Diseño construcción y conservación de vías férreas
1. 2. 3. 4. 5. ".
La vía férrea La superestructura de la vía férrea Diseño geométrico de vías férreas Diseño estructural niones y cru!amientos #onstrucción y conservación de vías férreas
$%&'( ).
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#apitulo ).
La vía férrea 1.1. * )ntroducción. )ntroducción. #aracterísticas #aracterísticas del transporte ferroviario #aracterísticas #aracterísticas del material rodante ferroviario. El ferrocarril ferrocarril tiene la caracterí característica stica de ser un transport transporte e guiado, sus movimientos están están limitados a la ubicación de los carriles o rieles. Es un transporte seguro, estable y económico, aunque su costo inicial es muy elevado. El consumo de combustible de un tren es 3 veces menor que el de un equipo de carretera para iguales cargas y distancias. La carga llega a destino toda al mismo tiempo, requiere menos personal para su traslado y generalmente sus tarifas por kilómetro son más baratas. El material móvil ferroviario tiene también características propias que lo acen distinto al resto de los medios de transporte. !on guiados, es decir que se inscriben seg"n la posición de los carriles por donde circulan. Las ruedas de los equipos ferroviarios están fi#ados a los e#es $calado%, lo que los ace más fuertes pero tiene el inconveniente de que al entrar en las alineaciones curvas resbala una con respecto a la otra, para evitar esto las ruedas se construyen de forma cónica+ lo que permite que al circular por las curvas, las ruedas tengan una misma velocidad lineal, debido a la diferencia de diámetro en las ruedas. &ara evitar que las ruedas se salgan de los carriles, éstas tienen pesta'as en su borde borde interior. Las cargas, e(cepto en las locomotoras de vapor) se aplican en el e(terior de los e#es, en las manguetas o mu'ones. Esto permite que el equipo sea más anco y por ende permitir más cargas, esto "ltimo también es posible por estar la carrocería o ca#a sobre las ruedas. Los e#es son paralelos en cada bogie $truck o carretilla%, para girar en una curva se reali*an dos movimientos, uno alrededor del e#e del radio de la curva y otro alrededor de un punto denominado centro de giro del truck o bogie $ +er fotos en ane(o%.
'ipos de material rodante, Los equipos ferroviarios se ubican en d os grupos. Equipos tractivos y equipos de arrastre. Los equipos tractivos son los que generan el movimiento, pueden ser locomotoras, coces motores y otros equipos automotores, como gr"as, autodresinas, etc. -odos los equipos tractivos, sea cual fuere el combustible que utilicen, tiene un grupo de equipa equipamien mientos tos adicion adicionale aless como como son son genera generador dor de corrie corriente nte,, para para su alumbra alumbrado do y energí energía a necesaria, compresor, para la producción de aire para el sistema de frenado y para la e(pulsión de la arena que utili*an para dar mayor aderencia en su marca, tanto a la arrancada como al frenar.
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La vía férrea 1.1. * )ntroducción. )ntroducción. #aracterísticas #aracterísticas del transporte ferroviario #aracterísticas #aracterísticas del material rodante ferroviario. El ferrocarril ferrocarril tiene la caracterí característica stica de ser un transport transporte e guiado, sus movimientos están están limitados a la ubicación de los carriles o rieles. Es un transporte seguro, estable y económico, aunque su costo inicial es muy elevado. El consumo de combustible de un tren es 3 veces menor que el de un equipo de carretera para iguales cargas y distancias. La carga llega a destino toda al mismo tiempo, requiere menos personal para su traslado y generalmente sus tarifas por kilómetro son más baratas. El material móvil ferroviario tiene también características propias que lo acen distinto al resto de los medios de transporte. !on guiados, es decir que se inscriben seg"n la posición de los carriles por donde circulan. Las ruedas de los equipos ferroviarios están fi#ados a los e#es $calado%, lo que los ace más fuertes pero tiene el inconveniente de que al entrar en las alineaciones curvas resbala una con respecto a la otra, para evitar esto las ruedas se construyen de forma cónica+ lo que permite que al circular por las curvas, las ruedas tengan una misma velocidad lineal, debido a la diferencia de diámetro en las ruedas. &ara evitar que las ruedas se salgan de los carriles, éstas tienen pesta'as en su borde borde interior. Las cargas, e(cepto en las locomotoras de vapor) se aplican en el e(terior de los e#es, en las manguetas o mu'ones. Esto permite que el equipo sea más anco y por ende permitir más cargas, esto "ltimo también es posible por estar la carrocería o ca#a sobre las ruedas. Los e#es son paralelos en cada bogie $truck o carretilla%, para girar en una curva se reali*an dos movimientos, uno alrededor del e#e del radio de la curva y otro alrededor de un punto denominado centro de giro del truck o bogie $ +er fotos en ane(o%.
'ipos de material rodante, Los equipos ferroviarios se ubican en d os grupos. Equipos tractivos y equipos de arrastre. Los equipos tractivos son los que generan el movimiento, pueden ser locomotoras, coces motores y otros equipos automotores, como gr"as, autodresinas, etc. -odos los equipos tractivos, sea cual fuere el combustible que utilicen, tiene un grupo de equipa equipamien mientos tos adicion adicionale aless como como son son genera generador dor de corrie corriente nte,, para para su alumbra alumbrado do y energí energía a necesaria, compresor, para la producción de aire para el sistema de frenado y para la e(pulsión de la arena que utili*an para dar mayor aderencia en su marca, tanto a la arrancada como al frenar.
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Las locomotoras seg"n la energía que utilicen pueden ser como comb combus ustib tible le pued pueden en utili* utili*ar ar carb carbón ón miner mineral, al, fuel fuel oil o made madera ra seg" seg"n n su De vapor vapor como fabricación. El vapor producido ace mover los pistones que a su ve* mueven las barras que están unidas a las ruedas. Este tipo de locomotora a"n se utili*a . motorr de comb combus ustitión ón inter interna na mueve mueve un gene genera rado dorr que que prod produc uce e la Diesel Diesel - eléctricas eléctricas, el moto electricidad necesaria para mover unos motores eléctricos de tracción instalados en los e#es de los bogies.
Diesel - idr/ulicas, el motor diesel alimenta unas bombas de presión que acen mover el mecanismo de los e#es de los bogies de las locomotoras o las barras unidas a las ruedas, seme#antes a las de las locomotoras de vapo r (léctricas, se mueven por la electricidad que toma de las conductoras eléctricas instaladas. $atenaria% y un sistema de transformadores para los distintos usos del tren. Equipos de arrastre, vagones. $ver fi guras en ane(o% Los vagones pueden ser para cargas, e(presos o para pasa#eros, cada uno de ellos con sus características específicas. Los equipos para cargas, seg"n el tipo de mercancía que traslade pueden ser
#asillas, equipos cerrados con puertas de cierre ermético o casi ermético, que se utili*a para el trasla traslado do de produc productos tos envasados envasados,, tanto tanto en ca#as ca#as como como en sacos, sacos, que requier requieren en de cierta cierta protec protecció ción n contra contra el intemper intemperismo ismo,, las ay refrige refrigerad radas, as, para para trasla trasladar dar mercan mercancía cíass de fácil fácil descomposición. #a0ones o góndolas, estos equipos son abiertos por arriba o presentan barandas altas, se utili*an para la carga de mercancías a granel, fu ndamentalmente granulados. $lancas o plataformas, equipos lisos, para cargas de gran dimensión. &ueden ser de varios tipos como, con el piso deprimido, para cargar elementos altos se denomina calandria, cuando tiene instalados elementos que sirven para fi#ar los contenedores al piso y evitar su caída o vuelco. , se llaman porta p orta contenedores, se llaman trineos, las plancas que tienen en el p iso un sistema de rodillos para trasladar cargas que se coloquen en la vía como carriles, campos o eslabones, etc #isternas para líquidos, silos para cereales. 'olvas para materiales que se descarguen por gravedad, como piedra para el balasto, a*"car a granel, etc. aulas para la carga de ganado y para ca'a de a*"car
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1.2. - L% )&%('&#'&% D( L% 6% 7&&(%. 8eneralidades. unción de la infraestructura. La infraestructura es la obra ingeniera que se obtiene mediante el movimiento de tierra para llevarla al estado tal, que permita la colocación en su superficie de la superestructura de la vía férrea. La superestructura de la vía férrea no se coloca directamente sobre la superficie de la tierra debido a sus irregularidades. &ara su colocación, se requiere que en los lugares donde el nivel del terreno se alle por deba#o de la rasante proyectada se rellene y en el caso contrario se corte, es decir sea confeccionada una fa#a de vía de anco y alto determinado a todo lo largo del tramo dise'ado denominada e(planación, e(planada o plataforma. /e esta forma se obtienen terraplenes cuando el nivel de la rasante proyectada se alla por encima del nivel de terreno y e(cavaciones o cortes en el caso contrario, relacionados muy estrecamente con los drena#es y obras de fábrica necesarias para la evacuación de las aguas o para salvar obstáculos que se interpongan en la dirección de la vía Las características del ferrocarril acen que su tra*ado sea lo más recto y llano posible, por lo que se trata de que no se produ*can pendientes de grandes dimensiones y curvas ori*ontales de cortos radios. 0o obstante por la presencia en la superficie terrestre de elevaciones con fuertes pendientes, depresiones, lagunas, ríos, etc.) se precisa construir las e(planadas no sólo en rasante sino además con pendientes, rampas, curvas, etc. En los lugares donde se crucen con ríos, arroyos, depresiones, o elevaciones, etc.) se construyen puentes, viaductos, alcantarillas o t"neles, así como canales, canaletas, cunetas y *an#as con vista a conducir las aguas pluviales acia los arroyos o ríos, también se construyen obras protectoras como banquetas, muros de contención, para evitar deslaves o corrimientos de las capas de suelo. En la infraestructura, debido a la carga de los equipos ferroviarios o por factores climáticos, no deben producirse deformaciones residuales ni sus valores deben superar los valores permisibles. &or eso se deben construir con materiales poco deformables, compactarse adecuadamente y construir los drena#es necesarios.
'ipos de e9planaciones y sus elementos constructivos. En dependencia de que sea necesario rellenar o cortar las masas de tierra para construir la e(planación, se construyen los terraplenes o las e(cavaciones respectivamente. uando se construyen las e(planaciones en laderas, se pueden obtener una combinación de estas dos formas de construir la infraestructura, denominándose semi1 e(cavación, semi1 terraplén o semi terraplén1 e(cavación. El punto de traspaso de una e(cavación a un terraplén donde el nivel de la rasante es igual al nivel del terreno natural, donde no es necesario ni rellenar ni cortar) se denomina punto 2 ó rasante 2.
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E(cluyendo los puntos 2 rasantes 2, incluso en los lugares donde la capacidad portante del terreno lo permita, no debe construirse la e(planada a nivel del terreno, para protegerla de posibles inundaciones. La fa#a del terreno donde se construyen las e(planadas se denomina base. La parte superior, donde se coloca la superestructura de la vía se denomina corona. Ella está limitada por los taludes. El punto donde se corta la corona con el talud se llama borde de la corona El punto donde se corta la base de la e(planada y el talud se denomina pie de talud. El espacio entre el pie de talud y la obra de drena#e más cercana se denomina berma. La altura de la e(planada se determina por su e#e desde el nivel de la corona asta el nivel del terreno. La profundidad de la e(cavación se determina por el e#e de la vía desde el nivel de la corona asta el punto donde se corta el e#e de la vía y la línea que une los dos bordes del talud. La relación de la proyección vertical del talud con la ori*ontal, se denomina curvatura del talud. La configuración de la e(planada se construye de tal forma que no permita que se deposite agua en la superficie, así como permitir la posibilidad de colocación de las traviesas o los campos pre ensamblados antes del riego del balasto, sin que se afecte la calidad de la compactación. En vías sencillas la corona de la plataforma se construye en forma trape*oidal, teniendo en su centro un espacio entre el e#e y su borde de .4 m. elevada sobre la ori*ontal a 2.4 m. Esta configuración permite colocar sobre ella las traviesas y los carriles, para que puedan circular los trenes de obra y aunque el espacio de 5.3 m es menor que el largo de las traviesas, e(cluye la formación de aplastamiento en la e(planada por la presión de la traviesa. En doble vía se le da forma triangular con su vértice elevado sobre la ori*ontal a 2.52 m. La dimensión de la plataforma de la e(planada por anco se establece de tal forma que entre el prisma de balasto y el borde del talud aya un espacio para el paso de los traba#adores de vía denominado paseo. Este espacio permite además la estabilidad del prisma de balasto y la propia e(planación. El anco del paseo deberá tener entre 2.61 2.7m, y se permite como mínimo 2.4m. 8l construir o reparar la e(planada se tiene en cuenta que la estabilidad del suelo y su capacidad de soportar determinada carga se reduce en un grado significativo cuando se umedece. 8demás cuando las corrientes de aguas superficiales son grandes puede surgir desli*amiento del suelo. &or eso, para garanti*ar la estabilidad de la e(planada se construyen obras de drena#e de distintos tipos como) canaletas, canales, *an#as y los taludes se fortalecen. &ara desecar la e(planada, debido a que e(istan en el tra*ado *onas pantanosas o lugares donde pueda depositarse las aguas pluviales, se construyen canales longitudinales en los terrenos llanos se construyen en ambos lados de la e(planada, en los tramos construidos a media ladera en la parte alta. En lugares donde el terraplén se construye con suelo del lugar, en préstamos cercanos al lugar de empla*amiento, para desviar las aguas se de la e(planada se construyen reservas con pendiente acia la parte más ale#ada de la e(planada En las e(cavaciones el material que se e(trae de los cortes de no ser usado en los terraplenes cercanos, como caballero, se construye con él banquetas ubicadas en la *ona alta de la ladera., además para derivar las aguas acia los arroyos o ríos más cercanos se construyen canales.
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ecciones transversales. #lasificación de las secciones transversales. Las secciones transversales seg"n las condiciones en que van a ser utili*adas se clasifican en típicas e individuales, las típicas a su ve* se sub dividen en normales y especiales. !on típicas las secciones que tienen una altura de terraplén o profundidad de e(cavación menor de 5m construidas sobre suelos de características normales de buena consolidación que satisfacen la calidad en condiciones geológicas e idro 1 geológicas normales que no requieren de cálculos especiales para su dise'o. !i los terraplenes se construyen con suelos compuestos por rocas poco disgregadas se pueden construir asta de 52 m de altura. Las secciones que tienen uso generali*ado se denominan normales y los que se utili*an en lugares específicos $suelos rocosos, pantanoso, arenas, loes% se denominan especiales. !on individuales aquellas secciones que se dise'an para condiciones en que las secciones típicas no pueden utili*arse. !i la altura es mayor de 5.2m, cuando se dise'an vías en medias laderas con pendientes mayores de 3) así como, cuando se dise'a en condiciones ingeniero1 geológicas no deseables $en suelos con alto nivel de umedad, cuando el manto freático se encuentra casi en la superficie, en tramos con laderas inestables, en cortes con estratificación inclinada en más de 3 acia el lado de la e(planada%) si la confección del corte se ace con e(plosivos o por medio idro mecánicos) en pantanos de más de 3 9 : m de profundidad) sobre cauces, barrancos, etc.) si se construye una e(planada en tramos con posible desarrollo de derrumbes, desli*amientos del terreno, así como en regiones con temblo res de tierra. El anco de la corona se determina por las dimensiones del prisma de balasto que se va a colocar en ella y el anco del paseo, que se necesite para garanti*ar la estabilidad de la e(planada y de las necesidades en la e(plotación, en doble o más vías, también depende de la distancia entre e#es de carrileras. Los ancos más comunes para vías sencillas son 4.42m y 6.22m, para doble vías 6.22m ; E, donde E es el anco del entrevías. $ver ane(os% En las e(cavaciones se permite reducir la ancura de la e(planación cuando se usan muros de contención o en trinceras ecas en rocas estables, poco erosionables y sin desprendimientos, determinándose la distancia desde el e#e de la vía e(trema asta el muro o asta el talud de la trincera a nivel de la base de la traviesa en dependencia de los métodos de traba#o que ser asuman para la e(cavación. Esta distancia no será menor de 3.7m a cada lado parta líneas de clase < y <<) y no menor de 3.7m a un lado y 3.2m a otro para líneas de clase <<<) <+ y +. En los tramos curvos la ancura de las e(planaciones tendrá un sobreanco por el lado e(terior con los siguientes valores
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'a:la 1.1 o:re anco en las e9planaciones
En tramos de dos o más vías y por entrevías no mayores de :.42m las magnitudes anteriores se incrementarán con el sobre anco necesario para las entrevías en curva el cual se obtendrá por cálculos en función de la longitud del equipo rodante, el radio de la curva y la superelevación de las vías. &ara entrevías mayores de :.42m no se requerirá dico incremento.
'aludes de la e9planación. Los taludes se establecen seg"n el tipo de suelo con que se construyen y la altura del terraplén o la profundidad de la e(cavación, en este "ltimo caso se tiene en cuenta las condiciones geológicas de la región donde se construye la e(plan ada. En condiciones ingeniero1 geológico, favorable las pendientes de los taludes se construyen con las siguientes medidas &ara profundidades de trinceras mayores de 6.2 m se construirán bermas cada 6.2m a partir del fondo de la misma. La ancura de la berma estará en dependencia del tipo de suelo, no debiendo ser menor de .4 m. para suelos arcillosos y limosos "medos o grasosos o en rocas fácilmente alterables, la ancura no será menor de 5.2 m. En suelos rocosos de difícil alteración, en condiciones ingeniero 1 geológicas favorables y cuando se utili*an e(plosivos colocados en terrenos previamente perforados, se permiten taludes verticales. En suelos arcillosos o limosos en regiones e(cesivamente "medas, las pendientes de los taludes serán de 5. La profundidad de la e(cavación no será mayor de 6.2m. para profundidades mayores se reali*arán dise'os individuales.
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'a:la 1.2 $endientes de los taludes de los terraplenes.
'a:la ).3 $endientes de los taludes en e9cavación.
;:ras de f/:rica. omo ya di#imos las obras de fábrica se construyen, cuando en el tra*ado se encuentran obstáculos con sus cotas de nivel diferentes a la cota de la e(planada, como ríos, arroyos, furnias, monta'as, etc. Las obras de fábrica pueden ser mayores o menores. $ver ane(os%.
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;:ras de f/:rica mayores. !on mayores, aquellos que rompen la continuidad de la e(planada, como puentes, t"neles y viaductos. Los puentes y viaductos a su ve* pueden ser seg"n el material con que se construyan de madera, de metal, de ormigón y combinados por varios materiales. !eg"n su construcción pueden ser, de cama abierta o cerrada !on de cama abierta las que son construidas por vigas y las sustentaciones se colocan directamente sobre ellas. !on de cama cerrada los que la superestructura de la vía se encuentra sobre una capa de balasto. Los viaductos son obras de fábrica mayores que se construyen cuando en el tra*ado la diferencia de nivel entre el terreno y la rasante es tal que los terraplenes serían tan altos que su costo sería mayor que la construcción de una estructura. Los t"neles también son obras de fábrica mayores, su construcción se determina cuando al igual que en los viaductos la diferencia de niveles es e(cesiva y el costo de su construcción es inferior al costo de profundas e(cavaciones o vadear la monta'a.
;:ras de f/:rica menores. !on obras de fábrica menores aquellas que no cortan la continuidad de las e(planadas. !e conocen con el nombre de alcantarillas y pueden ser de arcos, de tubos, de ca#ones y prefabricadas llamadas también en uba pata de elefante por la forma de su base.
;:ras de drena0e. /rena#e de aguas superficiales La estabilidad y resistencia de las e(planaciones dependen en gran medida a la presencia y buena asimilación de las obras de drena#e y su buena construcción, el ángulo de fricción interna del suelo, su fuer*a de aderencia, su capacidad portante en régimen de umedad disminuyen considerablemente. !i aumenta la velocidad de la corriente, el agua puede socavar la e(planación. &or eso se toman medidas para contrarrestar el umedecimiento y socavación de la e(planada. Estas medidas consisten en que ante todo debe garanti*arse una corriente de las aguas lo más lenta posible y que las obras sean capaces de evacuarlas lo más rápidamente posible o disminuir el nivel de las aguas asta el mínimo. &ara evacuar las aguas superficiales de las e(planaciones, se construyen cunetas, canales de derivación, drenes de distintos tipos, etc. Las pendientes longitudinales del fondo de las cunetas, estarán en los límites entre 2.31 2.=> pero con cubrimientos especiales pueden llegar a ser pendientes mayores. La sección transversal de estas cunetas, canales o canaletas se calculan en dependencia del gasto. La meno r profundidad se determina como el nivel má(imo de las aguas más 2.5 m, pero en todos los casos la profundidad no debe ser menor de 2.6m. Los taludes no menores de .4. La ubicación, las medidas de la sección y los taludes se proyectan de tal forma para que el agua circulase por ellas sin que se desborde y sin que la velocidad fuese tal que no socavase ni deslavase y al mismo tiempo no de#ase residuos sólidos del arrastre. En planta las cunetas se ubican en línea recta, perpendicular al lugar donde desag?e. !e dise'an además pendientes transversales en las cunetas y canales para que el agua no regrese a la e(planada. En perfil, las cunetas y canales se construyen con una pendiente del 5> y en algunas líneas de < categoría pueden llegar asta un :>.
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$+er figura en ane(o%.
#%$)'L; )), La superestructura de la vía férrea La superestructura de la vía férrea se compone de varios elementos como son carriles, traviesas, elementos de su#eción o peque'o material de vías, elementos de apoyo y aparatos de vías. 2.1. * #arriles. @unción de los carriles. omposición química del acero para carriles. &erfil del carril. -ipos de carriles.
unción de los carriles. Los carriles son elementos de acero laminado sobre los cuales de despla*an las ruedas de los equipos rodantes. -ienen la función de recibir las cargas que provienen de las ruedas y trasmitirlas acia los apoyos, así como deben ser lo suficientemente resistentes como para soportar las cargas debidas al movimiento de serpenteo de los equipos ferroviarios, sin sufrir grandes deformaciones tanto en el plano ori*ontal como en el vertical. Estos movimientos aplicados al carril le traen asentamiento en los apoyos, fle(ión en los planos, torsión, aplastamiento, desgaste y algunas veces partidura del metal, así como la deformación de la vía en su con#unto que se representa por pandeos. Las fuer*as fundamentales que determinan el contorno general del carril son fuer*as verticales $peso del equipo afectado por un coeficiente dinámico al ponerse en movimiento el equipo% que fle(an al carril como a una viga con apoyos elásticos. La forma de la sección transversal del carril se determina a partir de este parámetro y se comprueba para garanti*ar la e(plotación normal del mismo, tomando las acciones que act"an sobre la vía. la me#or forma de elemento portante para traba#ar a fle(ión ba#o carga estática es la viga <. Esta forma quedó como base para la confección de los carriles, aunque con modificaciones en su perfil. &ara esto el ala superior se i*o más volumétrica con el fin de obtener mayor superficie de apoyo para las ruedas, se mantuvo la garganta estreca y la base se modificó en cuanto a volumen y configuración. En nuestros días se utili*an carriles con cabe*as o corona en ambos e(tremos y otros con su base o patín muy ancos. El carril traba#a a fle(ión en su totalidad, la corona traba#a además al aplastamiento y al desgaste y cuando no e(iste suficiente resistencia, debido a la alta presión de contacto del material rodante) la corona tiende a laminarse, por la acción ininterrumpida de las ruedas. Es por ello que en la corona del carril se concentra una gran cantidad de metal que garanti*a una alta resistencia al desgaste. /ebido a que los e(tremos de los carriles deben unirse unos con otros $#untas%, esta unión debe ser resistente, el perfil del carril debe acer que se cumplan esos requisitos.
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8 mayor carga por rueda, a mayor velocidad de movimiento del equipo rodante, a mayor volumen o tensión de carga que circule sobre el carril) mayor deberá ser su resistencia $mayor momento de inercia, mayor módulo de sección%, mayor la resistencia al desgaste, mayor deberán ser su dure*a, la viscosidad de su metal, su resistibilidad, tensiones local y total, especialmente la de contacto. La resistencia total a la fle(ión, su dure*a y su resistencia al desgaste en general lo garanti*an el uso de aceros de alto contenido de carbono. &or eso los carriles más potentes y pesados, generalmente tienen alto contenido de carbono
#omposición , se puede aumentar la resistencia al desgaste en 7 veces y si se aumentara de 2.63 a 2.72> en un 32 >, sin embargo) el aumento del contenido de carbono asta un 2.=B> asumido en un tiempo en los ferrocarriles de los Estados Cnidos, para los carriles más pesados, tra#o como resultado una fragilidad no permisible en el carril en relación con los utili*ados anteriormente, por lo que se a limitado desde ace varios a'os el contenido má(imo de carbono a un 2.=5>. 0o obstante debe prevenirse de la influencia negativa del carbono por el aumento de la fragilidad. El papel que #uega cada uno de los elementos que componen el carril es el siguiente arbono aumenta la resistencia al desgaste aunque también aumenta la fragilidad cuando se utili*a en e(ceso, como vimos en puntos anteriores. Aanganeso y !ilicio, dan dure*a y resistibilidad al desgaste. @ósforo, crea quebradura en frío, lo que es per#udicial en climas severos. 8*ufre, crea quebraduras al ro#o, lo que trae grandes defectos en el proceso de fabricación, por lo que su contenido es muy peque'o, el DE8 recomienda no usarlo. 8rsénico aumenta la resistencia al desgaste y la dure*a, pero ba#a en al go la resistencia a la fatiga y a la fragilidad, así como la viscosidad al impacto, especialmente cuando ay ba#a temperatura. La presencia de arsénico en la composición del acero para carril se permite sólo en 2.4>. omo el carril se desgaste con mayor frecuencia en las #untas $entre .4 y 5 veces más que en el centro%, se le ace un tratamiento térmico en sus e(tremos $sorbiti*ación% de su superficie de rodadura en una profundidad de no menos de : mm del borde del carril en una longitud de =2 mm. La transición de la capa templada a la no templada, se reali*a de forma paulatina, suavemente, tanto en la sección transversal como en la longitudinal. La capa templada debe comen*ar a una distancia no menor de : mm del borde del carril y en la sección transversal no debe e(tenderse más ba#o del comien*o de los bordes curvos de la corona. La dure*a de los e(tremos templados de los carriles debe estar en los límites de 322 9 :2 unidades de dure*a Frinell.
'a:la 2.1.#omposición
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$erfiles. La superficie de la corona del carril se construye de forma conve(a, para una mayor centrali*ación en la transmisión de las presiones y el aumento de la resistencia del metal por las altas presiones de contacto que llegan asta 22 9 :22 A&a. &ara reducir las tensiones de contacto, la parte media de superficie de rodadura se construye con un gran radio $ G 322mm%, que pasa a un radio más peque'o 5 G =2mm y al final un peque'o radio de 3mm $r %. El radio r concuerda con el radio de la pesta'a de las ruedas de las locomotoras lo que permite un apriete consistente entre ambos, debido a la influencia de las fuer*as ori*ontales transversales y lo asegura de posibles arrastres de la rueda sobre el carril. En algunos carriles se mantiene una vie#a configuración que consiste en el que no se incluye el radio 5. En países como los Estados Cnidos, en algunos países de Europa y en Hapón, se utili*an con muca frecuencia los carriles con coronas en forma de ca#a y es recomendado por la 8sociación
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corona en el proceso de laminación) con un mismo gasto de metal en la corona se aumenta el peralte del carril y por ende el momento de inercia. El borde inferior de la corona y el superior del patín sirven de apoyo a las morda*as en las #untas, las que como cu'as se colocan entre ellos, apretando la corona y el patín. Las morda*as deben proyectarse de tal forma que cuando aprieten no toquen a la garganta. Esto es necesario para que el desgaste de la superficie de apoyo del carril y la morda*a sea el mínimo y las morda*as debido a su apriete se puedan despla*ar en el seno del carril y queden a#ustadas en el apoyo. El espacio entre las morda*as y la garganta tiene valores entre los 3 y 6 mm. El espesor del patín en sus e(tremos, se construye ancos para que no se enfríen rápidamente en el proceso de laminación, para que el metal no se aga frágil ni se presenten grietas en el templado. En los carriles actuales este espesor varía de B a 4 mm. $ver ane(os%
Determinación del tipo de carril de acuerdo al peso por unidad de longitud. &ara la determinación del peso de los carriles a utili*ar en un tramo ay que conocer las características del equipo que circulará por él y la densidad del tráfico a circular y la velocidad de circulación. onociendo estos datos podemos determinar que tipo de carril se requiere para el lugar dado. on este fin se an planteado varias teorías, la primera fue propuesta en el #ongreso erroviario del #airo y consiste en determinar el paso del carril a partir del peso por e#e del equipo más desfavorable, teniendo la forma G= 2.5 P Donde P viene dado en Toneladas V - en kilóetros por !oras.
Esta e(presión es racional para +≥ 62 Jp =ersov propuso utili*ar la velocidad como medio para allar el peso del carril, y la e(presión utili*ada fue la siguiente
K en Jg.m ulga propuso utili*ar el ciclo de carga circulante por la vía en cuestión para determinar el tipo de carril y formuló la siguiente e(presión K G 3.2:6- 2.523..............<<. 3 /onde -, en millones de toneladas al a'o. a0unian! propuso unificar todas estas e(presiones en una y formuló la siguiente e(presión
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/onde a1 coeficiente que toma el valor de .5 para vagones y .3 para locomotoras +1 velocidad má(ima en J&M &1 arga por e#e del veículo más desfavorable en -. El campo de aplicación de estas fórmulas abarca asta velocidades menores o iguales a 62 J&M
'a:la 2.2. #omparación de los resultados o:tenidos para la determinación del carril a utili!ar en los proyectos.
/e los resultados obtenidos se escoge la de mayor valor.
'ipos de carriles m/s conocidos y sus características 'a:la 2.3. #aracterísticas técnicas de los carriles.
Longitud de los carriles. (spaciamiento. &ara evitar el pandeo de la vía se de#an espacios libres entre cada uno de ellos por lo que se ve limitada la longitud de estos elementos. Estos espaciamientos denominados calas se acen con vista a permitir el despla*amiento longitudinal del carril por dilatación o contracción ba#o la acción de los efectos de la temperatura.
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Este espaciamiento debe ser de tal magnitud que al dilatarse el metal no se topen los carriles uno con otro o que al contraerse no provoque ci*allamiento en los tornillos de las morda*as. !i ninguno de estos dos fenómenos se produce estamos en presencia de una #unta que supera todas las tensiones en los ciclos anuales, manteniendo un espaciamiento estable. !i obtenemos este resultado en todos los carriles colocados en un tramo, podemos prescindir de las #untas a corta distancia, es decir podemos alargar la longitud de los carriles. Este carril se denomina carril sin #unta o carril largo soldado. uando los elementos de fi#ación que posee el carril están lo suficientemente apretados, se logra que el centro de la barra se encuentre tensionado y sólo ocurra el despla*amiento en los e(tremos del carril. $esto lo veremos en el tema referente a los carriles largos soldados%.
Defectos de los carriles. &or las vías ferroviarias circulan trenes con cargas considerables y a altas velocidades. !us ruedas al circular por la vía golpean al carril con una fuer*a que oscila entre los 22 y 42 J0, dica fuer*a se ve afectada por un coeficiente dinámico debido a la velocidad que provoca un aumento considerable sobre el efecto que esta fuer*a provoca en la vía. Este efecto crea deformaciones elásticas, debido a la característica elástica de la superestructura de la vía, que con el tiempo va convirtiéndose en deformaciones residuales. La continua circulación de los equipos sobre los carriles va creando en ellos desgastes y defectos, los cuales son trasmitidos a las traviesas, a las fi#aciones y estas al balasto y por ultimo a la e(planada. En los carriles se producen defectos por varias ra*ones, las cuales enumeraremos en este epígrafe.
'a:la 2.4 Desgaste de los carriles >? ota, (l valor entre paréntesis es el desgaste vertical@.
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Desgastes. El desgaste se produce debido al contacto entre la pesta'a o la llanta $superficie de rodadura% contra el carril. Este desgaste puede ser vertical u ori*ontal. El desgaste ori*ontal se produce principalmente en las curvas por el roce e impacto entre la rueda guía con el borde de traba#o de la corona del carril. El desgaste vertical la produce la llanta de la rueda, principalmente cuando se encuentra en *ona de frenado o aceleración. El desgaste equivalente, es la suma del desgaste vertical y la mitad del desgaste ori*ontal o lateral. El desgaste permisible en los carriles, es el desgaste equivalente má(imo que permite que los trenes circulen por una vía. El desgaste vertical es el que más afecta, pues de llegar a tener el carril un desgaste e(cesivo puede provocar que las pesta'as de las ruedas golpeen los tornillos de las #untas y con ello deteriorar este punto de la vía que se considera uno de los más peligrosos. $+er tabla 5.:% El desgaste vertical se mide en el centro del carril y el desgaste lateral a la altura igual a 3 1 :mm del nivel de rodadura del carril. Los /efectos se miden con calibradores especiales.
Defectos. Los /efectos de los carriles pueden ser producidos en el proceso de fundición o por efecto de los equipos. E(iste una clasificación que comprende B grupos. 8l grupo 1 pertenecen los /efectos por laminación y desmoronamiento del metal en la superficie de rodadura, producidos por fisuras internas o por defectos de fabricación, también se deben al acelerado y frenado. 8l grupo 2 pertenecen las fisuras transversales en la corona del carril y las roturas debido a estas causas. Las causas pueden ser por /efectos de fabricación o por impactos dados por la pesta'a de la rueda. 8l grupo 3 pertenecen las fisuras longitudinales en la corona del carril. La laminación puede ser vertical u ori*ontal. La causa principal es por defectos de fabricación metal contaminado por elementos no permitido en el proceso de fundición, acumulación de fósforo y a*ufre en alguna parte del elemento, así como otros deterioros de la estructura del metal. La fisura longitudinal se desarrolla por banda*os, baces, incorrecta s"per elevación en el carril e(terior de la curva. 8l grupo 4 pertenecen el aplastamiento y desgastes no uniforme de la corona del carril. Los aplastamientos ocurren en los e(tremos del carril donde se crea una ondulación seme#ante a la silla de montar. En estos /efectos se produce en la mayoría de los casos rebabas a un lado y otro. !e observa frecuentemente en carriles fabricados con acero blandos. !u aceleración lo producen las #untas ba#as, las calas topadas o muy abiertas. Los desgastes ondulatorios se producen con mas frecuencia en los tramos de aceleración y frenado y muy característico de los tramos donde circulan locomotoras diesel y locomotoras de tracción elástica. 8l grupo 5 pertenecen los defectos en el alma del carril o deba#o de la corona del carril. !e producen por la incorrecta colocación del carril sobre las sillas, poco mantenimiento de la s"per elevación del carril e(terior de la curva. 8l grupo " pertenecen los defectos y deterioros en el patín del carril. Estas fisuras llegan a romper una parte del patín o acer que el patín se seccione. Estas fisuras se producen como resultado de defectos fabriles de fundición.
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El desarrollo de estas fisuras es posible como consecuencia de un mal mantenimiento a las vías, por falta de apoyo del carril en la silla, por inclinación brusca del carril acia el e#e de la vía, así como inclinaciones longitudinales debido a banda*os. El impacto que le da la rueda al carril provoca el surgimiento de tales fisuras. El peligro mayor lo representan las fisuras internas o burbu#as en el centro del patín. 8l grupo A pertenecen aquellas roturas que presenta el carril en toda la sección, e(ceptuando las indicadas en el grupo5, esos debidas a inclusiones sólidas en el metal, por el impacto de las ruedas con planos. 8l grupo B pertenecen los defectos por fle(ión del carril que generalmente se producen por impactos bruscos o por accidentes sobre la vía. 8l grupo C pertenecen los defectos no incluidos en los = grupos anteriores.
2.2* i0aciones o su0eciones >$e
i0aciones periódicas o frecuentes. unción. Las fi#aciones periódicas seg"n la forma con que unen al carril con las sustentaciones pueden ser /irectas, cuando con cualquier elemento de fi#ación se unen directamente al carril con la s sustentaciones sin que aya un escalón intermedio. E#emplo en las traviesas de madera cuando no se usan sillas se fi#a el carril con los clavos directamente a la traviesa.
i0aciones para apoyos de madera. Las fi#aciones para apoyos de madera sin utili*ar sillas fueron las primeras empleadas en el mundo ferroviario, por supuesto son los más corrientes En este tipo de fi#aciones se utili*a el clavo como elemento de unión entre el carril y los apoyos, es decir que el clavo se coloca
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directamente en la traviesa y su cabe*a, construida especialmente para este fin) se apoya contra el patín del carril. Este tipo de fi#ación es directa y en la actualidad se utili*a también como elemento de unión, el tornillo tirafondo, el cual se enrosca en la traviesa. -ambién se utili*an clavos o grapas elásticas, que consisten en dos barras de acero al muelle unidas estrecamente, dobladas en uno de sus e(tremos y el otro e(tremo en forma de saeta, que es clavado de la misma forma que se clava el normal, y que su doble* se usa para apoyarse sobre el patín del carril y presionarlo. &ara que la traviesa no se agriete al introducir el clavo o el tirafondo, se abren orificios de 5mm apro(imadamente de diámetro menor que el diámetro del tornillo o que la arista del clavo. En algunos países como @rancia se comen*ó a utili*ar una plancuela de metal elástica, la que apoya uno de sus e(tremos en el patín del carril y el otro e(tremo sobre una almoadilla de goma colocada en un corte eco en la traviesa, el carril también se colocó sobre una lámina de goma, esto por supuesto dio mayor elasticidad al con#unto carril traviesa lo que tra#o beneficio en la circulación de los trenes así como da mayor vida "til a las traviesas. -ambién para dar mayor área de apoyo al carril sobre las traviesas se colocan plancuelas metálicas preferentemente de acero denominadas sillas Las sillas pueden ser de distintos y variados tipos, pero todas presentan un área mayor que el área aportada por el carril, así como permite que se puedan colocar más elementos de unión. En dependencia de la cantidad de orificios que posea la silla y su posición con respecto al borde del patín del carril, la fi#ación puede ser del tipo directa, indirecta o mi(ta. Itro tipo de silla, tiene una construcción en forma de nico para albergar en su interior la cabe*a de un tornillo de cabe*a rectangular, mediante un giro del tornillo a B2N y queda insertado dentro del nico Este tipo de fi#ación es muy usado en Europa y se denomina tipo J. -iene generalmente 5 tornillos de cabe*a - en los cuales se colocan plancuelas o presillas que apoyan sobre el patín del carril y : tornillos tirafondos que unen a la silla con la traviesa, este tipo de fi#ación se denomina mi(ta. Los clavos utili*ados en la mayoría de los ferrocarriles tienen una dimensión de 6 (6(64 mm y un peso apro(imado de 37= gr. $3.70%, la resistencia ala e(tracción en traviesas de madera blanda y semi blanda es de 5.2 J0 y aumenta asta 3.4 J0 en traviesas de madera dura. Los tirafondos al tener rosca aumentan su resistencia a la e(tracción en .4 9 5.2 veces más que con los clavos. Los tornillos - tienen su cabe*a preparada para que se aprieten o *afen con llaves de torque.
i0aciones para apoyos de ormigón. En el caso de fi#aciones para ser utili*adas para unir al carril con traviesas de ormigón, deben reunir una serie de cualidades que no se tienen en cuenta con l as traviesas de madera.
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El carril no debe presionar directamente sobre la traviesa de ormigón, pues, el acero es capa* de desgastar al ormigón en su constante despla*amiento elástico en dirección ori*ontal longitudinal y transversal, por lo que para evitar este fenómeno se introduce la platina de aislante que no es más que una lámina de goma que se inserta entre el carril y la traviesa. Esta platina sirve también como un material aislante, ya que la traviesa de ormigón es altamente conductora de la electricidad.
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Las traviesas de ormigón tienen una alta rigide* por lo que las fi#aciones deben ser lo suficientemente elásticas como para suplir lo que las traviesas no pueden asumir.
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El elemento que presiona sobre el patín del carril en este tipo de fi#ación puede ser una plancuela $presilla% o una grapa. En el caso de presillas o plancuelas, la elasticidad la asume este elemento y en el caso de las grapas las asumen las arandelas de presión. El tipo de elemento de unión depende de la fabricación de la traviesa, estas pueden ser construidas de#ando dentro de ellas un elemento que puede ser de plástico o de madera conformado con rosca en su interior y que sirve para utili*ar tornillos tirafondo, otro tipo de traviesa presenta un espacio vaciado en cuyo interior se le inserta una arandela con un orificio en forma rectangular y configuración seme#ante a la cabe*a del tornillo - y que permite que este tornillo de cabe*a - se introdu*ca por su orificio y al girarlo B2O quede atrapado de forma que no pueda ser e(traído. Los elementos de goma o plástico con consistencia elástica sirven no sólo para proteger a la traviesa de ormigón de ser triturada por el roce del patín del carril, sino que sirve para aislar eléctricamente en las vías se'ali*adas o electrificadas. Las platinas de goma que se utili*an tienen un espesor entre 4 y 7 mm. &ara aislar eléctricamente y evitar la deformación por abrasión del la traviesa ba#o la *ona redondeada de la presilla se colocan almoadillas del mismo material que las platinas. Entre el perno y la tuerca además de las arandelas planas, se colocan bu#es plásticos aislantes, introducidas en el orificio de las presillas. El bu#e se elabora de un material aislante preferentemente te(tolita u otro elemento dieléctrico, lo que además de ser aislantes deberán ser resistentes a la umedad, al calor y tener altas capacidades mecánicas. Las fi#aciones del tipo 0 $PMF% tienen pocas pie*as, consumen poca cantidad de metal $pero requieren de alta calidad de los materiales del que son construidas las presillas%. &oseen elasticidad en el plano vertical y en cierto grado en el plano ori*ontal $debido a la deformación de la parte redondeada de la presilla al trasmitírsele las fuer*as laterales del patín del carril%. Esta presilla no permite regular la posición de los carriles en planta, lo que ace que se limite el radio de curvas en 342.2 m. on el debilitamiento de las presillas por pérdida de su elasticidad o por deterioro mecánico, se pierde el apriete y con ello se aumenta el grado de libertad ori*ontal transversal que permite que con la aplicación de cargas laterales la troca $espacio entre los bordes de traba#o de los carriles, en uba :34mm% de la vía aumente en dimensiones no permisibles, especialmente en curvas de peque'o radio. -ambién este debilitamiento trae consigo que las almoadillas ba#o la *ona conve(a de la presilla, se partan o salgan de su posición, lo mismo ocurre con las platinas de goma, que al no tener la suficiente su#eción se salen fuera de su lugar debido además porque al carril no estar presionado éste se corre longitudinalmente provocando el corrimiento de la platina y arrastrar además a las traviesas y al balasto. La elasticidad tanto vertical como ori*ontal es insuficiente para vías de alta densidad de tráfico y velocidades superiores a los :2 J&M. !e lleva acabo una investigación para la utili*ación de platinas de goma acanaladas de gran espesor $3mm%. Estas fi#aciones se recomiendan utili*arse sólo en radios mayores de 342m de radio con vol"menes de carga ba#os. En C!8 se utili*a una fi#ación consistente en dos grapas elásticas La grapa inferior se apoya en un e(tremo en el borde lateral del patín del carril y en el otro en el doble* de la presilla superior. La presilla superior se apoya con un e(tremo sobre el patín del carril y con el otro e(tremo se apoya contra el borde de la parte deprimida de la traviesa de ormigón, dentro de la traviesa de ormigón se de#a embebida una arandela de su#eción que tiene un orificio de forma rectangular que al introducirse un tornillo de cabe*a - y girar a B2 O, este queda fi#ado y no puede ser e(traído. En
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superficies corrugadas, en la parte donde apoya el carril, sobre las corrugas ay unos salientes adicionales $especie de botones para darle al carril mayor agarre. !obre la superficie del patín se colocan unas platinas aislantes sobre la cual se apoya la presilla. Esta "ltima platina tiene una pesta'a que cierra el borde lateral del patín no permitiendo el corrimiento lateral del mismo, así como tiene en su e(tremo e(terior dos semicírculos que se introducen en las barras verticales de las grapas embebidas en el ormigón, lo que también ayuda a la resistencia al corrimiento. Entre el espacio de la barra ori*ontal de la grapa y el ormigón, se coloca la presilla elástica y se introduce $con golpes de martillo% asta que uno de sus bordes oprima al patín del carril y el otro e(tremo quede sobre una de las barras de la grapa. La presilla tiene doble contacto de apriete al carril como la 0 o PMF. Itras de las fi#aciones utili*adas en
%nclas o antidesli!antes. omo vimos anteriormente, las presillas elásticas no solamente resisten las cargas verticales, además son capaces de soportar los empu#es provocados por las cargas ori*ontales longitudinales producidas por los equipos ferroviarios al frenar o acelerar, pero las fi#aciones compuestas por clavos o por tirafondo que unen directamente al carril con la traviesa, no tienen suficiente resistencia para soportar este empu#e y se produce un corrimiento longitudinal en la vía que saca de lugar las traviesas y ace que los carriles se topen provocando pandeos en unos casos y ci*allamiento de los pernos en otro, de no resistir el empu#e la capa de balasto o la vía care*ca de este elemento, se produciría un corrimiento del con#unto carril1 traviesa1 balasto. En el caso de traviesas de madera se utili*an unos elementos elásticos denominados anclas, que se colocan en la base del patín del carril y se apoyan contra las sillas o las traviesas. En el primer caso, la presión e#ercida contra la silla puede provocar o el doble* y posteriormente la e(tracción del clavo, o la deformación de los orificios que tienen las sillas. En el segundo caso el ancla puede penetrar en la traviesa y las deterioran por las vibraciones verticales del carril. En la actualidad se usan anclas que se apoyan contra la traviesa que son anclas elásticas que bien colocadas son capaces de soportar 4.2 J0. cada una. -ambién se utili*an las anclas de cu'a, compuestas por una grapa antidesli*ante y una cu'a que termina en una pala que se apoya en la traviesa y una u'a en forma de cu'a que se introduce entre el patín del carril y el ancla. En la actualidad se utili*an pegamentos especiales para pegar las anclas al carril y es por ello que estos elementos pueden ser construidos con cualquier tipo de elementos de acero, angulares, láminas, etc. que se peguen al carril verticalmente y se apoyen contra la traviesa en el borde contrario a la dirección del corrimiento de la vía. &ara que las traviesas no se atraviesen, las anclas se colocan una frente a la otra en la misma traviesa.
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i0aciones de 0untas. !e llama #unta al lugar donde se unen los dos e(tremos del carril para darle continuidad a la vía. Estas #untas pueden ser mecánicas, soldadas, encoladas o pegadas y encoladas con pernos. En las #untas mecánicas entre los dos e(tremos de carriles se coloca una barra de acero denominada morda*a de#ándose un peque'o espacio denominado cala que sirve para la dilatación y contracción del metal ba#o la acción de la variación de temperatura. En las #untas encoladas las morda*as se pegan a los dos e(tremos de los carriles y en las encoladas con pernos además de pegarse las morda*as se unen entre si con los pernos de fi#ación. En las #untas soldadas, los e(tremos de los carriles se sueldan en talleres especiali*ados y con ello se garanti*a la continuidad de la vía sin de#ar calas ni uniones, es por ello que a este tipo de carril se le denomina también carril sin 0untas. on este "ltimo tipo de carril la interacción dinámica entre el carril y la rueda es uniforme en la totalidad del carril, ya que no e(isten cambios de rigideces provocadas por las calas. Estas #untas desde el punto de vista económico producen un aorro sustancial debido a que el mantenimiento a las #untas disminuye considerablemente, en carriles de 5.42m de largo, se aorra cerca del 33> de los gastos totales de mantenimiento.
untas mec/nicas. Las #untas mecánicas pueden ser de tres tipos a. egn la forma de topar En ángulo, los carriles se cortan en ángulo. /e martillo. /e martillo biselado. /iagonal de martillo /e tres pie*as Cnión en ángulo Los carriles se unen entre sí seme#ante a como se une dos agu#as de las cone(iones /e martillo y martillo biselado, los carriles se solapan en forma de martillo Estos tipos de #untas se utili*an frecuentemente en las uniones de carriles largos soldados, ya que permiten la contracción y dilatación de los carriles y mantienen una continuidad en la vía. no obstante los resultados obtenidos con ellos no fueron satisfactorios ya que se debilita el metal en la corona lo que trae como consecuencia partiduras, fisuras de distintos tipos, etc. otro de los problemas que presentan es que se pandea la corona acia la garganta. Es por ello que la forma aceptada por todos los ferrocarriles es la #unta con el corte perpendicular de los carriles que todos conocemos.
:. egn su colocación en planta, Huntas alternas, #unta frontales o a escuadra. sin orden. Las #untas frontales están colocadas una frente a la otra, de aí su nombre) las #untas alternas se colocan una frente al centro del carril que se encuentra frente a ella, las #untas sin orden) como su nombre lo indica se encuentran desordenadas. Las primeras tienen la venta#a
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sobre las #untas otras en que puede mecani*arse la colocación de las vías, lo que permite un aorro sustancial en la construcción de la superestructura. Itra venta#a que posee es que el impacto de las ruedas se produce al mismo tiempo en ambos carriles, evitando la posibilidad de baces encontrados o desniveles relativos, así como el impacto se reduce en dos veces que en el caso de las #untas alternas. &osibilidad de refor*ar las #untas por el acercamiento de las traviesas, ya que en las #untas alternas la posición de las traviesas de las #untas no siempre coincide en su ubicación respecto a la cala.
egn la colocación de sus traviesas. uspendidas, cuando las traviesas están colocadas de tal forma que las morda*as quedan en el aire. 8poyadas, cuando sus traviesas están unidas deba#o de la cala =u9tapuesta o semi suspendida las morda*as apoyan sobre las traviesas
omo se a demostrado por e(periencias reali*adas, las #untas más favorables son las suspendidas e incluso son las más e(tendidas. En este tipo de #untas los e(tremos de los carriles se fle(an asta que no se equilibren las fuer*as e(ternas producidas por las ruedas y la fuer*a elástica que fle(a al carril. En el caso de #unta apoyada, al pisar la rueda un e(tremo del carril, se produce un impacto sobre la traviesa debido a que al ba#ar el carril se crea un espaciamiento entre la traviesa y el carril, este impacto provoca un efecto de aplastamiento en la corona de los carriles, así como en los puntos de contacto de las morda*as con el carril en la cala y en la traviesa en la *ona ba#o el carril, además de provocar sacudidas en el balasto. Itro fenómeno que se produce es que debido al impacto la traviesa trata de girar con relación a su e#e longitudinal, lo que ocurre en la #unta suspendida pero en muca menor escala. 0o obstante el desgaste de los carriles en las #untas suspendidas se produce muco antes que el desgaste en la *ona central. Itro de los factores que ace que las #untas suspendidas sean consideradas me#ores que las apoyadas es que en el momento de mecani*ar los mantenimientos y reparaciones se dificulta el cal*ado y los traba#os de nivelación en el caso de las apoyadas, lo que no ocurre con las suspendidas. Es obvio que las fle(iones en las #untas suspendidas son mayores que en las apoyadas, es por ello que para disminuir este efecto se ace menor el espaciamiento en las #untas que entre las traviesas colocadas en el centro del carril. 8demás de estas clasificaciones que pudimos observar, en las líneas con sistema de bloqueo se utili*an #untas conductoras y #untas aislantes. Las #untas conductoras permiten la transmisión de corrientes de distintos tipos sin el aumento considerable de la resistencia ómica en el carril. Los carriles en vías electrificadas sirven de conductores de corriente de retorno, también son utili*ados para los sistemas de frenado automático, etc. Las #untas aislantes sirven para delimitar circuitos de carrileras y de tramos o trecos, no permiten el paso de corriente eléctrica de un carril a otro.
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E(iste además otro tipo de #unta denominada de compromiso, estas #untas se utili*an cuando es necesario colocar carriles de distintos calibres uno con otros, las morda*as se construyen de tal forma que una mitad toma la configuración de un tipo de carril y la otra la del otro carril. Las morda*as de este tipo tienen poca vida "til, debido a la concentración de tensiones que se crea en el punto de transición de una sección a otra, por lo que su utili*ación debe ser temporal para dar paso momentáneamente o por un corto periodo de tiempo. Es más racional construir carriles de compromiso si el periodo de utili*ación es largo, ya que éstos se construyen en plantas especiali*adas. Los elementos fundamentales de las #untas mecánicas son las morda*as que se construyen en forma de barra con orificios compatibili*ados con el carril de su calibre y se ubican entre la corona y el patín y tocan las paredes de la garganta, e(cepto en las *onas de enlace de la garganta con la corona y el patín.
Dimensiones de las morda!as segn el tipo de carril.
Las morda*as se unen al carril directamente con los pernos. El diámetro del perno en su barra es menor en 5 mm que el diámetro por la rosca. Los pernos se construyen de alta resistencia y normales $con resistencia correspondiente a 2.7: J0mm5 y 2.=: J0mm5% con roscas ecas por medio de laminación. Los pernos de alta resistencia son racionales incluso para aumentar las resistencias de las #unta, disminuyendo la longitud de las *onas móviles de las bandas de carriles soldados y la cala necesaria en las #untas. Los pernos de resistencia normal se construyen con acero marca 34, y los de alta resistencia, con acero aleado marca :2R. Los pernos pasan por un tratamiento térmico. Las tuercas se producen con acero fosfórico. &ara disminuir el debilitamiento en el apriete de los tornillos, se utili*an arandelas de presión de sección cuadrada, con lados entre B y 5 mm. Las #untas pegadas garanti*an la continuidad de las bandas de carriles $por eso el concepto de #unta se presenta algo comple#a%. La soldadura puede reali*arse de varias tipos, térmica) que no es más que una me*cla mecánica de batidura de ierro $@e 3I:% y aluminio puro, que al fundirse desarrolla una temperatura de 3222 O y más $de este modo el aluminio sustituye al ierro y como resultado se obtiene escoria de al"mina 8l5I3 y se libera el ierro%. La soldadura puede ser además por gases y eléctrica. &or el método gaseoso, los e(tremos de los carriles se calientan asta un estado plástico utili*ando para ello) acetileno, gas natural, propano1 butano, me*clado con o(ígeno. El proceso de
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calentamiento los dos e(tremos fuertemente se comprimen uno con otro asta que la temperatura no se alle cerca de la temperatura de fusión del metal, ocurre la soldadura, la cual se considera terminada sólo cuando los e(tremos de los carriles no se ayan acortados en una longitud determinada debido a la presión e#ercida sobre ellos. Esta soldadura se denomina gaso1 presionada en estado plástico del metal. La soldadura con derretimiento del metal para carriles no se utili*a., ya que da malos resultados. En la soldadura eléctrica se utili*an varios métodos) por arco eléctrico, con el cual el metal fundido con arco eléctrico ocupa el espacio entre las soldaduras por pie*as $método de ba'os% y el contacto. &or contacto, los e(tremos de los carriles se calientan por corriente eléctrica asta la temperatura de soldadura y después en carril se comprime uno con otro con una fuer*a de gran dimensión. /espués de la soldadura se procede a un tratamiento térmico. Las #untas mecánicas tienen menos resistencia que las soldadas En calidad de pegamento se utili*an resinas epó(ides. El tiempo de vida de la #unta aislante o conductora, depende de la carga por e#e, a la velocidad de circulación e incluso a la tensión de carga de la línea, también al clima imperante en la *ona. -ambién influye la calidad de los mantenimientos de las vías y de los equipos rodantes. &ara aumentar la vida "til de estas #untas las fi#aciones deben ser construidas con un material de buena calidad, en relación con las partes metálicas es conveniente tomar medida contra la corrosión. $ver figuras en ane(o%.
2.3 ustentaciones del carril. 8eneralidades Las sustentaciones pueden acerse en forma de apoyos en bloques separados, distribuidos en cada banda de carril de forma perpendicular, traviesa) longitudinalmente al carril, marco o losa. !u función fundamental a% recibir las cargas y presiones del carril y distribuirlas al balasto) b% mantener de forma invariable el anco de cartabón y #unto con el balasto mantener la alineación de la vía de forma correcta e invariable. En mayoría de los casos se utili*an traviesas. c% mantener el aislamiento eléctrico entre los dos carriles. d% !i las corrientes parásitas provenientes de la electrificación pueden per#udicar a las instalaciones enmarcadas en el entorno de la línea, la traviesa debe ofrecer características aislantes con el ob#eto de evitar los da'os. &ara dar cumplimiento a las funciones antes mencionadas, las traviesas deben cumplir con los siguientes factores El largo y su anco influyen sobre la estabilidad de la vía en el plano vertical. El anco y el peralto influyen en la estabilidad de la vía en el plano ori*ontal de forma transversal, en esto también influye el peso de la traviesa. /el peso y de sus dimensiones, también depende la estabilidad longitudinal de la vía. La traviesa deberá darle a la vía una capacidad elástica para absorber las cargas dinámicas, disminuyendo así, los gastos de mantenimiento y reparación de las vías. Las traviesas se clasifican seg"n su material y seg"n su forma.
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Eaterial para la confección de las traviesas. El material para la confección de las traviesas puede servir metales, madera y ormigón y materiales sintéticos. Las más utili*adas en el mundo son las traviesas de madera. -ambién son utili*adas en mucos lugares las traviesas metálicas.
2.3.2.1. 'raviesas de madera, Las traviesas de madera tienen un sinn"mero de condiciones venta#osas. Ellas son elásticas, se distribuyen por el balasto con más facilidad y son manuables. -ienen formas simples que garanti*an un cal*ado fácil y la posibilidad de meterlo ba#o la traviesa. Las especies de madera más utili*adas para la confección de traviesas son abeto, pino, alerce, roble, quiebra aca, caoba, aya, etc. El roble, la aya, la caoba y el quiebra aca pertenecen a especies maderables dura, el pino y el abeto son blandas y el alerce pertenece al grupo de las semi duras. 8demás de estas especies algunos países utili*an también álamo, casta'o, ciprés, abedul, etc. En la tabla <<.4 se muestran las propiedades mecánicas de algunas de estas especies en por ciento con relación al abeto. La madera utili*ada como traviesa debe ser resistente y fuerte, no tener defectos, que traigan consigo su deterioro, con un peso específico superior a 742 Jgcm 3, una buena capacidad de ancla#e, para los tirafondos no menos de :222 kg a la e(tracción, un peque'o coeficiente de contracción volumétrica, una adecuada elasticidad y la propiedad de absorber asta su profundidad sustancias antisépticas, no deberán tener #orobas ni nudos. $ver ane(os%
orma y dimensiones. La forma de la traviesa es un paralelepípedo. La sección transversal de la traviesa de madera se establece partiendo de los siguientes criterios +er 8ne(os El apoyo superior debe ser suficiente como para poder colocar sobre ella las sillas, aunque esta "ltima debe ser más estreca que el anco de la traviesa. . La parte inferior debe ser lo suficiente anca como para que la presión sobre el balasto vaya disminuyendo y no ser e(traordinario, para poder compactar y cal*ar deba#o de la traviesa. 5. El espesor de la traviesa debe garanti*ar un momento de inercia y un módulo de sección necesarios teniendo en cuenta su desgaste y su pudrición, las reparaciones que sean necesarias en el periodo de e(plotación. 3. La forma de la traviesa debe ser tal que en el proceso de corte no se desperdicie madera. La longitud de la traviesa depende más del aspecto técnico que del económico, no obstante debe ser racional. La longitud oscila entre 5:22 y 5=22 mm.
'a:la 2. 5
#aracterísticas de algunas especies madera:les para traviesas.
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Las traviesas por la forma de elaborarla pueden ser elaboradas a cuatro o a dos caras. %ntisépticos utili!ados. &ara la protección de las traviesas de madera contra la pudrición, se utili*an varios antisépticos, como son loruro de *inc. $Pn l 5% @luorato de sodio $0a@%. Las traviesas tratadas con este tipo de antiséptico toman una coloración negru*ca. La impregnación de las traviesas se reali*a a presión requiriéndose que la traviesa este al =4 > como mínimo de saturación e(isten dos métodos de impregnación, a célula llena y a célula vacía.
'iempo til de la traviesa de madera. El tiempo "til de una traviesa de madera depende de la densidad de tráfico, de la carga por e#e de los equipos que circulen y de las condiciones climáticas. Cna gran influencia en este tema lo e#erce el mantenimiento que se le aga a las mismas. La madera dura tiene una duración como promedio entre 32 9 :2 a'os, aunque e(isten e(cepciones, pues las ay con mayor duración. &ara madera blanda y semi blanda, con un estricto mantenimiento sobre las vías y las traviesas el má(imo de vida "til es de 4 a'os.
'raviesas de ormigón. Las traviesas de ormigón pueden ser armadas, pre tensadas y pos tensadas. !u desarrollo en el mundo ferroviario se debe fundamentalmente a la escase* de bosques y también por factores económicos, ya que son más duraderas y requieren de un menor gasto de mantenimien to. En las traviesas de ormigón pre y pos tensado, pueden usarse alambres o cables. &ueden ser mono bloques o bi 9 bloques . Las traviesas de ormigón no pretensadas son sensibles a la formación de fisuras. &or eso no se les debe transmitir grandes momentos flectores. En relación con esto, este tipo de traviesa en forma mono bloque, no se utili*a en la generalidad. Es más racional en este tipo de traviesa utili*arla en forma de bi 9 bloque con una barra, generalmente un angular entre los dos bloques, e incluso su uso se limita a líneas de ba#o peso por e#e y de poca densidad de tráfi co.
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La desventa#a general de esta traviesa es la poca área de transmisión de presiones al balasto, lo que crea un aumento de presión sobre este "ltimo y la corona de la e(planada. 8demás la poca rigide* entre la unión de los bloques da la posibilidad del despla*amiento y su giro en relación de un bloque con otro y con ello la variación de dimensión de la troca o anco de la vía. La traviesa que se considera más racional es la traviesa mono bloque pretensada. Estas traviesas son más fáciles de construir. En uba utili*amos la traviesa mono bloque uba 73 producida en la &lanta de -raviesas de ormigón de !anta lara a partir de una tecnología !oviética del modelo 14613, que utili*a :: ilos de alambre de alto límite elástico tensado en frío de resistencia nominal de B2 Jg.mm 5, de 3 mm de diámetro de perfil periódico, con un ormigón de marca 422. &ara el uso de tornillos de cabe*a - se de#a dentro del ormigón una arandela de su#eción de acero ino(idable y se construye un espacio vacío para que pueda insertarse el tornillo. &ara el uso de tornillos tirafondos se de#a un taco plástico o de madera embebida en el ormigón, para mayor aderencia se enrolla un alambre alrededor del taco en el momento de fundir el ormigón. &ara disminuir la presión sobre el balasto los e(tremos de las traviesas se construyen más ancos que su centro, donde el anco de la traviesa es de 5:4 mm mientras que en los e(tremos es de 322 mm. &ara aumentar la resistencia al despla*amiento sobre el balasto, a la base de la traviesa en los límites del centro se eleva en 2 mm y se le construyen depresiones en forma cuadriculadas. El peso de la traviesa es de 542 Jg y del acero 6.B Jg. Las traviesas se calculan para cargas por rueda simétricas de :7 J0 a estabilidad y 7 J0 a la fisura. $+er figuras en el ane(o%.
'raviesas met/licas. Las traviesas metálicas se construyen de acero, de ierro fundido y a partir de carriles que no pueden ser utili*ados en las vías. Las características de los aceros utili*ados para carriles se pueden ver en la tabla <<. 6, y están regidas por el proceso de fabricación que puede ser -omas, Fessemer ácido, !iemens1 Aartin básico, !iemens1 Aartin básico, Eléctrico o Lin*1 /omSit*, etc.
ormas y dimensiones de las traviesas de acero laminado. Las traviesas metálicas pueden ser mono bloques y b bloques. Las traviesas bi bloques con un elemento de arriostre entre bloques son en general de fundición y las riostras de perfil laminado. Las mono bloques de acero laminado tienen una sección transversal seme#ante a una viga C. $ver figura en el ane(o%
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'a:la 2." * #omposición de
'a:la 2.A. Dimensiones de las traviesas met/licas laminadas.
Defectos de las traviesas y largueros. Defectos de las traviesas y largueros de madera. Los defectos que se producen en estos elementos son originados fundamentalmente por agentes biológicos, ocurren con mayor frecuencia en el área ba#o los carriles y se desarrollan debido al esfuer*o cíclico a que se ven sometidos. Itros defectos son producidos por la acción mecánica del carril al paso del tren, que provoca aplastamiento en la superficie ba#o el carril o la silla, que produce fisuras y roturas de esa capa.
2.3.3.2. - Defecto de las traviesas de ormigón. Los tipos de defectos que podemos encontrar en las traviesas de ormigón se clasif ican en 6 grupos En el grupo 1 se presentan las fisuras, e(cepto con descubrimiento del acero, así como fisuras ori*ontales longitudinales en la parte media y en el área ba#o el carril.
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En el grupo 2 se encuentran los desconcados. En el grupo 3, el deterioro de la traviesa con descubrimiento del acero, así como también fisuras ori*ontales longitudinales en la parte media y ba#o el carril. En el grupo 4, se allan las partiduras o flo#edad en el acero. En el grupo 5 defectos en los orificios o en los tacos. En el grupo " Itros defectos.
2.4.* La capa de :alasto. unciones del :alasto. La superestructura en su con0unto. La capa de balasto es la masa pétrea granular colocada sobre la e(p lanada y deba#o de los campos.
unciones del :alasto La función fundamental del balasto es . Karanti*ar la estabilidad de la vía en su con#unto tanto vertical como ori*ontal, asumiendo las cargas ori*ontales transversales y longitudinales y las verticales, sin que con ello se acumulen deformaciones residuales. 5. -ransmitir las presiones asimiladas a través de las traviesas, a un área más amplia posible de la corona de la e(planada. 3. &articipar en el aseguramiento de la elasticidad necesaria a la base del carril. La capa de balasto no debe contener agua en su superficie que propicie la dilución y el derrame de la e(planada, así como su umedecimiento. El material para el balasto debe ser resistente y estable ba#o la acción de la carga, ser resistente a la abrasión $no triturarse y no pul veri*arse% al compactarse, ser resistente a las variaciones climáticas, no permitir el crecimiento de vegetación, poseer propiedades dieléctricas, ser duradero y económico.
Eateriales utili!ados como :alasto. Los materiales más utili*ados como balasto son piedra picada $graníticas, ofíticas, cali*as, basálticas, etc%. Kravas, arenas, escorias, asbesto y rocas metamórficas. El me#or material para balasto es la piedra picada de roca ígnea, aunque la cali*a es bastante utili*ada. La roca debe ser resistente al impacto. La resistibilidad se mide en distintas unidades de medida seg"n los estudios reali*ados por cada uno de los que an e(perimentado con estos materiales. !eg"n /eere y Ailler, el balasto de piedra se clasifica en
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'a:la 2.B &esistencias e9igidas para el :alasto
La grava utili*ada como balasto puede ser de dos tipos, la grava de cantera $natural% y la grava bien graduada. La grava de cantera de cantera /ebe tener partículas entre 3 y 62 mm, en no menos de la mitad de su peso total, deberá tener no menos del 52> y no más del 42> de partículas de arena, no menos del 42> de granos de cuar*o, las partículas menores de 2. mm que estén en su composición no deben e(ceder el 6>, incluyendo en este volumen las arcillosas $dimensión menor de 2.224 mm% en no menos del > del peso. Las partículas entre 62 y 22 mm, se permiten sólo en un 4> del volumen total. !e recomienda la utili*ación de gravas bien graduadas, las cuales se componen de partículas entre 4 y :2 mm y se obtiene por la vía del tami*ado de las partículas indeseables y menores o mayores que la granulometría antes mencionada.
'a:la 2.C #omposición granulométrica de las gravas :ien graduadas.
La grava bien graduada en, menor escala tiene menos calidad que la piedra picada En calidad de balasto se utili*a también la arena de grano grueso que contiene partículas entre y 3 mm, en no menos del 42> del peso total y arena de grano mediano, cuyas partículas menores de 2.4 mm deben estar en no menos del 42> del peso total no se permite en el contenido de la arena para balasto la arena de grano fino. El balasto compuesto por arenas es menos resistente que el balasto de grava. Es más movible y por eso se requiere de más gasto de fuer*a de traba#o en el mantenimiento de la vía. /onde ε es el ángulo formado por el talud y la altura del prisma de balasto y su valor se encuentra entre 32 9 :2O en uba se utili*a 36O.
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#apa de su: :alasto. En algunos ferrocarriles se coloca deba#o de la sub rasante $nivel de la e(planada%, una capa de 32 cm denominada sub balasto. Esta capa se construye con arena con el f in de economi*ar piedra y para la prevención de la penetración de la piedra en la e(planada y la elevación por sifonamiento de las capas superiores de la e(planada debido a la penetración de la piedra y la unión de ésta con el aguas formando los llamados baces *apateados.
2.5 - La superestructura en su con0unto 8/li:os. El gálibo es la configuración de la sección transversal de la vía férrea conformada por dos líneas paralelas a su e#e vertical y dos líneas paralelas a la línea que forma la superficie de los carriles. Los gálibos son de tres tipos de equipos, de carga y de construcción. Los dos primeros delimitan asta que punto tanto en el plano vertical como en el ori*ontal, las cargas y los equipos no pueden sobre salir de su silueta. El tercero determina asta que punto se pueden construir instalaciones que no penetren dentro de su silueta. En uba se estableció la norma 0 =:2 sobre los gálibos, para vías con troca de :34 mm . !e utili*an los siguientes gálibos KE 9 < Kálibo de equipo, se establece para vías en recta y en rasante, no electrificadas. KE 9 <<. Kálibo de equipos para vías en recta y rasante, electrificadas. K. Kálibo de carga. &ara las cargas e(isten tres niveles. a. 9 arga normal, las cuales ocupan el espacio limitado por el equipo. b. 9 arga e(traordinaria de primer nivel, que sobre sale del equipo pero con dimensiones permisibles y que su circulación por las vías están limitadas a determinada velocidad y por determinadas vías. c. 9 argas e(traordinarias de segundo nivel, que sólo pueden circular por determinados lugares, acompa'adas por personal e(perimentado K0. 9 Kálibo de construcción para vías principales y patios del ferrocarril p"blico. K0 9 Kálibo de construcción para vías interiores de industrias. omo ya se e(presó anteriormente, todas las medidas del gálibo se refieren en el plano vertical desde el e#e de la vía acia los laterales y en el ori*ontal desde el nivel del carril. $ver ane(os% -ambién en esta norma se establecen las distancias entre vía s para las distintas líneas y ramales.
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'a:la 2.1F. orma de construcción de entrevías.
#/lculo de los despla!amientos de los e
a. 9 /istancia entre centros de bogies en mm ne. 9 /istancia desde la sección considerada en mm d. 9 /istancia entre las pesta'as de las ruedas de un mismo e #e con má(imo desgaste :2 mm . 9 radio de la curva en mm q. 9 Aá(imo despla*amiento transversal del pedestal en mm S. 9 Aá(imo despla*amiento de la viga central. !e asume =2 mm. p. 9 distancia entre e#es e(tremos de un bogie. /espla*amiento del centro del equipo.
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nc. 9 distancia de la sección considerada $centro del equipo% al centro del bogie más cercano, en mm. /espla*amiento de los equipos debido a la superelevación de las curvas.
M. 9 altura sobre la corona del carril interior de la curva en la *ona donde se interesa conocer el gálibo en mm. . 9 !uperelevación o peralto en mm !. 9 /istancia entre e#es de carriles $para vías de troca :34 mm, ! G 422 mm%
#ategoría de las vías. ada ferrocarril clasifica sus vías teniendo siempre como patrón los parámetros determinantes, que son aquellos que permiten por si solos, seg"n los valores que alcancen clasificar las superestructuras de la vía férrea, estos parámetros son velocidad, carga por e#e y densidad de tráfico bruto anual. E(isten los parámetros derivados, los que una ve* clasificadas las vías permiten tipificar las superestructuras de las vías, ellos son peso del carril por unidad de lo ngitud) tipo de balasto y su espesor y tipo de traviesas y su cantidad por km. En uba se clasifican las vías en
'a:la 2. 11. #lasificación de las vías férreas en #u:a.
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#%$)'L; ))). -
Dise"o #eoétrico de vías férreas 3.1. - ignificado y características del tra!ado del ferrocarril. !e denomina tra*ado de la vía férrea al e#e longitudinal de la e(planada. El tra*ado de la vía comprende la planta y el perfil longitudinal. El tra*ado está compuesto, tanto en planta como en perfil) por tramos rectos unidos entre sí por tramos curvos. Lo idea sería poder reali*ar un tra*ado recto entre dos puntos, pero eso no es totalmente posible debido a dos factores, uno que en los tra*ados se encuentran obstáculos que a veces son insalvables que ay que evadir y otro que las locaciones que se unen no siempre se encuentran en línea recta uno del otro. La e(planada del ferrocarril de la que ya ablamos en el capítulo <, se diferencia de las de carretera porque su configuración es plana en su superficie y mantiene esa forma tanto en rectas como en curvas dado que el peralto se construye con el balasto y no con la propia e(planada como ocurre en la carretera.
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Las alineaciones curvas se caracteri*an por su radio, su longitud y su ángulo de infle(ión. Los radios de las curvas de la vía férrea se caracteri*an por ser de gran dimensión. Esto se fundamenta por varias ra*ones. a. 9 Las curvas de peque'o radio acen que los trenes disminuyan su ve locidad. Esto se debe a que la velocidad de circulación de los trenes depende del radio de curva, como veremos en el siguiente e#emplo
&ara el caso de que la superelevación má(ima sea de 42 mm. J G :.6 b. 9 8umento de los desgastes y deterioro del carril y las ruedas del material rodante. El aumento del desgaste tanto en las ruedas como en el carril, se debe al ro*amiento que se produce al resbalar e impactar las ruedas contra el carril e(terior al entrar en las curvas. c 9 /isminución del coeficiente de aderencia entre rueda y carril en radios menores o igual a :22 m que provoca una disminución de las fuer*as tractivas. Esto trae como consecuencia que se tenga que disminuir el peso del tren o la utili*ación de varias locomotoras para transportar las cargas. d. 9 8largamiento de las vías. La longitud de la vía aumenta con la disminución del radio o el aumento del ángulo de infle(ión. 8sí para un ángulo de infle(ión ∆ G 62O, la disminución del radio de G 222 m a 5 G 622 m, la longitud del tramo aumenta en más de :2 m y al disminuir el radio a 3 G :22 m, aumenta adicionalmente en 52 m y con el aumento del ángulo de infle(ión a B2O, los correspondientes alargamientos son en el orden de los =4 y 72 m respectivamente. e. 9 8umento de los gastos de e(plotación. 8 menor radio y provocarse mayor desgaste los gastos de e(plotación aumentan.
3.2. - (lementos de la planta. #urvas circulares simples. &ara dise'arla planta de una vía férrea se ace necesario conocer los requisitos que e(igen las normas de dise'o para cada uno de los elementos de la curva.
'a:la 3.1. &adios mínimos de curvas ori!ontales
En vías con traviesas de ormigón no se admiten curvas con radios menores de 342 m, si las fi#aciones que se utili*an no permiten dar sobre anco. Las curvas pueden ser circulares simples y circula res con transición y éstas pueden ser sencillas cuando están compuestas por un solo radio y un solo ángulo de infle (ión y compuestas o adyacentes cuando tienen más de un radio y un ángulo de in fle(ión. Las compuestas o adyacentes a su ve* pueden ser en una dirección o en dos, a esta "ltima se le denomina reversa.
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#urva circular simple Las funciones y puntos notables de las curvas circulares simp les y sencillas son 9 adio de la curva circular. -. 9 -angente de la curva. /istancia desde el & o &- al &< E. 9 E(terna, distancia desde el arco en el centro del desarrollo de la curva asta el punto de infle(ión &< A. 9 Aediana, distancia desde el centro de la cuerda má(ima asta el centro del desarrollo de la curva A. 9 uerda má(ima, distancia desde el punto de comien*o asta el punto final por la cuerda. /. 1. /esarrollo, distancia desde el & al &- por el arco. Longitud de la curva. &. 9 &unto de comien*o de la curva. &A. 9 &unto medio, ubicado en el centro del desarrollo. &-. 9 &unto de término, final de la curva. &<. 9 &unto de infle(ión. ∆. 9 8ngulo de infle(ión. 8 las curvas adyacentes en un sentido se le agrega &. 9 &unto de unión de las dos ramas curvas 8 las curvas adyacentes en dos sentidos se le agrega &. 9 &unto de unión de las dos ramas. El cálculo de las funciones de la curva circular simple se determina por las e(presiones
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#urvas con transición, Las curvas de transición sirven para unir los tramos rectos con las curvas circulares, sus ob#etivos fundamentales son 8segurar la variación de la fuer*a centrífuga desde la recta asta un valor igual en la curva circular. &ermitir el desarrollo de la superelevación y el sobre anco. En estas curvas el radio varía de infinito en el punto de tangencia al valor del radio de la curva circular. !e logra con esto que en cada punto de la transición aya un valor de superelevación correspondiente al valor del radio en dico punto.
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La longitud de la curva de transición depende de los siguientes factores 1 1 1
adio de la curva circular $% ategoría de la vía. +elocidad de circulación.
Las funciones y puntos notables de las curvas de transición se determina por toda una serie de condiciones relacionadas con -
La longitud de la curva de transición se determina basándose en tres criterios relacionados con la intensidad del incremento de la superelevación. -
Evitar el descarrilamiento en las bandas interiores. educir la velocidad con que sube la rueda por la superelevación del carril e(terior. educir la intensidad de cambio de la aceleración centrífuga no compensada. 0ecesidad que el valor del peralto TU sea menor que la altura mínima de la pesta'a de la rueda.
/onde k 9 altura de la pesta'a en mm L 9 distancia entre e#es e(tremos de los bogies en mm !e establece que la intensidad de la superelevación sea igual a 2oo, valor que en condiciones difíciles se aumenta asta un 5O oo y en condiciones sumamente difíciles y previa #ustificación avalada a un má(imo de 3222 En vías de alta velocidad < 222 En estas condiciones la longitud de transición será
/onde 9 superelevación en mm i 9 intensidad de incremento de la superelevación admisible.
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Las funciones y puntos notables de las curvas de transición son -! 9 tangente espiral o comien*o de la curva de transición. ! 9 espiral 9 circular, punto donde termina la espiral y comien*a la circular. ! 9 circular espiral final de la circular 9 comien*o de la segunda rama de la espiral. !- 9 espiral 9 tangente, final de la segunda espiral, comien*o de la recta. &ara calcular la curva de transición se utili*an varios métodos, veremos sólo el método de los despla*amientos. Este método consiste en mantener el mismo radio de la curva circular en e(plotación, despla*ando su posición aumentando el radio en una distancia ρ $denominada retranqueo o despla*amiento% acia el interior de la curva. El & y el &- se colocan en un punto despla*ado en igual distancia acia adentro de la curva. 8l despla*arse el centro de la curva e(istente a un punto de la curva nueva, la transición tiene por pendiente el ángulo.
Este es valor en el final de la curva de transición. !e determinará el punto final de la curva de transición ! y ! y a su ve* se determinará en el e#e de las R un punto - que se encuentra a una distancia del punto de la infle(ión de la curva original.
Las curvas circulares con transición también pueden ser compuestas y sus características son iguales que las circulares simples, con la diferencia de que tienen tramos de transición entre las curvas adyacentes. En la actualidad cuando se construyen curvas adyacentes, entre ellas se coloca un tramo recto, donde se construye la transición) cuya longitud es
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'a:la 3.2. Longitud mínima de tramos rectos en curvas adyacentes
$eralto. En las curvas, el carril e(terior se eleva con respecto al interior para que al entrar el equipo en ella no sufra los efectos de la fuer*a centrífuga. Esta elevación compensa las cargas verticales y disminuye la presión lateral de la rueda sobre el carril e(terior. 8l entrar el tren en la curva por la inercia, trata de sacar al veículo fuera de la vía lo que provoca un impacto en el carril e(terior con las pesta'as de las ruedas, a esta fuer*a se le denomina fuer*a centrífuga y su valor es igual a
!i el carril se colocara en un mismo nivel, la resultante de la fuer*a centrífuga y del peso se inclinaría acia la parte e(terna de la curva, recargando este carril. $+er ane(o% &ara equilibrar la influencia de la fuer*a centrífuga se eleva el carril e(terior y de esta forma como se e(presó anteriormente también se equilibran las cargas en ambos carriles. /ebido a la inclinación del equipo surge una componente del peso dirigida acia el interior de la vía denominada fuer*a centrípeta, que es igual a
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omo todos los trenes no tienen las mismas condiciones ni circulan a igual velocidad, se utili*a una velocidad media.
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Distri:ución del peralto en las curvas. Distri:ución del peralto en las curvas circulares simples. &ara distribuir el peralto en las curvas circulares simples se utili*an tres métodos . 9 -odo -odo el peralto se distribuye en la recta. on este método el equipo al entrar en el tramo de recta peraltado se recarga sobre el carril que no se encuentra peraltado, provocando desgaste en este carril. 5. 9 -odo -odo el peralto se distribuye en la curva. on este método al llegar el equipo al inicio de la curva su rueda delantera impacta con el carril e(terior de la curva, lo que puede provocar despla*amiento del carril o de la vía en su con#unto. 3. 9 &arte del peralte se distribuye en la recta y parte en la curva. on este método, se producen los efectos de los otros dos métodos.
o:re anco. El sobre anco se utili*a para suavi*ar la inscripción de los equipos por curvas de peque'o radio. !e utili*an en curvas cuyo radio es menor de 342.2 m. !eg"n las normas, el sobre anco se reali*a en
La distribución del sobre anco se reali*a de la misma forma que se distribuye el peralte.
3.3. - (lementos (lementos del del perfil perfil longitudinal. longitudinal. Definición. El perfil longitudinal es el corte longitudinal del tra*ado de una vía. En el se representan las líneas del terreno natural y de la superficie de la corno de la e(planada en los nuevos dise'os y en los dise'os de vías en e(plotación la línea que representa a la superficie de la corona del carril e(istente y el del carril proyectado. En las curvas se tra*a la línea correspondiente al carril interior. El perfil se compone de planos ori*ontales o rasantes y planos inclinados, pendientes o rampas, así como la unión entre dos planos que se reali*a mediante curvas verticales o con elementos rectilíneos de inclinaciones variables. La curvatura de los elementos del perfil determina la inclinación TiU que se mide en milésimas $O oo% y representa la relación entre la diferencia de nivel de dos puntos del tra*ado en m y la longitud entre ellos en Jm. /e otro modo podemos decir que la inclinación de un elemento representa la tangente del ángulo que forma el ori*onte con el tra*ado inclinado !i la tan ∝ es 2.22, el valor del plano inclinado es de 2 O oo $2 por mil%.es decir que en km. la diferencia de nivel es de 2 m.
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La longitud de los elementos del plano inclinado para una peque'a curvatura, utili*ados en los ferrocarriles, se identifica como su proyección en el ori*onte de la línea. El error que se puede producir es muy insignificante.
Longitud y uniones de los elementos del perfil. &ara disminuir la e#ecución del movimiento de tierra así como de las obras de fábrica, es conveniente dise'ar perfiles longitudinales con elementos cortos de distintas curvaturas que se correspondan con la configuración de la superficie del terreno natural. !in embargo con esto surgen desventa#as de e(plotación sustanciales. 8l circular un tren desde un elemento a otro del perfil con variación de incl inaciones, varía el valor de las fuer*as resultantes aplicadas al tren y a medida que la variación va riación sea mayor, mayor será esta diferencia que influye considerablemente en la marca del tren.
Longitud mínima de los elementos del perfil. En el ferrocarril se requiere que la longitud de los elementos que componen el perfil tenga una longitud adecuada para evitar que el tren esté al mismo tiempo en varios elementos. &or ello se a normado lo siguiente
alores permisi:les de las inclinaciones y los cam:ios de planos inclinados. Los valores de las inclinaciones y la diferencia de los planos inclinados en el ferrocarril son limitados debido a que los trenes pueden sufrir deformaciones de sus elementos de engance, así como pueden afectar la capacidad tractiva de sus locomotoras. -ant -anto o la inclinación incli nación como sus diferencias dependen de la categoría de la vía por las cuales circulan.
'a:la 3.3. Longitud mínima de los elementos del perfil
'a:la 3.4. )nclinación m/9ima o pendiente dominante
En condiciones difíciles y de permitirse la tracción m"ltiple, la inclinación má(ima o pendiente dominante del tramo será el resultado de multiplicar el valor de pendientes mostrados en la tabla anterior por un coeficiente que se muestra en la tabla siguiente
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Estos indicadores deben cumplirse con rigor por las consecuencias en la e (plotación ya indicada. ind icada. En la práctica se utili*an dos tipos de dise'o del perfil, que garanti*an la suavidad necesaria del movimiento del tren. uando la diferencia algebraica es menor de 3 O oo, no se construyen curvas verticales pero si pasan de este valor se puede dise'ar Vpor dos métodos. En la práctica se utili*an dos tipos de dise'o del perfil, que garanti*an la suavidad necesaria del movimiento del tren. . 9 /ise'o del perfil por tramos rectilíneos. 5. 9 /ise'o del perfil por tramos curvilíneos.
Diseño del perfil por tramos rectilíneos on este método se dise'an los cambios de planos inclinad os con diferencias algebraicas menores de lo e(igido por la norma y lo más largo posibles. En correspondencia con las normas éstos elementos no deben ser menores que la mitad de la longitud de los trenes de cálculo, tomados en la perspectiva de que la diferencia algebraica de los planos inclinados de los elementos adyacentes no debe superar la norma, en dependencia de la categoría de la vía proyectada y la longitud "til de las vías de recepción y e(pedición o lo que es lo mismo, la longitud de cálculo del tren. !i los elementos que se van a unir tienen una diferencia mayor que la e(igida por las normas se dise'a entre ellos un tramo divisorio que aga que la diferencia algebraica sea igual o menor que la norma. uando la diferencia entre dos planos inclinados de dise'o rectilíneo es mayor de 3O oo se construyen curvas verticales con radios cuyos valores dependen de la categoría de la vía.
'a:la 3.A. &adios de curvas verticales permisi:les
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Diseño del perfil curvilíneo El perfil curvilíneo contempla el dise'o de la unión de los elementos adyacentes por la vía con un paso suave de uno a otro plano incli nado, directamente con tramos cortos l i que poseen una variación de inclinaciones en un valor no muy grande ∆i. este perfil representa un polígono de iguales lados inscriptos en una curva de gran radio. La longitud de los elementos del perfil curvilíneo li, tiene un valor m"ltiplo de 54 m y la diferencia algebraica ∆i es en m"ltiplo de 2.O oo. En correspondencia con las normas, la proyección de la longitud de los elementos curvilíneos deben ser en general no menor de 42.2 m y en casos e(tremos no menor de 54.2 m. la diferencia algebraica ∆i no debe ser mayor de .2 O oo en líneas de < categoría) .4 O oo, en vías de << y 5.2O oo en el resto de las vías. &ara los valores de longitud y diferencia algebraica indicados, limitados por las normas) el menor valor de radio de la curva vertical en la que se inscribe el perfil curvilíneo es de 54222 m, En correspondencia con las normas, la longitud total de esta unión no debe ser menor que la longitud obtenida al dise'ar el perfil de tramos rectilíneos con curvas circulares verticales. &or consiguiente la longitud mínima de la unión del perfil curvilíneo será
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3.4. - (lementos de planta y perfil en los patios y u:icación de sus carrileras. :icación de las carrileras. Los patios con desarrollo vial, las estaciones, vías de pasos y apartaderos) sirven para el cumplimiento de las operaciones técnicas y de carga, así como para dar pasos y cruces. La planta y el perfil deben satisfacer las condiciones de e#ecución de estas operaciones. La longitud de las áreas de patios se determina esquemáticamente por su desarrollo vial y la longitud "til de las vías de recepción y e(pedición.
(lementos de la planta de los patios Las más favorables condiciones para el cumplimiento de las operaciones en los patios se garanti*an cuando se ubican sus carrileras en tramos rectos. !ólo en condiciones difíci les, cuando el empla*amiento de los patios en la recta trae consigo un aumento considerable del volumen de movimiento de tierra o un alargamiento de la línea) se permite ubicarlos en curvas con valores de radio mayores de 522 m y en condiciones topográficas muy difíciles de 622 a 422 m de radio. En los patios dise'ados para la circulación de trenes que circulan a velocidad mayor de 52 a 62 kp, los radios de curva en los límites de la vía principal de los patios deben ser de igual dimensión que en los tramos o trecos, es decir) no menor de 5222 m y en condiciones difíciles 422 m. La ubicación de patios tra*ados en varias curvas puede permitirse cuando las curvas se dirigen en un solo sentido, para ello el tramo recto entre las dos curvas se dise'a como en el treco. El dise'o de patios tra*ados en curvas en dos sentidos sólo se permita si los radios de curva y la longitud de los tramos permiten la visibilidad absoluta de los traba#adores del tren.
(lementos del perfil de los patios. Los patios y apartaderos de cruces y pasos deben dise'arse preferentemente en rasante. !ólo en condiciones difíciles del relieve con el fin de disminuir el volumen de movimiento de tierra se permite ubicar los patios en planos inclinados. &ara esto debe garanti*arse el arranque de los trenes del lugar, buenas condiciones para la reali*ación de las maniobras, posibilidad de detener la marca sin inconvenientes en los límites de la longitud "til y la seguridad de la permanencia de los trenes sin que se corran.
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En los patios y apartaderos donde se efect"an maniobras no se permiten incli naciones mayores de .4Ooo y en casos de topografías difíciles 5.4 Ooo. En apartaderos donde sólo se reali*an pasos y cruces se permiten inclinaciones mayores de 5.4 Ooo, previa #ustificación
#on0unción de la planta y el perfil. 8l dise'ar una vía, debe tenerse en cuenta evitar la coincidenc ia de tener en un mismo lugar curvas verticales y ori*ontales y de no poder evitarse tratar de que sean lo más suave posibles para disminuir la resistencia al movimiento por estos dos conceptos.
&epresentación del perfil. El perfil se representa en un plano a escala. La ori*ontal se toma en 2222 y le vertical en 222. se incluye un perfil ingeniero geológico. El plano tiene -ra*ado del terreno natural, se tra*a la representación del terreno natural por el e#e de la vía proyectada, indicando las obras de fábrica a d ise'ar. -ra*ado dise'ado, se tra*a el e#e de la e(planada.
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-ipo de suelo, se muestra el tipo de suelo por donde se reali*a el tra*ado. !ituación del tra*ado, se tra*a una fa#a de deseo de apro(imadamente 54 m, a escala) a cada lado del e#e de la vía donde se indica todo lo que se encuentra dentro de ella aracterísticas ingeniero 9 geológicas, se ace un esquema de la geología de la *ona. otas de nivel de la e(planada &lanos inclinados otas de nivel del terreno natural. /istancia entre cotas de nivel del terreno natural. &iqueta#e, tramos de 22 m de longitud. &lanta. &untos kilométricos
3.5. * 'ipos de planos inclinados Los planos inclinados se conocen como pendientes y rampas. !on pendientes cuando los veículos circulan de un plano alto a uno ba#o. !e le da un valor negativo pues es contraria a la resistencia a la marca del tren y rampa cuando se circula de planos ba#os a planos altos, se considera positiva. 8 partir de aora llamaremos a los planos inclinados sólo como pendientes y especificaremos cuando es rampa y cuando pendiente. Las pendientes en el ferrocarril pueden ser &endientes dominantes, la pendiente má(ima de dise'o permisible, ya la estudiamos, donde además vimos las pendientes permisibles seg"n la categoría de la vía. E(isten además otras pendientes que son mayores que la dominante, pero que su utili *ación se ve limitada por el tipo de vía y sus características. May dos grupos de pendientes, pendientes limitantes y pendientes de proyecto. . 9 Las pendientes limitantes son las que determinan la mayor inclinación posible pendiente dominante, ya estudiada $i d%) pendiente de equilibrio $i e%, pendiente de tracción m"ltiple $i -A% y pendiente de inercia $i i% Las pendientes de proyecto son las que permiten diferentes influencias sobre el balance energético del tren en movimiento. &endiente per#udicial $i &%, pendiente beneficiosa $i F%, así como utili*adas en diferentes cálculos, como pendiente promedio $i med%, llamada en los cálculos pendiente transformada o endere*ada) pendiente equivalente, la que tiene en cuenta las curvas ori*ontales $i eq%y la pendiente efectiva o natural $i n%, que es la pendiente de la topografía de la *ona.
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$endientes limitantes $endientes de e
$endiente de tracción mltiple &endiente mayor que la dominante que requiere para mantener la circulación de la carga proyectada de la utili*ación de más de una locomotora $vera epígrafe 3.3.5.5%
$endiente de inercia. &endiente mayor que la dominante que para superarla se requiere del traba#o de la fuer*a tractiva y el uso de la energía cinética del tren. Estas pendientes son efectivas cuando los tramos que le anteceden son pendientes en las que el tren llega a acumular gran velocidad, acumulando una gran energía cinética con la que supera a la rampa. La pendiente de inercia a diferencia de las otras pendientes limitantes no puede ser utili*ada en tramos de longitud ilimitada, ya que el tren al circular por ella se mueve lentamente a la velocidad mínima continua o a la velocidad mínima oraria, así que la longitud de esta rampa se relaciona muy estrecamente con el valor de su pendiente. La longitud del tramo de inercia l i para una inclinación ii se determina con la siguiente e(presión
El cálculo puede reali*arse teniendo como dato la pendiente de inercia i i y con ello allar la longitud li o a la inversa. -eniendo en cuenta que si el tren no ci rcula a la velocidad establecida por el punto de inicio de la pendiente de inercia, e(iste el peligro de que él se detenga antes de llegar al final del tramo de inercia, por este motivo esta pendiente se construye sólo en caso e(tremo.
$endientes de proyecto. $endiente per0udicial >ip@. !i el tren al circular por una pendiente $descendiendo% de gran inclinación y debido a las fuer*as aplicadas a él, aumenta su velocidad, si la longitud es suficientemente larga, la velocidad puede
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llegar asta el valor má(imo permisible de velocidaden el tramo, después de esto, para evitar un aumento de velocidad mayor es necesario aplicar los frenos. En caso de frenado, parte de la energía potencial acumulada por el tren se trasmite al traba#o de fricción de las *apatas o las llantas de las ruedas del tren o en energía calorífica de los reóstatos. &or eso a los tramos con esta inclinación en la cual se utili*a este frenado se le denomina pendiente per0udicial.
$endiente no per0udicial o :eneficiosa. >i:@ Esta pendiente es aquella en la que para llegar al final del tramo, no es necesario utili*ar el frenado y así el tren no supere la velocidad má(ima establecida en el tramo.
$endiente media >imed@ Es la pendiente determinada entre las cotas de dos puntos e(tremos, sin tener en cuenta las cotas de los puntos intermedios.
$endiente eie<@. Es la sumatoria de la pendiente natural de un tramo y el efecto de pendiente que provoca la resistencia que les acen las curvas ori*ontales en ese mismo tramo.
$endiente transformada o ficticia. Es la suma de varias pendientes de igual signo y valores seme#antes, a las que se le adiciona la pendiente equivalente por curvatura. &ara unir estas pendientes, debe cumplirse que el valor de la longitud del tramo anali*ado sea menor que la relación entre 5222 y la diferencia de la pendiente allada y la pendiente del tramo anali*ado. La pendiente transformada de un tramo unido se alla como la media ponderada del producto de cada pendiente por la longitud del tramo total del tramo unificado.
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3.". - #/lculo de la marca del tren. uer!as
uer!a tractiva. Las fuer*as tractivas se originan como resultado de la interacción entre las ruedas y el carril. omo pudimos observar en el apítulo <, las locomotoras diesel eléctricas y eléctricas tienen en cada e#e motri* un motor eléctrico de tracción, las locomotoras de vapor tienen un e#e directri* que es movido por el vapor que circula a través del sistema de tuberías, este e#e mueve una barra que une al resto de los e#es. La fuer*a tractiva depende de la aderencia que se produce entre las ruedas y el carril, por lo que la fuer*a tractiva generada por la locomotora no puede ser mayor que la fuer*a de aderencia. /e no ser así, las ruedas patinarían provocando desgaste en el carril o en el plano de rodamiento de las ruedas la fuer*a de aderencia es igual a
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Esta ecuación nos muestra que a mayor velocidad menor es el coeficiente de aderencia y por ende menor es la fuer*a de aderencia y la fuer*a tractiva. El coeficiente de aderencia depende también del radio de curvatura y para < 422 m, el valor del coeficiente de aderencia es como sigue
/onde 9 es el radio de la curva en m ada tipo de locomotora tiene una curva o nomograma de su fuer*a tractiva que depende de la velocidad que desarrolla el equipo. Las fuer*as tractivas pueden ser totales o unitarias, estas "ltimas son las uti li*adas para el cálculo tractivo y de la marca del tren. La fuer*a tractiva total se representa como @ k y se mide en Jg. La fuer*a tractiva unitaria se representa como f k y se mide en Jg-on La relación entre una y otra es como sigue
/onde &. 9 peso de la locomotora en W. 9 peso de los vagones en -
uer!as de resistencia. Las fuer*as de resistencia tienen varios orígenes. &ueden ser fundamentales, cuando son originadas por el propio equipo y siempre se van a tener en cuenta en el cálculo y adicionales, las que se presentan en determinadas condiciones por elementos a#enos al equipo, pero que influ yen sobre ellos.
&esistencias fundamentales. Las resistencias fundamentales pueden ser
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a. 9 esistencias provocadas por la fricción entre los elementos motrices de la locomotora y la interacción rueda 9 carril. b. 9 esistencia que ofrecen los vagones para ser arrastrados. &eso, fricción entre ruedas y carril y entre los e#es y sus co#inetes.
&esistencias adicionales. Las resistencias adicionales pueden ser a. 9 &rovocadas por el viento sobre la carrocería b. 9 Los planos inclinados c. 9 Las curvas ori*ontales. d. 9 Los defectos en las vías o en las ruedas. 8l igual que en las fuer*as tractivas pueden ser totales o unitarias. !eg"n el régimen de marca pueden ser En régimen tractivo o con tracción En régimen sin tracción o con regulador cerrado. En régimen con tracción se representan $Q 2 y S2% En régimen sin tracción se representan $Q o( y So(% La fuer*a de frenado es la encargada de detener al tren cuando se encuentra en marca, siempre se va a utili*ar en régimen con regulador cerrado, es dirigida siempre en dirección contraria a la marca del tren. La estudiaremos en epígrafe aparte.
&esistencias fundamentales unitarias de los distintos e
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&esistencia unitaria de los vagones. omo e(isten distintos tipos de vagones y cada uno de ellos influye de forma diferente, la resistencia unitaria de los vagones se representa de la siguiente f orma ω′′2$i% donde TUiUU es el tipo de vagón correspondiente. esistencia de los vagones de mercancía. /e : e#es con co#inetes de fricción 8mericanos, para W ≥ = -
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-ren de la firma -okkaido La resistencia es total por ser el tren con equipos automotor todos de un mism o tipo.
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9 @uer*a de frenado La fuer*a de frenado como ya di#imos anteriormente está dirigida en el sentido contrario de la fuer*a tractiva. !entido de la marca
& A-
J φJ d
G1
H
r F
F5
&uede ser utili*ada para disminuir la velocidad asta un nivel requerido o detener al veículo por completo. &uede efectuarse de dos formas.
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a. 9 on el apriete de las *apatas ubicadas en las ruedas, como se observa en la f igura. b. 9 Ctili*ando la fuer*a del motor eléctrico del equipo tractivo
La fuer*a de frenado del tren se determina en dependencia de la fue r*a total de presión de las *apatas de freno por e#e del equipo.
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&ara calcular el valor de la fuer*a unitaria de frenado, no tomamos en cuenta el peso de la locomotora. El frenado puede ser de servicio o de emergencia. &ara el frenado de emergencia en lugar de 222 se utili*a la mitad, 422.
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El freno eléctrico de las locomotoras se basa en la utili*ación de la propiedad de reversibilidad que tienen los motores eléctricos cuando los motores de tracción eléctrica de la locomotora se conectan en el régimen de generador, como resultado de esto, en el e#e se produce un momento rotor dirigido en el sentido contrario al movimiento del tren. La energía eléctrica producida puede regresar a la línea de contacto $frenado recuperativo% o se e(tingue en los reóstatos, lo que resulta ser menos efectivo.
uer!as resultantes. Las resultantes son las fuer*as que se obtienen de la interacción de las fuer*as aplicadas en un momento dado al tren. !i la resultante está dirigida acia el sentido del movimiento del tren, ésta se considera positiva) si es en el sentido contrario, el tren se mueve disminuyendo la velocidad. !i es igual a cero, el tren se mueve con velocidad uniforme. Las fuer*as que act"an sobre la marca del tren y por consiguiente el valor de la resultante se determina seg"n el régimen de marca del tren. a. 9 En régimen tractivo. El motor de la locomotora está en funcionamiento. La resultante será igual a la diferencia entre la fuer*a tractiva y la suma de las resistencias. @ k 9 Q 2 b. 9 En régimen de regulador cerrado. El motor está desconectado la resultante es la suma de las resistencias en ese régimen Qo(. c. 9 En régimen de frenado. El motor se encuentra desconectado y el freno está aplicado La resultante es la suma de las resistencias aplicadas al tren en régim en de regulador cerrado y la fuer*a de frenado. Qo( ; F@ En la mayor parte de la vía, el tren circula en régimen tractivo. 8l moverse por una pendiente descendiente o antes de frenar el tren puede circular e n régimen de regulador cerrado. El f renado se usa como ya se e(presó) para detener la marca o para disminuir la velocidad asta el nivel deseado. En todos los casos se utili*a el frenado de servicio y entonces se utili*a la mitad del frenado de cálculo. El frenado de emergencia sólo se utili*a en casos e(cepcionales, en presencia de un peligro inminente y por supuesto sólo se utili*a para detener la marca del tren.
&e
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5. 9 8umentar paulatinamente la velocidad seg"n el intervalo que seleccionemos. 3. 1 !i al calcular la distancia entre dos puntos se obtiene un valor mayor que el real, se recalcula la velocidad final del tramo, reali*ando el cálculo a la inversa, es decir teniendo como espacio el que falta para llegar al final del tramo dado como dato. :. 9 8l comen*ar el siguiente tramo, la velocidad inicial será la velocidad final del tramo anterior. 4. 9 !i la velocidad final se alcan*a antes de llegar al límite del tramo que se calcula, se continua con esta velocidad asta llegar al límite. 6. 9 uando la resultante es negativa, esto significa que no podemos utili*ar en el tramo anali*ado la velocidad final del intervalo, sino que debemos reducir la velocidad. Esto se reali*a por dos métodos a. 9 en casos de rampas, reducimos la velo cidad asta que la resultante sea igual a 2 y la mantenemos asta el final del tramo b. 9 en caso de pendientes, pasamos a régimen de frenado, y seguimos con el régimen de regulador cerrado, disminuyendo la velocidad. 7. 9 !i en una pendiente la velocidad que se alcan*a es mayor que la autori*ada, frenamos o vamos a régimen de regulador cerrado asta alcan*ar la velocidad autori*ada, posteriormente anali*amos su comportamiento asta el final del tramo anali*ado. =. 9 !i la velocidad es uniforme el tiempo será igual al cálculo del espacio entre la velocidad. El cálculo del espacio recorrido se reali*a de la siguiente forma
3.A. - #arriles cortos en las curvas. #ausa del corte de los carriles en la :anda interior en las curvas. En los ferrocarriles modernos, para la mecani*ación de los traba#os de vías, se ensamblan los elementos de la vía $campos o eslabones, unión de carriles y traviesas%. Estos campos tienen sus carriles ubicados uno frente al otro por lo que al ser colocados en una curva, como la banda interior es más corta que la e(terior, el carril de la banda interior se adelanta con respecto a los de la e(terior provocando desigualdades en la colocación.
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&or ese motivo se cortan algunos de los carriles para que las #untas queden lo más f rontales posibles. En los proyectos viales, el tra*ado se calcula por el e#e de la vía. &or ello en las curvas la banda de carriles del e(terior tiene una longitud mayor que la de la banda interior, debido a la diferencia de radios entre ellos.
#/lculo de los carriles cortos. El método de cálculo es como sigue omo ya vimos ay diferencia entre la banda de carriles del e(terior de la curva con relación a la del interior. &or lo tanto el desarrollo o longitud de la curva para cada banda es como sigue
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El n"mero de carriles de longitud normal debe ser mayor o igual a los que se van a acortar, de no ser así ay un error de cálculo. La ubicación de los carriles cortos en la curva se determina mediante el cálculo en cada una de las ramas de la curva. !i es circular simple en un solo tramo pero si es en una curva con transición entonces se reali*a en cada rama. !e confeccio na una tabla que consta de B columnas y tantas filas como fuesen necesarias. &ara el cálculo se determina que cada ve* que la suma de los acortamientos supere el valor absoluto de la mitad del acortamiento posible. 8 este valor le denominamos falsa escuadra, que no es más que la diferencia entre el carril de una banda y el carril de la otra.
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'a:la 3.B. Euestra para el c/lculo del carril corto en las curvas
#%$)'L; ). -
Dise"o estructural
uer!as
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!obre la vía act"an varias cargas, la carga vertical $, que provoca el peso de los equipos, la carga ori*ontal longitudinal L que se produce por dos causas, por la acción de la temperatura o por la acción del frenado y acelerado de las locomotoras que provoca que los carriles se desplacen longitudinalmente y en ocasiones arrastren #unto con ellos a las traviesas y el balasto y la carga ori*ontal transversa I o =, que se produce por el movimiento transversal que tienen los e#es de los equipos ferroviarios, debido fundamentalmente a la conicidad de sus ruedas, así como inducida por el corrimiento de los carriles
4.1.* #arga vertical $ %cción de la carga vertical $ so:re la vía. La carga vertical debido al peso de los equipos al despla*arse se verá a fectado por cargas adicionales debido al incremento de velocidad y las vibraciones que por ello se producen. !e utili*an varios métodos de cálculo para allar los esfuer*os dinámicos. Aétodo del &rofesor -isman.
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'a:la 4.1. alor de la rigide! de los resortes de los e
'a:la 4.2 #oeficiente para el c/lculo de la desviación media cuadr/tica
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'a:la 4.3. alor del módulo de soporte para vías de anco internacional.
Esto es válido para vía en recta y sin irregularidades, así como para ruedas sin defectos..
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En las curvas debido a que las cargas verticales no están aplicadas directamente sobre el e#e del carril, la fuer*a del bastidor de carácter ori*ontal transversal y ubicada en el e#e del equipo provoca una sobre carga en el carril e(terior y una descarga en el interior. El valor absoluto de la sobrecarga es
Eódulo de soporte+ coeficiente de JinKler o coeficiente de :alasto. Este coeficiente es la fuer*a que se requiere aplicar en un área de cm 5 para que se deforme en cm
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en J0cm 3
Eódulo de elasticidad de la vía v. Es la carga distribuida que ay que aplicar al carril para lograr un undimiento de cm, se mide en J0cm 5 o en A&a, su valor oscila entre .4 9 4.2 J0cm 5 $4 9 42 A&a% para traviesas de madera y de 2 a 52 J0cm 5 $22 9 522 A&a%.
Eódulo de depresión . Este módulo es igual a
@ 9 es el área de apoyo de la traviesa b 9 es el anco de la traviesa u 9 espacio desde el e(tremo de la traviesa al e#e del carril, es el espacio que se cal*a.
#aracterísticas de diseño. &ara dise'ar una vía férrea debe conocerse la carga estática por e#e de los equipos que se despla*arán por ella y seleccionar la de mayor valor, la velocidad má(ima permisible y las características de esos equipos. on estos datos determinamos la carga dinámica y con ella los momentos flectores que se producen y las tensiones má(imas permisibles para el tipo de vía que vamos a dise'ar comparándola con la que allemos, la cual deberá ser menor que la permisible.
#/lculo del carril a fle9ión
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Esta e(presión es válida para la sección que se encuentra directamente ba#o la carga, pero esta carga afecta va las secciones aleda'as, y si el equipo está formado por bogie que tienen más de un e#e cada e#e afecta a la sección anali*ada y a las aleda'as.
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0o obstante, estos valores están dentro de la seguridad, pues la tensión de fluencia del acero para carriles es de 3:2 a 452 A&a
'a:la 4.4. (sfuer!os totales m/9imos
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La probabilidad de que al mismo tiempo ocurra que todas las cargas estén presente es muy peque'a debido a . 9 Los esfuer*os σ5 y σ3 raramente se produ*can con sus valores má(imos. 5. 9 Es poco probable que los : esfuer*os se produ*can al mismo tiempo. 3. 9 La velocidad de circulación es tan alta que de darse el caso que los cuatro esfuer*os se produ*can al mismo tiempo, sería tan rápido que no producirían un efecto desfavorable. como nota aclaratoria debemos decir que los valores de < y Q deben tomarse de igual tipo de carril y de tener éste desgaste tomarse con el valor para este desgaste.
(sfuer!os so:re las traviesas. uando sobre el carril act"a una carga & por rueda, se produce en la traviesa una reacción de apoyo W que no es más que el cortante del carril. !eg"n Pimmermann, esa fuer*a es igual a Q
=
Pd 2 L
W 9 fuer*a con que el carril presiona a la traviesa en J0 & 9 carga por rueda del veículo en J0 d 9 distancia entre e#es de traviesas en cm L 9 coeficiente de rigide* relativa entre el carril y la vía en cm.
/ebido al efecto distribuidor de las cargas del carril, el valor de W es menor que &, siendo dependiente de Aódulo de elasticidad y momento de inercial del carril y la traviesa. - 8nco de la traviesa Espaciamiento entre traviesas oeficiente de balasto o de depresión -
Las cargas de las traviesas sobre el balasto pueden considerarse distribuidas.
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/e todos los parámetros sólo puede crear dudas el parámetro TUaUU) que puede ser el anco del patín del carril en caso de traviesas de madera colocados sin sillas o el largo de las sillas en caso contrario. El esfuer*o por fle(ión se determina como
El método de cálculo de los soviéticos sólo cequea el esfuer*o por compresión en la traviesa debido a la carga vertical. Esto se compara con el esfuer*o admisible que depende del tipo de material.
'a:la 4.5. &esistencia a compresión de las traviesas
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(sfuer!o so:re el :alasto. La carga W que trasmite el carril a la traviesa produce en su cara inferior o superficie de apoyo una presión apro(imadamente uniforme que se denomina presión de traviesa y se calcula como
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Esta presión se distribuye a través del balasto acia la e(planada con un ángulo con respecto a la vertical entre 32O y :O. En uba se utili*a 36O
!i el espesor de balasto fuese menor que el allado en esta e(presión, en la e(planada ba#o el centro de la traviesa se crea un espacio, como se muestra en la figu ra anterior, que provoca que la presión sobre el balasto sea igual a tensión ba#o la traviesa y esto ace que la presión en la superficie de la e(planada no sea uniforme.
on la profundidad de balasto mayor que el espesor calculado en la primera e(presión, puede ocurrir que la distribución de tensiones se intercepta por encima de la línea de base, en la línea R 9 R y la presión !e plantea que el espesor de balasto debe ser acorde con la distancia entre e#es de tra viesas, los parámetros de velocidad y peso por rueda de los equipos, es decir seg"n la clasificación de la vía, de aí que se plantee, que el espesor de balasto es igual a
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La presión en el balasto depende fundamentalmente de la longitud de la traviesa y de la profundidad del balasto, mientras que diferentes ancos de traviesas no influyen, pues crean diferencias despreciables. /ebe evitarse grandes espesores y no utili*arse traviesas cortas.
'a:la 4.". 'ensión permisi:le so:re la e9planada
4.2. uer!as
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Las fuer*as ori*ontales pueden ser transversales y longitudinales. Las primeras dirigidas en el sentido normal al e#e de la vía y las segundas actuantes longitudinalmente al e#e de la uer!as transversales.
uer!as transversales actuantes a nivel del carril Las cargas ori*ontales transversales ocurren fundamentalmente por la conicidad de las ruedas que ace que al moverse por la vía el equipo realice un movimiento lateral ondulatorio en forma de sinusoide $*ig*ag% que provoca el impacto de las pesta'as de las ruedas contra el borde de traba#o del carril. 8l entrar en una curva la pesta'a de la rueda delantera impacta contra el borde de traba#o del carril de la banda e(terior. Esto provoca que el bogie tenga un movimiento comple#o alrededor de dos e#es, el e#e de la curva y un punto ubicado en el e#e longitudinal del bogie denominado centro de giro. &ueden ocurrir tres casos . 9 uando el radio de la curva es grande, el bogie se inscribe libremente por ella, sucediendo que solamente la pesta'a de la rueda delantera impacte al carril e(terior y el resto de las pesta'as no se pegan a los carriles e(terior e interior. En este caso el centro de giro se encuentra en un lugar detrás del e# e trasero. Esta inscripción se denomina li:re. 5. 9 Este caso ocurre al inscribirse en la curva y la pesta'a delantera impacta contra el carril e(terior y la pesta'a trasera se pega contra el carril interior. Esta inscripción se llama for!ada, el centro de giro se encuentra en un punto ubicado entre los e#es traseros y delanteros cuya posición depende del radio de la curva. 3. 9 Este caso se produce cuando al inscribirse en la curva , más de tres ruedas topan con los carriles e(teriores e interiores, este caso se denomina for!ada enca0ada o de cuña y el punto o centro de giro se encuentra en el mismo centro del bogie en el caso de bogies de dos e#es y en el e#e central en el caso de bogies de tres e#es. En cualesquiera de los tres casos el contacto de la rueda y el carril provoca una fuer*a de fricción entre ellos cuya componente se denomina M y una de impacto X denominada fuer*a de guiado o de encau*amiento que para contrarrestarla el carril produce una resistencia denominada fuer*a lateral XU cuyo valor es XUG X± M
Eétodo utili!ado en los ferrocarriles rusos. $osición del centro de giro de la :ase rígida. El método ruso plantea que se producen dos grupos de fuer*as
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'a:la 4.A. alor del coeficiente de rigide! relativa en el plano vertical
&. &. &iedra picada K. Krava Eétodo francés. El método francés compara el valor que se obtiene de calcular la fuer*a del bastidor a partir de parámetros que contienen la fuer*a centrífuga no compensada y la superelevación o peralto y
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Eétodo de a0uniant!.
-odos los elementos e(ceptuando l tienen los mismos significados utili*ados anteriormente l 9 es la distancia entre e#es de bogie.
%cción de la carga transversal en el vuelco del carril. !i la carga ori*ontal transversal supera la resistencia que le ofrecen las fi#aciones periódicas, el carril puede ser volcado, como se muestra en la figura siguiente.
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X 9 carga ori*ontal transversal necesaria para volcar al carril en J0 & 9 carga dinámica vertical de una rueda en J0 9 altura del carril medida desde el punto de aplicación de la carga al patín $3 mm por deba#o de la corona del carril% en mm b 9 anco del patín en mm
uer!as ori!ontales longitudinales. Las fuer*as ori*ontales longitudinales pueden ocurrir por dos causas por causa de los efectos del frenado o acelerado de la ruedas de las locomotoras o por efecto de la temperatura. La primera ace que la vía se desplace longitudinalmente de fallar la resistencia que le acen las fi#aciones o el balasto y las fi#aciones, en el primer caso sólo el carril se despla*a provocando al encontrar resistencia en alguna de las morda*as que la vía se #orobe. En el segundo caso se despla*an el carril y las traviesas provocando además de lo que sucede en el primer caso que se pierda la posición de las traviesas. La segunda causa provoca una tensión interna en el carril que de fallar la resistencia de las fi#aciones provoca que el carril se dilate o contraiga provocando pérdida de estabilidad transversal al dilatarse o ci*allamiento de los tornillos de las morda*as al contraerse.
#omportamiento del carril :a0o la acción de la temperatura. 8l igual que cualquier barra de metal, el carril libre, lib re, sin elemento alguno que lo fi#e , al variar varia r la temperatura varia de longitud) es decir, se contrae cuando ba#a la temperatura con respecto a la temperatura inicial o se dilata en caso contrario. La variación de su dimensión varía seg"n la e(presión
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omo el carril colocado en la vía está fi#ado entre sí con otros carriles $#untas% y además con las traviesas le ofrece resistencia a la deformación térmica. La resistencia que ofrecen las fi#aciones f G G pl , teniendo p el valor de 2.24 J0cm de carril para traviesas de ormigón y 2.2: para traviesas de madera) así como la que ofrecen las morda*as m, acen que apare*can incrementos de temperaturas ∆lm y ∆tf que que son necesarias para superar superar las resistencias y deformar al carril. omo el despla*amiento se ve restringido por las resistencias antes mencionadas, surgen tensiones internas en el carril, cuyo valor es
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(sta:ilidad de la vía.
&ero uando esto ocurre, si la temperatura aumenta loa carriles se topan y pierden estabilidad, es decir) el carril se dilata y se crea un esfuer*o interior de compresión para contrarrestarla. uando la temperatura disminuye los carriles tratan de ci*allar los tornillos de las morda*as, es decir se contraen y se crea en su interior un esfuer*o de tracción. !ituación de la cala a 9 cala normal) b 9 cala contraída, abierta y c 9 cala dilatada o topada. El mayor esfuer*o cuando se produce una variac ión de temperatura será
Estas serían las má(imas variaciones variac iones de temperatura que puede resistir el carril contrarrestando la acción de las fuer*as térmicas.
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'a:la 4.B. alor alor de los coeficiente % y
para el c/lculo del pandeo pandeo
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'a:la 4.C alor alor de los coeficientes H para el c/lculo del pandeo
#ondición para la colocación del carril largo soldado >#L@.
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#%$)'L; . -
$niones % cru&aientos 5.1. #lasificación de las cone9iones y los cru!amientos de las vías. &ara unir dos carrileras entre sí o unir una rama vial con otra) se utili*an cone(iones o cambia vías. Estas cone(iones pueden ser sencillas, dobles y cru*adas. Las sencillas pueden ser simples, simétricas y asimétricas desviadas acia un solo lado y acia dos lados. Las cone(iones dobles pueden ser simétricas y asimétricas, desviadas acia dos lados y desviadas acia un solo lado. Las cone(iones cru*adas pueden ser sencillas y dobles. &ara cru*ar dos vía a un mismo nivel se utili*an los cru*amientos. $+er ane(os%
5.2. - $artes componentes de las cone9iones. Las cone(iones sencillas se componen de cuatro partes fundamentales, cuerpo o bloques % bloque de las agu#as con el mecanismo de cambia vías) 5% bloque de la rana con sus guardarranas) 3% bloque del tiro, parte que une a la rana con las agu#as :% #uego de largueros o sustentaciones. El cuerpo de las agu#as se compone de dos carriles de guardia o contra agu#a, dos agu#as con la estructura del talón o culata y sus fi#aciones. La rana se compone de cora*ón y dos patas. La tangente del ángulo de la rana $ α%, determina el n"mero de la rana y de la cone(ión) y se denomina 0 donde 0 se conoce como el n"mero de la cone(ión. El centro o punto matemático o teórico &- es el punto donde se cortan las aristas del cora*ón de la rana. entro o punto práctico $&&% es el lugar donde termina el cora*ón de la rana, tiene un anco de B 9 5 mm. La sección donde la distancia entre los bordes de traba#o del cora*ón de la rana y las patas es la mín ima se denomina garganta de la rana $lugar donde se comban las patas de rana. El espacio desde la garganta asta el punto práctico, en el lugar donde las pesta'as de las ruedas no están guiadas, se denomina per#udicial. En este lugar las ruedas quedan libres del movimiento lateral que no es permitido por los guardarranas, ra*ón por la cual este elemento es imprescindible en las cone(iones con agu#as no movibles. La longitud teórica L - de las cone(iones sencillas, es el espacio comprendido entre la punta de la agu#a y el punto práctico de la rana medidos por la parte recta y la longitud total o práctica L p, es la distancia entre la #unta del carril de guardia y la culata de la rana. El centro de desvío de las cone(iones sencillas /, y de las cone(iones dobles / , /5) es el punto donde se cortan los e#es de la recta y de los desvíos. Estos e#es se tra*an paralelos a la rana y se prolongan asta que se corten. Las cone(iones asimétricas tienen dos centros.
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Las cone(iones dobles sustituyen a dos cone(iones sencillas, aunque ocupan menos espacios. La longitud total de una cone(ión doble simétrica puede ser desigual a una sencilla en ó 5 m. Las cone(iones cru*adas dobles también ocupan menos espacios aunque sustituyen a dos cone(iones sencillas. Cna cone(ión doble cru*ada del tipo B tiene una longitud teórica de 32.4 9 3.4 m. Las cone(iones sencillas de igual tipo tienen una longitud entre 54 9 56 m. Las cone(iones cru*adas sencillas sustituyen a un cru*amiento y una cone(ión sencilla, mientras que la estructura de las dobles y de las cone(iones cru*adas es más comple# a que las sencillas. En las cone(iones dobles ay cuatro agu#as y tres ranas y en dos cone(iones sencillas a y cuatro agu#as y solamente dos ranas. Es a"n más comple#a la estructura de las cone(iones dobles simétricas, además de el las las que tienen el tra*ado recto en el centro, las ranas se encuentran ubicadas una frente a las otras, esto dificulta la colocación de los guardarranas necesarios para el guiado de las ruedas en evitación de un despla*amiento por tramos que no se corresponden con la dirección que lleva el veículo, al circular desde las agu#as acia la rana por el lugar denominado espacio per#udicial. en las cone(iones dobles cru*adas ay oco agu#as y cuatro ranas de las cuales dos son agudas. May cone(iones dobles cru*adas con las agu#as ubicadas fuera del rombo que forman al cru*arse, lo que posibilita el aumento de los radios de curvatura y por ende permite una mayor velocidad de circulación por la cone(ión al circular por el desvío. /e esta forma la cantidad de ranas agudas aumenta asta seis, aumentando también considerablemente la longitud de la cone(ión, aciéndose más comple#a su estructura. Las cone(iones más utili*adas en el mundo son las sencillas $B7 9 B= >%, especialmente las simples. En casos de suma necesidad se utili*an cone(iones dobles cru*adas. El resto de los tipos de cone(iones no son de muca utilidad. &ara mantener la distancia entre las agu#as, se utili*an barras de unión una o varias de las cuales sirven como barras de tiro o sea las que transmiten la fuer*a del mecanismo de cambio para despla*ar las agu#as de un lado a otro seg"n la necesidad de cambia r de dirección. El n"mero de barras está en dependencia de la longitud de las agu#as y por ende de la cone(ión. El despla*amiento de las agu#as puede reali*arse mediante mecanismos mecánicos $manuales o telemecánicos%, electrificados. May cone(iones que poseen agu#as con muelles insertados que permiten que las propias ruedas desplacen las agu#as cuando salen de la cone(ión $desde la rana acia la agu#a%. En la *ona del bloque de la agu#a se colocan sillas o almoadillas especiales sobre los elementos de sustentación, donde son fi#ados los carriles de guardia y las agu#as ruedan por su superficie. &ara que el carril de guardia no se desplace debido al impac to de las ruedas se colocan lateralmente en los orificios previamente elaborados elementos de tope denominados pu'os o topes. Entre el carril de guardia y la agu#a en evitación de que estas "ltimas se desplacen en demasía) se utili*an cal*os, tornillos topes, grapas, etc. La forma de unir estos elementos son los carriles de guardia se fi#an mediante grapas o presillas y tornillos que se insertan en las almoadi llas y éstas a su ve* se unen a las sustentaciones a través de sillas o plancuelas de acero. Entre el talón o culata y el carril de guardia se colocan unos elementos que tienen una configuración adaptable al tipo de unión que se utilice que se denominan entre dos, también se utili*an tornillos de tope.
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Las ranas son elementos que permiten que las ruedas pasen a través del cruce de las dos carrileras. Las ranas se diferencian por su estructura en el ángulo con que se cru*a, su construcción y su dirección. El ángulo con que se cru*an las carrileras determina también el tipo o n"mero de la rana, determinándolo como la tangente del ángulo 0, siendo 0 el n"mero de la rana o tipo. La construcción de la rana puede ser ensamblada a partir de carriles) ensambladas con cora*ón monolítico y las totalmente monolíticas. Las ranas pueden ser ensam:ladas con carriles del mismo tipo que el utili*ado en el tramo donde se va a colocar, se construyen con elementos que sirven para f i#ar sus pie*as y se componen de entre dos) tornillos pasantes y morda*as que constituyen un todo. Ellas no son suficientemente estables y se desgastan con facilidad en el proceso de e(plotación. !on fáciles de construir. &ara aumentar la estabilidad de las ranas de este tipo se utili *an algunos productores las elaboran con carriles de sección especial y los elementos del cora*ón se sueldan. Las ranas pueden ser también con cora!ón monolítico. !on más fuertes que las ranas ensambladas con carriles. !i el cora*ón y las patas se producen con acero aleado $rico en manganeso% duran muco más. !e producen con cora*ón reversible o no. Las ranas con cora*ón reversible, después de desgastarse una parte se invierte y se usa la otra parte. Los elementos que más se desgastan son cambiables. 0o poseen mucos elementos y garanti*an una unión rígida por medio de cu'as, entre dos y tornillos entre el cora*ón y las patas. !e utili*an en vías de gran tensión de tráfico. -ambién pueden ser totalmente monolíticas que son producidas con aceros aleados y con tratamientos térmicos, son las me#ores por la calidad de su elaboración y del material de que están compuestas, así como por su dise'o.
8uardarranas. !irven para conducir las pesta'as de las ruedas cuando estas pasan a través de la garganta de la rana. Ellos empie*an a guiar las ruedas antes de que estas entren en la garganta de la rana. La longitud del guardarranas se determina seg"n el n"mero de la rana y oscila entre 3 y 2 m. Los guardarranas pueden ser construidos de carriles de igual tipo que el de la rana o con perfiles especiales. !e unen al carril por medio de entre dos y tornillos. !on fi#ados a los largueros por medio de sillas y topes que no permiten el despla*amiento lateral de las pesta'as.
#uerpo o :lo
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(lementos de apoyo. Las cone(iones pueden, al igual que el resto de las vías) colocarse sobre sustentaciones de distintos tipos. Losas y traviesas de distintos materiales aunque de dimensiones variadas. Las traviesas varían desde la punta de agu#a asta detrás de la culata en un punto donde la distancia entre las dos vías de la cone(ión de la capacidad para dos traviesas de longitud com"n. Estas traviesas se denominan traviesas especiales o largueros. !u longitud varía desde 5422 mm asta 4222 mm, en vías cuya troca o anco entre bordes de traba#o de los carriles es de :34 mm. Los largueros de madera tienen una sección igual que la de las traviesas comunes. , los de ormigón son de dos tipos) los que tienen orif icios reali*ados en &lantas y los que se producen en el lugar donde va a ser ensamblada la cone(ión. Los largueros metálicos son también utili*ados en el ensambla#e de las cone(iones, pueden ser laminados o a partir de carriles, uso que se a e(tendido en uba para cone(iones colocadas en vías no se'ali*adas. La cantidad de largueros depende del n"mero de la cone(ión. $+er ane(os%
5.3 - #om:inaciones m/s frecuentes. E(isten combinaciones para unir las cone(iones, conformando la planta de los patios ferroviarios. Los elementos fundamentales para el cálculo de la ubicación de las carrileras se basan en las dimensiones de los parámetros siguientes E. 9 Entrevías, -. 9 tangente) b. 9 longitud desde el centro de desvío a la culata de la rana) . 9 radio de la curva.) a. 9 longitud desde el centro de desvío asta la #unta delantera del carril de guardia.
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'a:la 5.2. - Defectos de las partes met/licas de las cone9iones.
Los defectos que se producen en las partes metálicas de las cone(iones son principalmente desgastes producidos por el paso de los trenes, debido a impactos y resbalamiento. Itra serie de defectos se basan en la pérdida de cartabón principalmente en la *ona de la rana. El desgaste lateral de los carriles de guardia y de la agu#a se mide a 3 mm de la superficie de rodadura, en la sección donde el espesor de la agu#a no desgastada tiene 52 mm. El desgaste lateral del carril de guardia además, se comprueba en el comien*o de la agu#a. El desgaste del cora*ón de la rana se determina por su e#e longitudinal y se mide con una regla colocada en el e(tremo de las patas, pero en las ranas fundidas ay que tener en cuenta que las patas tienen mm por encima del cora*ón. El desgaste del cora*ón se mide donde el anco de la rana es igual :2 mm, a 3 mm de altura del nivel de rodadura de la rana.
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$%&'( )).
'onstrucción % conservación de vías férreas #apítulo ). )ntroducción. 1.1. - ;rgani!ación y estructura de la actividad de vías férreas. La organi*ación de los ferrocarriles a escala mundial tiene disímiles formas, no obstante en todas ellas siempre abrá una actividad que se dedique al mantenimiento y reparación de las vías férreas, incluyendo en esto las obras de fábricas mayores y menores. En uba a tenido variadas formas, unas con mando vertical de la actividad y otras con mandos ori*ontales. Las actividades de +ías, Ibras y onstrucciones $+I%, onstructor de +ías @é rreas $I0/I%, &lanta de !oldar arriles, El entro de
#apítulo )) - #onstrucción de la superestructura de la vía. 2.1. - #lasificación de los tra:a0os de vías. omo pudimos observar en el epígrafe anterior los traba#os de vías se clasifican seg"n el volumen de operaciones y materiales que se utilicen. Las operaciones generalmente son las mismas lo que cambia es el volumen a e#ecutar. Los traba#os de vías se clasifican en
#onstrucción. La e#ecución de una nueva inversión para lo cual se construyen nuevos tra*ados de vías, construyéndose además de la superestructura una nueva infraestructura. El traba#o se
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reali*a sobre la base de un proyecto e#ecutivo , confeccionado de acuerdo a los parámetros de e(plotación, donde se tiene en cuenta el tipo de equipo rodante, $tractivo y de arrastre%, la densidad de tráfico y la velocidad técnica. &econstrucción. En la e#ecución de una superestructura sobre una infraestructura remodelada o redise'ada debido a la necesidad de ampliar los parámetros iniciales, de velocidad, carga por e#e y densidad de tráfico. En la reconstrucción se amplía la corona de la e(planación, se aumenta la potencia de la superestructura, se me#ora los radios de curva, etc. &eparación capital. Es el cambio total de la superestructura por una igual, nueva o por otra de mayor capacidad portante nueva o de uso. !e aumenta el espesor de balasto se repara los drena#es y se colocan se'ales nuevas o reparadas. &eparación media. !on cambios de elementos en la superestructura de la vía, en una cantidad tal que no llega a ser una reparación capital. !e toma en cuenta la cantidad de traviesas, carriles y balasto en mal estado y se cambia un por ciento de ellos.
&eparación ligera. Es al igual que la media, cambio de los elementos de la superestructura de la vía, en una magnitud menor a la anterior, se tiene en cuenta los mismos elementos que en la media y se toma un > menor que el anterior. Aateriales a utili*ar por kilómetro. Iperaciones que se reali*an. -raviesas, 42> en mal estado, pero menos de 72. Las mismas que en la Aedia Falasto 322 1 :22 m 3 arril, 542 ml 42> de largueros en mal estado Eantenimiento. Es el cambio aislado de elementos de la superestructura de la vía o una serie de operaciones que se reali*an para evitar la pérdida de uno u otro elemento de la vía. El mantenimiento comien*a desde que una vía se pone en e(plotación, el seguimiento del comportamiento de cada elemento, la atención a tiempo de un defecto, el control constante sobre la vía ya es mantenimiento. on el cequeo periódico se trata de acer un diagnostico de lea situación que ocurre, de los fenómenos que provoca el defecto y se determina la forma de combatir la formación o desarrollo de un defecto o desgaste en los elementos de la v ía.
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Los mantenimientos al igual que el resto de las reparaciones se planifican en un periodo de un a'o. #am:io de carril normal. Este traba#o se reali*a cuando un numero considerable de carriles se encuentran en mal estado y el resto de los ele mentos aun tienen la posibilidad de seguirse e(plotando por largo tiempo. &uede reali*arse un cambio de carril de igual tipo pero nuevo o de mayor capacidad portante nuevo o de uso. #am:io del carril largo soldado >#L@. Ese traba#o se reali*a cuando a transcurrido un tiempo de e(plotación del carril normal, dado por la densidad de trafico, Este traba#o se reali*a regularmente en vías de alta velocidad y permite que el traba#o se disminuya en un 33>, del utili*ado en las vías con carril normal debido ala disminución de las #untas. 2.2. - 'ra:a0os previos a la construcción de la superestructura de la vía. &e
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obtención de energía eléctrica y comunicación telefónica, que e(istan centros asistenciales de ser posible. Cbicación cercana a canteras de piedra o a planta de traviesas, seria lo más racional. 'ra:a0os
ía para el servicio de ensam:la0e y manio:ras. 8leda'as a la plantilla cuya longitud "til es igual a la de la plantilla, se ubica dentro de la gr"a pórtico. ía para el desmantelo. Es donde se desmantelan los campos, debe ubicarse cerca de la gr"a pórtico o deba#o de ella.
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ía para el acopiadero de piedra. Keneralmente se construyen dos vías para este fin, en una se coloca la gr"a que va a cargar los vagones y en otra los vagones vacíos $si la gr"a es ferroviaria%. !u ubicación dentro de la planta es siempre en el lado contrario a los vientos predominantes, para evitar la contaminación por el polvo. La longitud "til de este acopiador, por carrilera) es como sigue
Longitud til del depósito de los e
Longitud til para los campamentos de las :rigadas. Esta vía se construye para ubicar en ella los campamentos que tienen las brigadas de monta#e y la brigada de equipos. !e ubica lo mas ale#ado posible del acopiador y lo más cercano posible a los vientos predominantes. En ellas tienen que ubicarse todos los traba#adores, por lo que su
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dimensión depende del mínimo de viviendas necesarias y de los vagones adicionales o de apoyo a la brigada. Keneralmente este tipo de brigada se compone de 62 a =2 ombres y cada casilla campamento tiene capacidad para 6 u = ombre, en dependencia de su longitud posee una cocina1 comedor, un vagón cisterna para el agua, un pa'ol y almacén de pie*as y lubricantes) un almacén de víveres, así como un vagón para el traba#o de los técnicos y el #efe de la brigada, este vagón algunas veces no se ubica en el lugar, puesto que el del almacén de pie*as se puede dividir en dos partes.
Longitud til de los carriles de la gra pórtico. Este carril tiene 22 m. más de largo que los carriles de la plantilla, dándole equitativamente 42 m a ambos lados de la misma. &ara allar la longitud total de una planta de ensambla#e se debe conocer el anco entre vías, entre cada uno de los carriles, el tipo de cone(ión que se posee y como se colocaran unas con otras. El entrevías entre carriles de acopio de piedra es de 3.6 m de anco, pero entre unas de las carrileras de acopio y la primera vía de la planta debe ser de 2.22 m. Entre la gr"a de pórtico y la carrilera de plantilla es de 3.72 m Entre el resto de los carriles es de 4.32 m Estas son las distancias mínimas. &ara allar la longitud total debemos tener lo siguiente &ara cualquier carrilera
Desarrollo vial de la planta de ensam:la0e, >ver ane9os@ . +ía de servicio a la plantilla o de maniobra. 5. +ías de la gr"a pórtico. 3. &lantilla. :. +ía de depósito de los equipos. 4. +ía de depósito del tren de monta#e. 6. +ías de desmantelo. 7. +ías del acopiad ero de piedra.
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$lantas de (nsam:la0e. #lasificación de una planta de ensam:la0e. Las plantas de ensambla#es seg"n la necesidad de permanencia en el lugar de ubicación, pueden ser temporales o permanentes. !on permanentes si económicamente se #ustifican, es decir, cuando el volumen de traba#o de la planta satisfaga tanto las nuevas construcciones, como las reparaciones, sin que esto conlle ve a la parali*ación temporal de la misma, o sea cuando tenga la capacidad saturada de forma ininterrumpida. &or ello cuando se va a construir una planta de ensambla#e ay que tener en cuenta las vías del área, *ona o territorio en e(plotación y el periodo entre reparaciones de estos tramos o de vías. 2.4. - (s
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(nsam:la0e de campos con traviesas de madera. ecuencia de monta0e. . arga y ubicación de los paquetes de traviesas $paquetes de 52 o 54%. 5. /istribución de las traviesas en la plantilla. 3. Farrenado en el lugar que deben ser elevados, y tratamiento con antisépticos. :. olocación de sillas. 4. olocación de carriles sobre las sillas. 6. @i#ado de los carriles a las traviesas $clavado de una de las dos bandas y después de llevado a cartabón clavar el otro carril%. 7. 8lmacena#e de los campos. !i el almacena#e se reali*a dentro del área de acción de la gr"a se colocan 6 camadas y si es fuera del área no más de camadas. (nsam:la0e de campos con traviesas de ormigón. La secuencia constructiva es como sigue. . arga y ubicación de los paquetes de traviesas. 5. /istribución de las traviesas en la plantilla. 3. olocación de las fi#aciones en las bandas de la traviesa y en el centro. :. olocación de las platinas ba#o el área del carril. 4. olocación del carril. 6. Cbicación de los pernos y elementos de fi#ación en los orificios de la traviesa. 7. 8priete de las tuercas. =. 8lmacena#e de campos. !i el almacena#e se produce dentro del área de la gr"a pórtico se permiten 4 camadas, si es fuera de esta solo camadas. (nsam:la0e de cone9iones. Las cone(iones se ensamblan en bloques. !i el equipo de i*a#e tiene una capacidad menor que 42 toneladas, tanto en la planta como en el lugar de colocación se divide en cuatro partes, si la capacidad de este es igual o mayor a 42 toneladas se ensamblan en dos partes. Los bloques se ensamblan con largueros de madera de un largo menor de :4 m, los largueros de madera se ubican el lugar de colocación. El bloque de la culata a la rana se ensambla con : traviesas normales. Los bloques se ensamblan en plantillas especiales. . Floque de la agu#a. 5. Floque de un desvío. 3. Floque de la rana. :. Floque en la culata de la rana. 8l igual que los largueros se sigue una secuencia que comprende . olocación de traviesas y largueros sobre la plantilla. La distribución se reali*a aciendo que las cabe*as de las traviesas queden para la parte recta en una misma línea para crear uniformidad y estética. 5. !e barrenan las traviesas y los largueros y se le aplican antisépticos. 3. !e colocan las sillas, plancuelas, los bloques, las fi#aciones y las barras. :. !e montan los elementos restantes entre dos. 4. !e colocan los carriles y se fi#an en uno de los lados, también se montan las ranas, las guardarranas y se fi#a a cartabón el resto de los carriles. 6. !e cargan en equipos especiali*ados o en góndolas. 2.5. - #arga de materiales de vía y su transportación. arga y transporte de los elementos que componen la vía. arga y transporte de campos, balasto y cone(iones ensambladas. E#emplos y cálculos para determinar el equipo idóneo. #arga y transporte de los elementos
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Los elementos de vías se cargan seg"n sus características en paquetes o en contenedores seg"n su longitud, volumen o peso. #arriles. Los carriles al ser elementos sumamente largos se cargan directamente en va gones ferroviarios abiertos $plancas% y seg"n su longitud en una, dos o varias plancas. omo todos los carriles no son de igual longitud y de igual calibre, para la utili*ación de equipo, debe conocerse el peso de cada elemento, en caso de aber paquetes de carriles de varios cal ibres, su longitud y su peralto. 8demás debe conocerse el tipo de vagón $seg"n su capacidad%que ay en e(istencia, para este fin. &ara la carga se utili*an gr"as con electroimán o aditamento especial. Los carriles se tratan de cargar en varias camadas y en forma piramidal, para acer más estable su transportación. Entre camadas se colocan varillas de madera como separador, colocándose estos en no más de .2 m para evitar deformaciones por fle(ión. El carril al ser cargado en plancas toma la configuración de la curva de la vía o forma una cuerda con relación a ella. En el mundo se utili*an carriles cuyo peso por unidad de longitud oscila entre 34 Jgm asta 74 Jgm por lo tanto, la e(igencia de que debe conocerse el peso de los carriles y la capacidad del equipo, nos permite conocer la cantidad de carriles que podemos ubicar en cada vagón.
'a:la 2.2. - $eso de los materiales
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'raviesas de ormigón. Estas traviesas se cargan también en plancas ferroviarias, de la misma forma en que se cargan las de madera, tienen un peso de 542 kg, por lo que la cantidad depende del tipo de planca. !e cargan en paquetes de 6 unidades. !e cargan con gr"as con aditamentos especiales. #arga de los elementos de fi0ación. Los elementos de fi#ación se cargan en contenedores, bidones, ca#as de madera $guacales%, etc. 0o requieren de vagones especiali*ados, lo mismo puede cargarse en vagones cerrados $casillas%, en góndolas o ca#ones o en plancas como en cualquier equipo automotor. Estos elementos de fi#ación son de peque'as dimensiones y su peso oscila entre :B gramos y =,= kg por cada unidad. #arga de campos. Los campos se cargan en plancas o en plataformas trineos, conocidas por trineo, que es una planca que posee rodillos en su piso para permitir que el paquete de campo ruede por ellos. uando la carga se efect"a en trineos, la primera camada se reali*a colocando el carril con la corona acia aba#o y la traviesa acia arriba, el resto se coloca de forma normal. La cantidad de campos a cargar por planca no solo depende del peso de los campos o la capacidad de la planca o el trineo. /epende además del gálibo permisible y de la estabilidad de los equipos en movimiento. Keneralmente no se colocan más de 7 campos por plancas, sean con traviesas de ormigón como de madera. uando el tramo a recorrer entre la planta de ensambla#e y el lugar de monta#e de la vía, es corto se permiten asta B si la capacidad de la planca lo permite. #arga y transporte de :alasto. El balasto para la vía se carga en equipos especiali*ados. !on una especie de tolvas que se cargan por arriba y descargan por deba#o. La descarga es regulada mecánica o neumáticamente seg"n abran las compuertas inferiores que poseen. La capacidad de carga de estas tolvas es de 33 a 36 m3. En uba para la vía se utili*an 3 tipos de balasto, piedra picada, que puede ser de dos clases, roca ígnea o roca cali*a, rocoso o pi*arra a*ul, material que se utili*a en vías de poca intensidad de tránsito arena que se utili*a muy poco. En los patios la "ltima capa que se riega es gravilla para facilitar el traba#o de los obreros de movimientos. En uba utili*amos dos tipos de equipos. El FJ, tolva que regula la descarga por medio mecánico, permitiendo la salida mediante la apertura de las compuertas inferiores, controlando la caída por medio de cadenas y pernos colocados adecuadamente en los orificios que tienen la tapa. El Mopper, que es un vagón que funciona mediante el aire comprimido que le produce la locomotora y por este medio, mediante un mecanismo confeccionado al efecto, se regula la apertura de las compuertas. Este equipo es capa* de descargar en todas las secciones transversales de la vía o en lugares definidos de esta sección transversal. &ara determinar el n"mero de equipos necesarios para la transportación de los materiales y la carga que se pueda transportar, se debe conocerse &eso unitario de cada elemento, en -. apacidad de carga del equipo, en -. -ara del equipo en En caso de seguridad del movimiento, se requiere conocer la cantidad de elementos que se pueda cargar por equipo, independientemente de su peso. apacidad tractiva de la locomotora. &endiente dominante má(ima del tramo por donde circulará el tren. esistencia unitaria del equipo tractivo y de los vagones que trasladarán las cargas. El n"mero de equipos necesarios para el traslado de carga es igual a
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.2.".* ecuencia de tra:a0o para la colocación de la superestructura de la vía en tramos y estaciones. El é(ito de la colocación y monta#e de la vía férrea es refle#o de la buena organi*ación del ensambla#e de campos, así como del control que se tenga sobre la carga de campos y elementos de la superestructura. Itro elemento que se debe tener en cuenta es la organi*ación que se observe en el lugar del traba#o. La forma en que sean cargados los campos, observándose todos los elementos geométricos de la vía a montar es de suma importancia, recuérdese que en los tramos curvos ay campos que deben ser acortados en su carril interior, para mantener uniformidad en las #untas frontales. En los patios debe tenerse en cuenta en que lugar se colocaran las cone(iones, la colocación de campos de menores dimensiones que los normales para no variar la geometría de la vía. -eniendo todo esto en cuenta la secuencia de monta#e de la superestructura es como sigue. /espués de reali*ado el replanteo por las comisiones de estudio, los equipos de i*a#e comien*an la colocación de los campos previamente numerados, ubicando el e#e de las traviesas en el e#e de la e(planada previamente fi#ado. #olocación y ensam:la0e de la vía mediante campos y a manos. #olocación de la vía mediante campos utili!ando gras ferroviarias de i!a0e. 8ntes de comen*ar a reali*ar los traba#os de col ocación y monta#e se procede a preparar la organi*ación de los trenes de obra y los equipos de construcción. (l tra:a0o como es normal en este tipo de operaciones se divide en tres etapas, 'ra:a0os preparatorios. Estos traba#os se reali*an fundamentalmente cuando se e#ecutan traba#os en vías en e(plotación o en una vía aleda'a a la e(istente, con vista a disminuir el tiempo de cierre del tramo lo más posible. on tra:a0os preparatorios los siguientes, a) &reparación de la superestructura de la vía y los trenes de obra en una rigurosa formación. b) eplanteo del e#e de la vía y ubicación de las cone(iones con los patios y los enlaces. c) !olicitud de ventanas, si se traba#a en tramos en e(plotación o de la construcción de una vía paralela a otra en e(plotación. -ambién se piden ventanas si el traba#o se reali*a en un ramal a una vía principal y durante un tiempo se requiere ocupar la vía principal . 'ra:a0os fundamentales. Estos traba#os son los que ocupan el tiempo de la ventana, son las vías importantes. En estos traba#os se reali*a lo siguiente a% olocación de los campos. b% ea#uste del campo y unión con los otros campos, alineación. c% iego de balasto $primer riego% sobre los campos colocados. d% &rimer levante de la vía, alineando, nivelando, cal*ando con equipos $este levante se reali*a dos veces con equipos -8A&E y una ve* con &lasser%. e% Farredura y regulación del balasto y perfilado del prisma. f% !egundo riego de balasto. g% !egundo levante, reali*ándose todas las operaciones del inciso d%. % Farredura, regulación del balasto.
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i% ancelación de la ventana de tiempo. 'ra:a0os de aca:ado. -erminación del apriete de los tornillos en las #untas y en las fi#aciones del carril a la traviesa. a% egulación de las #untas. b% 8lineación final. c% egulación del prisma de balasto a mano. 2.A. * ecuencia de los trenes de o:ra y de los e
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5 tuercas. 5 arandelas de presión. Cna traviesa de madera lleva 5 sillas de la medida del carril. 6 clavos en rectas. 2 clavos en curvas. !eg"n la topografía de la vía, para tramos con traviesas de madera se le coloca elementos que prote#an el corrimiento del carril y no permitan que puedan crearse #orobas, #untas topadas o demasiado abiertas debido a este fenómeno. Estos elementos se denominan anclas.
La distri:ución de las anclas es como sigue,
'a:la 2.3. 9 Distri:ución de las anclas. Eateriales para un campo de traviesas de ormigón . 8l igual que con la traviesa de madera el campo requiere de 5 carriles. 5 pares de morda*as del mismo tipo que el carril. 5 tornillos. 5 tuercas.
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5 arandelas de presión. 8demás si la traviesa es con taco plástico se requiere de : tornillos tirafondo. : presillas elásticas o semi 1 elásticas. 5 platinas de gomas. : co#inetes de gomas. !i la traviesa es con orificios y arandelas de su#eción requiere de : tornillos con cabe*a Z-[. : presillas elásticas o semi 1 elásticas. : co#inetes de goma. 5 platinas de goma. !i el tramo esta electrificado o se'ali*ado requiere además de : bu#es aislantes. #/lculo de los materiales para la colocación y monta0e de la superestructura. La colocación y monta#e de la superestructura se calcula a partir de campos previamente ensamblados y el balasto, ambos) seg"n la clasificación de la vía. 2.C. - #olocación del carril largo soldado >#L@. &e
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(n la curva de transición,
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8. La temperatura má(ima y mínima del intervalo de fi#ación del L! será de 55 ° y 37° para el límite inferior y superior respectivamente. 9. !e neutrali*an las tensiones del carril para que este tome la dimensión necesaria y a una temperatura conocida. 10. &ara la colocación con calidad se deben cal*ar las traviesas, nivelar y alinear la vía, se corrigen las s"per elevaciones en las curvas, se aprietan uniformemente las tuercas con un torque entre 4221=22 kgcm. !e sustituyen los elementos de fi#ación que presentan defectos o deterioros. !e alinea la vía. 11. La fleca má(ima permisible en tramos rectos será de 4 mm siempre que esta variación sea paulatina y a ra*ón de mm por m de longitud. 'ransportación y descarga del carril largo soldado >#L@. La transportación del L! se reali*a con equipos especiali*ados consistente en un tren con plancas abilitada s al efecto, con rodillos, guías y dispositivos de ancla#e. El vagón de cola tiene un dispositivo de ancla#e y uno de descarga. Este ultimo dispositivo puede moverse para poder ubicar los carriles tanto en el centro de la vía como en la posición propia del carril y en el momento de la descarga no permite que el carril se fle(e o cambie de posición con la consiguiente fractura del carril. La descarga se produce fi#ando la punta del carril en la #unta donde va a comen*ar el cambio, mediante un dispositivo destinado para este fin y después de esta operación el tren comien*a a moverse despacio y así el carril va cayendo suavemente en el centro de la vía. #olocación del #L. La colocación del carril se puede reali*ar de forma manual y mecani*ada, utili*ando la gr"a CJ 54B2 o 545. En uba el cambio se reali*a de forma manual. El traba#o se reali*a en tres etapas La etapa preparatoria comprende las operaciones siguientes, Establecimiento de una disminución de la velocidad de los trenes por el tramo a cambiar de 4 kp. El tramo a cambiar debe ser protegido a una distancia no menor de 422 m en ambos lados, colocándose un estandarte de color amarillo. . /istribución de los accesorios de vía utili*ando una planca de arrastre. (n cada 0unta se colocan " 0uegos de fi0aciones ya ensam:ladas. 5. !e retiran : tornillos de cada #unta en ambas bandas del carril de#ando solo 5 $el 5 y el 4 en las morda*as%. omien*an el traba#o cuando el grupo anterior se ale#e unos 5.4 o más. 3. !e *afan los tornillos de las fi#aciones con las traviesas utili*ando apretador de tuercas vertical y sacando los tornillos de 5 de cada 3 traviesas. !e requiere de = operarios con : aprieta tuercas. omien*an cuando el grupo anterior se ale#e de 2 a 42 m :. !e liberan las bandas de L!, *afando las presillas que los su#etan, situado en los e(tremos de las bandas y retirando las fi#a ciones. &ara este traba#o se requiere de dos operaciones y comien*an cuando el grupo anterior esté adelantando en otro carril. 4. Ico operarios sustituyen los elementos de fi#ación y presentan las tuercas en los tornillos con e(cepción de los que tienen presillas cortas, las cuales son cambiadas por presillas largas. ada operario se ocupa de un carril por su borde e(terior o interior seg"n le corresponda. omien*an cuando el grupo anterior a pasado un carril. 6. /os #efes de brigada con dos operarios toman la temperatura de ambas bandas $5 termómetros por banda, colocándose en la garganta del carril del lado que no de el sol%, miden la longitud de la banda a esa temperatura. La temperatura debe coincidir con la temperatura de neutrali*ación.
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La longitud del carril se mide en metros con apro(imación de 3 cifras decimales. 8demás se mide la longitud de los carriles de muestrario $normales y soldados%, una ve* obtenidos los datos lo marcan en la garganta del carril. 'ra:a0os fundamentales. 1. @ormali*ar el establecimiento de una ventana de tiempo clausurando el paso por la vía. !e colocan a =22 m del comien*o y final del traba#o estandartes ro#os. !e retiran los tornillos que quedan en la #unta, utili*ando cuatro operarios, retirando las morda*as de cada #unta. ada operario atiende una #unta. 2. !e *afan los tornillos de las fi#aciones que quedaron con la traviesa, con dos equipos aprieta tuercas verticales. ada equipo se ocupa de una banda) traba#an cuatro operarios. omien*an cuando el equipo anterior se encuentre a 5.4 m 3. Los operarios proceden a girar en B2\ a las presillas restantes de ambas bandas. omien*an 55 minutos después de aber comen*ado el grupo anterior. 4. etirar los carriles normales o de inventario, con : operarios, con barretas que simultáneamente los ale#an acia la parte e(terior de la carrilera a no menos de 42 cm de la posición anterior y con la corona acia arriba. 5. 8condicionar los accesorios. /ieciséis operarios repartidos en 5 grupos de a = por banda, procede a invertir las platinas, sustituir las defectuosas, limpiar las superficies de apoyo de las platinas y los co#inetes, sustituyen las defectuosas y colocan los bu#es aislantes en los tornillos restantes, así como sustituyen las fi#aciones completas de cada #unta del carril normal por fi#aciones completas con presillas largas. omien*an cuando el equipo se ale#e a 54 m. ". /os operarios con un gato de vía y una barreta sit"an en cada banda de carril largo soldado una morda*a, de#ada en el centro de la vía por el grupo que sit"o los tornillos de las #untas, para facilitar el despla*amiento de las bandas acia el lugar de ubicación sobre las traviesas. omien*an minutos después que el grupo anterior. A. uatro operarios con barretas colocan simultáneamente ambas bandas de L! desli*ándolas sobre las morda*as que sirven de cal*o. omien*an 3 minutos después que el grupo anterior termine. B. uatro operarios dos por cada banda proceden a girar las presillas a B2\ para llevarlas a la posición normal. omien*an cuando el grupo anterior se ale#e 54 m. C. Los dos equipos aprieta tuercas verticales con sus operarios aprietan los tornillos de las fi#aciones cada 3 traviesas. Cn equipo comien*a su traba#o = minutos después que el grupo de operación ]2 comien*a el traba#o. 8prietan las tuercas de las fi#aciones tanto interiores como e(teriores de una de cada 3 traviesas por una banda. El otro grupo comien*a cuando el anterior se ale#e 5.4 m reali*ando el mismo traba#o pero comprobando cada 6.54 m el cartabón de la vía. El #efe de la brigada es el que comprueba con su cartabón. 1F. Empalme final de ambas bandas. uatro operarios y un #efe de brigada empalman ambos e(tremos de la banda de L! para lo cual utili*an un moco de carril como suplemento, o cortan los e(tremos de los L! si estos son mas largos y sobrepasan el tramo calculado, y
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proceden al amorda*amiento de los carriles. omien*an su traba#o cuando termine el grupo de la operación n"mero B. 11. Cn #efe de brigada cancela la ventana y establece una precaución de 4 kp por el tramo cambiado. 'ra:a0os de aca:ado. . 9 El #efe de la obra revisa si se cumplen todos los requisitos de los puntos anteriores. 5. Ico operarios, cuatro por cada banda proceden a recoger y acondicionar los materiales cambiados, e(cepto el carril 3. 9 Los operarios por cada banda recogen todos los accesorios sobrantes, reuniéndolos para su posterior recogida en un motor de vía. :. Ico operarios con cuatro equipos aprieta tuercas verticales y un #efe de Frigada, aprietan las restantes fi#aciones. 4. uatro operarios con dos equipos aprietan los tornillos e(teriores y los otros cuatro los interiores. Este grupo comien*a cuando los prim eros an pasado de 5 a 52 m. 6. ecogida de equipos y erramientas. /ie* operarios recogen y cargan en un camión o en plancas de arrastre todos los equipos y erramientas utili*adas. omien*an su traba#o con#untamente con los operarios que reali*an las operaciones ]5 pero por el otro e(tremo del tramo. 7. !e cancela la precaución. #onfección de 0untas de e9pansión. En los lugares donde la variación de la temperatura es muy brusca que a veces sobrepasan los 72\ $temperatura del carril% se utili*an #untas que pueden ser de varios tipos Huntas normales, es decir #untas con sus morda*as y sus tornillos con carriles convencionales que son cambiados en primavera y en oto'o para que al variar la temperatura las colas no se topen si aumenta la temperatura o se ale#an si ba#a y al mismo tiempo evitan que se ci*allen los tornillos. -ambién se utili*an agu#as de e(pansión, en los e(tremos del carril largo soldado, una de las cuales se de#a suelta para que pueda correr si se dilata o contrae. !e usan también carriles con cortes en su e#e que permiten la dilatación o la contracción. #/lculos de los materiales y mano de o:ra para la construcción de campos y el monta0e de la superestructura de la vía. #/lculo de los materiales y la mano de o:ra para el ensam:la0e de campos. -odas las operaciones que son necesarias para el ensambla#e de campos se interrelacionan y se e#ecutan en una cadena armónica. La organi*ación debe ser precisa para con ello evitar la disminución de la producción. May operaciones que se reali*an simultáneamente y otras se reali*an después de terminada la anterior, otras minutos después de comen*ada esta, pero en cualquiera de los casos, si no se cumple, rompe el eslabón de la cadena. Este tipo de traba#o en cadena permite la especiali*ación de las operaciones, lo que nos lleva al aumento de la productividad. Los materiales para el cálculo ya fueron vistos en epígrafes anteriores, por lo que nos limitaremos a ofrecer el gasto de mano de obra.
'a:la 2.4. - 8asto de fuer!a de tra:a0o para el ensam:la0e de campos..
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'a:la 2.5. - 8asto de fuer!a de tra:a0o. El traba#o desde la actividad 6 a la B se repite. 0ota La velocidad de los trenes de obras es de 4 kp por los tramos en construcción o reconstrucción sin balastar y 32 por el tramo con levante. #/lculo de la mano de o:ra necesaria para el levante+ alineación y nivelación a manos. En este caso el riego de balasto se reali*a de una sola ve*.
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'a:la 2." - #/lculo de la mano de o:ra para el levante. 0ota Estas operaciones se reali*an una después de terminada la anterior. La comparación entre el traba#o manual y el mecani*ado es considerable. Cna máquina sustituye el traba#o de 73 ombres si se traba#a en vías con balasto de piedra y de 4B ombres si es con arena. #/lculo del cam:io de carril largo soldado.
'a:la 2.A. - ormas de tiempo para el cam:io del #L.
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#/lculo de la mano de o:ra para cada una de las actividades. &ara conocer la mano de obra necesaria es conveniente confeccionar un gráfico con cada una de las operaciones, el intervalo entre ellas y la cantidad de operarios necesarios para cada una de ella y con esto llegar a confeccionar la plantilla. #/lculo de la mano de o:ra para el ensam:la0e y la duración de las actividades. onfección del gráfico. /ebemos utili*ar una escala con el fin de determinar el tiempo de duración de cada operación, digamos que cmG52 minutos. #/lculo de la mano de o:ra y la duración de la actividad de monta0e de la superestructura de la vía. >"FF m@. 8l igual que en el caso anterior se confecciona el gráfico. omo esta actividad tiene operaciones con muco gasto de fuer*a de traba#o no se e#ecutan todas al mismo día. Escala cm G 52 min. Las operaciones de la 6 a la B se repiten. La duración total del traba#o es igual a
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Esto nos indica que el traba#o para el monta#e de 622 m de vía se e#ecuta asta en 36.= oras, no obstante el tiempo que se calcula es asta la operación ]6, pues el traba#o de los equipos del balasta#e generalmente se reali*a después de la #ornada laboral, de la misma forma que los trenes de obra. Las brigadas tienen un régimen de traba#o de 2 días con 4 de descanso. El gráfico se construye para los 2 días de labor. -eniendo en cuenta esto "ltimo podemos decir lo siguiente Las brigadas de monta#e traba#arán
/e aumentar el n"mero de brigadas y de grupos variarían los tiempos. #/lculo de la fuer!a de tra:a0o y la duración del cam:io de #L. #/lculo para la colocación de 3FF m de vía >2 de 3FF m@. Las operaciones =, B y 5 se reali*an por el personal que va terminando las operaciones y que no se incorporan a otras. /uración del traba#o
La ventana necesaria será desde la operación 7 a la 7 adicionar los 52 minutos de la 7 G64.4 minutos G5 oras, :6 minutos.
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#onfección de los presupuestos para las actividades de construcción de la superestructura de la vía férrea. El presupuesto para las actividades de vías se confecciona tomando como base el precio por renglón variante) el listado oficial de precios de los materiales específicos para la vía férrea, las tarifas de alquiler de equipos ferroviarios y la tarifa oraria de la mano de obra. Ibtenidos estos valores se utili*a la nueva formula típica del calculo del precio de construcción por renglón variante $&EI0!%.omo unidad básica se utili*ó el kilómetro de vía y a partir de este valor articulamos el total de la obra.
'a:la 2.B. - (lementos necesarios para un Kilómetro de vías y su precio.
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'a:la 2.C. * Eateriales de fi0ación para una traviesa y su precio.
'a:la 2.1F. - (lementos de ancla0e de un campo con traviesas de madera.
'a:la 2.11. - ;tros precios.
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'%GL% 2.12. - 'arifa oraria del uso de e
$rocedimiento para el c/lculo del precio de la construcción por renglón variante >$&(#;@. 'a:la 2.13. $&(#;.
$ara la actividad de monta0e de la superestructura. omo nota aclaratoria diremos que en el cálculo de los materiales se tiene en cuenta solamente los materiales siguientes campos y balasto. En el caso de los equipos se tiene en cuenta el tren colocador con sus plancas, el calculo de las plancas se reali*a para dos tramos y en el caso del tren de balasto se calcula un tren con el balasto total de cada tramo, aunque en la realidad se utili*an mas de un tren, debido a la rotación de los vagones. $ara la actividad del cam:io de carril largo soldado. En el cálculo del presupuesto para el cambio del carril largo soldado no se tienen en cuenta los equipos, pues en el costo de los ilos del carril ya vienen incluidas la descarga y la transportación. #apítulo ))). ormas de protección. 3.1. - eguridad del tra:a0o y del mantenimiento de las vías con circulación de trenes. ormas protección del tra:a0o durante la e0ecución de los tra:a0os de construcción y monta0e+ reparación y mantenimiento de la vía férrea. En los tramos de vías y en las estaciones con el fin de proteger a los traba#adores que se encuentran reali*ando tareas de mantenimiento, reparación o reconstrucción de la vía férrea se establecen una serie de normas que deben ser cumplidas rigurosamente. En los tramos de vías sencillas, donde la velocidad es menor de 22 kp se coloca un estandarte de color amarillo en el lado dereco, en el sentido de dirección a 722m antes del
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obstáculo o frente de traba#o. 8l finali*ar el tramo afectado se coloca una bandera o estandarte verde que indique que la afectación terminó. +er figura 3. En ese mismo tramo de vía sencilla pero si la velocidad es igual o menor de 22 kp y menor de :2 kp se colocan en el mismo orden un estandarte en el lado dereco en orden ascendente a :22 m. +er figura 3.
)8 3.1 $rotección de un tramo de vía sencilla. En mucos ferrocarriles, estas distancias se tabulan en dependencia de las pendientes, el tipo de tren y las velocidades establecidas.
'a:la 3. 1. Distancia de frenado en los tramos.
La e(plicación de esta tabla es la siguiente El tren debe tener el suficiente poder de freno, como para detenerse en la distancia que media entre el punto donde se coloca la se'al y 522 m antes del obstáculo, lugar de traba#o o alguna instalación ferroviaria como pasos a nivel, puentes, entradas a t"neles, patios, apartaderos, apeaderos,... En tramos de doble vía las se'ales se colocan en ambas bandas, a la misma distancia y en las mismas condiciones así como en la vía contigua a la que sé esta traba#ando. $ver @ig. 3.5%
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ig. 3.2. #olocación de la señal de protección en caso de do:le vía En caso de vía paralela $vías que se encuentran una contigua a la otra pero que la circulación de los trenes es en ambos sentidos en cada una de las vías% se colocan las se'ales dobles o se colocan en el entre vía, protegiendo así a ambas carrilera $+ea @ig. 3.3%. Esto se ace si el entre vías es entre :.4 y 4.3 m, si es mayor no se ace.
)8 3.3 #olocación de las señales de protección en caso de vías paralelas. uando el traba#o se reali*a en un patio, la carrilera en la que se va a traba#ar se clausura, clavando la agu#a si el cambia vías es mecánico o desconectándolo si se trata de cambia vía eléctrica. !e colocan dos estandartes amarillos a ambos lados del defecto o del frente de traba#o, frente al poste de capacidad. En todos los casos, antes de comen*ar el traba#o, el #efe de la brigada procederá a establecer una precaución por el tramo dado indicando con precisión el lugar e(acto de traba#o. !i el traba#o se reali*a con paso por la vía en que se traba#a o por las vais contiguas, los traba#adores en el momento en que el tren se apro(ime al lugar deben ale#arse acia la berma a una distancia no menor de 4.2 m En los cambios de carril largo soldado, cuando se reali*a el riego del carril, estos se colocaran en el e#e de la vía, anclándolos en sus e(tremos. 3.2. - #olocación de los materiales de vías. Los materiales de vías tanto para ser utili*ados de inmediato, como los de reserva deben ser ubicados teniendo en cuenta el gálibo de equipos autori*ados en el ferrocarril, para evitar ro*aduras o golpes ontra ellos. El carril largo soldado se coloca en el e#e de la vía donde va a ser colocado, el que se e(trae después de la colocación tanto soldado como de longi tud normal, se colocan en el paseo para ser cargado Los materiales pétreos para balasto, en vías no esqueleti*adas) se riega en la cama de la vía, de tal forma. Wue no tropiece con las defensas de las locomotoras ni cubra la superficie de rodadura del carril.
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Las traviesas para ser colocadas se ubican en los taludes teniendo en cuenta que no afecten el paso del tren u obstruyan las cunetas.
ig. 3.5 :icación del carril largo soldado para ser cam:iado. elocidades autori!adas para la circulación de trenes de o:ra y otros. uando se reali*a un traba#o en la vía o cuando se produce un defecto, la velocidad de trenes que deban circular por esas vías deben limitarse seg"n la tabla que más adelante se muestra. Estas velocidades deben tenerse en cuenta al establecer una precaución en las vías afectadas, así como en las vías que están siendo reparadas para permitir el paso de los trenes de obras. 'a:la 3.2. - elocidades autori!adas en tramos defectuosos.
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3.4. - Defectos de la geometría de la vía férrea en planta y perfil. !obre la vía en su con#unto act"an tres cargas fundamentales. Cn tren con los motores apagados influye sobre la superestructura de la vía solamente con la carga estática correspondiente al piso de l os equipos. 8l ponerse en funcionamiento el motor, comien*an una serie de vibraciones que influ yen directamente sobre la vía aumentando el efecto sobre la vía. 8l ponerse en movimiento sobre la vía comien*an a actuar las tres cargas. La carga vertical se compone del peso del equipo afectado por un coeficiente dinámico. Esta carga trata de fle(ar el de la carga vertical, aumentada por el movimiento en *ig*ag debido a que, las ruedas están rígidamente unidas al e#e presentando un #uego lateral que impacta consecutivamente con uno u otro carril. Esta carga trata de volcar el carril o de correrlo y #orobarlo, provocando que se abra el cartabón de la vía. La carga ori*ontal longitudinal, es producto de la aceleración o el frenado de los equipos rodantes y provoca corrimiento longitudinal de los carriles y en ocasiones #orobas al toparse los carriles así como roturas de los tornillos de las #untas por ci*allamiento, además ay #untas que quedan abiertas provocando el ci*allamiento de los tornillos y el aplastamiento de los e(tremos de los carriles. 3.4.1. - Defectos en el nivel. !e denomina :ace a la diferencia de cotas de nivel entre la vía en perfectas condiciones y la vía con defecto en ambos carriles, en una longitud peque'a que provoca la sensación de un impacto del veículo, seme#ante a una caída. Estas deficiencias se locali*an en un punto del tramo y mayormente se encuentran en las #untas o en lugares donde el carril presenta irregularidades en su superficie. &rovocan un movimiento de balanceo longitudinal en el equipo que circule por esa vía. Los desniveles pueden ser longitudinales o relativos. Los longitudinales son también como los baces, diferencias de nivel de ambos carriles pero en una longitud muco mayor que la de éstos. &rovoca también un movimiento longitudinal seme#ante al que se produce con el bace. Los desniveles relativos son aquellos que se presentan en un solo carril y tienen también las características de los dos anteriores. Estos desniveles provocan un movimiento de cabeceo lateral alrededor del e#e longitudinal del veículo. E(isten también desniveles encontrados o ala:eos que son aquellos que se producen en los dos carriles pero en puntos diferentes separados en una corta longitud. Estos defectos producen un movimiento seme#ante al anterior pero con impactos a cada lado. Las diferencias de nivel se determinan por medio de niveles topográficos o por cartabones de vía
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'a:la 3.3. Defectos de la geometría de la vía Defectos de alineación. Estos defectos se determinan como al diferencia entre el e#e de proyecto y un e#e que se forma al despla*arse la vía transversalmente. Este defecto se denomina codo cuando la longitud es e(cesivamente corta y #oroba cuando tiene una mayor longitud. Estos defectos se determinan por el método de la fleca, que consiste en medir cuerdas de 52 m, en cuyo centro se determinan las flecas. Este método lo veremos más adelante. Deficiencia en el carta:ón. Este es un defecto que se produce al cerrarse o abrirse la carrilera teniendo entonces una distancia entre bordes de traba#o diferente a, en el caso de vías con la troca internacional mayor o menor que :34 mm seg"n sea el defecto. En este tipo de troca se considera peligroso para la estabilidad del equipo cuando el anco de la troca supere los :4B mm. #apítulo. ) E/
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n"mero de implementos que permiten que el traba#o se realice en menos tiempo y con muy buena calidad.
4.1.* (er ane9os@ 'a:la 4.1 E/
& = Aatisa $!ui*a%
!CP 342 &lasser $8ustria%
!CP 342 &lasser $8ustria
CJ sistema &latov $usia%
342
342
422
222
'a:la 4.2 E/
4.3.* E/
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May equipos que reali*an otras labores, como la maquina soldadura de carril, la cortadora de male*a, el estabili*ador dinámico, etc. La maquina colocadora o tendedora de vía, el regulador de balasto y las maquinas alienadoras niveladoras y cal*adoras ya fueron estudiadas. E(isten otras maquinas, equipos y erramientas que serán ob#eto de este tema. Esta maquina reali*a la limpie*a del balasto en todo el anco del prisma. El balasto contaminado se e(trae del prisma de balasto, se lleva a través de cintas transportadoras acia un tambor donde es vibrado asta soltar las materias contaminantes, las cuales pasan a través de un tami* y de aquí a través de otra cinta transportadora es regada acia el e(terior de la vía, mientras que el balasto ya libre de contaminantes es llevado de nuevo a la vía y regado. (sta:ili!ador din/mico. Estos equipos pueden ser autopropulsados o de arrastre, la velocidad de traba#o es de 2 a 3 Jm /ora, graduable. Elimina el asentamiento inicial de la vía, mediante una estabili*ación controlada y geométricamente correcta. 8umenta la resistencia lateral de la vía, cuando tiene una estructura omogénea en el prisma de balasto. /a mayor seguridad contra deformación. &ermite que a su paso la velocidad que se estable*ca sea la má(ima autori*ada en el tramo donde traba#e. 4.2. - Ierramientas manuales y electromec/nicas Ierramientas manuales. Estas erramientas pueden ser neumáticas, eléctricas, idráulicas o diesel. ualquiera de ella puede utili*arse en el mantenimiento, reparación o construcción de la superestructura de la vía. egueta de carriles..Esta erramienta se utili*a para cortar cualquier tipo de carriles, puede ser eléctrica o diesel. &ara el corte de un carril se demora arril del tipo 64, C< 62, ! 6:, E 35 1111111111111111 7 min. 42, C< 4:, ! 4:, E 4 111111111111111 2 min. :3, E =2, E B2, ! :B, E 74 111111111 = min. 'aladro de carriles. El taladro se utili*a para barrenar los orificios del carril, cuando estos son reparados in situ. -aladra un orificio en 5 min. &ueden ser eléctricos o diesel. Eartillo. Este instrumento se utili*a en el clavado en traviesas de maderas, o largueros en las cone(iones, pueden ser eléctricos, neumáticos, o diesel. %prieta tuerca vertical. !e usa para apretar las tuercas de las fi#aciones, se les llama también tirafondera. &osee un controlador de torque. &uede apretar un tornillo en 42 seg. %prieta tuerca ori!ontal. !e utili*a para el apriete de los tornillos de las #untas. 8prieta los tornillos al mismo tiempo del anterior. (
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Los e(tremos de los carriles se calientan asta altas temperaturas produciéndose asta 422O, cuando ya el metal esta fundido se aplica una fuer*a de :2 a 42 toneladas con el transformador de soldar desconectado, producto de esta fuer*a el metal liquido es arro#ado a la superficie en forma de rebaba gruesa, en la *ona de la soldadura los átomos se reestructuran en redes cristalinas formando uniones interatómicas que concluyen el proceso de soldadura. La rebaba se desbasta con un equipo especiali*ado, las muelas liberan al carril y concluye el proceso. Estas maquinas tienen el mismo principio que los equipos montados en las plantas.
'ema . - Eantenimiento corriente de la vía. 5.1. - #ontrol de estado técnico de la vía. (valuación del estado técnico de la vía. El control del estado técnico de la vía se reali*a desde la base, por le #efe de brigada asta la má(ima dirección de los ferrocarriles. En uba el control se reali*a de forma visual cequeándose desde trenes, motores de vía y a pie. En los controles a pie se utili*an calibradores que para medir los lugares que se marquen en las visitas reali*adas en motores de vías. &ara este fin se utili*an calibradores de vías que determinan el nivel y la ancura de la troca de la vía. recuencia de las inspecciones. E(isten instrucciones que establecen la forma, el periodo y los lugares a inspeccionar.
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'a:la 5.1. - recuencia de las inspecciones. &esolución 124 - C5 La primera columna de las velocidades se refiere a la má(ima establecida para trenes con coces motores. La segunda para trenes de via#eros con locomotora y la tercera para trenes de carga o mi(tos. 5.2. - Eétodos de control. (n trenes, El superior acompa'ado o no del #efe de brigada o de funcionarios de la actividad, inspeccionan desde la locomotora o el caboose, el estado general de la vía, determinando los lugares donde e(istan defectos visibles o perceptibles. (n motor de vías, El supervisor acompa'ado o no del #efe de brigada del tramo comprueba el estado técnico de la vía, las se'ales fi#as, los pasos a nivel, cada uno de los elementos de la vía y la variación de sus parámetros. % pie, !e revisara diariamente por el caminavías una parte del tramo que atiende, tomando las medidas que se allen dentro de su alcance, de allar alg"n defecto. En caso de no poder resolverlo protegerá la vía y establecerá una precaución.
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El superior acompa'ado no el #efe de brigada revisara el estado técnico de la vía así como cada elemento en detalle. 5.3. - Defectos
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una profundidad no mas de : mm y en las ubicadas en las caras laterales no mas de 2.54 del anco de la corona. Estos equipos pueden ser montados sobre equipos de grandes dimensiones no desmontables o en peque'as carretillas ferroviarias de peso ligero para poder ser sacadas de la vía si fuese necesario por dos personas. 5.5. istema de inspección de la vía férrea >&esolución 124 - C5@ Esta resolución establece los diferentes criterios de mantenimientos de las vías férreas y los requerimientos mínimos de seguridad para una má(ima eficiencia en la e(plotación segura de las vías férreas.
'a:la 5.2. &%8; D( (L;#)D%D ('%GL(#)D; $%&% L% 6%
'a:la 5.3. ';L(&%#)% $%&% (L %#I; D( #%&'%G; &ango de velocidad < << <<< <+ + +< +<< +<<<
(9plotación ;= 16 ;= 16 ;3 1= ;4 1= ;4 12 ;7 12 ;52 12 ;52 12 ;55 12
eguridad ;5 1= ;5 1= ;7 12 ;= 12 ;= 15 ;52 15 ;53 15 ;53 15 ;54 15
'a:la 5.4. D)(&(#)% E%)E% D( L(#I% ( &(#'% = #&% >mm@ &ango de velocidad < << <<< <+ + +< +<< +<<<
(9plotación 52 55 54 5= 3: :6 4= 63 72
eguridad 54 32 3: 42 62 =2 2 : :
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'a:la 5.5. ';L(&%#)% E%)E% D( D()(L L;8)'D)%L >mm@ &ango de velocidad (9plotación eguridad < 6 : << = 6 <<< 2 = <+ 5 55 + 5 5: +< : 54 +<< 7 57 +<<< 55 5B mm@ &ango de velocidad (9plotación eguridad < 6 5 << 6 : <<< = 6 <+ 2 52 + : 55 +< 4 5: +<< = 56 +<<< 52 56
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5.". - Eantenimiento corriente de la carrilera. ivelación y alineación manual y con e
522
542
322
342
:22
:42
422
442
622
542
522
67
:3
54
22
B2
=3
:42
722
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=22
=42
B22
B42
222
522
76
7
67
65.4
4B
46
43
42
:5
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!i la sumatoria de las flecas tomadas en el terreno difiere de la sumatoria de cálculo, se comprueba con la e(presión
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Eantenimiento al carril largo soldado. &or sus características, el carril largo soldado o sin #untas, debe ser cequeado con mayor frecuencia que el carril de largo normal y observando los siguientes situaciones . 9 mantener siempre un intervalo de temperatura cuando se vaya a traba#ar. 5. 9 garanti*ar los parámetros del ombro de balasto 3. 9 mantener limpios los drena#es y la e(planada estable. :. 9 cequear el comportamiento de la vía en días muy cálidos o muy fríos. 4. 9 planificar con anticipación la e#ecución de los traba#os, teniendo en cuenta los pronósticos del tiempo y traba#ar con temperaturas cercanas a la de colocación. 6. 9 medir la temperatura del carril y compararla con la de colocación. 7. 9 conocer las características de cada tramo. La diferencia de temperatura permisible respecto a la de colocación se muestra en la tabla 4.3. 'a:la 5.1F. 'emperatura permisi:le del carril en grados para reali!ar tra:a0os .
!iempre que se e#ecuten los traba#os mencionados se debe compactar inmediatamente para evitar deformaciones. Los despla*amientos puntuales permisibles en tramos de 52.2 m, tanto en rectas como en curvas, medidos en el centro de la cuerda en mm, serán
'a:la 5.11 Despla!amientos puntuales permisi:les del carril largo soldado.
/espués de e#ecutados estos traba#os se comparan las calas con lo normado seg"n la temperatura que tenga el carril. ivelación de la carrilera. &ara la rectificación del nivel, la eliminación de los apoyos deficientes entre el carril y la silla o la platina entre la silla o la platina y la traviesa y esta con el balasto se reali*a fundamentalmente el cal*ado del balasto ba#o la traviesa o la colocación de cal*os entre el carril y la traviesa. 8ntes del comien*o de la nivelación se determina los límites y la medida del bace. Los límites se establecen a o#o y se marcan en la garganta del carril. La profundidad del bace o desnivel se mide con instrumentos ópticos. La nivelación puede reali*arse con erramientas manuales, erramientas electromecánicas o diesel o equipos mecani*ados. ivelación manual. 8ntes de comen*ar la nivelación se revisan las calas y si es necesario se regulan.
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on cualquiera de los métodos que se utilicen e(ceptuando el método con equipos mecani*ados, la forma de nivelar la vía es levantada con gatos idráulicos o mecánicos o ambos, en dependencia de las dimensiones del levante. El equipo de medición se coloca en el tramo que se encuentre en perfectas condiciones, una mira se pone fi#a en el tramo pró(imo en buen estado y otra se va corriendo cada 6.4 m, ubicándose en cada lugar de la puesta de la mira un gato de i*a#e, como puede verse en la figura 4. &unto 8 y F lugar de ubicación de la mira y el equipo óptico respectivamente , 5, 3, :, 4,6 y7 puntos donde se coloca la mira y los gatos para el levante. En los puntos donde se determina el levante se colocan gatos que van siendo manipulados asta que la vía ocupe la posición correcta. Luego se cal*a y compacta el balasto y se regula con tenedores si se trata de balasto de piedra grava y con palas si es arena o cualquier otro árido de granulometría fina. El cal*ado puede reali*arse con barretas picos apisonados o pisones o cal*adores eléctricos o diesel. ivelación con e
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%lineación. La alineación se reali*a cuando la vía es desnivelada en planta. Esta desviación puede ser producida por fuertes impactos laterales producidas por el coque de las pesta'as de las ruedas en su movimiento normal de *ig*ag, esta causa puede a su ve* ser producida por e(ceso de #uego lateral del e#e del equipo o por e(ceso de la velocidad establecida en los tramos curvos con radios peque'os. -ambién esta desviación puede ser producida por deficiente mantenimiento del balasto que no es capa* de resistir el impacto lateral. Itra causa puede ser el corrimiento longitudinal de los carriles debido a la falta de mantenimiento en el apriete o clavado de la vía que al toparse con una #unta que resista el empu#e fle(a la vía en el sentido transversal ocasionando #untas. %lineación manual. La alineación manual al igual que la nivelación se reali*a con gatos dise'ados para este fin o con gatos de i*a#e normal, también se utili*an barretas. 8l igual que en la nivelación utili*amos equipos ópticos para conocer la magnitud de la desviación. Estos equipos se sit"an de forma similar a la anterior, en tramos no afectados a ambos lados de la vía despla*ada, como se muestra en al figura 4.7 marcando en el carril cada 2 m la dimensión a correr. El tramo afectado se esqueleti*a, es decir se elimina el balasto en el borde de la traviesa en el lugar acia donde se va a correr la vía y se colocan los gatos o las barretas en forma de *ig*ag. /espués de despla*ada la vía acia el lugar correcto esta debe ser de nuevo nivelada y cal*ada pues la vía pierde su compactación y por estar esqueleti*ada pierde su nivel.
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ig. 5.3. - %lineación de la vía manual+ las flecas indican la dirección del despla!amiento para restaurar el estado normal de la vía. La línea discontinua indica el e0e normal de la vía. %lineación con e
64 y más 2
44 9 64 .4
:4 9 44 3.2
34 9 :4 :.4
54 9 34 6.2
4 9 54 7.4
4 9 4 B.2
5.A. - #/lculo de la mano de o:ra para :rigadas de tramos e9cepto la #apital@ La mano de obra necesaria para la e#ecución de los mantenimientos y reparaciones $brigadas de vías fi#as% se calcula a partir de conocer las instalaciones que deben atender las brigadas de los distritos. Estas brigadas se ubican en puntos poblacionales, tratando de que sus límites sean equidistantes. !e conocen varios métodos pero sólo estudiaremos tres de ellos. Eétodo utili!ado por la %merican &ailNays %sociación >%&(%@ Este método determina las longitudes equivalentes, basado en que las vías seg"n sus características requieren de mayor cantidad de esfuer*os para la reali*ación de los traba#os de vías.
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Eétodo utili!ado en #u:a. Este método al igual que el del 8E8, determina las longitudes equivalentes, basado en el mismo principio.
Eétodo soviético Este método se basa en el uso de normas de gasto de fuer*a de traba#o y de coeficientes que influyen en el aumento o disminución de la fuer*a de traba#o. El valor de las normas de traba#o en líneas principales 0 2oppal , depende de la categoría de la vía. 'a:la 5.13. ormas de tra:a0o en principal
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'a:la 5.14 #oeficientes de aumento+ disminución y corrección
En tramos de alta velocidad para trenes de via#eros, el valor de 0 ppal se multiplica por los valores de la tabla 4.7 y se le suma el aumento de fuer*a de traba#o para la protección de los traba#adores de la tabla 4.= 'a:la 5.15 normas de fuer!a de tra:a0o adicionales.
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/espués de allada la fuer*a de traba#o total, esta se corrige con los coeficientes de mecani*ación Jm y el de uso de productos químicos para eliminar la ierba J, los cuales disminuyen la necesidad de fuer*a de traba#o.
'a:la 5.1" #oeficiente de mecani!ación. ivel de mecani!ación Hm
Eenos del 25 O 1.F
25O
3FO
35O
4FO
F.C3
F.CF
F.BB
F.B5
5FO y m/s F.A5
El uso de erbicida J G 2.B &or lo tanto, la fuer*a de traba#o necesaria será @-nec G @- - ( Jm ( J
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