante actual• ETI• Normas nacionales (ETH, etc…)Normas nacionales (ETH, etc…)• Normas específicas

• FuegoFuego• Confort• Resistencia• Choque• Compatibilidad electromagnética• Ruido y vibraciones• Ruido y vibraciones• Uniones

• Otros mercados (FRA, zona 1520…)Financiado por:

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Otros mercados (FRA, zona 1520…)

Homologación de nuevos materialesHomologación de nuevos materiales en estructuras de vehículosEnfoque para el análisis normativo y de certificaciónEnfoque para el análisis normativo:

U d l Mét d C ú d S id d (MCS) l áli i d l tá d i t t• Uso del Método Común de Seguridad (MCS) en el análisis de las normas y estándares existentes para estructuras de caja ferroviarias metálicas y en materiales compuestos.

• El propósito del MCS es el de investigar todos los peligros potenciales, no solo centrándose en los estándares existentes.

• El método MCS es una forma estructurada de llevar a cabo un análisis exhaustivo de las normas existentes para• El método MCS es una forma estructurada de llevar a cabo un análisis exhaustivo de las normas existentes para la caja del vehículo. 

Enfoque para el análisis de Certificación: 

• La certificación de los vehículos ferroviarios se rige por las actuales ETIs. Éstas se desarrollan principalmente para materiales “tradicionales”. pa a ate a es t ad c o a es

• Una estructura de caja en material compuesto puede ser considerada como una “solución innovadora”. El proceso para trabajar con soluciones innovadoras ha sido considerado en la ETI

• Utilizar la experiencia de otras industrias, con especial atención a la industria aeronáutica.

Enfoque de las normas existentesEnfoque de las normas existentes:

• Los requisitos para una norma están basados en principios básicos.

• Debería realizarse una revisión sobre la aplicabilidad y de los principios básicos y, en caso de ser necesario, realizar una propuesta de adaptación para su aplicación a cajas en materiales compuestos.

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Homologación de nuevos materialesHomologación de nuevos materiales en estructuras de vehículosAnálisis de los vacíos en la normativa• Enfoque aproximativoq p

• Normas de otras industrias• Buenas prácticas de otras industrias

• Análisis de vacíos en la norma Revisión de la normativa• Análisis de vacíos en la norma – Revisión de la normativa• Normas que se deben coger de otras industrias• Normas existentes que se deben adaptar con aportes de otrasindustriasindustrias

• Fuego• Confort• Resistencia• Choque• Compatibilidad electromagnética• Ruido y vibraciones• UnionesFinanciado por:

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• Uniones• …

Homologación de nuevos materialesHomologación de nuevos materiales en estructuras de vehículosP d h l ió i t tProcesos de homologación existentes y normas técnicas 

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Homologación de nuevos materialesHomologación de nuevos materiales en estructuras de vehículosEl “Common Safety Method” – Métodos Comunes de Seguridad• Métodos Comunes de Seguridad (Reglamento Europeo 352/2009).

• Los Métodos Comunes de Seguridad (MSS) es un procedimiento obligatorio, b d l i li bl d t l í i t d lbasado en el riesgo, aplicable cuando una nueva tecnología se introduce en el sector ferroviario.

• El objeto de MCS es investigar todos los posibles peligros, no únicamente centrarse en las normas (existentes) como por ejemplo: EN 12663 EN 15227 ycentrarse en las normas (existentes), como por ejemplo: EN 12663, EN 15227 y EN 45545.

• El método MCS es una forma estructurada para llevar a cabo un análisis exhaustivo de las normas existentes para la caja del vehículo. El resultadoexhaustivo de las normas existentes para la caja del vehículo. El resultado también se puede utilizar para el desarrollo de la matriz de requisitos.

• MCS también se ha desarrollado para evitar en el sector ferroviario el uso de la seguridad como una barrera para el acceso al mercado o una excusa para 

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resistirse al cambio.

Homologación de nuevos materialesHomologación de nuevos materiales en estructuras de vehículosLos MCS funcionan de acuerdo a los siguientes principios/pasos:

• Es la propuesta un cambio significativo? ( Sí, los composites son nuevos materiales en la estructura primaria)materiales en la estructura primaria)

• Definición del sistema: Definir el alcance, función, interfaces, etc.• Identificación de peligros: ¿Qué puede ocurrir? Cuándo? Cómo? EtcEtc.

• Clasificación de Peligros: ¿Es el peligro aceptable? SÍ o NO.• Principios de Riesgos Aceptables: De que manera un peligro puede ser aceptado? Uso de referencias, otras industrias.

• Evaluación e implementación

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Homologación de nuevos materialesHomologación de nuevos materiales en estructuras de vehículosEl primer paso del Método Común de Seguridad es comprobar si el cambio es lo suficientemente importante como para llevarlo a cabo.Cuando la modificación propuesta tiene un impacto en la seguridad, el p p p g ,proponente decidirá, por la opinión de expertos, la importancia del cambio en base a los siguientes criterios:• Consecuencia del fallo• Novedad utilizada para implementar el cambio• Complejidad del cambio• Monitorización• Reversibilidad• AdicionalidadS l l li ió d t t d t i l t lSe concluye que la aplicación de estructuras de material compuestas en el sector ferroviario es un cambio significativo y por lo tanto es necesario realizar una evaluación de riesgos, que comenzará con una definición del sistema.

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Homologación de nuevos materialesHomologación de nuevos materiales en estructuras de vehículosUso en España• Los vehículos ferroviarios que vayan a circular por la red de interés general deberán ser conformes para 

su uso según la ETH que sea de aplicaciónsu uso según la ETH que sea de aplicación. • Para el caso de estructura de caja de coches de pasajeros la certificación se realizará a través de la ETH 

Coches de Pasajeros o la ETH Autopropulsados.• El subsistema “estructura de caja” no queda considerado en ningún caso como Componente 

Característico Por ello deberá evaluarse la conformidad de la estructura de caja dentro de laCaracterístico. Por ello, deberá evaluarse la conformidad de la estructura de caja dentro de la evaluación de un vehículo ferroviario completo.

• Para realizar la evaluación de conformidad, el solicitante requerirá para tal fin la colaboración a un Organismo Certificador acreditado. 

• Cuando un vehículo haya sido evaluado según una o varias ETI’s y los requisitos que precise cumplir• Cuando un vehículo haya sido evaluado según una o varias ETI s y los requisitos que precise cumplir según las ETH’s coincidan con los contenidos en dichas ETI’s, será suficiente la evaluación ya realizada.

• Las soluciones innovadoras no se ajustan a las exigencias de las actuales ETH por lo que requerirán nuevas especificaciones o nuevos métodos de evaluación, que serán establecidas por el Organismo Certificador.

• Además, se deberá exponer las diferencias con respecto al apartado o apartados correspondientes de la ETH aplicable al organismo legalmente competente para realizar el proceso de evaluación, así como al organismo regulador.

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P t REFRESCOProyecto europeo REFRESCO

• Motivación• Objetivos del proyecto• Objetivos del proyecto• Contenido• Alcance• Impacto esperado• Estructura del proyecto• Paquetes de trabajo• Paquetes de trabajo• Cronograma

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M ti ióMotivación

• La industria del transporte se ha dedicado desde hace mucho tiempo a la aplicación de nuevos materiales li t t i i i t lligeros para estructura primaria sin comprometer la seguridad.

• También la industria ferroviaria pero la• También la industria ferroviaria, pero la implementación ha sido lenta debido principalmente a la falta de procedimientos de certificación adecuados 

hí l f i ipara un vehículo ferroviario.• Tales procedimientos son necesarios para que el material rodante hecho de un material nuevo funcionematerial rodante hecho de un material nuevo funcione y sea al menos tan seguro como un vehículo hecho con el material al que sustituye.

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Obj ti d l tObjetivos del proyecto

• El proyecto REFRESCO tiene como objetivo crear el marco normativo para el uso de nuevos materiales pestructurales en cajas de vehículos ferroviarios.

• Se analizarán los procedimientos de certificación• Se analizarán los procedimientos de certificación existentes, los vacíos identificados y se desarrollarán metodologías de prueba y evaluacióndesarrollarán metodologías de prueba y evaluación de materiales.

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C t idContenido

• La disminución necesaria del consumo de energía, así como el aumento de la capacidad de los trenes d í d b d lde viajeros y mercancías debe ser apoyada por el material rodante ligero.L l ió d l t i l d t t l i l• La evolución del material rodante actual requiere la aplicación de nuevos materiales similares a los utilizados en otras industrias.utilizados en otras industrias.

• El primer paso será hacer frente al desafío de la certificación de los componentes relacionados con pla seguridad que harán uso de materiales innovadores.

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AlAlcance

Las actividades de investigación serán los siguientes:

• Evaluación comparativa de los materiales másEvaluación comparativa de los materiales más prometedores desarrollados en otros sectores que pudieran ser implementados en el material rodante ferroviarioferroviario.

• Obtener una mejor comprensión del comportamiento de los nuevos materiales y las consecuencias de su usode los nuevos materiales y las consecuencias de su uso en el sector ferroviario.

• Estudio de la influencia de las características de los nuevos materiales en el mantenimiento del material rodante, con el fin de considerar su uso en el ciclo total de vida del vehículo.

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I t dImpacto esperado

• Identificación de los requisitos de los nuevos materiales en términos de fiabilidad, mantenibilidad y seguridad.

• Elaboración de normas sobre todo en términos de• Elaboración de normas, sobre todo en términos de seguridad, para el material rodante ferroviario, capaz de permitir y apoyar el desarrollo y uso de nuevos materiales ligerosligeros.

• Reducción del consumo de energía del material rodante por la introducción de nuevos materiales ligeros.

d l d d d l d d• Mejora de la competitividad de las industrias de transporte.• Creación de nuevas habilidades y oportunidades de trabajo.• Tecnologías para avances en los procesos industriales• Tecnologías para avances en los procesos industriales.• Conceptos de producto y sistema innovadores.

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E t t d l tEstructura del proyecto

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E t t d l tEstructura del proyecto

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P t d t b jPaquetes de trabajo

• WP1: Funciones administrativas.• WP2: Benchmarking de materiales y análisis normativo.• WP3: Fuego y humo / Ruido y Vibraciones / Compatibilidad Electromagnética (EMC).

l ál d f• WP4: Resistencia estructural y análisis de fatiga.• WP5: Crashworthiness.• WP6: Fabricación y uniones• WP6: Fabricación y uniones.• WP7: Diagnóstico y gestión de daños.• WP8: reparabilidad y mantenibilidadWP8: reparabilidad y mantenibilidad.

• WP9: Actividades de difusión/compilación de resultados.

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E ti i tEmpresas participantesWP C L d R f P i iWP Content Leader Rest of Participants

1 Administrative functions UNIFE UNEW

2 Materials Benchmarking and Gap  UNEW UNIFE, Alstom, Ansaldobreda, Bombardier, DLR, g pAnalysis

, , , , ,DuPont, Lloyd’s Register, SNCF, Talgo, UTC

3 Fire and Smoke / N&V / Electromagnetic Compatibility

DLR UNIFE, Alstom, Astrium, Bombardier, DuPont, SNCF, Talgo, UNEW, UTC

4 Structural resistance and fatigue analysis

CAF UNIFE, Alstom, Astrium, Bombardier, DLR, Siemens, SNCE, Talgo, UNEW, UTC, Vossloh

5 Crashworthiness Alstom UNIFE, Ansaldobreda, Bombardier, Siemens, SNCF Talgo Tecnalia UNEW VosslohSNCF, Talgo, Tecnalia, UNEW, Vossloh

6 Joint and Manufacturing Bombardier UNIFE, Astrium, CAF, DLR, SNCF, Talgo, Tecnalia, TWI, UNEW

7 Prognostic and Health Management Astrium UNIFE, Alstom, CAF, DLR, Siemens, SNCF, Talgo,7 Prognostic and Health Management Astrium UNIFE, Alstom, CAF, DLR, Siemens, SNCF, Talgo, TWI, UTC

8 Reparability & Maintainability Talgo UNIFE, Alstom, Astrium, CAF, DLR, SNCF, Tecnalia,TWI, Vossloh

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9 Dissemination and transfer activities UNIFE Talgo, UIC

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CCronograma

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tf i iwww.ptferroviaria.es

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