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Indice Generalidades Resistencias al movimiento Longitud virtual Teoría Te oría del descarrilamiento Evaluación de esfuerzos Dimensionamiento Aparatos de vía Terminales Señalización
Links Referentes al Tema Tema niversidades !avoritos Referencia "i#liograficas
VIAS
!ERREAS
Matéria: Sigla:
Vías Férreas CIV-324
Docente:
In! G"ido Le#n Cla$i%o
Capítulo 1 Tema de estudio
V&'( F)RR*'( - G*+*R'LI,',*(
'd"irir el conocimiento res.ecto a las nociones/ conce.tos/ definiciones referentes a las $ías férreas! La clasificaci#n de las Objetivo $ías férreas res.ecto de diferentes ."ntos de $ista! Los conce.tos de los elementos "e com.onen "na $ía férrea riel/ d"rmiente *l ca.it"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 Conce.t"ali1aci#n de los elementos de "na $ía férrea Conocimientos Clasificaci#n de las $ías férreas Ti.os de locomotoras "e circ"laran sobre la $ía férrea La e$al"aci#n se ara en el .rimer .arcial escrito de la materia Evaluación donde se reali1aran .re"ntas conce.t"ales de los diferentes elementos de la $ía
Capítulo
Tema de estudio
R*(I(T*+CI'( 'L VII*+T 5 'T*RI'L TR
,iscernir entre los ti.os de resistencias "e se efect6an en "n tra1ado férreo c"ales"iera! Conocer las distintas teorías .ara el Objetivo calc"lo de dicas resistencias 7 s" a.licaci#n de ac"erdo al ti.o de locomotor *l ca.it"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 Conce.t"ali1aci#n de las diferentes resistencias a las "e est8n sometidos los $eíc"los Ti.os 7 form"las de calc"lo .ara las resistencias r9/ r2/ r3/ r4 Ti.os de $eíc"los tracti$os "e ser8n "sados en el calc"lo Conocimientos eneral C"r$a esf"er1o - $elocidad/ .ara el calc"lo de la $elocidad de réimen :so de las resistencias en el calc"lo de la .otencia Calc"lo del esf"er1o tracti$o neto ;*T+< 7 la ca.acidad de arrastre ;C'< de "na locomotora La e$al"aci#n ira de ac"erdo a la resol"ci#n de los traba%os 7 las din8micas "sadas/ .ara así incenti$ar al est"diante! *l e=amen Evaluación escrito contem.lara .roblemas de c8lc"lo de resistencia 7 de esf"er1o adem8s de c8lc"lo de la $elocidad de réimen!
Capítulo ! Tema de estudio
T*R&' ,* L+GIT:, VIRT:'L VIRT:'L
'd"irir las nociones de lonit"d $irt"al 7 s" efecto en la determinaci#n del tra1ado de ma7or factibilidad! +ociones Objetivo sobre ram.as inoc"as/ noci$as e indiferentes/ así como la infl"encia "e tiene "n tra1ado en c"r$a .ara este método *l ca.it"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 ,efinici#n de lonit"d $irt"al ,efinici#n de lonit"d real 7 s" diferencia con la lonit"d $irt"al Conocimientos ,efinici#n de 'lt"ra $irt"al Ram.as inoc"as Ram.as noci$as Ram.as indiferentes Evaluación Practica sobre lonit"d $irt"al con "n tra1ado de i"ales caras
a la ida 7 al retorno Pro7ecto con el "so del ma.a cartor8fico Partici.aci#n en la din8mica de r".o .ro.oniendo diferentes alternati$as de sol"ci#n en los tra1ados corres.ondientes
Capítulo " Tema de estudio
T*R&' ,*L ,*(C'RRIL'I*+T
*l conocimiento sobre la teoría mas reciente .ara el calc"lo del descarrilamiento! La diferencia en las teorías de +adal 7 Lafitte/ Objetivo las c"ales .ro.orcionan "n est"dio detallado contra el descarrilamiento .ara ase"rar el mo$imiento de los $eíc"los *l ca.it"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 Teoría Teoría de +adal Conocimientos Teoría Teoría de Laffite aterial m#$il en marca 7 s" se"ridad contra el descarrilamiento Evaluación *%ercicios "sando la teoría de Laffite 7 +adal
Capítulo #
*V' *V'L:'CI>+ ,* *(F:*R?( 5 ,I*+(I+'I*+T ,I *+(I+'I*+T ,* L( *L**+T( ,* L' V&' F)RR*' Calc"lar los diferentes esf"er1os a los "e esta sometido la $ía férrea! :tili1ar las diferentes teorías se6n sea el caso .ara el Objetivo calc"lo de los esf"er1os! ,ise@ar 7 dimensionar los diferentes elementos "e com.onen la $ía férrea Conocimientos *l ca.ít"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 *sf"er1os en la $ía férrea Teoría de Ainkler Teoría Teoría de ?immermann I Teoría de Talbot Teoría de Timosenko *sf"er1os sobre el d"rmiente Presi#n del d"rmiente sobre el balasto Tensiones Tensiones en las rieles Tema de estudio
Evaluación
,imensionamiento de los elementos ,imensionamiento de los rieles ,imensionamiento del d"rmiente Partici.aci#n en clase d"rante la retroalimentaci#n de las teorías est"diadas ,efensa del traba%o de in$estiaci#n relati$o a la teoría de ?immermann
Capítulo $ Tema de estudio
RIGI,*? ,* L' V&' F)RR*'
Conocer las nociones/ conce.tos/ definiciones referentes a la riide1 7 amorti"amiento 7 los factores "e los infl"7en! Las Objetivo teorías "e ser8n "sadas en el calc"lo adec"ado de tal riide1! Las erramientas .ara dise@ar 7 dimensionar el es.esor o alt"ra de balasto *l ca.ít"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 Conce.t"ali1aci#n de riide1 7 amorti"amiento Factores "e infl"7en en el c8lc"lo de la riide1 C8lc"lo de la riide1 "sando la teoría de ?immermann Conocimientos C8lc"lo de la riide1 "sando la teoría de Talbot C8lc"lo de la riide1 "sando la teoría de Timosenko etodoloía .ara la determinaci#n de la alt"ra de balasto necesaria Partici.aci#n en clase d"rante la retroalimentaci#n sobre los métodos de calc"lo de la alt"ra de balasto Evaluación *=amen escrito sobre dimensionamiento de elementos de la $ía férrea
Capítulo % Tema de estudio
'P'R'T( 5 B'C*( ,* V&'
Objetivo
Conocer los a.aratos de $ía mas "sados en la constr"cci#n de "na ferro$ía/ así como en aces de $ía 7 la nomenclat"ra "sada en ambos casos! *l calc"lo de la eometría de los a.aratos de $ía! Teorías del cr"1amiento 7 cambios de $ía
*l ca.ít"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 Generalidades de a.aratos de $ía *lementos b8sicos de "n a.arato de $ía Conocimientos Cambios 7 Cr"1amientos Generalidades de aces de $ía Ti.os de desarrollo de los aces de $ía *nlace 7 ti.os de enlace Evaluación Traba%o de in$estiaci#n sobre aces de $ía 7 a.aratos de $ía
Capítulo & Tema de estudio
T*RI+'L*(
+ociones/ conce.tos/ definiciones "sadas corrientemente en terminales de ferrocarriles! Las nociones del calc"lo de los Objetivo diferentes com.onentes de terminales férreas! Las erramientas te#ricas .ara .oder dise@ar "na terminal ferrocarrilera! *l ca.it"lo c"bre los si"ientes t#.icos0 F"nci#n de las terminales Ti.os de .atios Pro7ecto de .atios de clasificaci#n/ con tiem.os/ frec"encia de Conocimientos oteo Teoría de las colas Patios a ni$el Patios de ra$edad La e$al"aci#n se reali18 en el se"ndo .arcial escrito de la materia donde se reali1aran .re"ntas conce.t"ales de los Evaluación diferentes t#.icos a$an1ados
Capítulo ' Tema de estudio
(*'LI?'CI>+
Conocer todo lo referente a la se@ali1aci#n en las $ías férreas! Objetivo Ti.os de se@ales "sadas! (e@ali1aci#n fi%a/ m#$il/ a"tom8tica/ a distancia/ semia"tom8tica Conocimientos *l ca.it"lo c"bre los si"ientes t#.icos0
Evaluación
,efinici#n/ clasificac#n/ se@ales de emerencia/ se@ales fi%as/ se@ales transitorias! ,iscos iratorio 7 de c"adrilla/ tableros de a.ro=imaci#n/ indicador de $elocidad/ silbe/ .reca"ci#n/ estaci#n 7 de .aso a ni$el/ sem8foros/ ."nto de libran1a 7 otras se@ales La e$al"aci#n se reali1ar8 en el se"ndo .arcial escrito de la materia donde se reali1aran .re"ntas conce.t"ales de los diferentes ti.os de se@ales
VÍAS FÉRREAS - GENERALIDADES DEFINICIÓN Un ferrocarril se dene como el camino provisto de perles paralelos denominados rieles, sobre los que se deslizan una serie de vehículos movidos por tracción eléctrica, motores eléctricos o motores diesel - eléctricos. CLASIFICACIÓN En la actualidad no se cuenta con una clasicación unicada de las líneas del ferrocarril, debido a que las mismas presentan una gran variedad en sus características. omando en cuenta algunos puntos de vista, se pueden clasicar en! LÍNEAS PRINCIPALES Y SECUNDARIAS "as líneas principales son aquellas que forman las grandes líneas tróncales, # las líneas secundarias las que complementan la red formada por las anteriores dando así un sistema completo de líneas férreas. LÍNEAS DE VÍA ANGOSTA Y VÍA ANCHA Esta clasicación corresponde al nivel de servicio que prestan las líneas férreas, sin tener en cuenta si es una línea principal o secundaria, es decir que una línea principal no necesariamente debe ser de línea ancha o que una secundaria sea de línea angosta, #a que ello depender$ de los aspectos de servicio que son relacionados a la construcción. El ancho de la vía, denida como trocha de vía, es la separación entre rieles, como se muestra en la gura %.%.
&ig. %. %. rocha de la vía. LÍNEAS DE TRANSITO GENERAL, URBANAS Y SUB - URBANAS Esta es una clasicación relativa al servicio publico que prestan. 'sí se tiene que las líneas de tr$nsito general corresponden al servicio nacional o internacional de larga distancia. "as líneas suburbanas son aquellas que comunican una población con sus zonas de in(uencia cercanas. "as líneas urbanas son las que prestan servicio dentro de las poblaciones, #a sean estos servicios efectuados sobre la supercie, como los tranvías, subterr$neos o elevados, # como los metropolitanos. E)isten también líneas de servicio particular que corresponden a las líneas dedicadas e)clusivamente al servicio de algunas empresas de car$cter privado, tales como las líneas mineras. ' pesar que el estudio del trazado geométrico de la vía, no ha sido considerado en el presente tomo, es necesario introducir al menos el an$lisis del peralte de la vía, como un criterio practico, #a que al no satisfacer este criterio, no se aseguraría ciertas condiciones en el calculo de la seguridad, donde este peralte tiene in(uencia indirecta. PERALTE *e denomina peralte a la diferencia de cota entre los dos rieles de la vía en curva, para una sección normal al e+e de la vía. *e proporciona mediante la elevación gradual del riel e)terior sobre el interior, manteniendo esté a su nivel original en la recta. "as principales misiones del peralte son! roducir una me+or distribución de cargas en ambos rieles. educir la degradación # desgaste de los rieles # del material rodante. ompensar parcial o totalmente el efecto de la fuerza centrífuga con la consiguiente reducción de sus consecuencias. roporcionar confort a los via+eros.
&ig. %. /. rocha de la vía. PERALTE TEÓRICO Este peralte debe considerarse solo como teórico, #a que en la practica el peralte que se puede dar a la vía se encuentra limitado por la coe)istencia de trenes r$pidos # trenes lentos0 en estos 1ltimos, que se encuentran con e)ceso de peralte, el apo#o de las pesta2as con el riel interior, agravado por la resultante de las fuerzas de tracción, origina el desgaste de tales elementos #, sobre todo, aumenta notablemente la resistencia a la rodadura, hasta el punto de hacer difícil el arranque en caso de parada imprevista en curva. 3ebe observarse que, por efecto del peralte, la presión del vehículo sobre los rieles aumenta. h
=
V 2 ⋅ s
92D ⋅ R
PERALTE PRACTICO *e tomara al peralte pr$ctico a los /45 del valor del teórico.
2 V 2 ⋅ s h9 = ⋅ 3 92D ⋅ R s
g = T + 2 ⋅ 2
3onde! h 6 eralte teórico. h% 6 eralte pr$ctico. V 6 7elocidad.
R 6 adio de curvatura. s 6 'ncho de vía mas dos veces el semiancho de la cabeza del riel. g 6 'ncho de la cabeza del riel.
El límite del peralte se encontrara entre! 9 E
⋅ T
9
y
92
⋅ T
SUPERESTRUCTURA E INFRAESTRUCTURA omo partes esenciales en la constitución del camino de rodadura que se ofrece a los trenes, se consideran la infraestructura # la superestructura. "a primera es la parte que da origen a la línea, con sus cortes # terraplenes, viaductos, puentes, alcantarillas, t1neles, # en general, con todas las obras de arte # de f$brica necesarias para el establecimiento de la supercie sobre la que se asienta la vía. "a superestructura es la vía propiamente dicha, con el balasto, los durmientes, los rieles, los aparatos de vía, # también los elementos precisos para asegurar la circulación de los trenes, como las se2ales, # enclavamientos. RIEL ' la vía, cuando en Espa2a se empezó a tratar de ferrocarriles, se le llamó camino de erro o riel de hierro. *e daba este nombre de camino, porque el riel es el perl de hierro que sirve de huella a las ruedas de un carro.
&ig. %. 5 'ntiguos rieles de vientre de pez, sobre dados de piedra. ' las barras de hierro se las llamaba riel, tomando del 8nglés # del &rancés esta palabra, que tiene su raíz en la latina regula, que quiere decir regla. En la actualidad, lo corriente es llamar riel a las barras de acero que se asientan sobre los durmientes. En los primeros ferrocarriles ingleses, la vía estaba constituida por rieles apo#ados en dados de piedra. on el empleo de las locomotoras, los rieles tuvieron su parte inferior en curva, en forma llamada de vientre de pez, como se muestra en la gura %./. 9acia %:5; se abandonó el sistema de base pétrea, #, en lugar de dados, se utilizaron apo#os met$licos para después empezar a emplear durmientes de madera.
"os rieles después de diversas formas en su sección transversal han venido a quedar representadas en dos formas0 la de doble cabeza
&ig. %. > *ección del riel # co+inetes. El riel que en Europa se conoce por el nombre de 7ignol, porque el inglés arlos 7ignoles lo introdu+o en el vie+o continente, fue ideado por el 'mericano *tevens, uno de los grandes ferroviarios de tiempos pasados. Este tipo de riel tiene tres partes, que son! cabeza, alma # pie. 'l pie solemos llamarle patín <&igura %.>=.
"a cabeza tiene una forma apropiada para que sobre ella se acomoden las ruedas de los vehículos. "a cara superior del riel, que es la supercie de rodadura, se ofrece plana o ligeramente abombada, con ob+eto de hacer frente a los desgastes recíprocos del riel # de la rueda. "os planos inclinados que unen la cabeza al alma adem$s de servir para sostener aquélla, sirven de apo#o de las bridas, elementos que unen los rieles consecutivos cuando estos no est$n soldados. El alma del riel debe tener una altura en relación con el ancho del patín, a n de resistir lo me+or posible los esfuerzos transversales. Esta relación se acerca cada vez m$s a la unidad, con esto # con el aumento de ancho del alma se tiende a establecer una proporción entre las masas de la cabeza, alma # patín, como me+or medio de evitar tensiones interiores # de proporcionar al riel ma#or estabilidad # resistencia a los esfuerzos que lo solicitan. El patín se une al alma por planos inclinados, sobre los que se apo#an también las bridas de unión de rieles. El ancho del patín debe ser suciente para asegurar la estabilidad del riel # para resistir los esfuerzos transversales que tienden a inclinarlo.
&ig. %. ; *ección transversal del riel El peso de los rieles, varia en razón del tr$co # de las condiciones de e)plotación de la línea, como son, la velocidad de los trenes # peso de locomotoras # vehículos. Este peso del riel, va siendo cada vez ma#or, por lo mismo que va siendo ma#or la velocidad de los trenes # el peso de locomotoras # vehículos. or lo general, los países Europeos poseen rieles de pesos elevados debido al alto rendimiento que se espera de ellos, por e+emplo en Espa2a los rieles m$s pesados, son de >; ?g4m. En otros países se emplean rieles m$s pesados, como los de ;/ # ;@ ?g4m, del Estado Aelga, # otros que llegan a BC # @C ?g4m. En el caso de nuestro país la red ferroviaria esta conformada por rieles de BC, B; # @; lb4#d, lo que equivaldría a 5C, 5/ # 5; ?g4m. on el peso del riel se aumenta la resistencia de la vía, en la que también in(u#e de modo principal, el n1mero de durmientes # el espesor de la capa de balasto.
El procurar un e)ceso en la masa met$lica del riel es también necesario si se tiene en cuenta el desgaste que el uso produce, sobre todo en la cabeza. "a circulación de los trenes ocasiona, en efecto, cierto desgaste de la cabeza del riel. "a presión de las ruedas # el roce que e+ercen, sobre todo en las curvas0 el efecto de las frenadas0 los golpes de las ruedas, cuando la vía presenta alguna desigualdad, cosa que m$s frecuentemente ocurre en las +untas0 los golpes que producen también las ruedas cuando los e+es de los vehículos no est$n en debidas condiciones o el sobreancho de la vía es e)cesivo0 la acción de los agentes atmosféricos, # otras causas de menor importancia van reduciendo la altura # el ancho de la cabeza del riel. Daturalmente que estos motivos de desgaste, en su ma#oría, crecen al aumentar el n1mero, velocidad # peso de los trenes. uando el desgaste pasa de cierto límite, como %; ó %: mm para rieles de mediano peso, /C ó /; para los de gran peso, los rieles deben ser renovados, # como la sustitución aislada de algunos de ellos no es conveniente, se suele hacer la renovación completa, para de+ar una nueva vía de rieles homogénea, utilizando el gastado en vías de estaciones o de líneas de menor importancia.
"os rieles tienen longitudes diversas, # se procura que sean las ma#ores posibles para reducir el n1mero de +untas # hacer m$s ecaz la resistencia al
deslizamiento longitudinal # a los esfuerzos transversales. "as +untas de los rieles son los puntos débiles # conviene que su n1mero sea el menor posible. El m$)imo de la longitud viene +ado por la posibilidad del laminado # por la separación entre rieles para el +uego de dilatación, separación que no pasa de /C mm. or otra parte, la conveniencia de facilitar el transporte pone también un límite a la longitud de rieles. "a longitud se toma usualmente de %/ a %; m # para los rieles m$s pesados se emplea de %: m de largo.
SUJECIÓN del rel "as su+eciones del riel son elementos que hacen posible la continuidad estructural de la vía. "as funciones de las su+eciones, son! &i+ar los rieles a los durmientes 'segurar la invariabilidad del ancho de la vía &acilitar la transferencia de las cargas est$ticas # din$micas del material rodante.
&ig. %. B irafondo Un elemento importante de las su+eciones es la placa de asiento, que reduce la presión especíca transmitida por el riel protegiendo así al durmiente. Entre los tipos de su+eciones, los m$s comunes son! "as su+eciones rígidas cl$sicas, que son elementos clavados, como las escarpias o atornillados como los tirafondos, como se ilustra en la gura %.B. por uno de sus e)tremos # por el otro sirve de su+eción sobre el patín del riel. lavos el$sticos, que combinan la sencillez de los elementos clavados con la venta+a de la elasticidad, incrementando su conservación # facilitando su
monta+e. Entre este tipo de su+eciones se tiene a alvos 3oren, -(e), Elastic (e), F-(e), etc. *u+eciones el$sticas de l$mina o grapa, que presenta una chapa de acero el$stico, denominado grapa o l$mina el$stica que es unida a otros elementos como una chapa de gaucho, casquillo aislante de pl$stico, mediante un tornillo de acero o tirafondo en caso de tener durmiente de madera. Entre los principales tipos de estas su+eciones, est$n las su+eciones D, 8", >, 9e#bac , etc. *u+eciones el$sticas de clip, que cuentan con un elemento soporte de diferente forma para poder su+etar el patín del riel. "a principal su+eción de este tipo es la androl, como se muestra en la gura %.@. Gtros tipos de su+eción son la su+eción de cu2a # co+inete, su+eciones el$sticas de l$mina o grapa, etc.
&ig. %. @ *ección transversal del riel J!"#$% de l&% '$rrle%( Es la unión longitudinal de dos rieles consecutivos. *e efect1a por medio de piezas denominadas bridas. "as +untas mas recomendadas son las que se encuentran suspendidas, es decir, cuando la +unta se encuentra entre dos durmientes, esto produce menor desgaste en los e)tremos del riel #a que se considera como una +unta el$stica, traba+ando a (e)ión.
"a función de las bridas es el de unir lo e)tremos de los rieles de manera que sus e+es longitudinales coincidan. *e pro#ecta la brida de manera que el par de bridas en la +unta, produzcan el mismo momento de inercia del riel. "as bridas se +an entre sí # a los rieles, por medio de tornillos que tienen la cabeza en forma de pico de pato, que no permite el a(o+amiento # son asegurados utilizando arandelas el$sticas.
Es necesario en las +untas que e)ista un +uego u holgura, para lo cual se puede dividir a las vías en dos! JUNTA #)& $ *on las vías en las que se cuenta con su+eciones de gran eciencia, como los clavos el$sticos, su+eciones o grapas el$sticas, que vienen provistas con chapas de gaucho, etc. "a holgura de las +untas para este tipo de vías esta dada por la ecuación H%. ;I. J A
=
L3rieles 3
−
− ∆t
L3rieles
G
J!"#$ #)& B *on aquellas vías donde las su+eciones son rígidas # generalmente sin elementos que me+orarían la eciencia de la su+eción. "a holgura esta dad por la ecuación H%.BI J B
=
L3rieles 2!H
−
L2 rieles
− ∆t
G
donde! L2rieles = "ongitud de dos rieles HmI L3rieles = "ongitud de tres rieles HmI Dt = variación de temperatura en grados J = 9olgura de la +unta HmmI
NATURALE*A Y VIDA DEL RIEL
(abricados en Europa
I de Carbono I de ananeso I de (ilicio I de Fosforo I de '1"fre
(abricados en )merica
G/4 - G/HD ma7or a G/HD G/ - 9/2 menor a G/ G/9 - G/2H G/9 - G/2H ma=imo admisible ma=imo admisible G/GJ G/GJ ma=imo admisible ma=imo admisible G/GJ G/GJ
abla %. % omposición química del acero para rieles.
DUR+IENTES DUR+IENTES DE +ADERA "os durmientes que ma#ormente se emplean son los de madera. ara las vías Aolivianas tenemos en general las siguientes dimensiones /CC cm, # su sección transversal es un rect$ngulo de base /> cm # %/ cm de altura. Do se precisa, sin embargo, una sección perfectamente escuadrada, sino que la cara inferior sea plana # la superior ofrezca también una supercie plana de al menos /% cm de ancho, que servir$ de asiento para el patín del riel. En la gura %.: # la tabla %./ se tienen los tipos de secciones transversales # sus dimensiones para durmientes de madera en ED&E.
&ig. %. : ipos de secciones transversales de durmientes de madera en ED&E. Categoria
l
*rimera 23G Segunda 29G *rimera 24G Segunda 23G
Tipo 1 e d
94G 93G 9HG 94G
G G G G
r
l
G G G G
23G 29G 24G 23G
Tipo e d
94G 93G 9HG 94G
9HG 94G 9JG 9JG
r
l
4G 3H 4G 3H
24G 22G 24H 23H
Tipo ! e d
94G 93G 9HG 94G
9JG 9HG 9JH 9JH
r
G DG G DG
abla %. / 3imensiones de las secciones transversales de los durmientes de madera en HmmI "as maderas m$s corrientemente empleadas en la fabricación de durmientes son las de quebracho, cuchi, ha#a, pino, eucalipto. Es de recomendar que, como para cualquier e)plotación de un bosque, la tala se haga en el momento de paralización de la savia, e igualmente benecioso es que se sequen bien los durmientes después de obtenido el tronco. El secado resulta necesario para la impregnación a que se las debe someter, porque sin esta operación los durmientes duran mucho menos.
"os durmientes, como todas las piezas de madera, se pueden secar al aire, procedimiento natural # primitivo, o por distintos sistemas de estufa, estos son procedimientos en los que se utiliza el fuego para calentar el aire o producir vapor con que se trata a las maderas, reduciendo el tiempo de su desecación. 3espués de esta previa operación se deber$n impregnar de alguna sustancia antiséptica,
que generalmente se introduce a presión en la madera. "a sustancia que generalmente se emplea es la creosota, obtenida de la destilación del alquitr$n de hulla0 también se emplea el cloruro de zinc. El procedimiento de aplicación de la creosota, es el de in#ección uping, que consiste en someter previamente los durmientes a la presión del aire en un autoclave %H%I para abrir los canales de la madera, introduciendo luego la creosota caliente # elevando al doble la presión anterior, para que la creosota penetre en dichos canales. ara el apo#ó de los rieles sobre los durmientes, se hacen unas entalladuras, /H/I formando como una ca+a /H/I en la que entra el patín del riel <gura %.J=, # se da a la supercie de apo#o una cierta inclinación, para que a su vez, la sección del riel no quede completamente vertical, sino con inclinación inclinación hacia el interior, inclinación que en casi todos los ferrocarriles viene a ser de %4/C # %4>C.
laca de asiento
a+eo
&ig. %. J 'po#o del riel sobre el durmiente. Entré el durmiente # el patín del riel se coloca generalmente una placa met$lica, llamada placa de asiento <&ig. %.J=, que tiene por ob+eto aumentar la supercie de apo#o del riel # también aumentar la resistencia resistencia al desplazamiento desplazamiento transversal del riel. ermiten suprimir o reducir la importancia del ca+eo del durmiente. "os durmientes se asientan sobre el balasto, presionando éste ba+o ellas con golpes de bate, a lo que se llama el bateado. ara ara el asiento de la vía se pueden emplear procedimientos mec$nicos, por medio de los cuales se efect1an todas o parte de las operaciones! preparación de durmientes, ca+eado # perforación, bateado, etc. *e ensa#a incluso, # a veces se utiliza, el procedimiento de montar 'utoclave, recipiente met$lico de paredes resistentes # cierre hermético que sirve para esterilizar o hervir por medio del vapor a presión. /H/I ecibe el nombre de ca+eo al procedimiento de crear las entalladuras en los durmientes. %H%I
la vía fuera de la e)planación, # luego trasladar a ésta tramos armados con rieles # durmientes.
&ig. %. %C 7ía férrea para un ferrocarril con durmientes de madera. "a distancia entre durmientes es variable. educiendo esta distancia # aumentando el n1mero de durmientes se aumenta la fortaleza de la vía. En la gura %.%C, se ilustra una vía férrea con durmientes de madera los cuales se encuentran con una separación de ;C cm entre ellos. DUR+IENTES +ETLIC&S Y DE HOR+IGÓN( 9a# también durmientes met$licos, huecos, que han dado buenos resultados, a pesar de ello, no se han generalizado mucho, como se ilustra en las guras %.%% # %.%/. Est$n colocadas hace unos cincuenta a2os en las líneas del país. El uso esta restringido, #a que allí donde él balasto es de piedra caliza ó silícea duran mucho0 no así cuando ha# carbonilla o tierras con #eso, que atacan al palastro de acero de que est$n formadas.
&ig. %. %% *ección longitudinal # planta de un durmiente met$lico. *us e)tremos est$n doblados0 de modo que ba+o el durmiente queda aprisionado el balasto, el cual su+eta e impide el desplazamiento longitudinal longitudinal # transversal. transversal. or otra parte la unión del riel al durmiente es también mu# fuerte por intermedio de placas de asiento0 un tornillo su+eta el riel # la placa al durmiente, aventa+ando en esto al tirafondo del durmiente de madera.
'l ser mas pesado, el durmiente met$lico compite menos con el de madera porque en elasticidad no la iguala, #a que la vía con durmiente met$lico resulta m$s rígida # desde luego, m$s sonora al paso de los trenes. "a elasticidad que el balasto # el durmiente de madera proporcionan no se obtiene con el met$lico, sin contar con que la conductibilidad de éste lo hace impropio en líneas que tengan equipo de se2alización con circuito circuito de vía, # aun en las de tracción eléctrica.
Aastantes limitaciones se presentan para el empleo de los durmientes met$licos, por su alto costo de inversión. Estos durmientes son m$s bien propios de líneas secundarias, en las cuales, la conservación resulta verdaderamente económica, porque su duración puede ser mu# grande, su colocación r$pida # su mane+o f$cil.
&ig. %. %/. iel sobre durmiente met$lico. En la gura %.%5 # la tabla %.5 se muestran las dimensiones b$sicas de la sección de un durmiente met$lico.
&ig. %. %5 *ección transversal de un durmiente met$lico.
Durmiente Irani CFFI Turca SNCF (Norte) Griega UIC 28 DB S ! DB S 1 SNCF ("1)
h mm
d1 mm
d2 mm
b1 mm
b2 mm
91 90 85 80 95 90 100 100 90
11 11 11 13 12,5 12 9 11 12
7 7 8 8 8 7 9 8 7
40 130 130 140 130 150 135 130 130
231 240 242 266 260 260 272 272 263
b mm 212 218 225 240 244 236 251 251 238
abla %. 5 3imensiones b$sicas de un durmiente met$lico. E)isten también durmientes de hormigón armado, que empezaron por ser prism$ticas # por lo tanto, sumamente pesadas, como se ilustra en la gura %.%>. En la gura %.%; se muestra una línea férrea con durmientes de hormigón armado. 3espués han sido ideados diversos tipos, incluso una combinación de partes met$licas # partes de hormigón.
&ig. %. %>. 3urmientes de hormigón.
&ig. %. %;. "ínea férrea con durmientes de hormigón. *e ensa#an también tipos compuestos de hormigón # madera, como el de la &ig. %.%B, propuesto en 8nglaterra, # que est$ constituido por dos tacos de hormigón armado con metal, unidos por un tabloncillo de unos /; cm de ancho por B,; cm de espesor. Estos durmientes, no se usan en vías comerciales, a pesar que con
este tipo se aprovechan las venta+as de la madera # se reduce su consumo, que vendría ha ser el principal n de la fabricación de nuevos tipos de durmientes, ante la escasez cada vez ma#or de este material. Kader
oncret
&ig. %. %B 7ía sobre durmientes mi)tos de madera # hormigón. Entre otros durmientes mi)tos, son frecuentes los de tacos de hormigón, uno por deba+o de cada riel, unidos por una barra o angular de hierro. En la gura %.%@ se ilustra los durmientes mi)tos de hormigón # acero, mu# usados en &rancia. Aloques de hormigón iel
Aarra de acero
&ig. %. %@. 3urmiente mi)to de acero # hormigón. BALASTO
El balasto es la capa de piedra partida que se tiende sobre la e)planación o plataforma # sirve de asiento a los durmientes. "a colocación del balasto en la vía, responde a varios nes como! %L epartir en supercie amplia de la e)planación la presión de los durmientes, que apo#ando directamente sobre el terreno podrían hundirse en él. /L onstituir con los durmientes un lecho el$stico para descanso de los rieles, # para recibir de éstos los esfuerzos que le transmiten, al pasar, los trenes. 5L ontrarrestar el desplazamiento de los durmientes, al proporcionarles una base con las m1ltiples aristas vivas de las piedras. >L *anear el asiento de la vía, #a que con el balasto se forma una capa permeable. iel
3urmiente
Aalasto 'ltura de balasto entre 5C a lataforma
&ig. %. %:. 3istribución de presiones en la capa balasto. "as condiciones que debe reunir el balasto, para cumplir con los nes mencionados, son!
"a capa de balasto, debe ser de suciente espesor para que reparta las presiones sobre una base m$s ancha, seg1n las cargas que los durmientes reciban. Esta altura del balasto, esta relacionada con la velocidad, peso # n1mero de los trenes, también con la naturaleza del terreno # con el clima del país. En la gura %.%:, se ilustra una distribución de presiones en el balasto, para distribuir esta en la plataforma considerando una base m$s amplia para soportar los esfuerzos. "a altura del balasto varía de 5C a ;C cm, por deba+o de los durmientes. 3eben ser las piedras de arista viva, pues los cantos rodados no su+etan tanto los durmientes. Do deben ser las piedras mu# peque2as, porque entre ellas quedaría poco espacio para el drena+e # adem$s, se perderían # desgastarían m$s f$cilmente0 ni ser mu# grandes, pues se reduciría aristas al apo#o del durmiente # se dicultaría el bateado. Un tama2o de 5 a B cm es recomendable. *e comprende la conveniencia de la regularidad de los tama2os, de la uniformidad de las dimensiones. "as piedras deben ser de roca dura, que se oponga a quebraduras # desgastes! basalto, cuarcita, caliza # granito.
euniendo estas condiciones, el balasto se coloca sobre la e)planación o plataforma, como se ilustra en la sección transversal de la vía de las guras %.%J. # %./C. "a supercie de la e)planación, sobre la cual el balasto se coloca, debe tener cierta inclinación, en sentido transversal, para dar salida a las aguas, vertiéndolas por uno o dos lados. *e coloca el balasto en capa de buen espesor # dimensiones al ancho que, naturalmente, varían con el de la vía # la categoría de la línea.
&ig. %. %J *ección transversal de la vía.
&ig. %. /C *ección transversal de doble vía en recta. *e hace penetrar el balasto, ba+o el durmiente, por medio del bateado, de manera que al compactar la piedra, se aance sobre el balasto el durmiente en que se apo#an los rieles0 entre éstos, el balasto queda m$s suelto ba+o el centro del durmiente, # m$s presionando en los e)tremos. Do es sólo el ahorro de traba+o lo que limita el bateado persistente a estos e)tremos, sino las razones de conveniencia a que m$s adelante aludimos.
Entre los rieles, el balasto puede cubrir o no los durmientes, ha# partidarios de una # otra solución. 3e+ando descubierto el durmiente se facilita su vigilancia, en la gura %./% se muestra la diferencia entre estas soluciones, la primera para una vía en recta # la segunda en el caso de tener una vía en curva. Dos hemos referido en cuanto antecede al tipo corriente de balasto, al de piedras de tama2o uniforme. uede también emplearse el formado por piedras de distinto tama2o0 en el fondo las grandes, # en la supercie las peque2as0 disposición razonada, pero costosa # dicultosa.
&ig. %. /% *ecciones transversales de vía, con durmientes al descubierto, en el primer caso, # cubiertas por el balasto en el segundo PLATAFOR+A Es la supercie de terreno que se ofrece para que sobre ella se coloque la superestructura. *u anchura depende, como es natural, de que se establezca una o m$s vías, # del ancho de éstas. Esta supercie de plataforma tiene cierta inclinación transversal, a una o dos aguas para el debido saneamiento, es decir con inclinación para el drena+e, como se muestra en las guras %.// # %./5 respectivamente, inclinación que suele ser de 5M. En caso de terrenos mu# h1medos # arcillosos, el saneamiento tiene que ser especial, utilizando carbonilla, arena, piedras gruesas, placas de hormigón # aun tubos de drena+e. ecientemente se ha empleado para algunos de estos casos, # en vía #a establecida, in#ecciones de cemento, en forma parecida a lo que se utiliza para reforzar la cimentación de las construcciones.
&ig. %. // lataforma de la vía con una sola inclinación. El establecimiento de una plataforma rígida ha sido ob+eto de diversas pruebas # aplicaciones parciales en estos tiempos de empleo de un material como el hormigón, que tan bien se presta a diversas soluciones0 pero resulta limitado el campo de su utilización, por su costo elevado # sobre todo, porque para las velocidades algo crecidas, la elasticidad de la vía con balasto # durmientes de madera es, hasta ahora insustituible.
&ig. %. /5 lataforma de la vía con dos aguas APARATOS DE VÍA "os aparatos de vía tienen por ob+eto realizar bien el desdoblamiento o el cruce de las vías <gura %./>=, a1n cuando adoptan formas variadas, derivan todas ellas de los aparatos fundamentales! el desvío, que permite el paso de los vehículos de una vía sobre otra # la entrevía, que permite realizar la cone)ión entre dos vías.
&ig. %. />. 'paratos de vía <*apo=. En el desvío los e+es de ambas vías se +untan tangencialmente mientras que en la entrevía dichos e+es se cortan. ara efectuar la separación o el cruce de unas # otras las de los carriles se emplean dos elementos, llamados cambios de vía # cruzamientos. 'sí en un desvío sencillo o de dos vías, # a partir del origen com1n de las vías, se encuentran sucesivamente el cambio, en el que se separan ambas las de la izquierda # ambas las de derecha0 los rieles o agu+as de unión, # el
cruzamiento, en el que las dos las interiores, una de derecha # otra de izquierda, se cruzan.
&ig. %. /;. ruzamiento doble o entrevía oblicua. En una entrevía oblicua se encuentran sucesivamente! un cruzamiento sencillo, an$logo al anterior, en el que se cruzan las de rieles de distinto nombre, es decir, la la de la derecha de la vía izquierda con la la de la izquierda de la vía derecha0 rieles intermedios de unión0 un cruzamiento doble, frente a la intersección de los e+es de ambas vías, compuesta sobre cada vía por un doble cruzamiento, llamado también cruzamiento obtuso, en el que se cruzan las del mismo nombre0 nuevos carriles de unión0 nalmente, un cruzamiento de salida an$logo al cruzamiento de entrada como se muestra en la gura %./;. CARACTERÍSTICAS DEL SISTE+A FERROVIARIO EN BOLIVIA El actual sistema ferroviario en Aolivia es administrado por el sector privado, de acuerdo a contratos suscritos por el Estado Aoliviano con la Empresa Nruz AlancaO que concesiono los servicios de la red oriental a la Empresa N&errocarriles de Griente *.'.O <&G*'= # en la ed 'ndina a la Empresa N&errocarril 'ndino *.'.O <&'*'=. Estas dos empresas operan en forma independiente. *eg1n la modalidad actual de operación, el Estado mantiene la propiedad de todas las vías e instalaciones +as, adem$s de percibir las tasas impositivas por la concesión, licencia # el alquiler de material rodante. or su parte la empresa ad+udicataria se compromete a administrar los servicios de acuerdo a las necesidades estipuladas en el contrato, satisfaciendo satisfaciendo las regulaciones de la *uperintendencia *uperintendencia de ransportes. ransportes. DISTANCIAS DISTANCIAS DESDE FRONTERA HASTA PUERTOS OCENICOS "os servicios de tr$co internacional en la red 'ndina durante la gestión %JJ@ correspondieron B5 M al puerto de 'ntofagasta, /C M al uerto de 'rica # %> M al uerto de Puaqui. E)isten cone)iones con traco mu# limitado como la línea U#uni Q 7illazón hacia la 'rgentina. on respecto a la red Griental, las principales vías son *anta ruz Q Rui+arro # *anta ruz Q Sacuiba, que conectan al país con el Arasil # 'rgentina respectivamente. En la tabla %.;. se muestra las salidas hacia
los puertos marítimos, tanto al Gcéano acíco # 'tl$ntico, desde las fronteras de nuestro país donde llegan las vías férreas locales.
País
Distancia [Km.]
A través de
Destino
Villazón
Rosario
1527
Villazón
Buenos Aires
1!7
"acui#a
Rosario
15$
"acui#a
Buenos Aires
12
%uijarro
&antos
17''
%uijarro
(aranagua
2212
)hara*a
Arica
2!+
Anto-agasta
$$$
atarani
7!!
Sobre el Atlántico Atlántico
Argentina
Brasil
Sobre el Pacífco )hile A,aroa (er.
/ua0ui
abla abla %. > 3istancias 3istancias desde las las fronteras fronteras hasta los puertos oce$nicos. oce$nicos.
&ig. %. /B. Kapa de la actual red ferroviaria de Aolivia. ENLACE DE LAS REDES 9ace %C a2os se ha pro#ectado la construcción construcción del enlace ochabamba - *anta ruz, que permitir$ desarrollar una verdadera estrategia del sistema de transporte ferroviario, que integre las regiones del 'ltiplano, 7alle # "lanos
Grientales del territorio nacional, vinculando en línea directa dos polos fronterizos nacionales! hara2a en "a az # uerto *u$rez en *anta ruz a través de %,:;: H?m.I de línea férrea. 'dem$s de contar con el importantísimo orredor 8nternacional Aioce$nico desde *antos en el Arasil hasta 'rica o 'ntofagasta en hile # Katarani en el er1. "as características del enlace pro#ectado para ese entonces, son las siguientes! E)tensión 5:: ?m apro)imadamente. rocha métrica en toda su e)tensión. adios mínimos de %5/.5 m promedio. endiente m$)ima entre %./ M # / M 7elocidad directriz, >; a B; ?m4h. angente mínima, 5C m. VEHÍCULO TRACTIVO LOCO+OTORA. Entre los principales vehículos de tracción podemos citar a los m$s comunes como ser las locomotoras a vapor, diesel-eléctricas # eléctricas. En cuanto a %as locomotoras de vapor , como la gura %./@, que son las locomotoras mas antiguas entre las tres mencionadas, su capacidad de tracción queda limitada por la capacidad de la caldera.
'simismo la capacidad de las locomotoras eléctricas queda limitada por la capacidad de la línea de transmisión que a pesar de ser una fuente e)terior casi ilimitada, presenta la gran desventa+a de la necesidad de construir líneas de transmisión e instalar subestaciones eléctricas, lo que eleva el costo de las mismas. "as locomotoras eléctricas, mostradas en la gura %./:, son mu# 1tiles en las zonas monta2osas #a que pueden e+ercer la fuerza total de tracción a velocidades m$s elevadas comparadas con las velocidades de las locomotoras 3iesel-Eléctricas.
&ig. %. /@ "ocomotora a vapor El empleo de las locomotoras diesel-eléctricas # de las eléctricas en las líneas del ferrocarril
&ig. %. /: "ocomotora eléctrica. "as locomotoras diesel-eléctricas tienen tres partes principales! El motor diesel. El generador. "os motores de tracción. El motor diesel es el que produce la energía, la cual es transformada por el generador, conectado directamente al motor diesel, en energía eléctrica, la cual es trasmitida a los motores de tracción para así accionar las ruedas motrices a través de un tren de engrana+es llamado ca+a de grasas. El generador est$ pro#ectado para que pueda producir, simult$neamente, tanto corriente continua para los motores de tracción, como corriente alterna para iluminación, compresor de aire, motores eléctricos, etc.
&ig. %. /J "ocomotora 3iesel-Eléctrica LOCO+OTORAS DIESEL-ELÉCTRICAS Y ELÉCTRICAS *e constru#e en la actualidad una gran cantidad de locomotoras locomotoras diesel-eléctricas. El método mas usual para describir es siguiendo dos reglas b$sicas. "a primera es que las ruedas no se identican individualmente # la segunda es que a los e+es 5H5I locos5H5I o de arrastre se le asignan n1meros, en cambio a los e+es motrices se los designa con letras. "a letra o el n1mero hacen referencia al numero de e+es del boguie.
En la gura %.5C. se ilustran locomotoras con e+es A-A, que simbolizan boguies motrices con e+es acoplados, Ao-Ao # o-o, que son los tipos de locomotoras diesel-eléctricas mas frecuentes. 'sí, la locomotora %-Ao-Ao-% representa una locomotora con cuatro boguies, el primero tiene un e+e loco, seguido de dos boguies con dos e+es motrices cada uno en el centro del automóvil # un ultimo boguie que tiene un e+e loco al nal del vehículo. En la gura %.5% se ilustran las locomotoras Ao-Ao # o-o respectivamente.
*e denomina eje loco a los e+es sin tracción que sirven para el guiado de los e+es motrices, especialmente en las curvas
5H5I
&ig. %. 5C. ipos de boguies usuales en las locomotoras. En la tabla %.B. est$n representadas las principales características de las locomotoras diesel-eléctricas diesel-eléctricas de la P.E. Universal.
&ig. %. 5%. "ocomotoras Ao-Ao
U#B
U8B
U$B
U$ C
U1%B
U1%C
!&&
$ &&
$$&
$$&
1'2&
1'2 &
640
810
900
900
1300
1300
15400
15400
15400
23000
15400
23000
libra+
34000
34000
34000
51000
34000
51000
e+o minimo minimo
47,5
49
65,5
75
70
80
Ton-
52,8
54,6
73
83,2
77,2
88,2
e+o minimo minimo
12
12,4
16,5
12,7
17,6
13,4
13,2
13,6
18,2
13,9
19,3
14,7
3,65
3,65
3,65
3,65
3,65
3,65
12
12
12
12
12
12
2,75
2,75
2,75
2,75
2,75
2,75
9
9
9
9
9
9
bruto bruto
*ara traccion Fuer.a tracti/a en 0g- , en
cargado Tm- ,
*or ee en Tm- , en Ton-
"lto en metro+ , en *ie+-
"ncho en metro+ , en *ie+-
abla abla %. ; rincipales rincipales característica característicass de las locomotoras locomotoras diesel-eléctricas diesel-eléctricas de la P.E. Universal. EL +EDIO A+BIENTE Y EL FERROCARRIL Estudios efectuados por la Funta de ecursos del 'ire <alifornia - 'A=, en +unio de %JJC, revelaron que los ferrocarriles producen menos del uno por ciento de toda la contaminación del aire. Esto se debe a me+oras en la tecnología de las locomotoras, cambios en la operación ferroviaria # signicativas me+oras de eciencia en el consumo de combustible. TKas traco en los ferrocarriles, menos contaminación en el aireT. TKa#or capacidad de transporte sin utilizar mas sueloT. TKenos combustible por tonelada 4 ilómetro de carga transportadaT.
CAPITULO /( RESISTENCIA AL +OVI+IENTO y 0$#er$l 0&#&r INTRODUCCIÓN El estudio de la capacidad de tracción de locomotoras, supone el conocimiento de las nociones b$sicas referentes a sus condiciones de utilización # a las condiciones de trazado de los trenes. ales condiciones pueden estudiarse a través del an$lisis de los siguientes aspectos! "os esfuerzos resistentes debido al movimiento en función a una velocidad dada. "as limitaciones del esfuerzo de tracción e+ercidas en la rueda a una velocidad dada, a causa de la adherencia global de las locomotoras. El esfuerzo de tracción necesario en velocidad
&ig. /. % esistencia en recta # horizontal Entonces en recta # horizontal, las resistencias que debe vencer el tren para entrar en movimiento son las resistencias debidas a la rodadura de la rueda sobre el riel, la resistencia en las ca+as de grasa de las ruedas, resistencias debidas a choques en las +untas, pérdidas de energía en enganches # suspensiones adem$s del rozamiento de las pesta2as de las ruedas sobre los rieles # las resistencias del aire, que son las mas representativas. En general, la resistencia especica global podr$ ser calculada por formulas practicas que consideran los factores de in(uencia anteriormente descritos, resumiéndose en la ecuación H/.%I, que depende de algunos coecientes relativos al tipo de vehículo que se quiera calcular. r N ( V )
=
a
+
2
bV + cV
a = oeciente que representa los efectos de rodadura # resistencia en las ca+as
de grasa # = Engloba la in(uencia de los choques en las +untas de la vía # las perdidas de
energía. c = epresenta la in(uencia del aire.
En los apartados siguientes, presentamos algunas fórmulas para el c$lculo de la resistencia especíca>H%I normal al movimiento del tren. F1r0!l$% de J( D$2% Estas fórmulas son resultado de los ensa#os logrados por el 8ng. V. F. 3avis Fr. de la Peneral Electric;H/I. En lo posterior, las ecuaciones H/. /I # H/. >I, ser$n las de uso general para el c$lculo de las resistencias en recta # horizontal. ara locomotoras! r N
= !JH +
93!9H
A
+ !E32 ⋅ V + !4HJ ⋅ V 2 P
ara carros de pasa+eros! esistencia especica, es la resistencia por unidad de peso. Empresa dedicada a la construcción de material rodante
>H%I ;H/I
r N
= !JH +
93!9H
A
+ !E32 ⋅ V + !J4H ⋅ V 2 P
ara 7agones de carga!
on ca+a grasera - co+inetes! r N
= !JH +
93!9H
A
+ !93E ⋅ V + !E42 ⋅ V 2 P
on rodamiento de barras! r N
E!D
= !3 +
A
+ !399 ⋅ V + !922J2 ⋅ V 2 P
r = esistencia normal especica H?g4onI. = eso por e+e del vehículo HonI. ( = eso total del vehículo BH5I HonI. A = Wrea de la sección frontal del vehículo Hm /I. V = 7elocidad Hm4hI. R9
= Rl + R!
Rl
= r l ⋅ P l
R!
= r ! ⋅ "
ara hallar el valor de peso de los vagones tendremos! " = N ! ⋅ P !
3
Rl = esistencia total de la locomotora en recta # horizontal H?gI. R, = esistencia total de los vagones en recta # horizontal H?gI. BH5I
omo la diferencia entre los n1meros que e)perimenta la masa de un cuerpo en toneladas # su peso en tonelada-fuerza
(l = eso de la locomotora H?gI. (, = eso de el vagón H?gI. % = eso de los vagones. *er$ igual al peso del vagón por el numero de vagones
en el tren considerado H?gI. , = Dumero de vagones.
RESISTENCIAS LOCALES *e pueden llamar resistencias locales, a las producidas #a sea por los efectos de las gradientes que e)isten en un trazado, como por los esfuerzos que se producen en las curvas. or tanto, tales resistencias son propias de la topografía del trazado que tiene la vía en consideración. RESISTENCIA POR GRADIENTE "a resistencia especica en gradiente ser$ denominada r 2 # su valor depender$ de la diferencia de niveles entre dos puntos cualesquiera del trazado. "a resistencia total por gradiente ser$ proporcionada por el peso del tren, del cual el componente debe tomarse paralelamente a la vía, es decir! R g
= # ⋅ sin θ
En la &ig. /./, est$n representados los componentes de las fuerzas que se tomaran en consideración para c$lculo de la resistencia por gradiente, los que estar$n en función de la gravedad.
&ig. /. / 3iagrama de fuerzas en gradiente Rg = esistencia total en gradiente debida al peso. θ = 'ngulo que el camino hace con el plano horizontal.
/ = eso del tren.
ara todos los declives encontrados en tracción por simple adherencia @H>I, se puede reemplazar el senθ como la tanθ como la inclinación α de vía, la que normalmente se e)presa en tanto por mil
= # ⋅ sin θ = # ⋅ tan θ
R g
= # ⋅ α
"a resistencia especica debida a la gradiente ser$ por consiguiente! r g
= α = r 2
ó
r 2
=i
i = Pradiente del terreno e)presada en tanto por mil < o4oo=.
or tanto, la resistencia total por gradiente ser$! R2
= R g = # ⋅ r 2 = ; P l + "< ⋅ i
P 6 eso del tren. eso de locomotora m$s vagones. RESISTENCIA POR CURVATURA "a resistencia en curva proviene de los atributos resultantes de la solidaridad entre las ruedas # los e+es # también del paralelismo de los e+es en los vagones. Estos atributos causan pérdidas que son traducidas por una resistencia que depende principalmente del radio de curva # de la trocha de la vía. "a resistencia especica por curvatura se denomina r 3 # esta dada por la formula de 3esdovits! r 3
=
H ⋅ b R
r c = esistencia especica en curva
"a resistencia total por curvatura estar$ dada por la ecuación ! R3
= r 3 ⋅ P l
El termino adherencia # su in(uencia en el c$lculo, ser$ e)plicado en subtítulos posteriores @H>I
RESISTENCIA DE INERCIA ara casos pr$cticos se utilizaran los valores de resistencia especica de inercia que depender$n del tipo # funcionalidad del locomotor. En la tabla /.%. se presenta una tabla para los valores de resistencia especica de inercia de acuerdo al tipo de vehículo.
T)& de Ve45'!l&
r 4 [K!"on]
4renes de carga
2a3
4renes de asajeros de larga distancia
5a+
4renes su# ur#anos de asajeros
15 a 2!
4renes el6ctricos
7! a '!
abla /. % esistencia especica de 8nercia "a resistencia total de inercia ser$ calculada como! R4
= r 4 ⋅ #
R4
= r 4 ⋅ ; P l + "<
"as resistencias totales /
' continuación se aborda un tema de la ingeniería ferroviaria que busca fundamentalmente, una me+or e)ploración de los recursos disponibles en el ferrocarril, en términos de material de tracción, que busca el incremento de su productividad, para que así se consiga alcanzar de una manera ecaz los ob+etivos del ferrocarril. El conocimiento de la capacidad real de tracción de las locomotoras, es un factor fundamental para cualquier tipo de planicación operacional del ferrocarril.
El estudio de la capacidad de tracción de locomotoras, supone el conocimiento de nociones b$sicas referentes a sus condiciones de utilización, sean ellas, las condiciones de trazado de los trenes. ales condiciones pueden estudiarse a través del an$lisis de los siguientes aspectos!
"os esfuerzos resistentes debidos al movimiento de un tren a una velocidad dada "as limitaciones del esfuerzo de tracción e+ercidas en la rueda a una velocidad dada, a causa de la adherencia global de las locomotoras. El esfuerzo de tracción necesario en velocidad
onsiderando un esfuerzo de tracción ):, como se muestra en la gura /.% e+ercido sobre el e+e. En el aro de la rueda, este esfuerzo se traduce en una fuerza tangencial &m. *i la locomotora avanza adelante, es porque tal fuerza tangencial encuentra en la barra un apo#o, o sea, una reacción igual # de sentido contrario que constitu#e un apo#o horizontal m, la e)istencia de este apo#o hace que ocurra un deslizamiento de la rueda, que se denomina de adherencia.
"a adherencia de la rueda sobre el riel ser$ ma#or cuanto ma#or sea el peso que apo#a la rueda sobre el riel, conforme indica la e)presión! $ = µ ⋅ P
El coeciente µ se dene como el )oe;ciente de Adherencia , # esta dado por la relación entre el esfuerzo m$)imo que puede aplicarse en el rueda sin patinar # la carga vertical que la rueda soporta.
E)istir$ adherencia mientras el esfuerzo en la rueda sea inferior al valor del m$)imo dado para la ecuación H/.5%I. ' medida que este límite es superado, ocurre la ruptura de adherencia # la rueda empieza a resbalar en el riel. "a reacción del riel en la rueda < m= cae a un valor inferior a los dados para la ecuación H/.5%I, incrementando la aceleración de rotación del e+e, ocurriendo por consiguiente, el patina+e.
El esfuerzo de tracción m$)imo de una locomotora depender$, por consiguiente, de su coeciente de adherencia global.
E)isten otros factores que hacen que el coeciente de adherencia global de una locomotora varíe de una m$quina para otra. "a in(uencia de algunos de estos factores crece con el aumento de la velocidad # haciendo que ha#a una reducción en el coeciente de adherencia global de una locomotora, en función de la velocidad. Estos factores por e+emplo son! &luctuación de las cargas por e+e
de los esfuerzos de tracción inmediatamente anteriores al patina+e, para diferentes velocidades. 3e estos ensa#os se obtiene una nube de puntos que cubre una inmensa región de dispersión del plano . ara las necesidades pr$cticas, es razonable considerar curvas medias de adherencia. Evidentemente, tal consideración proporciona riesgos por denición. 'sí, siempre que la seguridad de la locomotora no esté en +uego o que est$ no llegué a un desarrollo comprometido, se puede asumir las curvas promedio de adherencia para el c$lculo del esfuerzo m$)imo de tracción disponible en el aro de las locomotoras.
*%%
Form"la de Parodi-Tetrel F! +o"$ion *%es des aco.lados F! +o"$ion *%es aco.lados
)%
Form"la de +"ssba"n
(%
'%
&%
$% %
*%
+%
,%
-%
%$&%
'%
(%
)%
*%%
**%
Velocidad [Km/h]
&ig. /. 5 oeciente de adherencia en función de la velocidad
El c$lculo del coeciente de adherencia fue propuesto por varios autores. ales como &. Douvion, aradi-retel # &. Dussbaun, las relaciones relativas a la variación del coeciente de adherencia en función de la velocidad # a los coecientes iniciales µ !, los cuales dependen del tipo de locomotor como se mostrara en la tabla /./.
Xona de riel seco
Xona de riel h1medo
&ig. /. > oeciente de adherencia inicial en función de la velocidad Ferr&'$rrle% N$'&"$le% Del J$)1" - JNR "i#o de $ocomotora
c
Loco:otora Diesel
!2'5
Loco:otoras sicas
!2+5
odernas
!22
Loco:otoras sicas )l>sicas
!32+
odernas
!35
C$0"&% de Ferr& de l$ Feder$'1" S!7$ 9 CFF "i#o de $ocomotora
c
Loco:otora )l>sicas
!2! a !2$
Loco:otoras odernas
!2+ a !2
Ferr&'$rrle% Br#:"'&% 9 BR "i#o de $ocomotora
c
Loco:otora con lijadoras
!3$
Loco:otora sin lijadoras
!2!
S&'ed$d N$'&"$l de C$0"&% de Ferr& de Fr$"'$ - JNR "i#o de $ocomotora
c
Loco:otoras de )orriente )ontinua )l>sicas otores a edia 4ensión
!25
otores a (lena 4ensión
!27
Loco:otoras de )orriente )ontinua odernas 4ruc? ono:otor
!33
Loco:otoras ono->sicas
!33
!35
De!#%'4e" B!"de%;$4" 9 DB "i#o de $ocomotora
c
Loco:otora ono->sicas
!33
Loco:otoras Diesel
!3!
abla /. /. oeciente de 'dherencia Plobal
DIAGRA+AS omo #a se menciono anteriormente, el plano de
= R9l + R9! + R2 + R3 + R4
"a resistencia total por gradiente # por inercia, ser$n calculadas para el peso total del tren (l8%9, en cambio que la resistencia total por curvatura, ser$ calculada para el peso de la locomotora 1nicamente.
F [Kg]
Curva de )d0erencia 1lobal F u
Curva de +esistencias Totales
Curva de Es,uer-o M./imo
Velocidad Crítica
Velocidad de Régimen
Velocidad [km/h]
&ig. /. ; Praco Peneral Esfuerzo Q 7elocidad Vel&'d$d 'r#'$ "a velocidad critica es aquella velocidad donde se consigue el esfuerzo de tracción m$)imo por simple adherencia. Es un valor teórico de c$lculo, servir$ para apro)imaciones del peso de la carga m$)ima de arrastre del tren. El esfuerzo tractivo neto de la locomotora es m$)imo para la velocidad critica. Vel&'d$d de RÉGI+EN Es la velocidad que se usa para el dise2o geométrico # ser$ la m$)ima velocidad que desarrolla el vehículo circulando por una determinada topografía # donde el esfuerzo tractivo neto es cero. Pr$camente, la velocidad de régimen esta representada por el punto de intersección de la curva resistencia totales (" # la curva de esfuerzos m$)imos )*. El c$lculo de esta velocidad se realizara
mediante apro)imación por tanteos sucesivos #a que esta en función de las resistencias en recta # horizontal de la locomotora # de los vagones, razón por la cual se debe asumir una velocidad tentativa que pueda servir para el c$lculo adecuado. ESFUER*O TRACTIVO NETO ETN 3e la gura /.B, donde se muestra la curva de esfuerzo tractivo de una locomotora # la curva de esfuerzos totales, se puede deducir que mientras la curva de esfuerzo tractivo este sobre la de resistencia, la locomotora estar$ acelerando # el punto donde se cruzan las curvas, ser$ conocido como el de velocidad de equilibrio o velocidad de régimen, que es la velocidad m$)ima admisible para la locomotora en esas condiciones. Entonces el esfuerzo tractivo neto, ED o EV es la diferencia del esfuerzo m$)imo que se puede desarrollar en el aro de la locomotora # la resistencia de esa locomotora en recta # horizontal que ofrece la locomotora # los vagones, como se describe en la ecuación H/.>>I. %TN = $ g − R! $ g
= $ & − Rl
<4 = Esfuerzo tractivo neto H?gI. @ g = &uerza tractiva H?gI. Rl = esistencia total de la locomotora en recta # horizontal H?gI. R, = esistencia total de los vagones en recta # horizontal H?gI.
CAPACIDAD DE ARRASTRE "lamada también, capacidad de tracción, es la cantidad m$)ima que se pueda transportar con el m$)imo n1mero de vagones o vehículos sin que ello conduzca al calentamiento e)cesivo de los motores. *e denir$ la capacidad de tracción de una locomotora como la m$)ima carga a ser remolcada, de tal manera que se garanticen las siguientes condiciones! "a salida del tren en los puntos m$s críticos del perl del trecho considerado. Gperación del tren en las rampas mas pronunciadas # largas, a una velocidad de equilibrio que corresponde al punto de referencia de la locomotora. "a garantía de seguridad en las rampas largas. Utilización de motores de tracción dentro de un rango de temperatura compatible con los límites establecidos por la clase de calentamiento de sus rodamientos.
ara el c$lculo se toma en cuenta el Esfuerzo ractivo Deto ED, el cual dividido entre la resistencia especíca en recta # horizontal de los vagones # de la resistencia en gradiente, proporcionara el peso o tonela+e al que nos referimos. 'A =
%TN r ! + r 2
)A = apacidad e arrastre HonI r , = esistencia especíca en recta # horizontal de los vagones H?g4onI r 2 = esistencia especíca en gradiente H?g4onI
CAPITULO <( LONGITUD VIRTUAL CARACTERÍSTICAS ara entender el concepto de longitud virtual se presentara a continuación algunos conceptos relativos al trazado # al traba+o realizado por un tren entre dos puntos. Longitud real. Es el desarrollo efectivo de un e+e para un determinado camino o
trazado. Entonces se dene la longitud virtual de un trazado, como el trazado ideal de una vía en recta # horizontal equivalente a la longitud real estableciéndose varios criterios de equivalencia. Estos criterios son! 8gualdad en el traba+o mec$nico. 8gualdad en los gastos de e)plotación. 8gualdad en los tiempos de recorrido. 8gualdad en los gastos de tracción. "as longitudes virtuales se pueden tratar desde dos puntos de vista! 3esde el punto de vista del esfuerzo tractor necesario para vencer la resistencia al avance. 3esde el punto de vista de la determinación de gastos totales que produce un determinado recorrido por su trazado en comparación con uno recto # horizontal. El ob+eto de la longitud virtual es el de comparar dos o m$s trazados entre dos estaciones con la nalidad de oti:izar el tr>;co de carga # reducir los costos de oeración, mediante el tren # el trazado m$s económico. "a longitud virtual de un trazado, de longitud real Lr con rampas, curvas, en el que el traba+o necesario para vencer las resistencias sea el mismo que en el trazado real suponiendo iguales condiciones de velocidad carga # e)plotación se calculara de la siguiente manera! raba+o realizado sobre una longitud real . Traba()
= T R = # ⋅ ( r 9 + r 2 + r 3 ) ⋅ Lr
raba+o realizado sobre una longitud virtual.
Traba()
= T R = # ⋅ r 9 ⋅ L!
4 R = raba+o realizado sobre una longitud real # virtual. / = eso del tren. r 1 = esistencia especica en recta # horizontal. r 2 = i = esistencia especica en curva. Lr = "ongitud real. L, = "ongitud virtual.
3e esta manera se considera que el traba+o realizado entre los dos trazados es el mismo aplicando un criterio de equivalencia entre ambos, igualando las ecuaciones de longitudes virtual # real, en el que la potencia deber$ ser la misma, se obtendr$ la relación, que e)iste entre la longitud virtual # la longitud real! # ⋅ ( r 9
+ r 2 + r 3 ) ⋅ Lr = # ⋅ r 9 ⋅ L!
( r 9 + r 2 + r 3 ) ⋅ Lr r 9
α = L!
r 9
= L!
+ r 2 + r 3 r 9
= α ⋅ Lr
! α = oeciente virtual.
*i se considera el mismo trazado entre dos puntos con la misma carga en tonela+e, tanto para la ida como para el retorno0 la relación de las longitudes virtuales estar$ dada por la siguiente e)presión mostrada en la ecuación H5.BI. L!
=
L!9 + L! 2
2
L,1 = "ongitud virtual de ida. L,2 = "ongitud virtual de retorno.
ara un tonela+e diferente consideraremos la siguiente relación!
L!
=
L!9 ⋅ α + L! 2 ⋅ β
α + β
α β = oecientes virtuales tanto a la ida # al retorno respectivamente.
α =
β =
r 9 i*a
± r 2 + r 3 r 9 i*a
r 9 ret)r+)
± r 2 + r 3
r 9 ret)r+)
r 1 ida 6 esistencia especica en recta # horizontal para la ida, r 1 retorno 6 esistencia especica en recta # horizontal para el retorno.
"os coecientes α β , tienen diferente valor, a pesar de ser relativos al mismo trazado, esto se debe a que est$n en función de la resistencia en recta # horizontal, la pendiente # la resistencia en curva. or e+emplo, un trazado que une dos puntos va a proporcionar un coeciente a la ida, mas alto que al retorno si es que la pendiente fuera positiva, #a que en la subida se e+erce mucha m$s resistencia. TRABAJO DESARROLLADO EN CURVA ara tomar en cuenta el traba+o en curva necesario para vencer las resistencias en un tramo, # que adem$s utilizaremos para hallar la longitud virtual del trazado, se tomara la longitud real como el arco descrito por el tramo curvo Lc, como se muestra en la &ig. 5.%. T 3
= T ' = r 3 ⋅ L'
4 3 = 4 ) = raba+o desarrollado en curva. r 3 = r c = esistencia especica en curva. L3 = L) = "ongitud real del arco de curva. R = adio de curvatura. θ = 'ngulo de curvatura.
&ig. 5. % 'rco descrito por el tramo curvo Lc T 3
= !D3 ∗9G −H ⋅ b ⋅ θ
ρ = !D3 ∗ 9 −H ⋅ b T '
= ρ ⋅θ
# = rocha de la vía
En la abla 5.%. a continuación mostraremos la in(uencia de la trocha sobre el traba+o en curva, donde demostramos que a ma#or ancho de trocha, ma#or ser$ el traba+o desarrollado en curva. b [m] 1+7+
!!!!!1$+
1$35
!!!!!125
1!!!
!!!!!!'73
abla 5. % 8n(uencia de la trocha sobre el traba+o en curva. ALTURA VIRTUAL "a altura virtual de un trazado esta denida como la diferencia de cotas de dos puntos, como se muestra en la gura 5./, es decir, la longitud real del trazado multiplicada por la pendiente del mismo. En la gura 5.5 se muestra gr$camente la relación de la longitud real con la pendiente.
&ig. 5. / 3iferencia de cotas entre dos puntos. 3e la ilustración anterior, la longitud real de un trazado cualquiera estar$ representada en la gura 5.5.
&ig. 5. 5 "ongitud real del trazado 3e la gura 5.5 se tomara al seno de α como equivalente de la tangente de a, debido a que la pendiente m$)ima admisible para la tracción es de 5C Y4 oo, # por esto la diferencia entre estas ser$ despreciable. ara los posteriores c$lculos tomaremos la ecuación ! i
= r 2 =
h Lr
h = Lr ⋅ i h=
Lr ;,-< ⋅ i;- K ,-<
9GGG
h = 'ltura virtual HmI. i = r 2 6 endiente del trazado HY4 ooI
NOCIONES DE RA+PAS INOCUAS, NOCIVAS(
"a pendiente ser$ el factor que determine los esfuerzos realizados tanto a la ida como al retorno de un determinado trazado.
Una subida, que se denominara rampa nociva <gura 5.;=, de aquí en adelante, proporcionara ma#ores esfuerzos comparados con los de una ba+ada, llamada rampa inocua <gura 5.>=, o un tramo horizontal, denominado rampa indiferente0 por este motivo se muestra la in(uencia de dicho factor para el c$lculo de los esfuerzos. RA+PAS INOCUAS r% Z i
&ig. 5. > ampa inocua $ 9
Entonces para el esfuerzo en subida tenemos! ara el esfuerzo en ba+ada!
$ 2
= ; P l + "< ⋅ ;r 9 + r 2 <
= ; P l + "< ⋅ ;r 9 − r 2 <
Entonces el esfuerzo promedio estar$ dado por!
$ = ; P l + " < ⋅ r 9
$ = R9
or tanto! ( = eso de la locomotora. % = eso del tren.
r 1 = esistencia especica en recta # horizontal r 2 = esistencia especica por gradiente. R1 = esistencia total en recta # horizontal.
Este esfuerzo resulta igual al esfuerzo en recta # horizontal, a este tipo de rampas se denomina inocuas. RA+PAS NOCIVAS
r% [ i
&ig. 5. ; ampa nociva. ara el esfuerzo en subida tenemos! S para el esfuerzo en ba+ada!
$ 9
= ; P l + "< ⋅ ;r 9 + r 2 <
$ 2
=G
Entonces el esfuerzo promedio!
$ = ; P l + "< ⋅
( r 9 + r 2 ) 2
or tanto al retornar no realiza traba+o, a estas rampas se las denomina nocivas. RA+PAS INOCUAS CON CURVA
= ; P l + "< ⋅ ;r 9 + r 2 + r 3 < $ = ; P l + "< ⋅ ;r 9 + r 3 < $ 2 = ; P l + "< ⋅ ;r 9 − r 2 + r 3 < $ 9
RA+PAS NOCIVAS CON CURVA
= ; P l + "< ⋅ ;r 9 + r 2 + r 3 < ;r + r 2 + r 3 < $ = ; P l + " < ⋅ 9 $ 2 = G 2 $ 9
"as curvas, cuando est$n ubicadas en trazados con rampas inocuas act1an con toda su resistencia, en cambio cuando se encuentran en trazados con rampas nocivas, act1an con la mitad del valor de la resistencia, es decir, la in(uencia de las curvas es ma#or en trazados con rampas inocuas. EL TRABAJO EN FUNCIÓN DE LA RESISTENCIA ESPECIFICA EN RECTA Y HORI*ONTAL ara facilitar los c$lculos pondremos al traba+o en función de la resistencia especica en recta # horizontal utilizando las relaciones antes obtenidas. En la gura 5.B est$n representados los c$lculos para el traba+o en función de la resistencia especica en recta # horizontal.
&ig. 5. ; raba+o en función de la resistencia especica en recta # horizontal. INFLUENCIA DE LA GRADIENTE EN EL TRABAJO "a abla 5./ muestra las consideraciones a tomar para realizar el calculo de la longitud virtual en función del traba+o realizado. INCU"S r 1 3 i F 1 6 Subida
NCI4"S r 1 5 i
F 2 6 Baada
F 1 6 Subida
Recta sin C"r$a sin Recta con C"r$a con Recta con C"r$a con Recta con C"r$a con .endiente .endiente .endiente .endiente .endiente .endiente . endiente . endiente
Σ
T 1
.
.
.
.
.
.
.
.
T 2
0
0
.
.
/
/
.
.
T %
0
.
0
.
0
.
0
.
F 2 6 Baada Recta con . endiente
C"r$a con .endiente
0
0
abla 5. / onsideraciones a tomar para realizar el calculo de la longitud virtual ' través de la gura 5.@, se e)plicara la importancia e in(uencia de la gradiente sobre el traba+o realizado.
&ig. 5. B 8mportancia que tiene la gradiente sobre el traba+o realizado.
CAPITULO = TEORÍA DEL DESCARRILA+IENTO GENERALIDADES En la medida que evolucionaron los trenes, se ha tratado de incrementar las velocidades de transito de los mismos, tratando al mismo tiempo de reducir el peso muerto de las locomotoras # vagones. ero ocurre que a medida que se reduce el peso # se aumenta la velocidad disminu#e la estabilidad de marcha # la seguridad al descarrilamiento en el sistema de guiado con rieles convencionales. "a seguridad contra el descarrilamiento entonces, se convierte en un estudio mu# importante para la evolución del transporte por ferrocarril, de esta manera se ha considerado el an$lisis propuesto por los 8ngenieros Dadal # . "a\te, como las teorías del descarrilamiento, para determinar la ma#or seguridad de circulación de los trenes. *e recurre entonces a métodos que proporcionaran una reducción en los efectos din$micos en caso de accidentes, procurando así ma#or seguridad # menor da2o usando una concepción estructural liviana. TEORIA DEL DE%CARRILLA+IENTO-FOR+ULAS DE NADAL Y LAFFITE El an$lisis de la teoría del descarrilamiento # las relaciones o fórmulas de Dadal # "a\te, representan las consideraciones mínimas usadas cl$sicamente como criterio o denición para la seguridad de la circulación. *e pasar$ a e)plicar algunas de las consideraciones previas sobre la inscripción en curvas de los vehículos ferroviarios.
&ig. >. % osición e)trema oblicua, limite de la marcha libre. El 0$#er$l 012l 'l:%'& e" 0$r'4$ uando un vehículo pasa de una alineación recta a una curva sigue la dirección rectilínea hasta que el borde de la pesta2a de la rueda e)terior delantera choca contra el riel e)terior oblig$ndole a cambiar de dirección. Es ésta la llamada Tposición e)trema oblicua, límite de la marcha libreT. 7éase la gura >.%.
&ig. >. / Piro del bogie hasta la posición de la e)trema simétrica, limite de la marcha forzada. *iguiendo su marcha en la curva, el vehículo gira sobre sí mismo adoptando posiciones comprendidas entre la anterior # una posición llamada Te)trema simétrica, límite de la marcha forzadaT la cual ocurre cuando el e)cedente de fuerza centrífuga lanza al e+e posterior contra el carril e)terior. 7éase la gura >./.
"a posición que se presenta en la gura >./, corresponde a la e)trema simétrica no enca+ada # ocurre cuando el $ngulo de ataque positivo de la rueda e)terior delantera ha disminuido hasta su valor mínimo, al chocar contra el riel e)terior, gira el bogie # presiona la rueda e)terior trasera contra el riel e)terior con un $ngulo de ataque negativo.
3ependiendo del sobre ancho de la vía, el radio de la curva # el largo de la base rígida, por e+emplo en los vagones de dos e+es en curvas de radio reducido #
sobre ancho mínimo, cabe la posición e)trema simétrica enca+ada, límite de la marcha forzada. 7éase la gura >.5.
El estudio de la inscripción de un vehículo en curva se basa, en dos posiciones límite fundamentales! (osición etre:a o#licuaC l:ite de la :archa li#re @ig $19 (osición etre:a si:6tricaC l:ite de la :archa -orzada @ig $29
Estos casos de posición de la rueda oblicua al carril, en los cuales el contacto entre ambos se hace en dos puntos! uno sobre la rueda # el otro sobre el lado de la pesta2a, son las situaciones m$s propicias al descarrilamiento.
El choque de la pesta2a con el riel, es decir, el contacto de la rueda con el mismo en dos puntos, también ocurre en el movimiento de serpenteo o lazo de los vehículos en los alineamientos rectos debido al +uego u holgura entre pesta2as # carriles.
3ebido a dicho +uego u holgura entre pesta2as # carriles el par de ruedas, en su movimiento de avance, puede ocupar una posición oblicua con relación a aquellos formando con los mismos un $ngulo de ataque ϕ, en analogía con la circulación en curva. 7éase la gura >.>.
El movimiento de lazo aumenta con la velocidad # puede ser de gran importancia, e incluso violento, con riesgo de descarrilamiento.
&ig. >. 5 8nscripción de la rodadura en curvas posición enca+ada.
&ig. >. > Kovimiento de serpenteo o lazo. En todos estos casos de posición oblicua de la rueda al riel, seg1n un $ngulo de ataque ϕ , el contacto con éste se realiza en dos puntos, uno sobre la rueda # el otro sobre el lado de la pesta2a. *i el radio del acuerdo de la pesta2a es sucientemente amplio, la línea de contacto es 1nica, tal como 'A], gura >.B. El punto BE se ale+a de A cuanto ma#or es el $ngulo de ataque ϕ # menor la inclinación del lado de la pesta2a.
ueden e)istir dos líneas de contacto, por desgaste de la rueda, # cuando el radio del acuerdo de la pesta2a es menor que el del riel.
En el movimiento de rotación de la rueda, su e+e instant$neo corresponde a la generatriz de contacto que pasa por el punto A # el desplazamiento de un punto de ella, tal como BE, es un arco de círculo cu#o centro est$ sobre esa misma generatriz.
"os puntos de esa línea de contacto, como BE, se deslizan sobre el riel venciendo la fuerza de rozamiento originada por el empu+e lateral que act1a sobre la línea de contacto de las supercies de rueda # riel.
&ig. >. ; 3etalle de los acuerdos de la pesta2a # riel. Kientras se produzca el deslizamiento la rueda no subir$ sobre el riel. *in embargo, si la fuerza de rozamiento llega a un valor sucientemente grande, debido a ese empu+e lateral, para que dicho deslizamiento cese, el punto A] se inmoviliza, convirtiéndose en centro instant$neo de rotación # la rueda se levanta por detr$s girando alrededor de A]. Entonces, este pasa a ser el punto de aplicación de la carga # de la resultante de las fuerzas de rozamiento horizontales de todas las ruedas del vehículo. El punto A], que al principio se encuentra sobre el acuerdo de la pesta2a, pasa así r$pidamente al lado inclinado de la misma #, a menos que el valor de sea sucientemente grande, la rueda monta al riel. Pr$camente esto se e)plica seg1n ilustra la gura >.;.
&ig. >. B El radio del acuerdo de la pesta2a es sucientemente amplio. "a rueda transmite al riel la carga # el empu+e lateral ^, los cuales tienen por resultante la fuerza . 3icha resultante admite una componente D perpendicular al plano tangente que contiene a la generatriz de contacto ruedariel que pasa por el punto A] analizado, # una componente en dicho plano tangente inclinado.
En principio la rueda, empu+ada por la reacción de guiado gira sobre el acuerdo de la pesta2a # desliza en el plano inclinado de la misma mientras el valor de sea sucientemente grande.
En la medida que disminu#a el valor de la carga en la rueda #4o aumente el de la fuerza ^, disminuir$ la componente # aumentar$ fD. 'l igualarse cesa el deslizamiento, inmoviliz$ndose el punto A] que pasó al lado inclinado de la pesta2a, el cual se convierte en centro instant$neo de rotación, # la rueda monta al riel produciéndose el descarrilamiento.
En ese momento de equilibrio, antes del descarrilamiento, se cumple la siguiente relación! P
= tag ( β − ψ ) =
tag β − tag ψ
9 ± tag β ⋅ tag ψ
donde ψ es el $ngulo de rozamiento # tag ψ = , el coeciente de rozamiento rueda-carril. P
=
tag β −
9 ± ⋅ tag β ⋅
= P ⋅
tag β −
9 ± ⋅ tag β ⋅
"a ecuación >.5 es la e)presión que es conocida como fórmula de D'3'", que no toma en cuenta la in(uencia del $ngulo de ataque ni el di$metro de la rueda.
"a fórmula del 8ngeniero espa2ol . "a\te es, en tal sentido, m$s completa, como se demostrar$. omo se di+o, observando la gura >.B, el valor de u # también el de h dependen del $ngulo de ataque.
El valor de h puede tomarse, en promedio, igual a J milímetros para una rueda de :>C mm a /.CCC mm de di$metro en su círculo de rodadura # para $ngulos de ataque entre CL # /L.
El valor u queda determinado por la fórmula! &
= ( r ± h ) ⋅ tag β ⋅ tag ϕ
Gbservando la gura >.@, puede verse que la tra#ectoria elemental del punto A] es normal a 'A] # forma un $ngulo γ con la vertical. or lo tanto el esfuerzo de rozamiento fD no se pro#ecta verticalmente sino con la inclinación γ # su pro#ección ortogonal vale! 1N ⋅ cos γ − 1N ⋅ se+γ = 1N ⋅ ( cos γ − se+γ )
&ig. >. @ 3etalle en tres dimensiones de cómo es medido el $ngulo γ . cos γ − se+γ =
&−h &2
± h2
En consecuencia, la fórmula H>./I, se convierte en la fórmula de "a\te! ' 2
=
P
=
tag β − ⋅ ( cos γ − se+γ )
9 ± ⋅ tag β ⋅ ( cos γ − se+γ ) 0
El término P , ha probado que constitu#e una ecaz medida para evaluar la seguridad del rodamiento. El valor del $ngulo de inclinación del lado de la pesta2a de la rueda est$ JG comprendido entre!
≤ β ≤ DG . 0
"as investigaciones han demostrado que P , es generalmente mucho m$s peque2o que %,C para el rodamiento normal del vehículo. Es decir que pr$cticamente se tiene la condición de que en el material móvil cl$sico se necesita una carga mínima en la rueda igual o ma#or que el m$)imo empu+e lateral que pueda recibir, para evitar el riesgo de descarrilamiento. ' 2
=
P
=
e-&(e lateral car ga e+ la r&e*a
e-&(e lateral ≤ car ga e+ la r&e*a ≤ P
EVALUACIÓN DE ESFUER*OS Y DI+ENSIONA+Ie"TO DE LOS ELE+ENTOS ESFUER*OS >UE ACT?AN SOBRE LA VÍA eóricamente, la vía debería soportar esfuerzos procedentes del peso de los vehículos # fuerzas centrífugas e+ercidas por estos en las curvas. "a acción de estos esfuerzos es adicionada por ciertos otros esfuerzos de car$cter anormal que proceden de las características constructivas de la vía # de los vehículos que circulan sobre ella. 'sí veremos los esfuerzos laterales producidos por un movimiento transversal debido a la diferencia entre el ancho normal de la vía # el ancho que separa las supercies e)teriores de las pesta2as de la rueda0 efectos de inercia que modican las acciones normales del material sobre la vía debido a inevitables irregularidades en su planta # perl0 las fuerzas que transmiten los muelles a las ruedas # estas a los rieles al estudiar la marcha de las locomotoras.
En general los esfuerzos a los que estar$ sometida la vía son verticales # horizontales. "os primeros producidos por las cargas de los vehículos que circulan por la vía, los esfuerzos horizontales que pueden ser longitudinales, como los producidos por la temperatura, o transversales producidos por el movimiento de lazo o serpenteo de los vehículos en la vía, que provoca el choque de la pesta2a de las ruedas del tren contra la cabeza del riel. ESFUER*OS TRANSVERSALES "os esfuerzos transversales sobre la vía se producen tanto en curva como en recta. En curva se origina en la fuerza centrífuga o en el peralte para todos aquellos casos en que la velocidad no sea e)actamente aquella para la cual ha sido calculado el peralte0 estos esfuerzos estar$n dirigidos al e)terior de la curva para velocidades e)cesivas, # hacia el interior si la velocidad es mas reducida que la teórica al peralte establecido. En recta los esfuerzos transversales son debidos al movimiento del lazo de los vehículos que son inevitables # se amplían autom$ticamente por los defectos de las locomotoras, del material móvil # de la propia vía.
Estos esfuerzos, que se e+ercen sobre la parte superior de los rieles, tienden a volcar estos # destruir su su+eción sobre los durmientes produciendo el arrancamiento de los tirafondos interiores0 pueden tener también por efecto el ripado de la vía, es decir, su desplazamiento en el sentido transversal. Estos problemas se hacen m$s per+udiciales para la estabilidad de la vía # m$s
desventa+osos desde el punto de vista del coste de la conservación de la vía, #a que esta constituida esencialmente para resistir los esfuerzos verticales que obligan a la vía a traba+ar en un sentido en el cual se encuentra menos apta para resistir. ' pesar de ello el an$lisis de la teoría del descarrilamiento # su seguridad, se considera suciente para la resistencia de la vía en sentido transversal. ESFUER*OS LONGITUDINALES Estos esfuerzos son inherentes tanto a las condiciones de establecimiento de la vía como al movimiento de los vehículos sobre la misma, todos estos esfuerzos ser$n soportados por el balasto # los durmientes.
"a libre dilatación de los rieles por efecto de la temperatura es el mas importante de los esfuerzos longitudinales producidas en el establecimiento de la vía. *i no e)istiera intervalos libres entre los e)tremos de dos rieles consecutivos, pueden llegar a acumularse en las las de rieles tensiones anormales tan grandes que produzcan el pandeo de la vía. Gtras fuerzas longitudinales son!
"os golpes de las ruedas sobre la cabeza del riel al paso de las +untas. El rozamiento del deslizamiento de las ruedas producidas durante el frenado de los trenes, que da lugar también al corrimiento de los rieles, sobre todo en la parte inferior de las pendientes # las inmediaciones de las estaciones. El rozamiento producido por el deslizamiento de las ruedas sobre el riel interior de las curvas, a causa del menor recorrido que efect1a la rueda interior. "os esfuerzos de tracción que a causa de la adherencia e+ercen las ruedas motoras de las locomotoras, sobre todo en los arranques. "a fuerza viva del movimiento giratorio de las ruedas no frenadas al frenarse los dem$s e+es. ESFUER*OS VERTICALES "os esfuerzos verticales se transmiten por las ruedas de los vehículos # resultan primordialmente de la carga est$tica de estos. *e debe considerar entonces, que los esfuerzos verticales pueden ser debidos a la vía como a los vehículos. Estas cargas verticales en movimiento pueden sufrir un incremento por las siguientes causas, atribuibles al vehículo en circulación como a la vía misma!
7ariación entre la repartición del peso entre los e+es debido, a desnivelaciones normales o accidentales de los rieles, # la defectuosa regulación de los muelles de suspensión de las locomotoras # vehículos. "os efectos de las oscilaciones de la masa suspendida sobre los resortes de suspensión. "a acción de la componente vertical del esfuerzo oblicuo de las vías en las locomotoras dotadas de esta clase de transmisión. "a desigual repartición en las curvas del peso de un e+e entre ambas ruedas del mismo. "os defectos del material móvil, especialmente de las ruedas que si presentan plano de ovalación, producen un martilleo sobre los rieles.
"os rieles en general resisten f$cilmente a estos esfuerzos de (e)ión por las cargas verticales en el intervalo de dos durmientes consecutivos, pero su traba+o puede aumentar considerablemente por un durmiente suelto o mal bateado, llegando a duplicarse la luz del vano normal entre durmientes. 'sí la resistencia de los rieles depende no solo de su sección # calidad si no de las características # resistencia de los dem$s elementos que constitu#en la vía.
'sí mismo, los durmientes soportan esfuerzos generalmente peque2os debido a que sus dimensiones transversales o secciones, se encuentran previstas con amplitud.
El balasto es el elemento m$s sensible de la vía a los esfuerzos verticales. *u debilidad puede acarrear consecuencias desastrosas para los dem$s elementos de la vía. "a resistencia del balasto depende en general del grado de cohesión que ba+o los durmientes se obtiene mediante el bateo. *i esta cohesión fuera deciente provocaría una disminución de la resistencia del balasto produciendo el hundimiento de la vía en forma ondulatoria, como se muestra en la gura ;.%, originando fuerzas de aba+o hacia arriba, provocando a(o+amiento en los puntos de su+eción.
*e debe tener en cuenta que, los esfuerzos verticales producidos por las cargas est$ticas, son menores a los que realmente se producen debido al efecto din$mico de las cargas de los vehículos en movimiento. or tal motivo, los
esfuerzos o cargas a los que esta sometida la vía deben ser afectados mediante un coeciente de ma#oración.
&ig. ;. % 9undimiento al paso de las cargas. El c$lculo de los esfuerzos que dan lugar el paso de los vehículos, por (e)ión de la vía sobre el balasto, puede dividirse en dos grupos principales de teoría.
+@#&d&% ;$%$d&% e" l$ #e&r5$ del $)&y& d%'re#& del rel onsideran la hipótesis de que los apo#os rígidos <eoría de Vinler= # de apo#os el$sticos <eoría de Ximmermann, *ch_edler, 3eer, 3esprets # otros= +@#&d&% ;$%$d&% e" l$ 4)1#e%% del $)&y& '&"#"!& y !"6&r0e del rel *upone que el riel se encuentra apo#ado de forma continua # uniforme, # que las cargas que se encuentra sometido producen una deformación vertical proporcional. +ÉTODO de INLER El método de Vinler, tiene como hipótesis principal los aoos rgidos , en la cual se prescindir$ de la naturaleza del balasto # de la plataforma.
&ig. ;. / 9ipótesis de Vinler. En el caso de una sucesión de cargas de valor ( la hipótesis mas desfavorable ser$ aquella en que los tramos cargados alternen con los descargados. El método de Vinler establece que la posición de cargas que dan lugar al m$)imo momento (ector esta representada por la gura ;./ para la cual! 3 = G!9 ⋅ P ⋅ *
( = arga = Komento (ector d = separación entre durmientes
+ÉTODO de *I++ER+ANN Ximmermann parte de la hipótesis general de que las reacciones en los aoos el>sticos, son proporcionales a las deformaciones o (echas del riel sobre los mismos. *e admite las teorías de *ch_edler, que prescinden completamente de la acción de los dos tramos contiguos sobre los sometidos al c$lculo.
&ig. ;. 5 rimera 9ipótesis de *ch_edler *ch_edler.
&ig. ;. > *egunda 9ipótesis de
< = Kódulo de elasticidad del acero F = Komento de inercia de la sección del riel. 9
9
=
9
+
9 2
' ⋅ b ⋅ &
[γ ϕ ]
6 ompresibilidad del balasto ba+o el durmiente de características determinadas, que anteriormente se denomino característica del durmiente. D1 =
9
D2 = ompresibilidad del propio durmiente. arga necesaria para comprimir % cm
el durmiente. En el caso m$s desfavorable, es decir, trat$ndose de durmiente de madera # con las dimensiones corrientes de las placas de asiento de los rieles Vignoles, se tiene apro)imadamente, D2 = >C on. γ =
J % ⋅ ⋅ * 3
Pr0er$ 4)1#e%%( ara el centro del tramo /-5, el momento m$)imo positivo tiene por valor!
9 4
= P ⋅ * + 2
=
9 γ + D γ + D = P ⋅ * ⋅ P ⋅ * ⋅ 4 4γ + 9 9Jγ + 4
Es de notar que la aplicación de las ecuaciones generales de pórtico m1ltiple al caso de cinco tramos, suponiendo cargados el central # los dos e)tremos, o al de siete tramos con la misma hipótesis de carga tendríamos!
93 + 4Hγ + Eγ 2
9
3 = P ⋅ * ⋅ 4 9E + 44γ + 3γ 2
9 ED + HJγ + H24γ 2 + 32γ 3 = P ⋅ * ⋅ 4 942 + JJγ + 3γ 2 + γ 3
"as diferencias entre los valores de correspondientes a cinco # siete tramos, son insignicantes # comparados con la de tres tramos, se observa en estos un aumento que varia de / al %CM cuando el valor de γ oscila entre C.B # ;, cifras que alcanza ordinariamente. Se!"d$ 4)1#e%%( 2
= P ⋅ * ⋅
9 4γ γ = P ⋅ * ⋅ 3γ + 2 4 3γ + 2
+ÉTODO DEL APOYO ELSTICO CONTINUO onocido también con el nombre de Kétodo de Ximmermann 8, conduce a resultados mas apro)imados a la realidad. "a hipótesis es la de considerar el riel sometido a reacciones continuas obedientes a la le# de proporcionalidad de Vinler, es decir, suponer el riel colocado sobre un asiento el$stico continuo en vez de sobre durmientes aislados
&ig. ;. ; 7iga innita sobre lecho el$stico.
&ig. ;. B 7iga cticia de ancho b %. b9
=
;l − s < ⋅ b *
la Ecuación 3iferencial A$sica de Ximmermann % ⋅ 5 ⋅
L
=4
* 4 6 *7 4
= −' ⋅ 6 ⋅ b9
4 ⋅ % ⋅ ' ⋅ b9
*i L =Unidad el$stica o El$stica de la vía # = −
′ =
L
9 * 4
⋅
4 * ′ 4
= ( ' 9 ⋅ e ′ + ' 2 ⋅ e − ′ ) ⋅ cos ′ + ( ' 3 ⋅ e ′ + ' 4 ⋅ e − ′ ) ⋅ cos ′
de la solución se conocen las curvas asimétricas de Xafra! η = e − 7′ ( cos 7 ′ + se+ 7 ′)
µ = e − 7′ ( cos 7 ′ − se+ 7′)
" π/2 π/4
π
π/4
/
/ .
.
µ η
3π/4
1:0
3π/4
π
7
&ig. ;. @ 3iagrama de deformación # momento producto de % S las ecuaciones fundamentales completas ser$n!
=
9UD38K8EDG
KGKEDG
3 =
P =
E*8`D
7
⋅ ⋅ e L ⋅ cos + se+ 2 ⋅ b9 ⋅ ' L L L "
9
−
7
7 7 ⋅ L ⋅ e L ⋅ cos − se+ 4 L L
"
−
7
⋅ ⋅ e L ⋅ cos + se+ 2 ⋅ b9 L L L "
9
−
Este método presenta la venta+a de que es mu# f$cil darse cuenta gr$camente de la in(uencia de una sección de cargas tal como la producida por los e+es de una locomotora, mediante la adición de las ordenadas de las líneas de in(uencia respectivas. HIPÓTESIS DE TALBOT *upone la e)istencia de un coeciente G, denominado módulo de vía, denido como la carga que actuando de forma uniforme a lo largo del riel, produce un
asiento o hundimiento igual a la unidad. Entonces la reacción del soporte en términos de presión esta dada por la ecuación < = ; ⋅
0 = arga producida por el peso de las ruedas. G = Kodulo de vía. = desplazamiento vertical.
"os valores del módulo de vía G com1nmente usados en los c$lculos se encuentran en un rango que va desde %/B g4cm / para plataformas de modulo el$stico de %5C g4cm/ hasta 5/% g4cm/ para plataformas de modulo el$stico de @CC g4cm/. 6
= "⋅4
9UD38K8EDG
9
⋅e
J4 ⋅ % ⋅ 5 ⋅ ; 3
−
7 L
7 7 ⋅ cos + se+ L L
% = arga producida por el peso de la rueda. G = Kodulo de vía. = 3esplazamiento vertical. < = Kodulo de elasticidad F = Komento de inercia. = 3istancia entre la sección de calculo # el punto de aplicación de la carga. L = El$stica de la vía calculada con la ecuación H;.BJI. = " ⋅ 4
KGKEDG
J4 ⋅ ;
L = 4
E"W*8' <
E*8`D
% ⋅ 5
= "⋅
4
⋅e
−
7 L
7 7 ⋅ cos − se+ L L
4 ⋅ % ⋅ 5 ;
;
J4 ⋅ % ⋅ 5
⋅e
−
7 L
7 7 ⋅ cos + se+ L L
"os métodos e)plicados anteriormente respecto al apo#o el$stico del carril en forma continua # uniforme, mantienen el problema de la vía sobre durmientes
porque no es considerado en forma e)plicita la forma en que el $rea de apo#o del durmiente ni la separación entre durmientes in(uiría en la deformabilidad de la vía. "os estudios realizados por imosheno, *aller # 9aner, tratan esta problem$tica. HIPÓTESIS DE TI+OSHENO "a hipótesis de imosheno, sugirió que era una buena apro)imación que la carga que soporta un durmiente era igual a la carga que soporta el riel entre dos durmientes consecutivos
&ig. ;. : *ección riel Q durmiente. *i α es el coeciente de (e)ibilidad del durmiente, que depender$ del tipo de
durmiente que se tenga. En el caso de durmientes de madera α ser$ C.: # llegara hasta %.C para durmientes de hormigón. @ 1 es el $rea que soporta el peso de una rueda, # ser$ calculado por la
multiplicación del ancho del patín del riel # la separación entre e+es del durmiente, es decir! $ 9
= b ⋅ *
; =
' ⋅ α ⋅ $ 9 * 6
9UD38K8EDG
=
7
7 7 ⋅ e L ⋅ cos + se+ 3 L L $ 9 4 J4 ⋅ % ⋅ 5 ⋅ ' ⋅ α ⋅ * "
−
3 = " ⋅ 4
KGKEDG P =
E*8`D
" ⋅ * 2 ⋅ $ 9
% ⋅ 5
7
7 7 ⋅ e L ⋅ cos − se+ L J4 ⋅ ( ' ⋅ $ 9 ) L
⋅4
−
$ 9 ⋅ *
7
⋅ e L ⋅ cos + se+ 4 ⋅ % ⋅ ⋅ * L L −
Estas e)presiones tienen en cuenta la in(uencia del $rea de apo#o de los durmientes # de su separación, en la deformabilidad de la vía representada por el hundimiento. HIPÓTESIS DE TI+OSHENO 9 %@ller - 4$"er onocida también como 9ipótesis de Ximmermann 88. onsidera que la vía sobre durmientes puede asimilarse a una vía sobre largueros, cuando el soporte que ofrece el durmiente al riel es igual al que ofrece el larguero entre dos durmientes consecutivos. $ 9
= b ⋅ *
" ⋅ *
=
2 ⋅ $ 9 ⋅ '
9UD38K8EDG "
3 =
4
KGKEDG P =
E*8`D
4 ⋅ % ⋅ 5 ⋅ *
⋅4
" ⋅ * 2 ⋅ $ 9
⋅
$ 9 ⋅ '
⋅
4
4
$ 9 ⋅ '
7
⋅ e L ⋅ cos + se+ 4 ⋅ % ⋅ ⋅ * L L −
7
7 7 ⋅ e L ⋅ cos − se+ L L
$ 9 ⋅ *
−
7
⋅ e L ⋅ cos + se+ 4 ⋅ % ⋅ ⋅ * L L −
ESFUER*OS VERTICALES SOBRE EL DUR+IENTE σ =
V =
V ⋅ b ' i ⋅ " ⋅ *
2 ⋅ L
⋅ ∑η
- = Aase del patín del durmiente. V = &uerza vertical. % = arga por rueda.
d = *eparación entre durmientes. L = oeciente b$sico o el$stica de la vía. η = oeciente de afectación de las ramas vecinas.
∑η = η +η + η + η + !!!!!!!!!!!! G
9
2
3
)i = oeciente de impacto dependiente de la longitud del riel.
COEFICIENTE DE I+PACTO "a ecuación propuesta por Eisenmann cuantica la in(uencia del estado de la vía # la velocidad del vehículo sobre la vía.
' i
= 9 + t ⋅ 2 ⋅ ϕ
ϕ = 9 +
V − JG 94G
)i = oeciente de impacto, in(uencia del estado de la vía # de la velocidad del
vehículo. t = &actor estadístico de seguridad. Peneralmente 5 para una seguridad
estadística del J@ M. & = oeciente dependiente del estado de la vía seg1n la tabla ;.>.
S
+stado de la vía
!1
!2
!3
abla ;. %. oeciente de in(uencia por el estado de la estructura de la vía En función a la longitud del riel los coecientes de ma#oración mas reales est$n dados por! ' i
=
HG 3!2 ⋅ Lr + 92H
≤ 3G!GI
3 ⋅ ;3!2 ⋅ Lr < 2 ' i = 4 − 9J
Lr = "ongitud del riel HmI.
TENSIÓN EN EL DUR+IENTE "a (e)ión en el durmiente estar$ dada por la ecuación! σ
=
3 =
=
P ⋅ b ⋅ l 2 2
= Komento (ector. ( = resión e+ercida sobre el durmiente HgI # = Aase del durmiente HcmI. l = *emilongitud del durmiente HcmI. H = Kodulo resistente del durmiente. h = 'ltura de la sección del durmiente Hcm 5I. = =
b ⋅ h2
J
El c$lculo a compresión del durmiente esta dado por! σ c
=
V 1 ⋅ b
V = &uerza vertical HgI. # = Aase del durmiente HcmI. - = 'ncho del patín del riel HcmI.
&ig. ;.J. iel TENSIÓN INTERNA RESIDUAL "os valores de ensión 8nterna esidual σ i varían en un rango de ; a %C ?g4mm /. ara las me+ores condiciones de fabricación # elaboración del producto. En el caso de rieles de e)celente fabricación, se debe tomar valores iguales a ; ?g4mm /, en el caso de tener condiciones decientes de fabricación los valores de tensión interna residual llegaran a un m$)imo de %C ?g4mm /. TENSIÓN POR TE+PERATURA "a ensión por emperatura σ t , esta en función al incremento o variación de la temperatura. El incremento de temperatura produce una variación en la longitud del riel, dilatando # contra#endo este seg1n la ecuación!
∆ Lr = Lr ⋅ ∆t ⋅ c 3e la le# de 9ooe!
∆ Lr =
N ⋅ Lr % ⋅ A
Lr = longitud del riel. ∆Lr = 8ncremento de la longitud. ∆t = 7ariación de temperatura. Esta variación se calculara de la siguiente
manera!
∆t = t ma= − t min t :a t :in 6 temperaturas controladas dentro de todo un a2o
8gualando las ecuaciones anteriores! L ⋅ ∆t ⋅ c
=
N ⋅ L % ⋅ A
N = % ⋅ A ⋅ ∆t ⋅ c
Entonces, la tensión del riel debido a la variación por temperatura ser$! σ t
=
N A
= % ⋅ ∆t ⋅ c = G!GGGG99H ⋅ 2!9 ⋅ 9G J ⋅ ∆t
σ t = 24!9H ⋅ ∆t
DI+ENSIONA+IENTO DEL RIEL "a metodología a seguir se podr$ denominar comprobación del dimensionamiento de una vía #a que se verica que las tensiones e)istentes en los elementos de la vía no superan sus tensiones admisibles.
En el caso de los rieles, generalmente se procede primero calculando una sección de riel tentativa, como una primera iteración, la cual se ver$ determinada seg1n sus características para soportar los esfuerzos causados por el movimiento de los vehículos. En el ambito ferroviario, es necesario comprobar la aptitud del riel, para unas características de traco, estableciendo que la tensión total que actua sobre el patín del riel, que es el punto mas desfavorable del mismo, no supera la tensión admisible a tracción. σ a*-
≥ σ i + σ t + σ
σ ad: = Esfuerzo de tracción admisible que para rieles de acero es de /; H?g4mm /I σ i = ensión interna residual, que tiene valores entre ; # %C H?g4mm /I σ t = ensión por temperatura. σ = ensión en el patín del riel.
"a tensión en el patín del riel σ ser$ calculada seg1n la teoría de Ximmermann, para el calculo del momento m$)imo multiplicado por un coeciente de impacto )i relacionada con el módulo resistente de la sección V seg1n la ecuación! σ =
=
DI+ENSIONA+IENTO DE LOS DUR+IENTES
ara el dimensionamiento del durmiente, este debe vericarse tanto a compresión como a (e)ión. σ ≤ σ a*-
&ig. ;. %C Komento de (e)ión en el durmiente. σ cad: 6 /; H?g4cm /I 6 ensión admisible a compresión del durmiente. σ - ad: 6 %5; H?g4cm /I 6 ensión admisible por (e)ión del durmiente.
RIGIDE* DE LA VÍA FÉRREA GENERALIDADES "a rigidez de la vía esta íntimamente relacionada con el dimensionamiento de los elementos de la infraestructura, en especial del balasto. Esta rigidez viene asociada a una resistencia a la deformación vertical que e)perimentaría la vía.
ara el c$lculo matem$tico se considera la relación entre acciones # desplazamientos ocurrentes físicamente en cada tramo, procedimiento bastante largo, sin embargo, para facilitar el c$lculo, las acciones de las ruedas ser$n denidas como fuerzas, de manera que ser$n tomadas como cargas puntuales que producir$n un desplazamiento ∆#. En la din$mica ferroviaria se consideran dos variables cl$sicas! Rde7
Este concepto tendr$ relación con el siste:a dur:iente #alasto lata-or:a , sobre el cual estar$ apo#ado el riel. "a rigidez ser$ utilizada para el dimensionamiento de una vía férrea mediante el uso de teorías como las de Ximmermann, albot # imosheno, que #a fueron estudiadas. "a rigidez tiene por unidades dimensiónales I4on::K , es decir, unidades de fuerza por metro lineal. A0&r#!$0e"#& Esta ligado a la rigidez del conjunto de la ,a como un emparrillado. *e emplea en laboratorio, en ensa#os in situ utilizando modelos matem$ticos que representen el mecanismo de transmisión de esfuerzos.
En el balasto, lo mismo que en el terreno sub#acente # en general en todos los sólidos formados por partículas aisladas, al recibir una carga por primera vez, se produce una deformación pl$stica0 pero si el fenómeno se reitera un n1mero suciente de veces, se llega a un régimen de verdadera elasticidad seme+ante al de los sólidos homogéneos. Esta elasticidad es sobre todo, sensible en sentido vertical. 'sí al observar una vía de ferrocarril recién establecida, se aprecia un descenso de la misma al paso de los trenes, que durante alg1n tiempo tiene el car$cter de deformación permanente de amplitud decreciente0 pero transcurrido el tiempo suciente, la deformación se hace casi el$stica, sin que se pueda apreciar, no mediando otras circunstancias, variación sensible en la nivelación de la vía.
Esta constante el$stica, establecida por Vinler # por él llamada, coe;ciente de #alasto, posee valores numéricos mu# variables. En las masas de piedra suelta que forman el balasto, seg1n su tama2o # la calidad de la plataforma, varia de 5 ?g4cm5 # /C ?g4cm5 # llega a cifras de >C a BC ?g4cm 5 para la arcilla compacta.
uanto ma#or es el espesor o altura del balasto, tanto m$s el$stica es la vía # adem$s se localiza la acción del esfuerzo de compresión en las pro)imidades del punto de aplicación de la carga. Este campo de acción posee una estructura distinta en el estado est$tico # en el estado din$mico, #a que lo mismo que la fatiga de los materiales, las deformaciones el$sticas de las vías producidas por las cargas móviles son ma#ores que las correspondientes a las cargas +as. FACTORES DE INFLUENCIA
"os factores que in(u#en tanto en la resistencia, relacionada con la rigidez, como en el amortiguamiento de una vía férrea, dependen de la construcción # del modo de e)plotación de la misma.
"a construcción de la estructura, # la infraestructura
"a separación de los durmientes tendr$ una particular importancia en el c$lculo de la rigidez, imosheno, propuso la relación entre el módulo de vía # la distancia entre durmientes, para determinar la constante de rigidez equivalente del sistema balasto-durmiente-plataforma. 3icha relación se muestra en la ecuación, a través de ella, se puede realizar el $baco mostrado en la gura B./. ; =
> e< *
G = Kódulo de vía H?g4cm/I e0 = onstante de rigidez equivalente del sistema Hon4mmI. d = *eparación entre e+es de los durmientes HcmI.
5 26g3cm4 Riel 3G LlbK7dM
Riel 4G LlbK7dM
Riel HG LlbK7dM
Riel JG LlbK7dM
Riel DG LlbK7dM
Riel G LlbK7dM
Riel H LlbK7 dM
Riel 9GG LlbK7 dM
Riel 9G4 LlbK7 dM
Riel 93H LlbK7 dM
Riel 9D9 LlbK7 dM
Riel 9DH LlbK7 dM
+ 2ton3mm4
&ig. B. % onstante el$stica del modelo de ?elvin <igidez de la vía= Kódulo de vía G vs. igidez R
5 28g3cm4
2GGG
9GG
9JGG
94GG
92GG
9GGG
GG
JGG
dN HG cm
dN HH cm
dN JG cm
dN JH cm
4GG
2GG
G G
9
2
3
4
H
J
D
E
9G
99
92
6 e7uiv 2Ton3mm4
&ig. B. / elación entre el Kódulo de vía G # la onstante de rigidez equivalente del sistema durmiente-balasto-plataforma e0ui, . INFLUENCIA DEL ESPESOR DE BALASTO Y LA CAPACIDAD PORTANTE DE LA PLATAFOR+A EN LA RIGIDE* VERTICAL DE LA VÍA FÉRREA
"a acción din$mica de los trenes por el movimiento de las ruedas de los vehículos sobre la vía, tendr$ particular importancia, #a que la transmisión de esfuerzos a la plataforma no podr$ ser tratada como en el estado est$tico, por este motivo, el sustento que proporciona la infraestructura, a través de la plataforma, considera el Kódulo de Elasticidad 3in$mico
"a relación de la constante el$stica de ?elvin0 que no es otra cosa si no la rigidez vertical de la vía, con la altura o espesor de balasto para distintas estructuras, considerando un an$lisis inmediatamente después de batear la vía de un balasto calc$reo, fue determinada mediante ensa#os de laboratorio, para distintos tipos de cargas # condiciones, por e+emplo para plataformas con módulo de elasticidad que va desde @CC g4cm /, hasta %5C g4m/. 3ichos ensa#os proporcionaron una nube de puntos, para cada <
ara c$lculos apro)imados se puede evaluar la acción din$mica de los trenes cambiando el módulo de elasticidad de la plataforma por su módulo de elasticidad din$mica mediante la relación propuesta en la ecuación que utiliza el radio de soporte alifornia A de la plataforma siempre # cuando se trate de plataformas con A Z%C. El $baco propuesto en la gura B.5, considera la relación propuesta en la ecuación! %
= % * ≅ 9GG ⋅ 'BR ⇔ 'BR ≥ 9G
RIGIDE* VERTICAL DE LA VÍA Y SU RELACIÓN CON LA RIGIDE* SOBRE LA CAPA DE BALASTO *e utilizara las e)presiones de albot para la rigidez partiendo por el hundimiento que produce la carga R, para el posterior c$lculo del espesor del balasto. 3e esta manera, se realizaron muchos ensa#os considerando plataformas con módulos de elasticidad desde @CC g4cm / hasta %5C g4cm / # para diferentes espesores de balasto, con el n de determinar la relación del módulo de vía U # con el espesor de balasto inmediatamente después de batear la vía. 'sí, se consiguió una nube de puntos dependientes del módulo de vía G # del módulo de elasticidad de la plataforma <0 para luego mediante una regresión, a+ustarla a curvas como se muestra en la gura B.>.
6e7 2Ton3mm4 Constante elastica de 6elvin
H
4
3
DGG LkKcm2M 2
3GG LkKcm2M
93G LkKcm2M 9
G G
9G
2G
3G
4G
0 2cm4
Espesor de 9alasto
&ig. B. 5 7ariación de la constante el$stica de ?elvin
U [kg/cm2] od!lo de "ía
,
%$,%%
+
%$'%% ./g0cm+1 ,%% ./g0cm+1
+%%
*,% ./g0cm+1
*
%$*%%
%$% %
*%
+%
,%
h [cm] Espesor de Balasto
-%
&ig. B. > 7ariación del módulo de vía U con el espesor de la capa de balasto para distintas infraestructura. omo se menciono anteriormente, el espesor del balasto tiene in(uencia en la rigidez de la vía, #a que cuanto ma#or es la altura del balasto, tanto m$s es la elasticidad de la vía. ara la relación con la rigidez se debe conocer la tensión
m$)ima en la base del durmiente, que es la carga que soporta inmediatamente el balasto utilizando la ecuación siguiente. "a plataforma, soporte de la superestructura de la vía, considera una tensión admisible propuesta en la ecuación HB.%CI, que eval1a la carga por unidad de $rea producida por el n1mero de ciclos de carga a la que esta se encuentra sometida. σ *
=
σ Pa*-
" ⋅ *
2 ⋅ $
=
4
;
4 ⋅ % ⋅ 5
G!GGJ ⋅ % * 9 + G!D ⋅ lo;+<
σ (ad: = Esfuerzo de tensión admisible en la plataforma H?g4cm /I.
% = arga por rueda H?gI. G = Kódulo de vía H?g4cm/I. < = Kodulo de elasticidad H?g4cm /I. F = Komento de inercia del riel Hcm >I. @ = Wrea que soporta el peso de una rueda Hcm /I. σ d = ensión en la base del durmiente H?g4mm /I.
de /.CEB para los ciclos de carga de la rueda.
ara el c$lculo del espesor de balasto el 8ngeniero &o), elaboró mediante ensa#os de laboratorio un método que relaciona la altura o espesor de balasto con la razón entre los módulos el$sticos de la plataforma # del balasto con la razón de las tensiones admisibles del balasto # de la plataforma. Esto implica que las características portantes de la infraestructura tienen un papel mu# importante en la altura de balasto necesaria para soportar las cargas din$micas producidas por el movimiento de los trenes sobre la superestructura. En la gura B.;, se ilustra el $baco propuesto por &o) para el c$lculo de la altura de balasto. El c$lculo se realiza mediante el tanteo de la altura de balasto, asumiendo un espesor de balasto, para luego calcular la tensión admisible de soporte de la infraestructura.
p
d
9
*.K*bN2
*.K*bN3
*.K*bN4
*.K*bNH
*.K*bNJ
*.K*bND
*.K*bN
*.K*bNE
*.K*bN9G
*.K*bN2G
G/DH
G/H
G/2H
G G
2G
4G
JG
G
9GG 92G 0 2cm4 Espesor de balasto
&ig. B. ; Wbaco de &G^ para el c$lculo de la altura de balasto. APARATOS Y HACES DE VÍA GENERALIDADES DE APARATOS DE VÍA
"os aparatos de vía tienen por ob+eto realizar bien el desdoblamiento o el cruce de las vías, a1n cuando adoptan formas variadas, derivan todas ellas de los aparatos fundamentales siguientes!
El desvío, que permite el paso de los vehículos de una vía a otra <gura @.%=. "a entre vía, que permite realizar la cone)ión entre dos desvíos <gura @./=.
En el desvío los e+es de ambas vías se +untan tangencialmente mientras que en la entre vía dichos e+es se cortan. ara efectuar la separación o el cruce de unas # otras las de los rieles se emplean dos órganos, respectivamente llamados cambios de vía # cruzamientos.
&ig. @. % 3esvío, que permite el paso de las circulaciones de una vía a otra. uando dos vías se cortan, pueden hacerlo oblicua o perpendicularmente, dando lugar a dos tipos de aparatos completamente diferenciados! la entre vía oblicua # la entre vía rectangular de las cuales es mucho mas frecuente la primera. "a entre vía oblicua puede ser adem$s, recta o curva, seg1n la conguración de las vías que se cruzan.
&ig. @. / Entre vía, fuente que permite realizar el cruzamiento de una vía sobre otra.
'sí en un desvío <gura @.%= sencillo o de dos vías, # a partir del origen com1n de las vías, se encuentran sucesivamente el cambio, en el que se separan ambas vías de la izquierda # ambas las de derecha0 los rieles o agu+as de unión, # el cruzamiento, en el que las dos las interiores, una de derecha # otra de izquierda, se cruzan. En una entre vía oblicua <gura @.5= se encuentran sucesivamente! un cruzamiento sencillo, an$logo al anterior, en el que se cruzan las de rieles de distinto nombre, es decir, la la de la derecha de la vía izquierda con la la de la izquierda de la vía derecha0 rieles intermedios de unión0 un cruzamiento doble propiamente dicho, frente a la intersección de los e+es de ambas vías, compuesta sobre cada vía por un doble cruzamiento, llamado también cruzamiento obtuso, en el que se cruzan las del mismo nombre0 nuevos rieles de unión0 nalmente, un cruzamiento de salida an$logo al cruzamiento de entrada.
&ig. @. 5 Entre vía oblicua ELE+ENTOS BSICOS "os elementos b$sicos de un aparato de vía, son principalmente, el cambio # el cruzamiento, los cuales ser$n desglosados por separado, inclu#endo pautas de su construcción, generalidades, geometría, etc. El cambio de vía esta constituido por un par de agu+as de cambio con accesorios, un sapo, un par de guarda rieles # un +uego de durmientes de cambio <gura @.>=. "os n1meros indican las dimensiones dadas en la tabla @.%.
&ig. @. > El cruce consistente en dos cambia vías # una vía de cone)ión o enlace.
Distancia de cierre 1
o p a S > =
!
l e i r o l i e d b d m u a c t i e g d n o ;
l a e r a i u
Curva guia
"
#
$
%
e d o e t c r e r e r i l c e i +
e d o d e a r v r r e u i c c l e i +
e j e l e d o i d a +
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3
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abla @. %. aracterísticas # dimensiones de los sapos, referencia a la gura @.>
DG
2
9E
99D K
2G G9 K
4G
Un sapo es un cruzamiento, unidad especial de construcción de vías férreas que permite que se crucen dos vías, se designan por n1mero # tipo, el n1mero es la relación de la distancia de la intersección de dos líneas de entre vía al ancho o distancia entre líneas de escuadra a esa distancia0 el n1mero de sapo determina el $ngulo de sapo, el grado de curvatura de la desviación # la agu+a, o distancia del punto de cambio al punto de sapo. ' continuación se mostraran los sapos empleados donde se interceptan las vías. &iguras <@.; # @.B=.
&ig. @. ; *apo de acero-manganeso ligado al riel para vía principal.
&ig. @. B *apo auto guardado de acero-manganeso sólido para vías de patio El guarda riel se su+eta a cada riel opuesto, directamente a la agu+a del sapo. El ob+eto es contactar la parte posterior de cada rueda que pasa # evitar que la ce+a de la otra rueda del e+e caiga del lado equivocado de la agu+a del sapo. "os guarda rieles son de riel o de construcción de aceromanganeso fundido.
En un cambio se encuentran los siguientes elementos! dos agu+as de cambio, un +uego de placas deslizantes de cambio con riostras, varillas principal # de cone)ión # un poste cambia vía que ser$ accionado manual o autom$ticamente <gura @.@=.
&ig. @. @ ambio de agu+as, recto, de mano izquierda.
CA+BIOS ASPECTOS GENERALES onstitu#en, como se di+o, una parte del desvió que permite la separación de vías. or e)tensión se las designa frecuentemente con el nombre de agu+as. "os aparatos de ma#or empleo son los cambios sencillos, en los cuales, una sola vía, la vía desviada <gura @.%=, se separa de la vía general, llamada también vía principal o vía directa. "os primeros cambios construidos
&ig. @. : Uno de los primeros cambios construidos
"os aparatos ferroviarios comprenden por el contrario, en el interior de los dos rieles e)teriores continuos % # / <gura @.@=, dos piezas, '%% # '//, móviles alrededor de sus e)tremos % # / del lado del cruzamiento, # de forma conveniente para adaptarse progresivamente a dichos rieles. Estas piezas, llamadas espadines de agu+a o simplemente agu+as, presentan una e)tremidad alada, origen del desvió en el punto de su adaptación a los rieles e)teriores, que se denominan contra agu+as0 el otro e)tremo % o /, alrededor del cual se efect1a la rotación, recibe el nombre de talón.
En los cambios corrientes, ambos espadines se mueven solidariamente, a cu#o efecto se enlazan por dos o m$s tirantes, de los cuales el inmediato a la punta se articula a la barra de maniobra que pasa ba+o los rieles0 estos tirantes sirven también para mantener entre los espadines la separación apropiada para que cuando uno de ellos se encuentre pegado a su contra agu+a correspondiente, el otro de+e libre el paso a las pesta2as de las ruedas. *i así no fuera # pudieran encontrarse ambas agu+as, simult$neamente, pegadas o separadas de sus respectivas contra agu+as, se producir$ el descarrilamiento de las ruedas, en el primer caso por estrechamiento de la vía, al rodar aquéllas sobre ambas agu+as, # en el segundo caso por ensanchamiento de la vía, al rodar ambas ruedas de un e+e sobre los rieles e)teriores.
Un cambio puede ser tornado de punta o de talón. En el primer supuesto, un tren que provenga del tronco com1n tomar$ una de las agu+as por la punta,
# seguir$ la dirección que ésta le imponga0 en el segundo caso tomar$ las agu+as de talón, # encentrar$ la vía abierta si el cambio ha sido debidamente maniobrado para la vía que trae el tren. *i por error, la maniobra del cambio, se encuentra cerrada para dicha vía, las pesta2as de las ruedas se insinuar$n entre la agu+a # la contra agu+a # forzaran a aquélla a separarse de ella, rompiendo los tirantes que mantenían la separación normal entre ambas agu+as. *e dice entonces que el cambio ha sido talonado.
El talonamiento de un cambio corriente no provoca necesariamente el descarrilamiento del tren que lo produce0 pero si éste retrocede sin otra precaución, después de ocurrido, es frecuente el descarrilamiento, sobre todo si el cambio no ha sido rebasado por toda la longitud del tren por causa de tomar parte de éste la vía directa, # parte, la desviada0 accidente que suele ocurrir, por imprevisión de los agentes en las maniobras de estaciones.
E)isten, sin embargo, aparatos talonables, que se colocan para satisfacer conveniencias locales, # en los que cada espadín se maniobra independientemente, pudiendo ser normal o accidentalmente talonados para la circulación, sin deterioro de los mismos.
A!$% y '&"#r$ $!$% especto a la construcción se toman algunas consideraciones, entre ellas, las agu+as deben durante su movimiento, resbalar sobre placas engrasadas, llamadas co+inetes o placas de resbalamiento, # adaptarse perfectamente a la contra agu+a correspondiente, para constituir un camino de rodadura sin solución de continuidad.
ueden ser construidas con rieles ordinarios, cu#o e)tremo se pliega a partir del punto A, en que se encuentran las cabezas de los rieles de agu+a # contra agu+a <gura @.J=, por otra parte, las agu+as al ser construidas no ofrecen suciente estabilidad # solidez para resistir, tanto a los choques laterales como a las presiones verticales a que est$n sometidas, presentando una tendencia a entreabrirse.
&ig. @. J Encuentro de las cabezas de los rieles de agu+a # contra agu+a. or estos motivos las agu+as se constru#en, generalmente, con pernos especiales de menor altura # ma#or robustez lateral, bien de sección 7ignoles, o, preferentemente, de sección Arunel <gura @.%C=, o disimétrica <&igura @.%% # @.%/=, que a veces se fabrican de acero-manganeso0 en cualquier caso, la e)tremidad de la agu+a se cepilla progresivamente, hasta que su punta venga a alo+arse ba+o la contra agu+a, adapt$ndose perfectamente a ésta, lo que tiene lugar cuando el espesor de la agu+a #a no es suciente para soportar la carga de las ruedas sin deformación permanente
&ig. @. %C *ección Arunel *ección disimétrica
&ig. @. %% *ección disimétrica
&ig. @. %/
"a punta es, la parte m$s delicada de la agu+a, #a que debe ser bastante aguda para no crear un garrote en planta, # bastante robusta para resistir a choques violentos. ara protegerla, penetra algunas veces, seg1n acabamos de indicar ba+o la contra agu+a, prolong$ndose en una especie de pico de unos cuantos milímetros de longitud0 otras veces la agu+a se aplica lateralmente a la contra agu+a #, en algunos ferrocarriles se protege su punta +ando delante de la misma, en la contra agu+a una plaquita de su mismo perl, fabricada en acero-manganeso.
"os co+inetes de resbalamiento se +an sobre los durmientes, bien directamente o por intermedio de una placa de apo#o de acero moldeado, sobre la que también se +a la contra agu+a, su+et$ndola con nervios de apo#o, que impiden su vuelco <gura. @.%5=. 'simismo, para prevenir el vuelco del espadín ba+o el efecto de los esfuerzos laterales a los que se en-
cuentra sometido, es frecuente el empleo de piezas de tope interpuestas en cierto n1mero, entre aquel # su contra agu+a, como se advierte en la gura. @.%5.
&ig. @. %5 o+inetes de resbalamiento +ados sobre los durmientes.
CRU*A+IENTOS En el, se produce la superposición de los caminos recorridos por ruedas cu#as pesta2as se encuentran a distinto lado0 se introduce forzosamente para el paso de las pesta2as, una discontinuidad en ambos caminos de rodadura, respectivamente representados por los huecos o lagunas p%A% # p%A/ <gura @.%>= entre la punta del crucero # los e)tremos de los rieles cortados.
&ig. @. %> aminos de rodadura. ara restablecer la continuidad de la rodadura se disponen de elementos A%3% # A/3/, prolongación de dichos rieles, después de acodados, de manera de construir una huella o rodada paralela al riel opuesto, # que sostienen las ruedas por el borde de la rueda cuando el centro de estas se encuentra sobre la laguna, hasta el momento que vienen a po#ar sobre el riel correspondiente. 3ichas prolongaciones se llaman patas de liebre, # a dem$s de la función se2alada, tiene también la de impedir que la rueda de un vehículo que caminara en la dirección de la (echa, viniera a tropezar con el e)tremo del riel cortado.
El punto donde se encuentran los otros e)tremos de los rieles, se llama punto de corazón del cruzamiento, distinguiéndose la punta matem$tica , de la punta real, 1 algo retrasada respecto de aquella por razones constructivas # para evitar su r$pido deterioro. El e)tremo, , de la pieza de cruzamiento se llama talón <gura @.%;=
&ig. @. %; ieza de cruzamiento. El cruzamiento lleva, adem$s, los contraríeles % # / <gura @.%;= colocados enfrente del $ngulo de cruzamiento a lo largo de los rieles e)teriores, # cu#o ob+eto es retener las ruedas e)teriores de los vehículos que circulan en dirección opuesta a las (echas, impidiendo que un movimiento cualquiera de vaivén lance las ruedas interiores sobre la punta del corazón, lo que adem$s del deterioro de ésta, podría dar lugar a que dichas ruedas tomaran una falsa dirección # se produ+era un descarrilamiento.
anto las patas de liebre como los contraríeles se abren ligeramente en sus e)tremos para no ser golpeados por las ruedas que los abordan # conducir estas suavemente.
*i consideramos una rueda rodando sobre el carril '%A% <gura @.%>=, se advierte que al paso por el cruzamiento seguir$ el camino ' %A%, # entre A % # 1 ser$ soportada e)clusivamente por la pata de liebre, mientras que de 1 a se apo#ara simult$neamente sobre la pata de liebre # la punta de corazón, 1E0 desde continuara rodando sobre dicha punta # el riel siguiente en las condiciones normales. omo la rueda tiene una sección cónica, descender$ mientras avanza sobre la pata de liebre # vendr$ a chocar contra la punta real del corazón, 1, a menos que ésta se encuentre m$s ba+a que el punto correspondiente sobre la pata de liebre, lo que puede obtenerse, bien elevando esta ultima progresiva, conservando horizontal la pieza del corazón o, lo mas frecuente, reduciendo la cota de esta ultima por lo menos ; mm ba+o la pata de liebre horizontal. *in embargo, estas circunstancias, aplicables a las ruedas nuevas, se modican cuando estas se desgastan, acerc$ndose a la forma cilíndrica, para la cual seria mas favorable que, tanto la pata de liebre como la punta del corazón se encuentren al mismo nivel0 en los cruceros fundidos se adopta generalmente un sistema mi)to <gura @.%B=, que consiste en reba+ar ligeramente la punta del corazón # dar a la pata de liebre un perl trapezoidal o de un lomo de asno, elev$ndola sobre una parte de su longitud para después volver al plano horizontal de la punta de corazón, procedimiento que de todos modos no impedir$ que, seg1n su estado de desgaste, algunas suban o ba+en al atravesar el cruzamiento.
&ig. @. %B *istema mi)to. "os cruzamientos se constru#en generalmente en línea recta, a1n cuando ha#an de intercalarse entre rieles curvos, # suelen ser también simétricos respecto de la bisectriz del $ngulo α <gura @.%;=, lo que permite utilizarlos en cualquier sentido.
CONSTRUCCIÓN "a construcción de los cruzamientos pueden realizarse de tres maneras diferentes! cruzamiento con rieles, con punta de acero especial # cruzamiento de acero moldeado. Estos tres métodos de construcción se detallan en los apartados siguientes.
Cr!7$0e"#& '&" rele%( Est$n construidos <gura @.%@= por rieles ordinarios, form$ndose la punta de corazón con dos de ellos debidamente desgastados, unidos por roblones o pasadores # de los cuales uno se prolonga para formar la punta real0 el otro, que enca+a en el primero, se llama de contrapunta. "as diferentes piezas se +an generalmente por medio de tornillos # grapas sobre una placa de palastro que reposan sobre los durmientes, # su espaciamiento se mantiene por medio de cu2as de hierro fundido su+etas con pasadores.
&ig. @. %@ ruzamiento con rieles.
Cr!7$0e"#&% '&" )!"#$ de $'er& e%)e'$l "os rieles de los cruzamientos antes citados, se fabrican a veces, de acero mas duro que el de la vía corriente, pero es m$s corriente que para reducir el desgaste de la punta, que es la parte débil del crucero, se fabrique aquella de acero especial moldeado, constitu#endo una pieza independiente # adoptando el aparato a la disposición general representada en la gura @.%:.
&ig. @. %: ruzamientos con punta de acero especial. *e han atribuido a estos cruzamientos las venta+as de producir una rodadura suave # de poder ser enlazados con los rieles corrientes por medio de una +unta ordinaria. *in embargo, los choques repetidos al paso de las cargas acaban por producir +uegos entre las diferentes piezas #, por consiguiente, desgaste anormal de las mismas, especialmente de las patas de liebre, que quedan m$s altas que la punta de corazón al ser la ultima pisada por la rueda # reciben el choque de ésta. 'unque actualmente estos cruzamientos se fabrican soldando el ma#or n1mero posible de piezas # a1n el cruzamiento completo, así como los rieles sobre una placa de palastro, lo que reduce o elimina los inconvenientes se2alados, han dado lugar al frecuente empleo del tipo siguiente.
Cr!7$0e"#&% de $'er& 0&lde$d& *e fabrican éstos de una sola pieza de acero especial fundido, generalmente de acero-manganeso. "a guras @.; # @.B representan en alzado # planta dos tipos de esta clase de cruzamientos0 el bloque se +a directamente con tirafondos a los durmientes por medio de las ore+as laterales. En un tiempo se fabricaron también cruzamientos reversibles, con idea de utilizar la cara inferior cuando la superior se hubiera desgastado0 pero el desgaste que adquiere la cara inferior hace ilusoria esta previsión, # por otra parte, la menor supercie de apo#o de estos cruzamientos es causa de una reducción de su estabilidad en comparación con los aparatos no reversibles.
"os cruzamientos de acero moldeado, que se designan también con el nombre de cruza:ientos :ono#locC se emplean preferentemente con
durmientes de madera, mientras que con durmientes de hierro se utilizan los rieles con punta de acero especial.
CONTRARÍELES "a longitud de los contraríeles est$ generalmente comprendida entre 5 # ; m0 se colocan de manera que su centro corresponda a la laguna del cruzamiento. *e constru#en generalmente con rieles ordinarios que se mantienen a distancia necesaria del carril de rodadura por medio de tacos # aunque a veces se emplean perles angulares especiales # aun disposiciones que como la gura @.%J tienden a asegurar la solidez del con+unto # la invariabilidad de la huella
&ig. @. %J 3isposición que tiende a asegurar la solidez del con+unto. Es también recomendable la elevación del contrariel sobre el plano de rodadura, como veremos se hace en las entre vías para reducir la longitud de la laguna0 los ferrocarriles alemanes dan al borde del contrariel una cota de /C mm sobre el plano de rodadura <gura @./C=, # aquel representa un (anco de gran supercie de guía, si bien, su rigidez es tal que le permite ceder algo transversalmente, lo que reduce su desgaste.
&ig. @. /C Elevación del contrariel sobre el plano de rodadura
Te&r5$ del 'r!7$0e"#& 3enidas las funciones de los distintos elementos de un ruzamiento, vamos a determinar las cotas características de su situación relativa0 son estas las huellas h% # h/, # la longitud de la laguna, # 1 <gura @./%=.
&ig. @. /% otas características. "a huella h% entre el riel # contraríel se determina <gura @.//= de modo que, apo#ada la rueda sobre el contrariel, queden unos milímetros de +uego entre la pesta2a de la otra rueda, supuesta nueva, # la punta de corazón. ara que la rueda, r , no tome una falsa dirección ni choque con la punta de corazón, se deber$ tener!
&ig. @. // 3eterminación de la huella entre el riel # el contrariel a − h9 h9
= ( * + 2e ) − e = * − e
≤ a − ( * − e)
"os valores de d # e ser$n los m$s desfavorables con respecto a las tolerancias admitidas en los mismos. 'signados estos valores, la cantidad! * + e = -
es la cota mínima de protección de la punta, que en la vía internacional # con los datos #a conocidos es de %.5J;; m0 esta cota suele aumentarse con un +uego de % o %,; mm para tener en cuenta las tolerancias de fabricación # establecimiento. El valor de h% oscila generalmente entre >C # >; mm, con tolerancias de 4- / a ; mm.
En cuanto a la huella h / entre la punta de corazón # la pata de liebre0 interesa reducirla lo m$s posible para aumentar la supercie de rodadura ofrecida a la rueda durante el paso de la punta de corazón a la pata de
liebre, o viceversa. Esta reducción estar$ limitada por la siguiente condición! h2
> - − *
es decir, que la huella h/ es independiente del ancho de vía0 su valor pr$ctico suele oscilar entre >; # ;C mm. ara llevar la rueda, r , a una u otra de las gargantas, h/, de un modo suave, se suelen acodar ligeramente las patas de liebre desde la punta del corazón hacia el e)tremo del cruzamiento
"lamando e1 la anchura o espesor del e)tremo de la punta real 1 <; a %C mm.=, la longitud de la laguna es! l = b9
= b + 9 =
h2 se+ α
+
e9 tg α
≅
h2
+ e9
se+ α
esta longitud es, por tanto, ma#or cuanto mas peque2o sea el $ngulo α del cruzamiento # m$s ancha la huella h/0 lo que es otro motivo para procurar la reducción de esta.
ara me+orar el guiado de las ruedas al paso por el cruzamiento, algunos ferrocarriles reducen en ; mm el ancho normal de vía sobre la vía directa, lo que permite la reducción de la huella h%0 pero es preciso conservar en la vía desviada una huella suciente para facilitar el paso de las pesta2as de las locomotoras de gran base rígida
Cr!7$0e"#&% 012le% 'l aumentar el radio, R, de la vía desviada para permitir el paso por ésta a velocidad elevada, disminu#e considerablemente el $ngulo del cruzamiento a C.C; en los aparatos modernos de las bifurcaciones= #, seg1n se acaba de ver, en la misma medida aumenta la laguna de aquél. on ob+eto de suprimir estos inconvenientes se han ideado cruzamientos provistos de elementos móviles.
*i ambas vías han de ser recorridas a gran velocidad, cabe suprimir las patas de liebre, reemplaz$ndolos por un elemento de riel móvil que, desplazado simult$neamente con la agu+a, asegure la continuidad sobre una u otra vía <gura @./5=0 este tipo de cruzamiento, ensa#ado en algunos ferrocarriles, produce una rodadura m$s suave que el corriente con disminución de ruidos, vibraciones # desgaste, pero supone una complicación que requiere un estudio # conservación minuciosos.
&ig. @. /5 ruzamiento móvil *e constru#en asimismo cruzamientos con punta de corazón móvil, haciendo a esta pivotar alrededor de un e+e vertical para adaptarse a una u otra pata de liebre.
*i solamente se pasa a velocidad la vía directa, puede emplearse el sistema de pata de liebre móvil <gura @./>=. En situación normal, es decir, para el paso por vía directa, un fuerte muelle, K, aprieta la pata de liebre, ?, contra la punta de corazón, suprimiendo toda solución de continuidad sobre dicha vía0 cuando un vehículo toma la vía desviada, las pesta2as de sus ruedas desplazan la pata de liebre, que pivota alrededor de la brida de unión con el riel inmediato # el resorte vuelve seguidamente a su posición normal. *i aquél viniera a romperse, la pata de liebre móvil no seria #a desplazada # el cruzamiento funcionaría como un cruzamiento ordinario, #a que el movimiento de la pata de liebre se limita por medio de topes que proporcionan la anchura de huella normal.
&ig. @. /> sistema de sapos móviles. odos estos dispositivos introducen en el cruzamiento piezas móviles que quitan robustez, por tal motivo no se encuentra generalizado su empleo.
En algunos desvíos de poca importancia se ha empleado también el sistema de colocar la vía secundaria en plano inclinado, aquella salva la vía principal, que es continua # desprovista de cruzamiento, # para asegurar el paso sobre la vía desviada se recurre a una pieza móvil, que, en este caso,
recubre el riel de la vía principal # se mueve solidariamente con la agu+a del cambio.
GENERALIDADES DE HACES DE VÍAS En las estaciones importantes, por e+emplo, de empalme, clasicación o formación de trenes, las vías se desdoblan formando haces de vías, generalmente paralelas, necesarios para las maniobras, depósito de material # formación o descomposición, recepción # e)pedición de los trenes. Estos haces se dotan de las necesarias comunicaciones para el paso de unas a otras vías del haz, el cruzamiento de todas o parte de éstas # el alcance con otros haces pró)imos o con las vías de maniobra o las de entrada # salida de la estación.
T)&% de de%$rr&ll& Do es indiferente la forma en que las vías de un haz derivan del tronco com1n ni la que adquiere el haz en su desarrollo. En primer lugar debe atenderse a la obtención de un m$)imo aprovechamiento de la supercie disponible tanto en el n1mero como en la longitud de las vías a instalar, teniendo en cuenta que en la ma#oría de los casos dicha supercie se encuentra congurada por límites mu# difíciles o imposibles de rebasar. anto en las vías de estaciones utilizadas para la recepción # apartado de los trenes como en las que constitu#en los haces de vías, es interesante determinar la longitud de ,a .til o libre, medida entre los i0uetes o ni,eletas, con los que se materializa el punto a partir del cual el material estacionado sobre una vía no impide el libre paso en la inmediata. "os piquetes citados se clavan en el centro del $ngulo del desvío0 su distancia al cruzamiento depende del $ngulo de éste # del galibo del material.
En segundo lugar la forma del haz viene también in(uenciada por el ob+eto a que se le destina0 no son por e+emplo admisibles haces curvos de gran longitud cuando los agentes que sobre ellos traba+an han de relacionarse por medio de se2ales, que en tal caso # a pesar del empleo de entre vías anchas, serian ocultadas por el material que circula o se deposita en las vías del haz.
&inalmente, es interesante que el material que se maniobra sobre los haces efect1e, para el paso, de unas a otras vías, el menor recorrido posible reduciendo de éste modo a un mínimo el tiempo # el coste de las maniobras. ara completar el estudio del pro#ecto de una estación, # después de haber resuelto el problema de la posición reciproca de los haces de vías # de sus respectivos enlaces, precisa, por consiguiente, proceder al estudio de la disposición de los desvíos en los distintos haces.
&ig. @. /; ipos de desvíos transversales rectos. E)isten dos formas fundamentales de agrupar los cambios! utilizando bien una transversal recta o una transversal curva. "a primera de estas formas se subdivide en dos tipos seg1n que los desvíos se hagan sobre una transversal lateral <gura @./;-8= o sobre la vía central del haz <gura @./;88=. En cuanto a la transversal curva, el tipo m$s empleado es el de la <gura @./B-888=, que resulta de curvar el haz 88. En todas estas guras las vías se representan por sus e+es.
*e puede obtener otros tipos de haces combinando las formas sencillas anteriores0 así, in+ertando grupos rectos de : cambios sobre una transversal curva de n cambios, se obtiene el haz 87 de la <gura @./B=, # derivando grupos curvos de una transversal recta, resulta el haz 7 de dicha gura.
&ig. @. /B ipos de desvíos transversales curvos. odos los haces, cualquiera sea su tipo, deben satisfacer a las condiciones de posibilidad de empleo de curvas de gran radio sin intercalación de contra curvas, así como a la posibilidad de ampliar el haz sin infringir la condición precedente.
E"l$'e e8#re0& de d&% 25$% )$r$lel$% *i d es la distancia entre e+es de ambas vías <gura @./@= # representamos el cambio por su nudo, llamando 0 a la distancia igual a #2 8 entre el nudo # el punto de tangencia de la curva de enlace0 # pro#ectando la gura sobre la dirección normal a ambas vías, se tiene!
&ig. @. /@ 3esvió simple < ⋅ se+α + R9 (9 − cosα )
= *
*iendo α el $ngulo, conocido, del cruzamiento. El valor del radio de enlace, es! R9
=
* − < ⋅ se+α 9 − cos α
siendo m$)imo cuando 0 = ! ro#ectando la gura sobre la vía directa se obtiene inmediatamente el valor de s.
H$'e% re'#&%
&ig. @. /: 9az del tipo 8 *ea AB, de la gura @./:, la vía central recta de un haz del tipo 8, cu#a transversal A)n forma con aquella el $ngulo α de los cruzamientos, ba+o el cual encuentran a aquélla todas las vías del haz0 d, la distancia entre los e+es de vías ad#acentes0 λ, la distancia entre los nudos sucesivos )1C )2C de los cambios, es decir, entre las puntas de éstos0 0, la distancia entre el pen1ltimo nudo )nM1 # el origen de la curva de enlace siguiente 0 t , la longitud de la tangente del enlace de la ultima vía del haz. *e tiene las relaciones! λ =
R9
* se+α
α 2
> t 9 = T' + = R9 ⋅ tg > < = ' +−9' + − t 9 =
se+α *
− R9 ⋅ tg
α 2
* α = − < cot g 2 se+α
*i llamamos e la entre vía mínima en el piquete mínimo de estacionamiento del material0 L%, L/,.....Ln, la longitud de las vías desviadas entre el nudo # una recta tal como la Bn BN n , la total longitud 1til de las vías desviadas del haz es ! Lt
= ( L9 + L2 + !!!!!!!!!! + L+ ) −
a+e tg α
( + − 9)
3onde a el ancho de vía, # n el n1mero de longitudes tomadas en cuenta.
"as vías del haz pueden también derivarse de la transversal ADn simétrica a la A)n0 en tal caso, si Lo es la longitud AB, la longitud total de las vías del haz sería, hasta la recta Bn BN n! L t = L
−
a+e tg α
+ 2Lt
# el Bn BN n fuera el e+e del haz!
2 Lt = 2 L − 2
a+e tg α
+ 4 Lt = 2 L − 2
a+e tg α
( 2+ − 9) + 4( L9 + L2 + !!!!!!!! + L+ )
onsideremos ahora un haz recto del tipo 88. *i R% <gura @./;= es el radio mínimo a considerar en el primer cambio0 s, la distancia entre el primer cambio # el origen de la alineación recta n, la distancia entre el ultimo cambio # la intersección de las tangentes del primero, # n, el n1mero de cambios, conservando las dem$s notaciones anteriores se tiene!
&ig. @. /J 9az recto del tipo 88 R+
α * = R9 + ( + − 9) * > R9 = − < cot g 2 se+α
λ =
* se+α
><=
* se+α
= * ⋅ cot g α + R9 ⋅ tg
− R9 ⋅ tg α > + 2
α 2
= + ⋅ * ⋅ cot g α
Una variante del primer tipo de haz citado es aquella <gura @.5C= en la que el $ngulo del sector, es decir, de la transversal sobre la dirección de las vías es ma#or que el $ngulo de cruzamiento de los cambios0 generalmente el valor de ϕ no e)cede de /α. *e tiene en cualquier caso !
&ig. @. 5C 7ariante del primer tipo de haz.
( < + t 9 ) ⋅ se+α + ( b9 + t 9 ) ⋅ se+ϕ + ( b2 + t 9 ) ⋅ se+( ϕ − α ) = * 9 t 9
9
= R9 ⋅ tag (ϕ − α ) 2
*in embargo, esta solución implica la introducción de una curva en el vértice del haz para enlazar, el e+e de éste con la transversal, # la implantación de cambios dobles o curvos para aprovechar el espacio que queda disponible entre dicho e+e # la primera vía desviada, lo que rompe la simetría de la construcción.
&ig. @. 5% ransversal en trozos de longitud. &inalmente puede quebrarse la transversal en trozos de longitud λ =#18#2 <gura @.5%=, formando cada uno un $ngulo α con el anterior. *e tendría entonces la ecuación H@./CI.
b + 2b + < + R ⋅ tg α ⋅ se+α = * 9 2 9 9 9 2 # las coordenadas # de un nudo cualquiera sobre la dirección 'A serian ! 7 +
= ( b9 + b2 ) ⋅ [ cos α + cos 2α + !!!!!! + cos( + − 9)α ]
6 +
= ( b9 + b2 ) ⋅ [ se+α + se+ 2α + !!!!!! + se+( + − 9)α ]
H$'e% '!r2&% Un haz curvo del tipo 888 <gura @./;= puede considerarse como una agrupación de cambios en la cual la vía desviada del primer cambio es la directa para el segundo, etc.
ara constituir un haz curvo de este tipo puede aprovecharse la construcción anterior, pero desviando las vías sucesivas en sentido de la curvatura del primer cambio, lo que equivale a inscribir sucesivamente el segmento #%#/ en la curva determinante del haz0 sin embargo, para conservar la equidistancia de las vías rectas deber$ variarse 0, # con ello la longitud de cada segmento inscrito.
ara que las curvas de enlace del haz puedan ser círculos concéntricos, es preciso que se satisfaga determinadas condiciones. *ea una vía en curva ABn de radio Rn <gura @.5/=, sobre la que se desea construir un haz formado por dicha curva # n vías desviadas cu#os centros sea el de la curva ABn. 3escribiendo n arcos de círculo de radios decrecientes # distancia d entre e+es, el valor del ultimo radio ser$!
&ig. @. 5/ 7ía en curva. R9
= R+ − ( + − 9) ⋅ *
"a construcción se reduce teóricamente a trazar las rectas )n)3C )3)2C que formen con las tangentes a dichos círculos el $ngulo α constante0 los puntos de encuentro )nC )3C pueden considerarse como nudos de cambios sucesivos. *i llamamos l la distancia entre las agu+as de dos cambios sucesivos, # a R% como el radio del círculo tangente a las vías de los tres
primeros cambios, se tiene l%6/t %0 como el valor mínimo de l% es la longitud L del cambio
= L = R9 ⋅ tg
l 9
R9 min
=
L 2
α 2
cot g
α 2
l +
= l 9 + 2( + − 9) ⋅ * ⋅ tg
<9
=
s
α 2
α α − R9 ⋅ tg > < + = <9 − ( + − 9) ⋅ * ⋅ tg se+α 2 2 *
= * ⋅ cot g α + R9 ⋅ tg
α 2
ara un n1mero limitado n, de cambios, la distancia entre los nudos de estos resulta inferior a la correspondiente de un haz de tipo recto.
H$'e% 08#&% onstituidos los haces mi)tos o compuestos como antes se ha indicado # siendo n el n1mero de cambios que sirven de origen a los nudos sencillos de m cambios, tendremos las siguientes soluciones ! Prupos rectos enlazados por un grupo curvo
α 2
l 9
= 2 R9 ⋅ tg > l + = l 9 + 2- ⋅ ( + − 9) ⋅ * ⋅ tg
<9
=
t 9
= R9 ⋅ tg > R+ = R9 + - ⋅ ( + − 9) ⋅ * > t + = R+ ⋅ tg
- ⋅ * se+α
α 2
− R9 ⋅ tg > < - = <9 − - ⋅ ( + − 9) ⋅ * ⋅ tg
α 2
α 2 + ⋅ α 2
Prupos curvos enlazados por un grupo recto
l 9
= 2 R9 ⋅ tg > l - = l 9 + 2( - − 9) ⋅ * ⋅ tg
<9
=
* se+α
α 2
α 2
− R9 ⋅ tg > < - = <9 − ( - − 9) ⋅ * ⋅ tg
α 2
t 9
=
λ =
l 9 2
> t - = R- ⋅ tg + ⋅ *
se+( - ⋅ α )
- ⋅ α 2
> s = * ⋅ cot g α − R9 ⋅ tg
α
2
H$'e% de '$0;&% d&;le% *i en lugar de cambios sencillos adoptaran cambios dobles se obtienen haces an$logos a los #a e)aminados0 así, los haces 78 # 788 de la <gura @.55= derivan de los haces 88 # 888 indicados en la <gura @./;=. Es evidente que con el empleo de cambios dobles se acortan las cabezas del haz # aumentan por tanto, las longitudes de vía 1tiles.
&ig. @. 55 ambios dobles "as fórmulas del haz recto de cambios dobles tipo 78 son las mismas que las correspondientes al haz de cambios sencillos debiéndose, sin embargo tener en este caso! l 9
=
* se+α
> L
3onde " es la longitud del cambio doble.
El haz curvo de cambios dobles se obtiene por un agrupamiento an$logo de cambios sencillos en los cuales la entre vía estaría dada por 2d0 donde n es por consiguiente el n1mero de cambios dobles. *in embargo, la construcción se complica bastante, pues es preciso acudir al empleo de curvas de enlace para introducir el segundo cambio en la desviación0 si se designan por ρ n los radios de estas curvas, τ n sus tangentes, µ n las distancias del nudo de los segundos cambios al origen de las curvas de enlace # δ la distancia entre los nudos del cambio doble se tiene las ecuaciones! l 9
α 2
= 2 R9 ⋅ tg > l + = l 9 + 4( + − 9) tg
α 2
R+
= R9 + 2 ⋅ ( + − 9) ⋅ * > t + = R+ ⋅ tg
<9
=
2 ⋅ * se+α
ρ 9
+ ⋅ α 2
α 2
− t 9 > < + = <9 − 2 ⋅ ( + − 9) ⋅ * ⋅ tg α 2
= ( <9 − δ − * ⋅ cot g α ) ⋅ cot g > ρ + = ρ 9 − 2 ⋅ ( + − 9) ⋅ * α 2
τ 9
= ρ 9 ⋅ tg > τ + = τ 9 − 2 ⋅ ( + − 9) ⋅ * ⋅ tg
µ 9
=
s
* se+α
α 2
− τ 9 > µ + = µ 9 + 2 ⋅ ( + − 9) ⋅ * ⋅ tg
α 2
= 2 ⋅ * ⋅ cot g α + t 9
TER+INALES GENERALIDADES ada país debe denir sus propias necesidades relativas al dise2o de sus terminales derivadas de sus costumbres, clima, cantidad # crecimiento de su tr$co clasicado de pasa+eros # carga, etc. &errocarriles o carreteras e)istentes, aportan datos base estadísticos, la distribución del tr$co entre porteadores, así como su correspondencia o intercambio, se2alar datos que el 8ngeniero # 'rquitecto deben interpretar para lograr pro#ectos cu#a construcción pueda e+ecutarse evolutivamente hasta alcanzar su tama2o m$)imo. oda región o país carente de vías férreas donde apo#ar su estadística, precisa planicar previamente su desarrollo económico total, basado en el aval1o de sus recursos, para poder afrontar el dise2o de su red férrea.
El desarrollo regional, la competencia con otros medios # un estudio de mercadotecnia permitir$n pro#ectar edicios, vías e instalaciones con un tama2o tal que admita el crecimiento del tr$co durante la vida 1til de las obras, consider$ndolas construidas en etapas evolutivas ba+o un planteo integral.
ambién se debe tomar en cuenta otros factores para el dise2o, por e+emplo en el caso de terminales de pasa+eros, ha# que tener en cuenta que cada pasa+ero, puede representar / personas
Edicios p1blicos # servicios ferroviarios adem$s, dé considerar las necesidades propias de operación de trenes # mantenimiento.
En las estaciones de carga, los patios tienen dise2o especial para cada necesidad especíca. Kuelles para mercancías en general, de contenedores, de granos agrícolas, mineral, automóviles, carbón, petróleo etc., demandan que el pro#ectista deba considerar el volumen de tr$co # su crecimiento, adem$s de conocer las especicaciones del equipo e instalaciones,
F!"'1" y T)&% de e%#$'&"e% "as estaciones # terminales en si, comprenden las $reas del &errocarril, donde se atienden los servicios p1blicos de carga # pasa+eros, contiguos, en ocasiones, a zonas destinadas a servicios propios de inspección, mantenimiento, aprovisionamiento # formación de trenes de carga # pasa+eros. "os diferentes tipos de estaciones, seg1n su función, son las estaciones de tr$co de via+eros, de carga # mi)tos, que ser$n detallados a continuación.
#er0"$le% de 2$er&% "a misión de las terminales de via+eros es la de recepción # e)pedición de trenes de via+eros así como la transferencia de via+eros desde los vehículos ferroviarios a otros medios de transporte o viceversa. "as terminales de via+eros est$n formadas por! &ector -erro,iario , compuesto por las vías, andenes e instalaciones
necesarias propias para la instalación.
"as terminales de via+eros seg1n el tr$co de trenes que posean pueden ser de cercanías
V5$% de 'r'!l$'1"
A"de"
Ed'& #er0"$l V5$ )r"')$l
&ig. :. %. erminal de pasa+eros. En ocasiones, las estaciones de pasa+eros se denominan
&ig. :. /. Estación de cola para pasa+eros.
En estaciones de aso ara asajeros los trenes de carga deben pasar sin detenerse empleando otras vías e)clusivas para circulación hasta la estación de carga, como se ilustra en la gura :.5. or otra parte el mínimo servicio p1blico sobre vía troncal, se establece mediante un corto anden # una caseta con te+ado, o la ca+a de un carro fuera de servicio, acondicionado para proteger contra la intemperie, al reducido pasa+e de una peque2a comunidad, que aborda trenes locales mediante las se2ales del usuario.
&ig. :. 5. Estación de paso, para pasa+eros
Ter0"$le% de '$r$ 1 0er'$"'5$% "a función de las estaciones de carga en el mane+o # distribución a sus diferentes destinos, tales como ciudades vecinas, industrias con vías particulares o el trasbordo de la carga desde los vagones a otros medios de transporte. "os componentes principales de las terminales de carga son las siguientes! (atios o ar0ues de receciónC eedición estaciona:iento de :aterialC ordenaciónC -or:ación desco:osición de trenesC los cuales est$n
formados por las instalaciones de la vía, comunicaciones, se2alización # todas las dem$s instalaciones precisas para el tr$co de los trenes en la terminal. *e llama patio al con+unto de vías que sirven en la repartición de los carros a diferentes destinos #4o a escapes para las empresas a las cuales les llegan grandes cargas por medio de este servicio de transporte.
comercial de la terminal. Accesos a la ter:inal aarca:ientos
"os tipos de terminales de carga seg1n las mercancías que se transporten pueden ser! de trenes directos, los cuales tienen origen, destino # horarios +os, circulan con car$cter regular #, por lo general, sin paradas intermedias0 de detalle, para paquetería, servicios de correos # equipa+es sin propietarios e inter:odalC para el transporte de contenedores o vagones especiales.
E%#$'&"e% De #r:'& 08#&
En este tipo de estaciones, las terminales de via+eros # mercancías no est$n separadas claramente la una de la otra. 'mbas terminales est$n compuestas de los departamentos que se detallan en los tipos de estaciones.
En estaciones que prestan servicios de pasa+eros # carga, las instalaciones necesarias est$n relativamente pró)imas unas a continuación de otras. 3ebiendo emplearse t1nel para peatones # amplio andén intermedio entre dos vías, e)clusivas para pasa+eros, para atender trenes en dos direcciones simult$neamente # para el mane+o adecuado de la carga que ser$ seleccionada para la descarga o trasbordo a otro medio de transporte.
En cualquier caso para las estaciones mi)tas o de carga, el dise2o de los patios tiene particular importancia #a que con un buen dise2o de estos para las horas pico del a2o de pro#ección, se concretara la eciencia de la terminal. En los patios de maniobras, se revisan, aprovisionan # reparan carros # locomotoras0 se forman nuevos trenes # se cambian sus tripulaciones. El tama2o del patio representa un serio problema que debe resolverse adecuadamente, adem$s se precisa prever su futura ampliación.
Una estación en el sector ferroviario, consta de patio de recibo0 otro de clasicación0 de reclasicación # de salida o despacho, adem$s de vías para la circulación directa, talleres, servicios # desde luego orre de ontrol de la lasicación.
ada patio es un problema especial donde el n1mero de carros por tren, dene las dimensiones del patio de clasicación # donde se precisa conocer los tipos de retardadores, el n1mero de los sapos, el viento dominante local, clase, peso # modelo de carros, etc.
&ig. :. >. 3istribución de los patios en una estación de carga.
Gtro tipo de clasicación para las estaciones respecto a los patios, a su ubicación # forma en perl, los cuales se ir$n describiendo en los apartados posteriores, en la gura :.> se ilustra una de las tantas distribuciones de los patios de la estación.
PATIOS PLANOS En los peque2os patios # terminales, localizados en empalmes de / ó m$s líneas # cuando el tr$co es reducido, basta utilizar una o dos m$quinas de patio para clasicar los carros de los trenes que se reciben # formar los nuevos trenes seg1n su destino. E)isten estaciones con patios a nivel, los cuales preferentemente deben recibir con descenso de -C./ M, de+ando a nivel, el centro de patio # pro#ectando una suave subida de C./ M a la salida. ' modo de a#udar al movimiento de entrada de los carros, en ambos sentidos # a su frenado al e)tremo opuesto.
PRINCIPIOS BSICOS PATIOS DE JOROBA *e debe mencionar que las maniobras en patios a nivel, resultan lentas # costosas, quedando las vías semibloqueadas por el continuo ir # venir de las m$quinas patieras, como la que muestra la gura :.;., donde los garroteros operan manualmente los numerosos cambios de vías # donde la operación se realiza ba+o órdenes verbales del Fefe de atio obteniéndose apenas regulares resultados económicos que llegan alcanzar un valor critico. Este es el principal motivo por el cual se constru#e un patio de +oroba o de clasicación por gravedad.
&ig. :. ;. "ocomotora de maniobras utilizada en los patios de terminales. ara la localización de los patios, debe alo+arse el patio donde e)ista alguna loma u ondulación natural ; o B metros m$s alta que los terrenos planos colindantes para constituir la +oroba necesaria para impulsar los carros hacia las vías de clasicación, dado que de no e)istir esas condiciones topogr$cas naturales, entonces precisaremos construir # compactar las terracerías de una loma de ; metros de altura, cu#o volumen es
considerable. "as características principales de los patios de +oroba en una estación muestra en la gura :.B.
&ig. :. B. atio de +oroba en una estación.
OPERACIÓN DIN+ICA "a m$quina de patio, se concreta a e)traer del patio de recibo carros # subirlos hasta la cima de la +oroba, donde los impulsar$ hacía las vías de clasicación con velocidad teoría óptima de %C Hm4hI, cifra que consideraremos como la carga de velocidad inicial del patio.
3esde la torre de control se observa, el paso de los carros # se les conduce hasta la vía de su destino clasicado, accionando las agu+as de los cambios autom$ticamente, mediante control eléctrico a distancia. 'l igual que la aplicación del freno hasta controlar la velocidad deseada por observaciones a o+o o mediante computadoras electrónicas quienes inclusive pueden aplicar por sí mismas el frenado requerido para llegar a formar cada carro en su meta asignada.
En los patios de gravedad los carros r$pidos golpean # se da2an pero logran formarse # no reducen el rendimiento del patio, en tanto que los carros lentos se quedan a medio camino # entorpecen la producción. Esto dado origen al empleo de unas maquinillas mec$nicas llamadas mulas, que usan vía angosta intercalada en las vías del patio # que se accionan mediante cables # poleas, pudiendo pasar ba+o los carros # remolcar a los lentos mediante rodillos que se aplican al e+e de los carros.
Una equivocación con velocidad en e)ceso, provoca que el carro lanzado desde la cumbre de la +oroba, choque contra otros carros estacionados o alcance a los que est$n en tr$nsito, un carro lento obliga a la m$quina de patio, a penetrar a la zona de clasicación # empu+arlo hasta reunirlo con sus carros compa2eros del nuevo destino. 'mbas situaciones, creadas por el ; ó l;M de carros malos, ha dado origen desde %J5C, al uso de frenos retardadores, que controlan la velocidad de los carros lanzados desde la +oroba con e)cesiva fuerza mediante un apretón mec$nico de las ce+as de las ruedas, calculado en función de la velocidad # características de cada carro # la distancia por recorrer hasta su paradero de clasicación.
PROYECTO PATIOS DE CLASIFICACION *e requiere para el pro#ecto del con+unto, la Estadística disponible para prever la asa del recimiento, que ser$ proporcional a la del $rea 8ndustrial o oblación servida. *e toma como unidad, al carro cargado, o vacío # se calculan los 7ol1menes diarios, separadamente para los carros entrantes de los salientes.
"a vida 1til del tama2o inicial de la erminal depende del límite del n1mero de carros que sea posible mane+ar diariamente durante las horas # días de ma#or r$co. or otra parte, para atender los horarios especícos de la industria local, de la llegada # salida de trenes de carga etc., precisa agruparse el movimiento de carros para localizar las horas NpicO mediante observación estadística de frecuencias.
El tiempo de permanencia de un carro, debe ser lo estrictamente necesario para las maniobras # servicios # ello dene el n1mero de empleados, vías # elementos disponibles en el patio analizado. "a capacidad resultante de la estimación anterior, deber$ considerarse proporcional al n1mero de carros recibidos o despachados diariamente. Esto permite correlacionar diversos pro#ectos o ampliar el patio e)istente. E)iste un lugar considerado clave en la terminal # es %a vía de +oroba, dónde se inicia por gravedad el goteo o lanzado de los carros hacia %as diversas vías del patio de clasicación, el que se encuentra a nivel.
uando el (u+o de tr$co de carros por la +oroba se reduce, entonces se produce acumulación de carros entrantes al atio de ecibo # se desperdicia tiempo, personal # vías e)istentes en los patios subsecuentes que deben operar como una línea de monta+e en serie. "a ecuación dene la capacidad de cada patio, #a sea de recibo, clasicación, etc, en función al numero de carros de circulación por la vías del patio por día # al tiempo que permanece cada carro mientras se e+ecuten las maniobras correspondientes del patio en consideración.
' =
N ⋅ $ a ⋅ T 24
) = apacidad necesaria para el estacionamiento del patio = D1mero de carros4 día @ a = &actor de agrupamiento
pro#ectando detalladamente las maniobras por e+ecutar en esa $rea.
El uso de la ecuación HJ.%I, requiere usar una factor de holgura para absorber los errores del c$lculo teórico, tal factor es del orden del %;M.
Entonces sé podr$ calcular la capacidad m$)ima! ' ma=
=
N ⋅ $ a ⋅ T ⋅ $ !
249 −
9GG ?
@ a = &actor de agrupamiento. Peneralmente igual a %.; @ , = &actor de variación en el ic O = 9olgura del atio, en M de la capacidad física del patio. ' N 6 7ariación de la capacidad respecto al numero de carros disponible.
omando en cuenta la m$)ima variación del cociente entre la capacidad # numero de carros día en porcenta+e en la ecuación! I ma=
= 9GG
( ' − 9) N
"os patios de recibo, clasicación, salida, funcionan en serie # por ello sus capacidades deben ser congruentes con e% (u+o constante de carros que se requiere a través de diversas $reas de la erminal # por ello, la velocidad del goteo de carros a través de la +oroba, determinar$ la capacidad del patio de recibo # cuando #a no se puede reducir la holgura para incrementar ese goteo, entonces se precisan / +orobas con sus respectivos patios de clasicación separados.
"a capacidad de clasicación en carros por día se calcula mediante la ecuación ' c
= 24 ⋅ $ g ⋅ $ &
! )c = apacidad del patio de clasicación Hcarros 4 díaI @ g = &recuencia de goteo Hcarros 4 horaI @ u = &actor de goteo. Peneralmente igual a C.@;
"a capacidad de los patios de recibo # salida se pro#ectan de acuerdo con el periodo de ma#or llegada o salida de trenes # de acuerdo con la ecuación! ' ( recibi*)s − sali*a ) ' tre+
=
*@a N ( +-!tre+es ; e+tra − sale < ) *@a
)tren= arros por tren. ) = arros de recibo o salida por día = Dumero de trenes de entrada o salida por día $ a
=
24 ⋅ 1 ma= N
- :> = &recuencia en la llegada o salida de trenes en los periodos pic Htrenes
4 horaI
FRECUENCIA DE GOTEO "a frecuencia de goteo que no es otra cosa que la cantidad de carros por minuto con que se puede evaluar la me+or utilización del goteo, depende de la altura o carga de velocidad de la +oroba, equipos de freno, habilidad, visibilidad, etc. # uniformidad de los carros que se clasican, lo cual es difícil cuando se tiene un equipo heterogéneo, ósea que rueden bien o mal # por ello no pueden lanzarse a ma#or velocidad.
DISEO GEO+ÉTRICO Y SU PERFIL VIRTUAL "a planta m$s popular consiste en situar la torre de control pró)ima a la cima de la +oroba, dominando al patio de recibo # en especial el de clasicación. omo #a se menciono anteriormente, la +oroba eleva su nivel de ; a @ metros sobre los patios de clasicación # ese desnivel permite pasar una vía de salida, con paso a desnivel, ba+o la vía 1nica de la cima de la +oroba.
PATIOS DE GRAVEDAD "os patios de gravedad, son aquellos que mantienen una pendiente en el transcurso de su longitud. *e debe tener en cuenta que del patio de recibo, los carros son empu+ados hasta la cima de una +oroba, donde por gravedad, descienden hacia un patio donde e)isten tantas vías como destinos de los carros que se clasican. "a operación se e+ecuta a ma#or ritmo # menor costo que en patios planos, a partir de cierto volumen de tr$co. ' continuación se e)ponen generalidades sobre la tecnología empleada para su pro#ecto # operación.
RODA+IENTOS DE CARROS *e conoce como buen rodador, al carro moderno # en buen orden que con frecuencia empieza a rodar sin empu+e, por rampas de -C.%; M cuando esta cargado # a partir de -C.5C M para el carro vacío. "os malos rodadores son anticuados o en mal orden, que ruedan entre -C.5C M para carro cargado # -BC M para el carro vacío.
En consecuencia, los carros diferentes, precisan distinto frenado para igual recorrido por una rampa # al soltarlos por la +oroba, unos quedar$n separados por su corto recorrido, en tanto que otros, chocan con los que %e preceden. Este problema se reduce en magnitud, usando garroteros de patios, # recurriendo a locomotoras para consolidar al tren recién clasicado # previamente se necesita la habilidad del operador de los retardadores para reconocer las velocidades iniciales # denir si cada carro, es o no, un buen corredor.
PERFIL DEL PATIO DE GRAVEDAD "os carros son empu+ados de la vía de recibo hasta la cima o +oroba, donde deben pasar entre 5 # > H?m4hI, iniciando un descenso mediante gravedad por la m$)ima pendiente del perl. 3e la vía simple de recibo, a unos %CCC m de la cima, se ínstala el centro de un retardador del patio denominado +oroba, cu#a misión consiste en recibir carros de peso variable, frenarlos # de+arlos salir a la m$)ima velocidad de %C H?m4hI.
En la vía troncal # a distancia apro)imada de %/C metros después del retardador de +oroba, se desprenden las vías de cada grupo del patio de clasicación, el cual puede tener haces de vía, como se ilustra en la gura :.@ donde el patio de clasicación presenta cuatro haces de ; vías cada uno.
*obre la vía principal de cada grupo, apro)imadamente a %/C m, se instala un segundo retardador denominado de grupo, el cual debe frenar al carro
entrante # de+arlo salir a velocidad promedio entre %C # %; H?m4hI seg1n el largo del patio de clasicar. especto a la longitud de las vías del patio de clasicación, estas deben ser lo bastante grandes # con pendiente tal, que un carro de alta resistencia que es un mal rodador pueda llegar al e)tremo con velocidad igual a cero. esulta preferible usar sólo dos retardadores, los de +oroba # grupos con lo cual se simplica la labor humana # se reducen los errores, aumentando con ello la capacidad horaria.
&ig. :. @. atio de gravedad de una estación. 'mbos retardadores tienen 5 grados de apriete de ruedas, desde apriete ligero, para servicio normal hasta apriete m$)imo, que deber$ ser capaz de detener al carro a la salida con una velocidad igual a cero, a1n trat$ndose de carro pesado # de buena rodadura, o sea el m$s veloz # de ma#or peso.
RECO+ENDACIONES )$r$ el TA+AO ECONÓ+ICO DE PATIOS TER+INALES odo patio de estación, empalme, crucero o estación de paso, por una gran ciudad o zona industrial, debe pro#ectarse considerando su evolución que depende de la tasa creciente del tr$co propio #, del probable inducido o transbordado. odo patio donde los trenes de+en # reciban carros, merece un detallado estudio, donde debe incluirse el futuro desarrollo de su zona de in(uencia.
"a forma m$s frecuente del dise2o de los patios consiste en poner en línea recta a %os patios de recibo # clasicación, para después localizar patios de reclasicación, si es que fueran necesarios # salidas, así como los servicios cone)os, tales como talleres de reparación e)teriormente a los patios de recibo # clasicación. En casos especiales, puede adoptarse otro dise2o en línea, m$s o menos recta, para acomodar los patios de clasicación # de salida, en tanto que el de recibo puede quedar normal a los anteriores0 en todo caso debe considerarse la posibilidad de usar / +orobas.
En el caso de tener vías de salida particulares, se debe precisar el tr$co de trenes denominados ransfer, que son los que realizan la entrega # recepción de carros destinados a las grandes industrias locales, almacenes, terminales de carga # escapes privados de numerosos usuarios de carro por entero.
En los patios de clasicación el n1mero de vías debe ser la suma de los diversos destinos m$s las vías para usos diversos # la capacidad media ser$ la total del patio entre el n1mero de vías del peine, debiéndose prever la anchura necesaria para futuras ampliaciones.
"os aspectos m$s importantes a tener en cuenta al realizar el pro#ecto de una estación son la longitud de la estación relacionada con la supercie disponible para la infraestructura, las condiciones geogr$cas # climatológicas para la disposición de la estación, la pendiente m$)ima, la se2alización. ara el antepro#ecto de los patios de una estación, se enumeran las siguientes recomendaciones! ealizar o renovar las estadísticas del numero diario de carros para localizar TicosT. 3enir tasas de crecimiento # las curvas del pronóstico resultante para /; a2os adelante. 3eterminar los factores de agrupamiento, o sea la cantidad # frecuencia de carros llegando +untos hacia igual destino así como el factor de variación respecto al pico m$)imo. 3enir capacidad física de cada patio para el 1ltimo a2o de vida 1til del pro#ecto, es decir a /; a2os. 3enir n1mero de vías, que depender$ del n1mero de destinos. 3enir la frecuencia de la clasicación o goteo de los carros. ealizar el antepro#ecto total para revisar los tiempos, maniobras # secuencias. "a capacidad diaria de carros, se obtiene de estadísticas mensuales, lo mas recientes posibles, observando meses de m$)imas, mínimos # los promedios mensuales de cada a2o. El tomar la se)ta parte de la suma del m$)imo # el minino, # cuatro veces el mes promedio, ofrece un valor apro)imado del tr$co mensual, que a su vez tiene variaciones NdiariasO que deben ser tomadas en cuenta. ro#ectar 8nstalaciones, Gcinas # *ervicios. Efectuar pro#ecto denitivo # resupuesto.
ealizar estudios de rentabilidad de la 8nversión. El pro#ecto denitivo para un patio de terminal, debe seleccionarse entre varios antepro#ectos, que se comparan entre sí, aceptando al que ofrezca la ma#or relación Aenecio 4 costo # que admita evolución hasta alcanzar un m$)imo tama2o pro#ectado. 'dem$s, deben ser considerados los problemas urbanos, por e+emplo, tomar en cuenta que un patio de carga no deber$ interferir la circulación libre de otros trenes de pasa+eros.
SEALI*ACIÓN DEFINICIÓN *e conoce ba+o el nombre de se,ales el con+unto de aparatos # signos claros # precisos, que tienen por ob+eto controlar, asegurar # proteger el movimiento de trenes, hacer conocer al personal las previsiones # el estado de la línea, a n de garantizar que el tr$co sea satisfactorio # sin riesgos.
CLASIFICACIÓN "as se2ales seg1n el eglamento de Gperaciones de la Empresa Dacional de &errocarriles, # ba+o esolución Kinisterial DL //>-@> # 5/C-@> de la epublica de Aolivia, se clasican en! se2ales +as, transitorias, con brazos, con banderas # luces de color, con campana, pito de boca, silbato # petardos.
COLORES "os colores que son mane+ados para la se2alización ferroviaria son principalmente cuatro, su e)hibición determinara las medidas a tomar tanto por el personal de vía, como por el personal del tren.
R&& eligro absoluto, parada obligada. *u e)hibición impone la detención inmediata de todo tren en circulación
A0$rll& recaución. *u e)hibición esta relacionado con! or el personal de 7ía # Gbras, para indicar precaución en sectores de traba+o, como complemento a las se2ales transitorias, cuando la velocidad de un vehículo sea e)cesiva. En los sem$foros para indicar precaución. En los discos giratorios o indicadores de cambio # en linternas de se2ales.
Verde
7ía libre absoluta. E)clusivamente por el onductor, para dar partida a un tren e intercambiar se2ales con el Kaquinista. En los sem$foros para dar 7ía "ibre.
Bl$"'& &in de precaución. 'l nalizar zonas de precaución. 3e noche en maniobras de acuerdo al movimiento de los brazos. En las se2ales de apro)imación de estaciones. En los discos giratorios o indicadores de cambio.
SEALES DE E+ERGENCIA En caso de emergencia # no teniendo disponible luz o bandera ro+a, cualquier otro color o luz
SEALES FIJAS *on se2ales +as, aquellas que se efect1an desde un punto determinado de la línea # que por lo tanto son de car$cter permanente. 'lgunas de las se2ales correspondientes a este grupo, pueden suministrar sólo una indicación, tales como los tableros +os indicadores, discos de apro)imación, etc., mientras que otras, pueden dar dos o m$s indicaciones como sucede con los sem$foros con brazos, se2ales luminosas, indicadores de ruta, indicadores de cambios, etc.
D%'& Gr$#&r& & I"d'$d&r de C$0;&( Est$n colocados sobre las barras o pilastras de los cambios # consisten en un disco pintado de blanco # una (echa colocada perpendicularmente, color amarillo en el anverso # ro+o en el reverso. *u función es mostrar al personal del tren si el cambio est$ habilitado para la línea principal o para el desvío. "os contrapesos de los cambios, se pintar$n de ro+o # blanco. El color blanco quedar$ en la parte superior cuando la vía principal esté habilitada # ro+o para el desvío. En la gura J.%, se muestra tanto el anverso como el reverso del disco giratorio.
&ig. J. % 3isco giratorio.
L50#e de +$"&;r$%( onsisten en un tablero rectangular
&ig. J. / "imite de maniobras
L50#e de E%#$'&"e%( Este tipo de se2al consiste en un tablero circular ; cm= blanco con fran+a ro+a horizontal, dando frente a trenes que se apro)iman a la estación, colocados a ;CC m de los cambios de entrada0 la distancia puede ser ma#or de acuerdo a la topografía de la zona, reverso color negro.
&ig. J. 5 "imite de estación.
T$;ler& de Sl;e( uando sea necesario indicar a los conductores que deben tocar el silbato, bocina o sirena, #a sea para llamar la atención del p1blico o de los empleados, debe colocarse un tablero N*ilbeO. En la gura J.> esta
representado este tablero de forma romboidal
&ig. J. > ablero *ilbe
T$;ler& de A)r&80$'1"( ablero circular blanco, ;= colocado a /CCC m de los cambios de entrada visible para los trenes que se apro)iman a una estación # previniendo su pro)imidad a ésta. everso color negro. "a gura J.; muestra este tipo de tableros.
*uelen colocarse también para anunciar la apro)imación a los desvíos que empalman en la vía principal
&ig. J. ; ablero de apro)imación.
&ig. J. B ablero de apro)imación a puentes # a t1neles
A)r&80$'1" $ )!e"#e% y T"ele% En la gura J.B esta representado el tablero de apro)imación a puentes # t1neles. Es un tablero circular, con radio igual a >; cm, blanco con dos fran+as paralelas horizontales negras, colocados a 5CC m del acceso a los puentes o t1neles. everso color negro.
T$;ler& de Pre'$!'1"( *irven para advertir un peligro inmediato # se colocar$n a ;CC m del mismo. onsiste en un tri$ngulo equil$tero de C.B m de lado, de color amarillo con una letra TT de color negro al medio. everso color blanco.
&ig. J. @ ablero de precaución. velocidad.
&ig. J. : ablero indicador de
T$;ler& I"d'$d&r de Vel&'d$d 3onde las precauciones sean de car$cter permanente, como puede acontecer en las curvas # empalmes o también a la entrada de las pla#as en las estaciones, debe colocarse un tablero +o indicador de velocidad. Estos tableros deben indicar la velocidad m$)ima permitida en este punto, en ilómetros por hora. ienen la forma romboidal
Se0:6&r& de Br$7&( Arazo de color amarillo con fran+as negras paralelas en $ngulo de >;L, el reverso es de color negro # luces de color seg1n los siguientes casos!
Arazo en posición horizontal signica Teligro-areT. "uz o+a. Arazo en $ngulo de >;L hacia aba+o, indica TrecauciónT. "uz 'marilla. Arazo en posición vertical hacia aba+o contra el m$stil indica T7ía "ibreT. "uz 7erde.
&ig. J. J *em$foro de tres brazos.
Se0:6&r& )$r$ De%25&( olocado a %a entrada de éstos0 consiste en un brazo rectangular amarillo con fran+a negra al medio # una letra negra T3T al centro. everso color negro # con las siguientes posiciones! Arazo horizontal.- *ignica Teligro-areT. "uz o+a. Arazo en $ngulo de >;L hacia aba+o, indica ingreso a desvío. "uz 'marilla. Arazo en posición vertical hacia aba+o, indica T7ía "ibreT. "uz 7erde.
&ig. J. %C *em$foro para desvío.
Se0:6&r& El@'#r'&( En estaciones, colocados a las entradas, tendr$n luces de color amarillo, ro+o # verde.
En los pasos a nivel, sirven para los conductores de vehículos de tierra, con luz ro+a # verde0 pueden ser manuales o autom$ticos e ir acompa2ados de se2ales ac1stica
T$;ler& de Pre'$!'1" $"#e% de )$%& $ "2el ara proteger al p1blico que atraviesa las vías férreas en los pasos a nivel, se utiliza una gran variedad de sistemas, emple$ndose diversos dispositivos, de acuerdo con la importancia de la calle, carretera o camino cruzante # teniendo en cuenta la intensidad # característica del tr$co ferroviario en ese lugar.
&ig. J. %% ablero de precaución, paso a nivel. 'visos +os. En los pasos a nivel de poca importancia o en lugares despoblados, donde no se requiere la colocación de barreras, se suelen colocar dos simples letreros +os, uno a cada lado de la vía. "a forma usual consiste en un aviso en forma de cruz con la le#enda! N&errocarril - aso a DivelO. Este tipo de avisos es de forma octogonal de 5C cm de lado, de color amarillo con dos fran+as negras cruzadas en JCL con las letras &&. . *e colocar$n al lado derecho de una carretera # a la distancia que se2ala el ódigo Dacional de ransito. everso color Degro 'visos cambiables. E)isten algunas instalaciones, en pasos a nivel sin barreras, que muestran al p1blico una luz verde cuando las vías pueden cruzarse sin peligro # colorada cuando se apro)ima un tren, también se emplean discos que muestran, al ser accionados, una cara pintada de colorado con un letrero! NeligroO. Estas instalaciones son mane+adas a mano desde el mismo paso a nivel o desde el puesto m$s cercano. El uso de este tipo de protección no est$ mu# difundido. Aarreras o portones. 3onde el tr$co de vehículos es m$s intenso, como ser en los centros urbanos, es usual la colocación de barreras, que pueden ser o no enclavadas con las se2ales. "os portones est$n ca#endo en desuso,
debido a la lentitud de su funcionamiento # a lo complicado de su instalación que hace gravoso su mantenimiento. &orma octogonal
P!"#& de L;r$"7$( "as se2ales de entrada # salida, a n de que su acción sea ecaz, deben estar convenientemente ubicadas con respecto a los cambios o agu+as que deben proteger, para lo cual sirve como punto de guía, el lugar en que se ponen en contacto dos perles mínimos de obras, que recorren dos vías convergentes.
&ig. J. %/ unto de libranza, vista frontal. Este punto es llamado Ncruzada tapadaO o también Npunto de libranzaO, # se distingue en el terreno por medio de una estaca, pintada generalmente mitad colorada # mitad blanca. En la gura J.%/ se muestra el punto dé libranza en un cambio com1n.
estigo pintado de color blanco # ro+o colocado a la distancia de 5.@C m entre e+es de vía, debe sobresalir por lo menos >C cm de nivel del terreno.
&ig. J. %5 unto de "ibranza en un desvío com1n.
P&%#e de l&0e#r$e( Este es un tablero que indicara la posición del tren en alg1n momento del tramo. olocado cada %CCC m con letreros blancos # n1meros negros de acuerdo al ilómetro correspondiente.
T$;ler& de E%#$'1"( ablero negro con letras # n1meros blancos con el nombre de la Estación0 en el e)tremo inferior izquierdo el ilometra+e correspondiente al e+e de la Estación0 en el e)tremo inferior derecho altura de la Estación sobre el nivel del mar.
SEALES TRANSITORIAS olocadas por el personal del 3epartamento de 7ía # Gbras en determinados lugares o zonas de traba+o
T$;ler& de V5$( *e emplea para indicar los e)tremos de un determinado sector de la vía, en el cual los trenes deben observar la precaución de la velocidad prevista0 consisten en tableros romboidales . everso color blanco.
&ig. J. %> ablero de precaución
T$;ler&% de Pre'$!'1"( En la gura J.%; se ilustra un tablero de precaución. ' %C m del lugar de traba+o se colocar$n tableros romboidales
