DILATACION EN VIAS FERREAS Y PUENTES I.- OBJETIVOS
Explicar el porqué del ensanchamiento de los metales. Entender que es la dilatación lineal aplicada en la construcción. Determinar la dilatación lineal en vías férreas y puentes de armadura.
II. INTRODUCCION ¿Dónde aplicamos la dilatación? Pues en muchos casos, cuando empleamos materiales que tienen la propiedad de dilatarse y ustamente empleamos estos materiales en nuestras construcciones, es conveniente sa!er cu"nto se va a dilatar o contraer, por eemplo# En los rieles de los trenes, se colocan $untas de dilatación$ cada cierta lon%itud, como al estar expuestos al sol se calienta y se expande y al no tener a donde dilatarse pues se do!laría terri!lemente con esto la línea del tren se echa a perder por que no conserva la dimensión ni forma por donde podría pasar el tren. Entonces para que no ocurra ocurra esto se calcula cuanto se va a expandir por eemplo &'m de riel, si se expande (cm, entonces hacemos el riel en tramos de &'m separados (cm uno de otro para que cuando se expanda ten%a espacio de alar%arse sin que se deforme. )am!ién )am!ién se hace esto en construcciones construcciones de concreto, porque el concreto concreto tam!ién se expande, o!serva que hay $untas$ cada cierto tramo por eemplo en muros continuos, se les pone tecnoport entre cada tramo de muros. Para el caso de tu!erías expuestas tam!ién se hace el c"lculo de la dilatación para construirlas solo que aquí es m"s difícil hacer una unta y mantener hermético para que no se escape liquido o %as, para esto los fa!ricantes de las tu!erías han creado untas especiales que es como una caa cerrada que permite que dentro de ella la tu!ería que lle%a y la que sale pueda dilatarse sin que se escape *uido. En puentes met"licos por eemplo, como todo el puente se expande se coloca +o en un extremo, extremo, pero en el otro se le apoya en una especie de rodillo, cuando se dilata el puente se dilata del extremo +o hacia el extremo extremo donde est" el rodillo. o que hace el rodillo es permitir moverse a este extremo del puente tanto cuando se expande como cuando se contrae.
III. MARCO TEORICO Dilatación Térica De una forma %eneral, cuando aumentamos la temperatura de un cuerpo -sólido o líquido, aumentamos la a%itación de las partículas que forman ese cuerpo. Esto causa un aleamiento entre las partículas, resultando en un aumento en las dimensiones del cuerpo -dilatación térmica. Por otra parte, una disminución en la temperatura de un cuerpo, acarrea una reducción en sus dimensiones -construcción térmica
En la construcción civil, por eemplo, para prevenir posi!les trincas y rupturas por causa de dilatación térmica de los materiales, se utili/an 0fol%as1 llamadas como untas de dilatación. )ipos de Dilatación Dilatación ineal Dilatación 2uper+cial Dilatación 3olumétrica • • •
Dilatación Lin!al 4"s all" que la dilatación de un sólido suceda en todas las dimensiones, puede predominar la dilatación de apenas una de sus dimensiones so!re
las dem"s. 5 a6n, podemos estar interesados en una 6nica dimensión del sólido. En este caso, tenemos la dilatación lineal -D Dilatación S"#!r$cial a dilatación super+cial corresponde a la variación del "rea de una placa, cuando sometida a una variación de temperatura. as +%uras a continuación, representan una placa rectan%ular a temperatura )o a temperatura ) 7)o.
Dilatación V%l"étrica En este tipo de dilatación, vamos a considerar la variación del volumen, esto es, la dilatación en las tres dimensiones del sólido -lon%itud ancho y altura. 3eamos el eemplo del cuadro de!ao#
8elación entre 9oe+cientes
IV. ELEMENTOS DE LA INFRAESTRUCTURA •
:parato de vía
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;alasto
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9atenaria -ferrocarril
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9ircuito de vía
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Desvíos -a%uas, cru/amientos
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Estación ferroviaria
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9arril
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2e
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2u!estructura ferroviaria
V. APLICACIONES a dilatación térmica puede aprovecharse. El aluminio, por eemplo, se dilata dos veces m"s que el hierro. 2i soldamos en una !arra dos tiras paralelas de estos metales y la calentamos, la mayor dilatación del aluminio har" que la !arra se do!le hacia un lado= y si la enfriamos ocurrir" exactamente al contrario. >a!remos fa!ricado así un termómetro que puede se
Existen así muchos disyuntores, que cortan la corriente eléctrica, o aparatos que desencadenan al%6n otro proceso, cuando la temperatura lle%a a un punto crítico. DILATACI&N DE V'AS FERREAS na de las consecuencias del aumento de volumen con el incremento de la temperatura es que existe una disminución de la densidad del sólido, y que su masa de!e permanecer constante. a expansión o dilatación en un factor de vital importancia para !rindar se%uridad a ciertas construcciones. Eemplo#
Esta unta de dilatación se de!e a que al estar expuestos a las condiciones clim"ticas m"s diversas y extremas, el aumento de temperatura provoca la dilatación de los materiales, cuando se dea un espacio se evita que se presente un colapso que puedan provocar un accidente. RE(UISITOS PARA LA MARC)A DE UN TREN Y EL TIEMPO DE VIAJE Este c"lculo se reali/a con los valores promedios del intervalo de velocidades -@ o &' Aph.
o primero que de!emos hacer, es esta!lecer las re%las que se utili/ar"n en el c"lculo# &. B Dividir el espacio a recorrer en tramos correspondientes al per+l transformado. (. B :umentar paulatinamente la velocidad se%6n el intervalo que seleccionemos. C. B 2i al calcular la distancia entre dos puntos se o!tiene un valor mayor que el real, se recalcula la velocidad +nal del tramo, reali/ando el c"lculo a la inversa, es decir teniendo como espacio el que falta para lle%ar al +nal del tramo dado como dato. . B :l comen/ar el si%uiente tramo, la velocidad inicial ser" la velocidad +nal del tramo anterior. @. B 2i la velocidad +nal se alcan/a antes de lle%ar al límite del tramo que se calcula, se continua con esta velocidad hasta lle%ar al límite. . B 9uando la resultante es ne%ativa, esto si%ni+ca que no podemos utili/ar en el tramo anali/ado la velocidad +nal del intervalo, sino que de!emos reducir la velocidad. Esto se reali/a por dos métodos# a. B en casos de rampas, reducimos la velocidad hasta que la resultante sea i%ual a ' y la mantenemos hasta el +nal del tramo !. B en caso de pendientes, pasamos a ré%imen de frenado, y se%uimos con el ré%imen de re%ulador cerrado, disminuyendo la velocidad. F. B 2i en una pendiente la velocidad que se alcan/a es mayor que la autori/ada, frenamos o vamos a ré%imen de re%ulador cerrado hasta alcan/ar la velocidad autori/ada, posteriormente anali/amos su comportamiento hasta el +nal del tramo anali/ado. G. B 2i la velocidad es uniforme el tiempo ser" i%ual al c"lculo del espacio entre la velocidad. REPARACION DE UNA VIA FERREA 8eparación media. 2on cam!ios de elementos en la superestructura de la vía, en una cantidad tal que no lle%a a ser una reparación capital. 2e toma en cuenta la cantidad de traviesas, carriles y !alasto en mal estado y se cam!ia un por ciento de ellos.
APARATO DE DILATACION DE VIAS FERREAS. os aparatos de dilatación de vía %aranti/an el mantenimiento del ancho del tendido férreo frente a cam!ios de temperatura al permitir movimientos de dilatación y contracción producidos por efectos térmicos. os aparatos de dilatación de vía est"n formados por un mecanismo compuesto por dos !arras de acero que se desli/an una so!re otra en un lu%ar en el que se han practicado unas secciones en dia%onal en los raíles. 2u o!etivo es compensar las posi!les dilataciones que se producen en los carriles ante cam!ios considera!les de temperatura. os carriles carecen de untas, est"n soldados entre sí a una temperatura de neutrali/ación -la temperatura media de la /ona y sometidos a estiramientos para que sean capaces de a!sor!er las variaciones térmicas en su propia tensión interna y no las trasladen a posi!les dilataciones. os aparatos de dilatación se usan por eemplo en los extremos de puentes o viaductos cuya lon%itud varía en función de in*uencias exteriores -car%a del tr"+co, temperatura, viento. : veces, las tensiones eercidas implican tam!ién torsiones en la /ona situada entre la parte móvil del puente o viaducto y su estructura portadora. El papel de los aparatos de dilatación es a!sor!er estas variaciones de lon%itud y hacer frente, cuando proceda, a las torsiones.
DILATACION DE PUENTES a mayoría de los sólidos se dilatan cuando se calientan, e inversamente se enco%en al enfriarse. Esta dilatación o contracción es peque
LAS JUNTAS DE DILATACI&N PARA PUENTES Y CONSTRUCCI&N as untas de dilatación para puentes son fa!ricadas con me/clas de EPD4 peróxido curado de caucho de Etileno y Propileno de alta calidad, com!inado con materias primas que le con+eren una %ran elasticidad adem"s de resistencia al enveecimiento por a%entes atmosféricos. a principal función de las untas de dilatación es permitir y controlar los movimientos entre dos partes de una estructura, ya sea por variaciones de temperatura así como de humedad o movimientos externos como el tr"+co vehicular. as untas de construcción son per+les de caucho que producen un sello hermético en estructuras sometidas a fuertes movimientos lon%itudinales, transversales o de rotación.
as untas tam!ién son utili/adas en las super+cies planas de las estructuras, pisos, muros, columnas y uniones de cielos rasos para a!sor!er los movimientos en las estructuras adem"s a mantener una presión sellante en todo momento. 4"s a!ao se muestra una ta!la de dilatación de al%unas sustancias. 9onocido el coe+ciente de dilatación es necesario multiplicarlo por el n6mero de centímetros y por el n6mero de %rados, para sa!er cu"l ser" la extensión total del sólido en las condiciones que de!er" soportar. En otras pala!ras, si el sólido tiene &,@' m. y la variación de temperatura es de C'H ha!r" que multiplicar ese coe+ciente tan peque
DI:):9IJK EK DILE8EK)E2 9:4P52 M 4:)E8I:E2
En las carreteras de hormi%ón o en los em!aldosados de %ran tama
El vidrio pírex se usa para cam!ios !ruscos de temperatura, simplemente porque su coe+ciente -le dilatación es muy !ao y se li!ra así del peli%ro de ruptura. os líquidos se dilatan m"s que los sólidos# el mercurio su!e en el termómetro porque se dilata m"s que el recipiente de vidrio que lo contiene. N os %ases, cuyas moléculas son m"s li!res, tienden a dilatarse m"s que los líquidos. 9uando se necesita unir vidrio con metal, como en los tu!os de vacío, se usa el Oovar que, adem"s de hierro, contiene ( Q de níquel y &F Q de co!alto y su dilatación es idéntica a la del vidrio. El período de oscilación de un péndulo varía con su lon%itud= entonces se procura que ésta sea invaria!le utili/ando materiales cuyas respectivas dilataciones se contrapesan. En la ilustración el equili!rio se o!tiene así# el cinc, que proporcionalmente se expande m"s, es m"s corto que la !arra de modero, menos varia!le. En de+nitivo, las dos dilataciones opuestas se anulan y la oscilación del péndulo es uniforme, o pesar de los cam!ios de temperatura a que puede estar expuesto.
VI. CALCULOS DE EJERCICIOS
