Ferrocarriles - Francisco M. Togno

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REPRESENTACIONES Y SERVICIOS DE INGENIERIA, S.A.

• MEXICO

EL AUTOR: Francisco M. Tagua Asesor Técnico en los Ferrocarriles Nacionales de México. Ex director de Construcción de Ferrocarriles, S.C.O.P. Ex profesor de Vías Terrestres en la Facultad de Ingenieria de la Universidad Nacional Autónoma de México.

D. R.© 1982, por Representaciones y Servicios de Ingeniería, S.A., Apartado Postal Postal 61-195, 06600 México, D.F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, registro número 663

Segunda Edición, 1982 ISBN 968-6062-66-1

hnpreso en México

Prólogo L:i edición de esta obra sobre un extenso temario ferrociurilero, obedece a una finalidad que debemos exponer lo más claramente posible, para alcanzar siquiera en parte, el objetivo buscado. Consideramos que el complejo denominado ferrocarriles, representa una serie de actividades que precisan desempeñarse con orgullo gremial y lealtad, aún cuando esa actitud individualista, precise utilizar los mejores métodos del trabajo de conjunto. En efecto: el ferroviario forma un equipo que

Las diversas empresas estatales y descentralizadas, los planeadores, los inspectores de operación, los financieros, los constructores, etc., así como las diversas agropaciones sindicales y sus contratos colectivos, realizan esfuerzos para obtener coordinación dentro de las lógicas lirnit~dones impuestas por la diversidad de entidades administrativas, en sus métodos, personas y nonnas diversas, incluso sus objetivos. Pese a Ias mejores voluntades aisladas y del conjunto, la dispersa realidad, burocracia y al-

reune en el mismo evento, la cooperación coordinada de rnaquinlÍstas, contado-lies, garroteros, mecánicos, arquitectos, doctores en medicina, electricistas, agentes comerciales, trenistas o rieleros y centenares de las más diversas especiali-

gunas cláusulas contractuales antitécnicas se desarrollan tanto más cuanto mayor es el número

de las diversas entidades que intervienen .. Dentro de ese panorama ferroviario disperso, se fomenta un clima favorable al máximo desarrollo de otros . transportes competidores, qne sirven al país utilizando una red vial cada vez

dades. Dividir al ferroviario, ya sea inconscientemente, o con maquiavélica intención, sólo ·puede esperarse obtener resultados entre mediocres y regulares, según se observe a través del índice más fidedigno, que suponemos procede de la libre preferencia de los usuarios, medida por la cuantía del tráfico y transporte ferroviario ejecutados

más extensa

y moderna, supliendo inexistentes o

anticuadas ferrovías. El mismo panorama de administración fragmentada, prodnce por atta parte, algún bienestar económico a las relativamente reducidas persa. nas que ocupan plazas redundantes. A los casos beneficiados por la dispersión, se podría agregar la posibilidad estratégica de poder aislar (a modo de Compartimiento Estanco) algunas zonas de nuestra red férrea, del contagio de los vicios o conflagraciones obreras vecinas (huelgas, etc.) al mantenerse fragmentada la

con la máxima solvencia económica naciona1. En México y posiblemen te en algunos otros

países en proceso de desarrollo, hemos heredado mediante compr;I, varias líneas férreas originadas

por antiguas empresas privadas, las cuales han venido siendo adquiridas por el Gobierno y operadas en forma casi aislada, algo similar a la original.

organización ferroviaria nacional, tesis poco firme a nuestro juicio.

la ne-

Creemos que los anteriores créditos otorgadu, a la técnica separatista y algunos otros créditos que ignoramos, no suman lo bastan te en valores

cesaria conclusión de la red básica y la inaplaza-

positivos, para oponerse con razón ante el apro-

ble modernización de la existente, cancelando la conservación y las adiciones y mejoras diferidas

estandarización de métodos, normas y materia_

por largo tiempo.

les, la mejoría de los horarios y servicios en ge-

El proceso de consolidación nacional, nece-

sario para optimizar los resultados de la operación ferroviaria, ha sido tan lento, como 10

SOn

vechamiento integral de los equipos y fuerza, la

iii

i'V

Prólogo

neral, la reducción de los costos, la posibilidad de poder usar las utilidades de algunas aisladas zonas de gran riqueza de tráfico y de buena geometría de trazado, para contribuir a hacer posible el económico servicio del ferrocarril en otras regiones pobres del país, con su tráfico liviano y con menos favorables condiciones geométricas y físicas en sus vías férreas, etc., etc. La consolidación de las empresas de un mismo gremio y de Un mis-mo gobierno, no es una panacea, pero ello debe cooperar a lograr metas de . alta calidad tal como la experiencia internacional enseña en Francia, Alemania, Japón, Italia, España, Inglaterra, etc. Se ha dicho con razón que si el ferrocarril no existiese, precisaría inventarIo y se conoce además (estadísticamente), qne el automóvil ha sido el más claro índice de riqueza, la cual se obtiene en gran parte, mediante el concurso de una eficiente subestroctura ferroviaria. Esta primera edición que intenta cubrir 10 más posible del complejo panorama ferroviario en sus diversas técnicas, pretende modificar la visión li-

mitada del Geómetra del Trazado, del recordman de la velocidad instantánea, del planeador que suprime ramales y vías truncas y deja regiones en teras sin servicio rielera, como precio para obtener sólo un esquema sintético de ferropistas para lograr óptimo servicio parcial; del constructor o del encargado de conservar obras y equipos sin usar apoyo realista contable de ingresos y gastos, o de cualquier inversión sin la conciencia del' problema del conjunto y la escasez de capital; creemos que el ferroviario de México, puede cooperar mejor a la solución del problema de hacer subsistir decorosamente el uso económico de los rieles por tiempo indefinido, si en general se in" tentase una visión del conjunto, además de la necesaria. especialización. FRANCISCO M. TOGNO Nota: En Febrero 1977, el gobierno ordenó la CONSOLIDACION de los Ferrocarriles Mexicanos; nos resta modernizar las vías y mejomr nuestros Resulta-

dos, de continuo.

Contenido

Prólogo 1.

Economía de la transportación

1

Generolidades· Conclusiones. Costos relativos de la transportación en general. Tráfico por regiones y países y su distribución. Cifras índice del tráfico. Transportadores de banda, cables, vía y ductos. Los ferrocarriles y el transporte en generol. Antecedentes históricos de las vlas terrestres. Sinopsis histórica del ferrocarril. Antecedentes históricos en México., Diferentes porteadores, tarifas y costos directos y nacionales, balanceo de tráfico. Costos unitarios. Costo directo y costo nacional. Factores de carga y balanceo de tráfico. Clasificación de carga. Regiones con clasificación camcterística. Unidades de tráfico. Ecuación, del tronsporte comercial. Equipos. Zonas de influencia. Productividad territorial. Valuación del tráfico probable. Estudio de zona de influencia de una vía en proyecto, mediante el análisis simplificado del flujo de una red. Productividad de vehículos. Recorrido annal. Caminos de peaje. Inversiones nacionales en carreteros. Densidad ferroviaria. Relación: kilometmjel población. Densidad de caminos. Tmnsbordos y coormnación de transportes. Remolques sobre plataformas (R.S.P.). "Seatrains y containers". Terroinales de tmnsbordo. Servicio rápido de "Containers Sea Land". Potencia de transporte. Avalúos de tráfico en función del tiempo recorrido. Método de evaluación de proyectos y desarrollo económico. Trenes rápidos en 1975 y su tendencia. Equipo de arrastre moderno y su tendencia. FerroYÍas industriales y mineras. Ferrocarriles metropolitanos. Problemas de tráfico actual en países de escasos recursos. Leyes sobre asentamientos humanos. Principios básicos sobre capacidad de tráfico y soluciones planteadas en la conferencia Fmnco-Mexicana de julio de 1976. Capacidad. Autobuses modernos. Soluciones interroedias: metro ligero. Tmnvía moderno (Sistema Matm). Intervención del ferrocarril. Límite racional de tamaño de una urbe. Elementos sobre automotores. Mecánica básica. Problema de los energéticos y su relación con los tronsportes. Problemas de la Américan Trucking Assn. '(ATA) expuestos en la reunión de Ingenieros sobre energéticos en San Antonio, Texas, en 1974. Situación energética en México valorizada a través de la Comisión Federol de Electricidad. Consnmos comparotivos de combnstible en México. Diversas fuentes de energía. Energía nuclear. Manejo automático total de los trenes y la conducción mixta: automática y manual. Trenes de pasajeros paro gran velocidad. v ,l-.-

vi

Contenido

2.

Diseño geométrico

52

Curvas circulares. Grado de curva. Sobre-elevaci6n de las curvas. Método Italiano. Método Americano. Cálculos de la sobre-elevaci6n de equilibrio. Sobre-elevaci6n confort. Tramo de transici6n. Curvas .espirales prácticas. Remates para sobre-elevaci6n. Cálculos sobre-elevaci6n curvas para trenes rápidos. Soluci6n analítica del Weeb. Curvas espirales prácticas simplificadas. Div·ersas espirales a las curvas simples. Método de flechas para resolver curvatura y sobre-elevaci6n. Relaci6n dc escalas .entre la flecha y sobre-elevaci6n. Problemas ·prácticos· de las flechas. Curvas espiral.es parab6licas. Curvas compuestas con espirales. Curvas inversas y de igual sentido con tangentes minimas intermedias. Curvas verticales. Variaci6n parabólica vertical. Método tradIcIOnal de cálculo de parábolas. Confort comparativo vertical y transversal. Conservaci6n de la via, Especificaciones variables con el tipo de via. Especificaciones derivadas de lo permisible por tolerancia mecánica del .equipo. Método de trazo de curva por desvios. Cálculo de Volúmenes de terracenas. Distancias entre secciones. Correcci6n por curvatura. Métodos de cálculo de áreas extremas. Método anaHtico de cálculo de áreas. Cálculo de volúmenes. Colocaci6n de estacas laterales. Curva de masas. Coeficientes de abundamiento. Sobreacarreos. Sobreacarreo económico y costo del préstamo. Centros de gravedad de masas. Ejemplo de cálculo expeditivo de los volúmenes de un perfil. Cálculo electrónico de curva de masa. Movimiento económico de terracerías. Control técnico administrativo de la cOnstrucción. 3. Costos de operación

105

Generalidades. Costos de operaclOn. Datos básicos para cálculo del costo directo de un, tren de carga. Análisis de costo aproximado. Costos relacionados con vías, estructuras, comunicaciones y señales. Diversos factores del costo y tarifas. Factor distancia. Costos de operación en los ferrocarriles franceses. Indice de los resultados característicos, .en parte ajenos a la eficiencia operacional. Coeficientes técnicos para la evaluación de costos totales comparativos. Reflexiones sobre los análisis de costos. Efecto de la pendiente en el costo. Locomotoras de ayuda. Pendiente virtuales. Pendientes máximas. Costo de operar distancia. Costo de la curvatura. Datos AREA. Costo del ascensodescenso. Costo de conservar vias. Efecto de la velocidad en los costos. 4. Dinámica de trenes

Principios basicos. Potencia motriz y fuerza tractiva. Horarios. Fuerza tractiva y resistencias. Fuerza tractiva límite. Fuerza tractiva en las dieseIs. Aceleración. Tiempo. Velocidad media. Resistencias al rodamiento. Resistencias a la pendiente. Resistencias por curvatura. Holgura en las curvas y base rigida máxima .. Fuerzas, distancias y tiempos pan!" acelerar o frenar. Frenaie me·cá~ nico. Ecuación de equilibrio. Diagramas distancia velocidad. Operación de locomotoras. Método del perfil virtual. Principios básicos. Longitud del tren. Pendientes de aceleraci6n. Tonelaje ecuacionado unitario (TEU). Pendientes descendiendo. Perfil virtual en bajadas. Frenos. Aparejos de frenos.

131

Contenido

vii

Frenos de aire comprimido. Freno dinámico. Frenaje continuado. Análisis mecánico de frenado. Frenos modernos para altas velocidades. Frenos de fricción de plástico. Problema del carro cargado y amo vacío. Resistencia de los acopladores, limitando la fuerza tractiva en las curvas. Normas de operación dinámica. Principios bási,os. Operación de trenes largos. Opera· ción elemental con ayudadores. Problemas. Experiencia en México. Teoría elemental y experiencias sobre ventilación de túneles. Resistencia a los trenes por variación del cscantillón de la vía. 5.

Localización económica

176

Localización de ferrocarriles. Especificaciones. Tipos de ruta ferroviaria. Ter· minología de localización. Anteproyectos. Reconocimiento del terreno. TopograHa expeditiva terrestre. Aparatos empleados. Telémetros. Telurómetros y geodímetro. Fotogrametria terrestre y aérea. Intersecciones fotográficas. Re· conocimiento aéreo preliminar. Limitaciones instrumentales. Determinación de la distancia local. Determinación de dirección o eje de una fotografía. Planimetría aerofoto. Mosaico aéreo. Control terrestrc. Principios aerofotogramétricos. Aparatos usados en el proceso de control y de restitución del vuelo. Principio estereoscópico. Cámaras aerofotográficas. Interpretación aerofotográfica complementaria. Proyectos ferroviarios realizados sobre los planos detallados y las rutas analizadas sobre-los mapas. Trazos preliminares y proyectos. Trazo. Nivelación del eje del trazo preliminar. TopograHa. Trazo de preliminares con telurómctro. Levantamientos Topográficos y trazo preliminar dc ferrocarril con planchcta. Dibujo de los planos de la línea preliminar. Elementos de topogeología. Preparación del proyecto. Señalamiento de la rasante. Primer ensayo de) proyecto. Rasantes características. Aplicación de la curvatura al proyectar. Curvatura en la gobcrnadora. Diagrama distanciavelocidad. Recomendaciones diversas. Comparación entre localizaciones alter· nas. Perfiles deducidos y valuación aproximada de las cantidades de obra. Trazo de la localización definitiva. Revisión final del proyecto. Método de proyecto usando la medición de flec1lHs. Proyecto de ferrocarril usando comp'" tadoras electrónicas y equipos aerofotogramétricos. A'pedos económicos. Curvas de la demanda. Investigaciones de mercado. Curvas de oferta. Efecto de la competencia en las curvas de oferta y demanda. Importancia de la transportación económiC'd. Acepción económica del "tamaño". Tamaño óptimo al año ,con capital y demanda. Fó'nnulas de financiamientos. Cálculo de r.entabilidad. Estimación cibernética de tráfico. Métodos "origen-destino" para carreteras. Nociones elementales de álgebra de matrices y programación lineal. Focos de exportación-importación. Tráfico típico Triangnlar.' Rutas alternas complem.entarias.

6.

Construcción

Elementos de Gcotccnia. Igncas intrusivas. Plegamiento de la corteza. Fallas. Mapas geológicos. Cortes geológicos. Infonnación completa. Métodos geosísmicos de refracción. Elcmentos de mecánica de suelos. Espesor del balasto. Suelos cohesivos. Identificación expeditiva de suelos. Densidad y humedad dcl suelo. Sccciones tipo. Carta de plasticidad. Nomenclatura de los finos.

218

viii

Contenido

Método simplificado del original "Indice de Grupo" del cuerpo de Ingenieros de KU A. Espesor teórico del balasto. Hipótesis teóricas. Cálculo aproximado del espesor. Metodología que en general conviene aplicarse. Estabilidad de taludes de cortes y terraplenes. Coeficientes de seguridad del talud. Bolsaro caso Mezclas de suelos. Pr~paración de subrasante y balasto. Capa subrasante. Sub-balasto. Balasto. Barrenación-explosivo. Terracerías, excavaciones en roca y explosivos. Experiencias sobre barrenacÍón. Densidades. Mezclas. Barrenos de montera. Barrenos inclinados y horizontales. Coyoteras. UMuertos, monas y culebras". Barrenación en ferrocarriles. Compresores. Problemas de estrati· ficación. Echados favorables y desfavorables. Juntas típicas. "Bufamientos de las rocas". Elección de ladera para el trazo de la vía. Precorte. Erosión y estratigrafía. Túneles. Acción de arco. Esfuerzos simétricos en los túneles. Túneles en roca CaD estratos inclinados. Métodos para perforar túneles. Ciclos de .excavación Barras o banderillas de anclaje. Revestimiento. Drenaje. Revestimiento estructural. Construcción del revestimiento. Obras complementarias. Túneles de lámina ARMCO. Ciclo de barrenación. Ventilación. Equipo eléctrico. Costos unitarios. Técnica y práctica de ·proyecto. Nuevas técnicas para construir túneles. Asuntos diversos en la construcción de túneles. Empleo del concreto como material de ademe. Excavaciones por el método "Milán". Excavaciones de túneles mediante congelan tes: Mnros de sostenimiento y túneles falsos. Pernos de anclaje cónicos. Revestimiento de viejos túneles. Excavadopes en laderas erosionables. Equipos para construcción mecanizada de terracerias. Palas mecánicas y dragas. Nuevas técnicas para equipos de construcción. Escrepas y tomapuls. Motoconformadoras. Trascabos y rezagadores EIMCO. Compactadoras. Aplanadoras de rodillo. Aplanadoras vibradoras. "Ripers" arados desgarradores. Utilización de mano de obra. Utilización de equipos mecánicos y mano de obra combinados para la construcción de vías férreas, Caminos de servicio. Hidrología, drenaje yalcantarillado. Cunetas para ferrocarriles. Alcantari1las. Obras de arte provisionales. Drenaje superficial. Esfuerzos en las alcantarillas. Principios básicos sobre hidrología. Tiempo de mncentración. Permeabilidad. Método de sección y pendiente. Escurrimiento en las alcantarillas. Sobre-elevación del tirante. Escurrimiento crítico. Pendientes de los tubos. Método de cálculo considerando anillos de mmpresión. Experiencias 'en construcción de túneles doble vía. Generalidades sobre puentes. Selección del tipo de puente. Estudios y proyectos. Ingeniería de taludes de rom. Estabilización. 7. Vía y estructuras Superestructura de la vía férrea. Economía del conjunto. Seguridad. Vida útil del riel. Esfuerzos del riel y base durmiente. Estabilidad de la vía. Inestabilidad de las vías. Cualidades del riel. Enfriamiento controlado. Endurecimiento de extremos. Secciones tipo del riel. Vibraciones. Impacto de una rueda. Dilataciones de los rieles. Medición del AT. Aparatos de dilatación. Temperatura de liberación. Defectos de los rieles. Fisuras de los rieles (invisibIes). Defectos visibles. Límite del desgaste de los rieles. Accesorios de los rieles. Placas de unión o planchuelas. Accesorios de fijación. Resistencia a las cargas repetidas de magnitud variable. Taquetes de madera o plástico, empleo de tornillos y tuercas. Fijación del riel. Placas de apoyo. Placas de hule. Distribución de las cargas. Esfuerzos de tracción en tirafondos y clavos.

315

Contenido

ix

Vía clavada. Fuerza de extrncdón. Soldadurn de rieles. Diferencia de costos. Soldadurn presión-eléctrica. Soldadura aluminio-térmica. Soldadura de plantas móviles-sistema Matisa. Durmientes de madera. Esfuerzos y fallas. Impregnación de durmientes. Preservativos. Capacidad instalada. Vías que precisan durmientes de madera. Fuerzas transversales desplazando la vía_ Fuerza explosiva del desplazamiento lateral. Supresiones. Durmientes de acero. Vida media máxima y demanda anual de durmientes. de concreto preesforzado. Durmiente divídag (B-55). Durmientes recomendables para vías de tráfico liviano. Programa tentativo integral. Vía sin balasto. Durmientes para vías de l~ clase. Accesorios de fijación. Mercado internacional. Costos de las vías. Vida útil. Tendido de vía. Alinear y nivelar. Ensanchamiento de vías angostas. Métodos modernos de tendido. Método de pórtico y trineo. Método de los FF. CC. Nacionales de México. Método de plataforma-trabe en cantiliver. Método de máquina colocadora y espaciadora de durmientes. Comparación de métodos. Conservación de vías y estrncturas. Endurecimiento del hongo del riel. Accidentes de trenes y montaje de estrncturas. Herramientas y materiales. Gatos (15 a 100 ton.). Grúas. Sustitución de armadúras de puentes, sin interrumpir el tráfico. Pueutes provisionales. Reconstrncción por deslalaves. Conservación y rehabilitación de vías. Soufflage mesure. Cambios de riel. 8.

Locomotoras I

401

Operación

427

Locomotoras de vapor. Modernas locomotoras de vapor. Locomotoras diesel mecáuicas. Locomotoras diesel eléctricas, Priucipios eléctricos de .las locomotoras diesel (eléctricas). Locomotoras diesel Hidráulicas. Freno hidro-diuámico. Locomotoras turbiua de gas. Electrificación de ferrocarriles. Generalidades sobre locomotoras éléctricas. Experiencia extraujera. Vías donde se justifica electrificar. Autovías y trenes de pasajeros. Trenes de pasajeros "TALGO".

9.

Generalidades. Fornlación del tren. Operación de trenes. Elementos sobre operación en vía simple. Ordenes de tren y señales. B1oqneo primitivo. Cálculo del número de trenes. Capacidad de tráfico. Método racional de cálculos. Métodos prácticos. Experiencias sobre trenes largos y cortos. Definición. Causas de demoras. Descarrilamieutos. Coufiabilidad del horario. Velocidad económica. Potencia asignada. Mayor velocidad con inversión mínima. Resistencia en los puentes. Equipo basculante. 10. Estaciones, patios, terminales y talleres

Especificaciones y tamaño para las estaciones y patios. Estaciones, patios y terminales. Principios básicos en patios de joroba. Localización de patios. Operación dinámica. Proyecto patios de clasificación. Tiempos. Frecuencia de goteo. Teorías de colas. Especificaciones generales. Resultados económicos. Discllo geométrico y su perfil virtual. Anteproyecto y operación de patios de joroba. Perfil cn patios planos. Patios de gravedad. Rodamientos de IKm empleando Gobernadora. (e = 0.4) VELOCIDAD MAXIMA V

K 11.8 V2 =K

l'

6.5 7 12 17 24

4 6 lO 14 20

. ... .

30 K / HORA 40 50 60 70

GRADO DE CURVA (métrico) 2' 3' 4' -5° 6' .7' 8' 11 19 32 44 60

7

U 17 30 40

15 19 22 25 32 37 43 53 62 60 74 83 80 101 120

11.8 V2

e teórico =

FORMULAS:

e práctico =

R

e = 0.4; V KM/Hora: Sp

c 11.8 V 2

R

24

30 50 82 117 160

44 74 102 142

=

K' R

R radio metros;

Sobreelevación milímetros TABLA NUMERO IV

TABLA DE SOBRE-ELEVACIONES (Prácticas)

~n

Milímetros para trenes de

pasajeros en tramos de velocidades moderadas, alternando con trenes de carga con

velocidades- reducidas entre 35 y 40 K/Hora, para usarse en trainos largos > ¡Km con pendientes máx. 2/3 Gobernadora. (e

Velocidad Máxima V

K 11.8 V' =K'

.. .. .. .

40 K/Hora 50 60 70 80

FORMULAS:

9 15 21 29 38

=

OS)

1°

Grado de Curva (métrico) 2' 3' 4' 5' 6' 7'

8 16 24 31 40 46 55 13 21 39 54 66 77 92 1M 37 53 73 92 104 128 25 50 75 100 126 150 177 31 66 100 131 166 194

11.8 V' e teórica = - - R c

= 0.5;

V

= K/Hora;

e práctica R

cl1.8V2

= --::-R

= radio en mts.

8' 63 102 146 200

K'

R

73

74

Diseño Gcomébico

TABLA NUMERO V (Carguero Velocidad Intermedia) TABLA DE SOBRE-ELEVACIONES (Prácticas) en Milímetros para trenes rápidos pasajeros1 alternando con trenes de carga con ve10cidapcs intermedia (50 K/Hora). Para usarse en tramos :> 2 Km, con pendiente, entre 1/3 y

2/3 de la GOBERNADORA.

= 0.6)

(e

Velocidad Máxima V 40 K/Hora

~K'

la 10 15

11 17 25 35 45 57 71

" " " "

50 60 70 80 90 100

Grado de Curva (métrico)

e 0.0118 V2

"

"

22

31 39 50 62

20 3 19 29 30 45 44 66 61 92 78 118 100 150 124 186 0

(Sobre-elevación Máxima absoluta) NOTAS: e teórico =

0.0118 V2 R

50 6 70 80 4 38 48 56 67 76 60 74 87 102 118 87 110 127 152 174 121 152 180 157 196 200 0

0

= 150 mm (En México)

e práctica =

e 0.0118 V"

K'

R

R

--=~-

TABLA NUMERO VI TABLA DE SOERE-ELEVACIONES (Prácticas) en MiHmetros para tren" rápido de pasajeros, alternadas con trenes rápido de- carga en sus máximas

velocidades (65 a 75 K/Hora), para usarse en tramos :> 3 Km. con pendientes -< 1/3 Gobernadora Tonelaje. (e Velocidad Máxima V 40 K/Hora

50 60 70 ' 80 90 100

110 120

" "

"

" ;,

" " "

e 0.0118 V2 ~

K'

13

20 29 41 53 67 83 100 119

= 0.7) Grado de Curva (métrico) 0 50 60 70 80 30 4° 34 45 56 67 80 91

la 2 11 23 17 35 25 50 36 72 47 92 59 117 73 144 96 190 104 206

53 76 108 139 176 219

70 87 101 122 139 100 127 149 176 200 144 180 20S 186 233

Sobre·elevación Máxima absoluta ~ 175 mm.

NOTAS:

e teórico ~

0.0118 V"

R.

; e práctico

eO.01l8 V"

K'

R

R

Método de flechas

75

TABLA NUMERO VII Pendientes máximas en la Transición de la Sobre-ele

vación. Valores de p. (milímetros por cada 10 metros). COEFICIENTE K' = (K 0.0118 V2) ~

10

Tramos de Velocidades MAXIMAS P v C 50 (g = Imm) .

Coeficiente "g"

15 20 25

30

45

60

75

33 25

20

17

11

8

7

5

5

4

4

3

42

31

25

22

14 12

8

6

6

5

5

4

50 37

30

26

17

10

8

7

6

5

5

90 105 120 135 ISO

Tramos con

Velocidades media (g = 1.25 mm) Tramos con

( aceleración

62

Velocidades mínima 75

confortable)

(g= 1.5 mm)

IODO g p=ZC;

K' = K 0.0118 V

Longitud de la Transición práctica =

e

p

X

=

(veánse tablas IlI, IV, V Y VI)

10m; e = Sobre-elevación TABLAS 1, 2, 3 (siD incluir parábolas de enlace).

Ejemplo: se estudia la curva de uua vía en operación, cuya flecha promedio .es de 45 milímetros que corresponde aproximadamente a una curva 10 (R !l46 m.) de G La velocidad máxima de los trenes pasajeros

=

2

13

es de 120 kph, uniforme en toda la curva y se alterna ese tráfico con trenes de carga que requieren un coeficiente práctico = 0.6. Se desea proyectar las espirales y sobre-elevaciones adecuadas.

76

Diseño Geométrico

Véase la tabla l, K' = (kxO.6) para V = 120 kph = 100 " Tabla II, K' = 100; confort 1.5 mmJ mt (valor g) pndte. = 8 mm. por 10 m. = 1.6 cm. por 20 mts. Escalas (Tabla 1) sObr~le~ación ec a para flecha = 45 mm; sobreelevación e verüicación numérica: R

e

= ~O = 0.~~5 =

100

100

longitud espiral

5 estaciones 20m.

= 90 mm.

= 1.8 cm/esto

Cuando la v.elocidad del tren es uniforme a lo largo de una curva y sus transiciones, entonces la gráficae coincide con la gráfica de Flechas con sólo ponderar la escala (2K'/100).. La flecha es una función lineal del radio y la sohre-elevación tiene gráfica parabólica, lo cual señala el problema de sus concordancias, cuando la velocidad es variable. . Podemos realizar 2 diagramas independientes

Concordancia p =

V,---_

2f = 90 mm.

= .-;9:.--·",cm.:..:!... 3 cm. x v (120 kpll = 33 ml/seg.)

RELACION DE ESCALAS ENTRE LA FLECHA Y SOBRE-ELEVACION

(K~ = co.01l8 ~)

e

=T;

1111 mi.

45 x2 x100

= [2 k1

= 2

para flechas y sobre-elevaciones, tal que la flecha sea constante- para un mismo radio y la e variando

linealmente con la velocidad, pero (véase figura) en la práctica, esto es difícil de conservar (e va· riable) de modo que sería preferible relocalizar el trazo para que la sobre-elevación y la flecha con_ cordasen mejor tendiendo hacia diagramas parale. los (en caso de ser económica la construcción del proyecto cuyos radios permitan sobre-elevación uhiforme en tramos de variable velocidad). Los problemas de- curvas, vistos por sus diagramas de flechas para trenes en ambos sentidos, 2 K'

-100

(K~

= CO.OllB V;;)"

V2--------------~·~

Fig. 2-18

Problemas prácticos de Jos flechas

permiten obtener una buena línea en lo que respecta a la permanencia de su trazo durante el mayor tiempo de la operación. PROaLEMAS PRACTICOS DE LAS FLECHAS

Ninguna curva de vía (trazada con tránsito y

77

operada por el paso de algunos trencs pesados alternando con ligeros y rápIdos) resiste el análisis del diagrama teórico flechas, sin mostrar errores más o menos dispersos respecto al valor promedio cercano al teórico. (Véase figura de diagramas tipicos en vías de primera cIase para alta velocidad).

Fjg. 2-19

Diagrama de Fleohas de los rieles (Izquierdo y derecho) de una vía moderna para trenes de alta velocidad, donde las flechas se exponen a escala Natural, mostrando errores frecuentes de 1 cm que corresponden a codos y deformaciones de los radios

(R

=

c' 2f l

El Diagrama fue levantado con maquinaria detectora maNsa para loealizar defectos y corregirlos, ya sea por desplazamientos manuales, o mecanizados, hasta lograr obtener un nuevo Diagrama más regular del tramo de curvas compuestas con sus espirales, que muestra la figura. En consecuencia precisa ajustar periódicamente

las flechas reales a la flecha teórica promedio, lo cual significa aumentar o dismiullirlas 7 o ]0 que es iguul 1 reducir o aumentar los radios respectivos. Los trenes empujan a la v'u por su efecto di-

mímico variable y la vía ccde cn su estabilidad como .estmctura flotante y los defectos se acentúan cada vez más hasta provocarse codos y ondn-

laciones inadmisibles. Corregir .cl eje de una vía en curva, consistirá

en variar la flecha en todo punto de la curva real donde difiera de la teórica recomendable. Véase figura. Si la curva 0- 1- 2 - 3 etc., muestra los vértices de la cuerda y el punto No.- 2 tiene una flecha f, que resulta menor que la teórica promedio, entonces precisarnos aumentar esa flecha f en una cantidad delta f y moveremos el

punto 2 a la nueva posición 2' pero sucede. que al realizarlo, afectamos las flechas del punto 1 y la del punto 3 precisamente. en la 1/2 del incremento f y en signo contrario.

La solución de este problema, se realizó por muchos años con un tedioso método de cálculo, basado en el tcorema de que la suma de las flecbas de una curva, es una constante que depende de la total deflexión, cualquiera que sea la geometría del recorrido en esa curva. El Sr. Ing. M. Bienfait de la SNCF, produjo más tarde un método mecánico para corregir

78

Diseño Geométrico

+A

2'

f

i--

3

-

f

,

•

o

A f

A f

2

2

Fig. 2-20

curvas, el cual ha sido construido por la calculadora MATISA, donde las flechas sc materializan en el tablero de la máquina portatil que se opera manualmente hasta lograr un Diagrama aceptable en el sentido de su funcionalismo, o sea flecha constante para radio unifonne y fleohas con

vanaclOn aceptable en espirales, etc. El objeto de cálculo, consiste en obtener los desplazamientos (del punto 2 al 2') que producen una curva correcta, incluidos los efectos producidos en las flechas contiguas. (Véase Ripámetro ).

Calculadora manual MATISA Bienfait. Obsérvese diagrama alineado en parte de la curva, mostrando

el resto (Superior) con flechas irregulares según la vía en su estado actual.

En 1961, durante el Congreso Panamericano de Ferrocarriles, en Río de ¡aneiro, el Sr. lng. Euro Brandao (de los .Ferrocarriles Brasileños) nos enseñó un método gráfico que sirve no sólo para comprender claramente .el problema, sino que sirvc para resolver enelcamjlo cualquier problema de curvas con elementos mínimos y costo

Debe considerarse que una labor en mayor es· cala, precisa del calculador MATISA Bienfait y un trabajo en gran escala, requierc de una máquina alieeadora automática de gran costo. En el ferrocarril, el ingeniero debe sabcr hacer las cosas personalmente, para poder entender la mecanización electrónica y usarla adecuada y opor~

mínimo.

tunarncntc.

Problemas prácticos de 105 flechas

RIPAMETRO CALCULO MANUAL DE CORRECION DE CURVATURA CON DIAGRAMA DE FLECHAS Ejemplo Numérico (1) Est.

O

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sumas

(2)

(3) (4) (5) Flecha Difs. Ord. Actual Proyect 2-3 6-4 Flecha

1 6 19 23 27 32 18 16 4

5 22 23 23 23 23 22 5

O

O

146

146

O

1 1 -3

0.5 O

-2.5 0.5 4 0.5 9 8.5 -5 -3.5 -6 -9 -1 ~4 O -0.5 O

15-15=0

(6) Suma Algebráica de Lect. 2 0.5 -1 0.5 0.5 4.5 0.5 1.5 -3 -3 -0.5

(7) Desvío

(2)x(6)

+ 1 Der,.

Notas

PC

~

2.Izq. 1 1 9 -1 3 -,6 -6 -1

CERO

PCC

PCC PT

79

80

Diseño Geométrico

Columna (1) Estaciones cada 20 metros. (2) Flechas en centímetros medidas sobre la vía desalineada. (3) Flechas uniformes propuestas de tal modo que la suma (146) sea igual a la suma de flechas iniciales (Teorema: a suma de flechas es constante para un delta fijo de cu'rva) . (4) Diferencias de flechas (teórica y real) .

.. ..

(6) Cada diferencia de flechas, afecta

por mitad a las con tiguas, de modo que la semisuma de contiguas de columna 4, produce la columna (6). (5) Diferencia de flechas L4) menos semisuma (6) . ., (7) Desvío = dohle de columna (6) 2o.-Teorema: Una corrección a la f1eoha de cualquier .estación hace variar la 1/2 de las flechas contiguas, en sentido contrario. La flecha correspondiente a G = lOes c" 400 f = 8R = 8 X 1146 = 4.36. cm.

..

Se anota despl. No. 4

8f8EEH3

IZQ.

meEHE

fHffE3DER.ffiHiE3

~lEei§Registro de ~ DESPLAZAMIENTOS

~1!!lIl~FLECHAS 3456789 Flechas Originales

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Estaciones 1234567Rq Se mueve FlechaNo.4 Se mueven Lbs. 2 V 6

Afectando 1/2 afectando 1-3 y 5-7 etc. las contiguas Lbs3.y.5 METODO FLECHAS del Ing. Eurp Brandao de Brasil Usando Papel Milimétrico y Alfileres de 2 colores

Medición de (lechas con alambre y maneral.

1.

1

Problemas prácticos de las flechas

Esquema dela Máquina "Bienfait" para resolver problema de flechas.

}-+=::-_ '(30 dientes)

Rueda (30 die:~i:~~~

PARABOLA "CUBICA"

~

R

Pee

l'

D

1 d

Y rnáx

I

d

¡

1!2--..L~-1/2

X·

y=GRI

t

= tiempo

(seg.) e

= sobre1ev; p =

variación altura/segundo

81

"

82

,i

.t

¡, ') ,1

,,

"¡

Diseño GeométriCo

4), Debemos mejorar los esfuerzos realizados en México y otros países, donde el alineado y niveles de la vía, se mantienen con elevado control de calidad, aceptando tolerancias de sólo 3 milímetros (dé inás o menos) res· pecto a diseño geométrico,

V máx. = 110 K/hora = 30 mt./seg, Radio = 573 mt. (2 grados); sobre-elevación '" 15 cm. variación rampa espiral = 5 cm./segundo = P. S 15 Tiempo recorrido espiral = -=3 ,eg,

CURVAS ESPIRALES PARABOLlCAS

Long. espiral = vt = 30 X 3 = 90 metros L

En la línea Victoria de Londres (para servicio rápido de pasajeros) emplean ,espirales según la X3 fórmula·: y=6RL las cuales conectan con la curva

(d)

circular (PCC) con ordenada máxima (y máx) L" = 24 R donde (L) es longitud (mt de la espiral y R (mt) el Radio de la curva simple, Por otra parte, la longitud de espiral (L) _ vt donde (v) se expresa en metros/segundo. (t) es el tiempo necesario para subir o bajar la sobre-elevación (s) de acuerdo. con una variación entre 3 y 5 cm/segundo. Los ingleses recomiendan (s) máx. entre 15 y . 1.2V" (Ven 20 cm. ta1 que ( s ) eqm'l'b 1 no = - _ R mt. K/h.) Y V"' = 0.9 VRxS admiten "confort" D = 9 cm. (máx.) tal que V confort=

0.9 'VR (S""D) Ejemplo:

=

L" 24 R

=

P

8100 24 X 573

5

59 cm;

El centro de la curva simple se proyecta sobre las tangentes a distancia (D) = (R "" d) == 573 "" 0.59 = 573.59 m; o sea que la ST = DTg. :S/2 yesos puntos coinciden con la 1/2 de la espiral (L) finalmente la tangente en el PCC' define el "delta" de la espiral: Tg S =

3d

L

( Véase la figura anexa). En México usamos las Tablas de Perkins 11 otros métodos más o ~enos teóricos~ por 1;) que se deduce que incluyendo el cálculo de pa. rábolas, todos esos sistemas son complicados en comparación con el METODO de FLECHAS que es el más racional y fácil de ejecutar. Lo importante se concreta en definir la sobreelevación y la longitud aceptable de la espiral y verificar la congruencia entre trenes riÍpidos y lentos, o sea los límites entre V. equilibrio y V, confort.

ESPIRALES prácticas empleando Cnn"ls con Máxima SobleelevaciólI, Tabla para Velocidades MAXIMAS (Pasajeros) V (K/hora) v (mt/seg)

40 11

50 14

60 17

Para máxima Sobrcelevación (e) = 15 cm, consideramos V = 4 v'R' Y R = V"/16 y emplea· rcmos espirales con longitud (1) variable con la V (Km/hora)

K (cm/mt) 1 = e/K X v R (mts) Nota:

L.

40 5 33

100

50 5 42 156

60 4.5 65 225

70 19

80 22

90 25

100 28

110 30

rampa (K) desde 5 cm/metro para baja velocidad, hasta 3 cm/mt para aIta velocidad (]ID K/h)

70 4

80 4

72

83

305

40O

90 3.5 108 51O

100 'J.J,

lID

128 625

150 760

3

(1) Se ajusta a espiral tahulada; (1\) Se ajusla al (;r:,,10 próximll,

Problemas prácticos de las flechas

CURVAS COMPUESTAS CON ESPIRALES

(Fonnulario usado por Fes. N. de M. y se, y T) Los casos más frecuentes de curvas compuestas, son las de Radios bastante discrepantes entre si, de tal modo que demandan una Espiral Intemlcdia y a la vez requieren Espirales de Entrada y

TS7'¡ =

Salida en los extremos. E] caso de curva simple cou Espiral eu un solo lado, es frecuente para v.elocidades variables y puede aplicarse como base de cálculo parcial, para el caSo de 2 curvas compuestas simples (sin espiral intennedia) pero con Espirales en los Extremos.

cs + 81

BP

BI=--~n",

~O"

Bf'=i1N+NF

" EN"" /a+ De tan ~-+ (di-de) cae X,

TST1

=

lF+FT

ne

JF=~Sl:nXl

FT

lt

=

", + DI tan2-d1uc!:,

:tI'" a.+j

Zr

=

x-

b-j XI

+:r.. ... a + b Fig. 2-21

D,,=R¡+dc:

u~

83

______~~s~r________~

~

E

TST = t + Dt!J-Z - d cosec E ST =Rtg ; + d cosec r

Fig. 2-22

84

Diseño Geométrico

CURVAS INVERSAS Y DE IGUAL SENTIDO CON TANGENTES MINIMAS INTERMEDIAS

La curva inversa Con tangente demasiado corta, implica un esfuerzo de tarción a los coches, carros y locomotoras, cuando coincide el paso del eje o truck sqbre-e1evado, con el sentido contrario del otro eje o truck del mismo equipo. El largo de los coohes pullman o. de las grandes plataformas, varia entre 20 hasta 30 metros y ello podría definir la tangente mínima illtennedia entre 2 curvas opuestas, pero sin incluir el espacio

adicional para las espirales, las cuales son función de la velocidad, de la sobre·elevación y del confort. Las inversas pueden restringir velocidad, cuando se les asigna una tangente mfnima de 20 mts y se emplean espirales relativamente cortas, que sólo corresponden a una via de baja velocidad. Las Hnens de alta velocidad requieren por lo menos 30 mts., de suficientes espirales contiguas. La tangente intermedia mfnima para las curvas de igna1 sentido, es un problema de fácil solución porque basta convertir a las 2 curvas y su tangente corta (de 60 metros mfnimo) en curvas compuestas o sobre-elevar el riel exterior de la tangente. CURVAS VERTICALES

Se usan curvas parabólicas, por ser similares a la trayectoria de nn proyectil sujeto a 2 fuerzas simultáneas: su propulsión' y la acción de la gravedad, tal como ocurre a un tren al que' se deben evitar mayores choques, que los que sus mueUes pueden absorber, además de requerirse el mayor confort posible al pasaje, equipo, y flete al pasar los trenes de una a otra pendiente del perfil. La longitud de las curvas parabólicas, depende de la diferencia algebráica de pendientes por en· lazar y de la variación unitaria dependiente que se especifique, la cual es función de la velocida;

M

Tr = 2T sen a/2

/~

~

sen a/2

\'j \

Figura 4-20

/

:. Tr

=

L/2

-7-

R

TL/R

/

Va

AB=Tr

WS Tr=_=TL/R

S = Sobrelev. para Tensión Radial

Si (Sobrelev. por Centrifuga) S'

= O.OOOl V2G; V"

S' = D.DE":: R Ejemplo: T = 90 Tons. L = 15 m e 1.43 m para R Z~6 rn (G 4°) W 40 Tons. resulta S = 17 cm (Sobrelevaeión)

= = =

\ \

=

requerida por Tensión (o Compresión RADIAL) Fjpllfa 4-21

\

independientemente de la Sobrelevaci611 necesaria para anular o reducir la fuerza Centrífuga: Mv2 /R; la cual demanda S' = 17 cm para v = 65 Kph ...

Nonnos de operación dinámica

.. Ft/2 X 15 X 1.45 - R X ZOton

= 0.15

0.15 X r X 20 ton X 2

-----,--- =

275 15 X 145 1146 X R mts., o sea 275 k X - - = 78 tone-

163

Lo anterior se refiere a trenes de carga, dado que 'a las altas velocidades de los Pasajeros, 1.1 sobreelevación de las curvas y el .equipo basculante, obedecen más a la centrifuga (MV"/R) que a la relativamente pequeña tensión radial entre carros operándo curvas de gran radio en alta velocidad.

4

una Cunra de 4 D 7 10 anterior, señala que

NORMAS DE OPERACION DINAMICA

L"Lpr (1 +i)n-1

R

Co=--

FRC

212

Localización económica

FACTOR DE ACTUALlZACION (F.A.) (presoot value)

sa.Jdo insoluto. El interés simple calcula la capitalización Cn y el valor actual (F.A.)

1

F.A.

(1

+ i)n

Cn

La mayoría de las opemciol1es de créditos, se realizan con interés compuesto, excepto algunos casos de pagos escalonados con intereses sobre

=

Ca (l

+ in)

1

Fa=---(1 in)

+

TABLAS DE VALORES APROXIMADOS PARA CALCULaS DE INTERESES COMPUESTOS CAPITALIZACION

-

·.•

~

..i!'

g

";.•

g.

100

% Pasa # 40 IP=20

..

..

PorcentaJe do Suelos Anol B

o

o

o

~ ---

o

I~

1'"

~

~

~

~

m

m o

O

b

O

Poreenlala d• .!Iu.lol Flnol A'

Figura 6-27

o

1'"

o

g

o

I

10

% pasa

# 40 IP=l

~ '" N

o

o

238

Elementos de gcotécniu, :construcción de terrucerías y túneles de vías férreas

METODOS GRAFIeOS American Assoclation of SUte HlghwilY OfficJ¡.Is Granulometrlas de Mezclas de Suelo_Agregados Porcentaje en Pelio que Palia por Tamices de Aberturas Cuadradas Tamiz O"

1" %"

No. 4 No. 10 No. .0 No. 200

Granulo_ metrfa

Granulometrla

A

B

e

36-65 25-55

100 75-95 40-75 '0-60

100 50-85

l:HO 8-20 2-8

ls.aO 5-20

100

Granulo. metrJa

20-45

lograr -con la mezcla de sólo 2 de nuestros 3 materiales, dado que ello nos conduciría al ·contorno del .triángulo ABC, el cual queda fuera de la zona ideal achurada y por ello precisamos mezclar 47% de (B) 53% de (A) y 17% de (C) con respecto al volumen 100% de (A B), 'según un ejemplo gráfico y tabulado que. se anexa. En general las mezclas de 3 suelos, se resuelven mezclando primero los 2 más gruesos, hasta obtener un primer compuesto donde se obtendrá un nuevo suelo mejor graduado qne los 2 originales y luego se le compara con el tercer suelo que generalmente es el más arcilloso y en consecuencia se 1:lsa en mínima proporción. Se pueden usar métodos gráficos o semi análiticos, ·tales ~ ~

"'" ~"' "''"'" !;:

"~

,." "' "eo ~

"o:lo U

o

!;

VALORES MAXTM.'JS Di' K 115 SUPERFICIES tMPERMEABL'::5.

H

~I~gom .,

300 rnr.nr.' ~I-Il.,.... ~""U~O;AI-"'lTl

200'

6-a.

roO 40 30

lO

o

3-8

"'

'"o '"

60 50

te

"><

'"o

"

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~

6

!S

4

3

A·C\I""eA n~L ~nr.ATTllflllT~"'~ (¡:«lIrrT.I

l.pnrClNl'.u:!"" r." r.Ll'IDII'fII>"I ClMC",l'l1.tC!Oll. Q·CA..ro rAnA pnI>TFC"TI.R. r;.Plmcn'l'41r.

.. ",.

n~ ~.'t:tlnn",

ro

~

óOO

Q... ..,.,..,I.

$ 11,700

$176,400 x 0.082

$ 14,465

(20 años)

(25 añosl.

$ 29,810

$238,010 x 0.102 '" $ 24,277

$258,310 x 0,094 '" $ 24,281

(15 años)

(25 años)

$ 40,000)( 0.192

$

$ 40,000 x 0.117 = $

Anualidad TOTAL. . . • ..

$ 50,8201 AÑO

(Construcción) . CAPITAL.. . ..

= $432,260 (Mats.l

ACeB.

$292,260)( 0.102

=

Rehabilitar (7 años) 7,680

VIDA PROMEDIO DEL CONJUNTO ••.•.•• 15 AÑos

1

4,6BO

$ 50,000 x 0,094 = $ 4,700

$ 40,457

$ 43,146

$378,010

$484,710

30 AÑOS

17 AÑos

------------ ----------GASTO ANUAL DE MANTENIMIENTO NORMAL PARA IGUAL TRAFlCO:

$ 10,000/ Km.

$ 15,000/Km.

$ 20,000/Km.

COSTO TOTAL ANUAL

$ 70,820/ Km.

$ 53,1461 Km.

$ 55,457/Km

PROMEDIO DEL COSTO DE; 1 KM.·DE VIA ELASTICA CON RIEL DE 49.68 Kg/M. CONSIDERANDO EL 30% DE CURVATURA, 70% EN TANGENTE Y LOS FLETES DE LOS MATERIALES INCLUYENDO EL BALASTO. (Precios 19S2) CONCEPTO

VALOR TOTAL

30% CURVA

70'k TANGENTE 247,459.14

TOTALE S 247,459.14

Costo vía e.n tangente.

353,513.06

Costo vía en curva.

452,8S9.86

135,8S0.96

135,860.96

Fletes riel y accesorios curva.

38.484.02

11,545.21

11,545.21

Fletes riel y accesorios tan gen te.

35,876.8S

Costo de balastado.

52,660.00

25,113.80

25,113.80 52 1660.00 472 1659.11

357

358

Vía y estructuras CALCULO DEL IMPORTE DEL BALASTO, INCLUYENDO SU FLETE Y MVELACJON, CONSIDERANDO BANCOS CON PRODUCCION NO MENOR DE 50,000 M"" DISTANCIA ENTRE BANCOS MEDIA DE 40 KM, Y DISTANCIA MEDIA DE ARRASTRE DE 20 KM. (Precios 1962) PESO UNITARIO

CONCEPTO

PESO TOTAL

DISTANCIA

DE

TONEL.WAS IOLOMETRO

PRECIO UNITARIO

IMPORTE

ARRASTRE Trituración. Arrastre. Distribución.

J

1,300 M

J

1,300 M 1,300 M

A lineamiento y nivelación.

J

30.00 M" .

•

•

1.8 Ton.

•

1.8

2,340

20 Km.

46,800 T/K

"

0.10 T/]( $ 1,000.00 TI K

B,OOO.OO Km.

1 Km.

$ 39,000.00 4,660.00

$

1.000.00

S

B.OOO.OO

-----$ 52,liIl0.OO

ELEMENTOS DE FlJACION PARA VIA ELASTICA CON DURMIENTES DE CONCRETO TANGENTE Y RIEL DE 90 Lbs/Yda. Y CURVAS CON RADIOS MAYORES DE 300 M, Y MENORES DE 500 M. (2"30'a 3"30') CANTIDAD P/KM. REAL TEORICO

PESO APROX. KGS. $

EN

OBSERVACIONES

MATERIAL

ESPECIFICACIONES

Durmientes.

R.S.

1680

1700

180

92.50 2 Cabezas unidas con un perfil.

Pernos con tuercas.

R.S. Plano B-321/1

6720

6800

0.650

3.11 4 Piezas por durmiente.

Grapas elásticas.

7-RWRRG-l\ Plano URN2-21033

6720

6800

0.610

5.46 4 Piezas por durmiente.

Plano E 314-2

3360

3400

0.050

1.65 2 PIezas por durmiente.

Vv Chevron de 128 'r 200 mm. Plano E 120/2.

3360

3400

0.150

3.52 2 Piezas por durmiente.

CoJInetes amortigUadores. Suela hule.

REAL.-

Es la cantidad de materiales necesarios por kilómetro de acuerdo con las distancias de centro a centro entre durmientes.

ELEMENTOS DE FlJACION PARA VIA ELASTICA CON DURMIENTES DE CONCRETO EN CURVA CON RADIOS MENORES DE 300 MTS. (4" o mayores) RIEL DE 90Lbs/Yda. CANTIDAD PI KM. REAL TEORICO

MATERIAL

ESPECIFICACIONES

PESO APROX. KGS. $

OBSERVACIONES

Durmientes.

R.S.

l6BO

1700

180

92.50 2 Cabezas unidas con un perfil.

Pernos con tuerca.

R.S. Plano B-32111.

6720

flBOO

O,fl50

3.11 4 Piezas por durmiente.

Grapas elásticas.

7-RNKRG-fI Plano URN2-21033.

3560

3400

0.610

5.46 2 Piezas por

Grapas elásticas.

7-RNKRG-B Plano VRN2-21033.

3360

3400

0.610

5.46 2 Piezas por durmiente.

Plano E 314-2.

3360

3400

0.050

1.65 2 Piezas por durmiente.

Vv Chevron de 12Bx lBOT 4.5 mm. Plano E 120/2.

3360

3400

0.150

3.52 2 Piezas por durmiente.

3360

3400

0.200

2.B9 2 Piezas por durmiente.

CoJrnetes amortiguadores. Suelas de hule. LA.mlnas de rigidlzación,

d~rmiente.

o

Costos de las vías COSTO DE 1 KILOMETRO DE VIA CON RIEL DE 80Lbs/Yda. (vía clavada)

1.- Riel con 50% de juntas soldadas (de BOLbs por yarda). 2.- Dotación de placa de asiento al durmiente nuevo más 10%. 3.- Dotación de ancla (Fair). Cantidad standard. 4.- Instalación de lubricadores. Cantidad standard. 5.- Durmientes 2,000 pzas.l Km. 6.- Balasto (1000 m' IKm). CONCEPTO

Riel de 90Lbs/Yd. incluyendo flete. Planchuela 85 pares. Soldadura 85 pzas. Tornillo 1"

T

511 350 pzas.

CANTIDAD

UNITARIO $

lMPORTE $

90 Ton.

1,350

2 Ton.

1,~00

3,000

85 Pzs.

120

10,200

2,900

870

0.3

122,000

Placa de asiento 1045 pzas.

5.5 T.

1,600

8,800

Clavo de vía.

1.5 T.

2,500

3,750

Ancla (16 pzas.l riel).

Lubricadores. Durmiente creosotado. Balasto 1000 mal Km. Maniobras vía cambio riel, alinear nivel y balastado.

2,700

PZ2S.

0.2 2,000 Pzas.

5

13,500

9,400

1,880

25

50,000

20

20,000 31,000

S U MA . . . . . . . . . . . . . . . . . $265,000

359

360

Via y estructuras

TENDIDO DE VIA

Método tradicional paro vía clavada (con escasa mecanización). El tren de trabajo (retrocediendo) penetra hasta el extremo vía y las platafonnas o góndolas a la cola del tren, se las descarga de sus dunnientes (mecánicamente, o a mano) distribuyendo la madera (de atrás hacia adelante) alineando el lado izquierdo (lado de ojo) y espaciando a 50 cms. Prosigue la distribución de placas de dunniente, que se colocan sobre los apoyos (previamente entallados) donde también se han barrenado los taladros para guiar los clavos. Una vez descargada la madera y parte de los accesorios, el tren de trabajo regresa con una gráa o burro para la descarga del riel, el cual puede traer colocadas en un extremo el par de planchuelas (con un sólo tomillo sin apretar). Los rieles se colocan a partir del lado de 0;0 que se alinea con esmero, usando cuñas de expansión acordes con la temperatura, presentando

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tomillos para annar la vía donde el clavado afinna al riel en las llantas y centros, dejand o mayorla restante del clavado, para realizars máquina, una vez alineado y asegurado el e tillón. El tren avanza a medida del tendido ~rCIVIsin: nal, para proseguir la distribución de aurm:ient",: usando vía sin balasto (vadada), tan sólo por avance de un día de labor, lo cual demanda el último viaje del día del tren de trabajo destine a distribuir balasto enrasandó los' con un volumen aproximado de 500 ma por correspondiente a un 40')10 de la dotación final. En la actualidad, los dunnientes deben buirse de adelante hacia atrás, posterionnente a' la distribución de los rieles, los cuales se almacenan a lo largo de la banqueta y cunetas de la línea, utilizando tractores automotores y remolques tipo forestal, para su transporte desde la estación próxima. El dunniente se alinea y escuadra a mano y el riel se coloca con auxilio de una gráa automotora procediéndose a realizar un clavado de Centros

DE IBO· DE LA PLUMA DE LA GRUA CARüANDO UN TRAMO DE VIA PRefABRICADO

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SISTEMA desarrollado por los Fes. N. de México

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MUEStRA EL PUENTE DE RIEL REFORZADO EMPLEADO PARA SALVAR EL TRAMO QUE QUEDARA LIBRE ENTRE PLATAFOP._

"Tren de Lorrys" Sobre Plataformas de 45 Tons.

Figura 7-47 y llantas (preliminar) seguido del clavado a máquina y del apretado de tuercas también realizado a máquina.

Cuando se trata de cambio de riel (en lugar de tendido de nueva vía) el riel nuevo soldado, se le descarga a un lado o al centro de la vía y se desclava a máquina e! riel viejo, retirando las placas y demás accesorios de un sólo riel, para permitir el apoyo de la máquina Entalladora, la cual alisa el asiento de los dumúentes en buen estado, labor que complementa al taqueteo de los orificios de los clavos viejos, usando taquetes de madera creosotada y asfalto para alargar la vida del Durmiente usado. Primero se cambia el rid izquicrdo y luego el riel del lado opuesto (escantillón) debiéndose alinear el hongo del riel con tránsito, con precisión al milímetro. El cambio de riel debe complementarse con refuerzo de dumúen te (eliminando los de 1 y 2 rayas) así· como un alineado y nivelación con refuerzo de balasto fresco por lo menos con 3" de levante de los niveles. Una vez tendido el riel nuevo o el cambio de riel, se procede a soldar las jUlltas aisladas entre

los largos tramos soldados en el taller y se procede a colocar anelas y observar los niveles al paso de los primeros trenes, para poder corregir los asentamientos con balasto y calzado adicional, hasta obtener la nivelación c'.efinitiva. El avance máximo de cambio de riel, es de 2 kilómetros diarios según promedio obtenido en la rehabilitación del F.C. del Pacífico en 1954 usando equipo mecanizado. El tendido de vía produce avances promedio de 1 kilómetro por día (por cada frente) sin incluir las nivelaciones posteriores a la nivelación preliminar de la primera capa de balasto.

ALINEAR Y NIVELAR Las estacas de centro, permiten la distribución del durmiente, pero el riel debe ser alineado directamente con mayor precisión.

Los niveles se apoyan en una base bien compactada y nivelada al centímetro, previo al tendido, ya sea la subrasante o el subbalasto. El primer halasto acarreado por el tren de trabajo se distribuye descargando góndolas Hopper por el fondo a baja velocidad, extendicndo al ms

362

Vía y estructuras

de! riel con ayuda de un cabezal de madera de puentes, empujando por los trucks del tren (a manera de hoja de bulldozer), cuando no se dispone de góndolas balasteras especiales de compuerta DAMY. El balasto precisa uniformar la tosca distribución de la descarga, mediante la insustituible máquina reguladora de balasto, la cual saca el balasto central, para colocarlo a los lados, quitando cualquier exceso de material, para transportarlo a los tramos deficientesasi 'COmo recortar los taludes. Una vez llenas las cajas (entr" durmientes) y 'COlocado .el balasto lateral (cubriendo las cabezas) se debe-dar e! primer levante lo cual resulta económico y rápido usando el arado-trineo de! Ing. Louis Franco de Spokane, o si no se dispone de ello, usando máqninas niveladoras o gatos de escalera por parejas. El balasto precisa ser compactado con presión y vibrado a máquina, para obtener calidad uniforme y máxima -compactación, o a mano con calzadores bajo estricta vigilanciá; la nivelación y línea del primer levante son provisionales hasta dar el segundo levante, que permite disponer de 20 cm, de balasto compactado bajo el durmiente, lo cual ya admite afinar la nivelación y el mejor alineamiento, para iniciar la operación de trenes con velocidades moderadas hasta compactar 'Y alisar la vin. ENSANCHAMIENTO DE VIAS ANGOSTAS

Se puede conservar el eje de la vía antigua en los tramos de aceptable localización y reforzar simétricamente los terraplenes y ensanchar los cortes con p,:-

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372

Vía y estructuras

durmientes podridos ("2 rayas") por cada kilómetro, 10 cual permite c1asifiC'dr vías en buenas, regulares, malas y pésimas, además de ponderar 10 deseable para cada división, de acu.e;do con su tráfico; la gráfica muestra que las dIV}SIOneS Guadalajara, Tehuano, Monterrey, Torrean y MeXIcano tenían suficiente buen durmiente, en tanto

d~de la Cárdenas hasta la Querétaro, se encontraban entre "regulares y pésimas" condiciones para sus tráficos. Se debe considerar, que conservación nonnal,

difiere de rehabilitación periódica, donde en lugar de las Cuadrillas de rutina, se' emplean graudes Cuadrillas extras, Sistemales o trabajos por contrato y ello, en parte puede justificar la existen,cia de sectores en condiciones que nunca debenan exceder a 30% durmien tes en mal orden. Igual sucede con rieles y accesorios, donde su vida es una función del tráfico y la curvatura. En los puentes de acero, la pintura anticorrosiva los mantiene hasta que las nuevas locomotOras y carros de mayor peso demandan se les refuerce o remplazca los E-50 por los E-n, en tanto protegemos el tráfico con órdenes de velocidad reducida. Cada año (en la medida de disponibilidad de fondos) se ejecutan las más variadas tareas tales cama: Alargar escapes (para atender trenes cada día más largo), reforzar puentes, reparar edificios, básculas, tanques de agua etc. adquirir maquinaria de vía y sus refacciones para las reguladoras de balasto, grúas, martinetes, bulldozer, calzadoras, compresoras, motores de vía etc. etc. palas y picos. Además precisa adquirirse riel nuevo y accesorios y durmientes tanto de madera (con sus 13 años de vida) como los de concreto con sus deseables 50 años en servicio así como juegos de cambio, soldadura y todo, 10 relacionado con el constante refuerzo de terracerías. Cada ferrocarril (mejor aún, cada distrito) tiene su valor promedio de necesidades para cada concepto, donde por ejemplo, el insertar SO d:,rmientes por año/kilómetro promedIO, resulta lJ1~

suficiente a la postre y ello demanda la táctica de tener que reconstruir, o sea arreglar los defectos

de un sistema basado en conservación

DA de continuo. Las inversiones para soldar rieles;

de concreto, riel de mayor calibre; balasto dente etc. representan el correcto sistema de versión dedicada a minimizar los gastos anuales mantenimiento, 10 cual a su vez produce una mejor operación.

Respecto a cambio de rieles (-en México en los últimos 10 años) se reconstruyen 400 kilómetros (promedio anual) para Nacionales de México can sus 14,000 kms anterior total, o sea apenas Un 37, 10 cual correspondería a 30 al10s de vida. útil en promedio, cifra en desacuerdo con la· hierte. eur, vatura existente y el tráfico que crece 7% anual;

el cambio de riel, coincide con reparaCión

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mI de la vía y se practica construyendo 25'1, vías "clavada" 60'70 nueva vía elástica sobre. durmientes de concreto y un 15'70 del cambio.deiiel, se ejecuta usando rieles de recobro de vías- tronca· les para el cambio e1el riel obsoleto y de pequeño calibre existente en los ramales. . Ferronales conoce la insuficiencia conservación

que aplicamos a nuestras viejas líneas y ~abe que podríamos reducir gastos de conservacIón con sólo reducir ¡as pendientes y rectificar previamente la fuerte curvatura que padecemos; sin incluir las vías del Pacífico, Sonora, Chihuahua y el Sureste, teneinos DEFICIENTES de 5 millones M" balasto; 4 millones dum'¡entes faltan tes, alto porcentaje de balasto de tierra y puentes con baja capacidad y ramales eOI1 neles entre 60 y 70 Lbs/Yda (a110 1977). La fuerza laboral (C. de Y.) Sistemá Naciona, les de México (14,173 kilómetros vüi prillcipul). ha sido de 69 Supervisores 1013 Ma~ordQmos.:y' 7108 Reparadores además de 81 Cuadnllas. reg\lla: fes y 1669 Reparadores (Divisi011ales) y.'~.GI:~.;r­ sonal "Sistemal" cmpleado para rehabIhtacIQn, periódica.·-:·· Al lector de problemas fcrroviariosle::niostI:a~ mas inversioncs solicitadas (año. 19720) .-paru mejorar nuestras vías al efectuarse ~as n1tiniob~as del CAMBIO de RI1,L, usando diversas solucIOnes alternas.

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Conservación de vías y estructuras

lientes o sufide in/les de e Una

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Figura 9·4 Notas: El Nomograma proporciona valores aprox. de la má.xima densidad DIARIA en ambos Sentidos, 'Para Tráficos con mayoría T. de Carga; Caso contrario Aumente N (+ 10% hasta + 20%) V Para casos de Fuerte Curvatura, reduzca N (- 10%) El abuco considera Operación mediante "Ordenes de Tren", cambios manuales, etc.

En caso de TRAMOS de Vía con seÍlalcs "CTC" v cambios Automáticos, use FACTOR 1. 50 (N) . Tramos de Vía próximos

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grandes ciudades Tl:I111ina1es, Reduzca N en ( - 20%)

438

Operación

EXPERIENCIAS SOBRE LOS TRENES LARGOS V LA RECIENTE TESIS SOBRE lOS TRENES CORTOS

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En los pasados 25 años (a partir de 1950) hemos contemplado la evoludón del tren de carga pasando de 4D a 60; 80; 100; 14D ... hasta 200 carros, con peso hasta de 800 toneladas hrutas, invocándose para ello la ECONOMIA de OPERACION, aún cuando practicándose en su limite, un mero alarde carente de justificadón. Las Diesels en múltiple; los carros con rodamiento sobre baleros; los modernos frenos de aire y aparejos de tracción; y hasta el empleo del Radio Control para operar con locomotoras a la cabeza y a la mitad del tren, hicieron FACTIBLE operar, trenes que por su gran T AMARO, han """edido del costo minimo y se ha llegado a practicar el dispendio. En México, el tren LARGO, afectó inicialmente s610 las demoras por uencuentro de tr,enes"

por 10 cuail se aplicó el alargamiento de escapes (o laderos de paso) de 50 ·hasta 90 carros y más tarde, la euforia por manejar 120 carros (semivacios) nos hizo alargar uno de cada tres esea-' pes, hasta esa cifra equivalente a longitud de 2 kil6metros. Sin embargo los LARGOS TRENES, no s6lo precisaban de Hlargos escapes" t sino que causaron serios tmstornos en Patios y Terrninailes, 10 cual nos obligó empiricamente a limitar su tamaño a cifras menores que la permisible por la máxima resistencia de los acopladores. Recientemente, los Ferrocarriles S.C.T. de Mé· xico, publican el Estudio Estadistico efectuado por los consultores P.M. Mitchell & Co. de Washington (usando experiendas del Tecnológico de Masachusetts) sobre demoras de los trenes en función de su longitud, estudio que transcribimos siutéticamente. DEFINICION

Lineas Férreas con suave 'perfil y gmn tráfico, si fueron proyectadas para manejar V gr. 4000 Ton. B. por tren normal, inqican que otro tren de 3000 debe llamársele CORTO. En montaña, trenes de 40 carros (máximo normal) puede considerarse como -tren LARGO, a otro con 60 ó 75 carros.

Es decir: La "normalidad" de un tren, la define su tamaño respecto a la .pendiente gobernadora y Fuerza Motriz asignada, sin extralimitarse me. diante el uso de uno o más troncos de máquinas ayudadoras, con lo cual el tren LARGO, precisa modificar la longitud de escapes, maniobras, grado de curvatura, horarios, etc., etc. y, puede alcanzar

resultados económicos negativos, a causa de aas demoras, descarrilamientos, etc., etc.

Parece ser que el tren de carga que recorre un sistema de vias de servicio público, no debe re· basat entre 4D y 120 carros según la clase de via en sus .éSpecificaciones geométricas y en la cuan· tia de su tráfico. CAUSAS DE DEMORAS

1) Rotura de mangueras de aire. Se triplican en los trenes con más de 75 carros respecto a trenes menos largos. 2) Zapatas de freno pegadas. En el tren LARGO ocurren 8 veces más que en los' trenes cortos. 3') Rotura: de acopladores. Tren LARGO falla 7 veces más que tren CORTO. 4) Duración de la demora. En gmn promedio el tren LARGO' demora (por fallas) casi 2 veces más que el corto y en vías Americanas, la falla promedio" fue de 50 minutos pam tren corto y de 90 minutos para el tren largo. LAS DEMORAS. Se valúan según el costo horario del tren o trenes afectados, más el costo de la repamción mecánica del desperfecto. DESCARRILAMIENTOS

Los trenes con más de 150 ·carros desca;:rilan con muy elevada frecuencia y no sólo influye el número de carros, 'sino el peso total del tren. Descarrilamientos no imputables a la vía, sino al número de carros, se incrementan un 25% entre el tren CORTO (menor de 100 carroS) y tren LARGO (140 carros). CONFIABllIDAD DEL HORARIO

Un tren corto (90 carros) obtiene doble pun-

Velocidad económica

.tu¡¡II(lan respeeto a nn largo de 120 carros. datos del estndio de ,los Ingenieros Mit& Ca., ofrecen conclusiones aplicables a vías .Americanas que fueron observadas esta-

o

.' Cada país precisa de un análisis propio y en México disponemos del informe OD-6 que se a demoras clasificadas para cada viaje de uno de todos los trenes. . Sin embargo, en términos generales, cada ferro· carril encontrará conclusiones SIMILARES a partir del crecimiento del tráfico. . Es decir, una vía INDUSTRIAL puede afrontar con relativo éxito el uso del tren LARGO pero un F.C.· de servició público, precisa mejora! sus vías (reducir pendientes y suavizar curvatura) además de usar DOBLE VIA a partir de los primeros síntomas de frecuentes demoras en el tráfico de trenes,cuando sólo se dispone de una via troncal y 'laderos de paso operados con órdenes de tren o señales C.T.C. Finalmente, resulta obvio que al tren CORTO de carga, le es factible ejecutar mayor velocidad comerCIal en camino y ello lo hace preferible al lento tren largo, en lo tocante a tráfico heterogéneo de carga y pasajeros. E'I problema económico no es tan SImple corno la receta de reducir egresos a cama de lugar ... dado que precisa considerarse el efeeto de nuestros horarios cons,iderados corno factor importante en la DEMANDA del usuario por nuestro servicio, lo cual compensa el mayor egreso "a,parente" del tren corto, en determinados casos teó-

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El estudio citado aplicado a,] South Earstero señala 'Un ahorro anual de 1 millón de dólares 'por operar trenes de lOO carros .en vez de largos trenes can 150 carros. En 10 tocante a egresos de operación de trenes cmtos y largos, resulta interesante observar que el factor principal de la economía de operaoión, es el máximo aprovechamiento de la capacidad de carga o pasaje que ofrece cada carro o endite. En eSa forma un tren ,corto operado a 70 KI hora, sólo consume 15% más combustible que uno largo operado a 50 K/horacifra que relaciona al tren corto con mayor demanda o grado de utilización. El tren corto, se aproxima a la oferta del ser-

439

vicio que realiza el auto transporte y aún le aventaja en menor consumo de energéticos. El tren cacto precisa de un constructivo estudio laboral y empresarial para modernizar los anticuados horarios y normas que carecen de espíritu de competencia y de buen servicio que precisa el país y el ferrocarril. En la aetua,lidad, nuestros ferrocarriles apenas utilizan entre 35 y 40% de su máxima capacidad instalada, o sea la relación entre el tonelaje neto (comercial) por tren, entre su máxima capacidad y esa deficiencia puede reducirse, si el tren del futuro 'se le diseña corno razonablemente LARGO, o sea analizado con visión amplia que incluya el factor Demanda, además del ahorro de Energéticos que produce el ferrocaml, cuyo maximo se obtendrá a partir de la electrificación de la Red. VELOCIDAD ECONOMICA

México y numerosos países de América Latina necesitan evitar el derroche energético y obtener en general Transportación Económica, que a su vez depende de la VELOCIDAD de OPERAClaN de sus Medios Terrestres. ,Sabemos que el consumo de combustible, es proporcional a la potencia empleada por tonelada bruta arrastrada y que la mayor resistencia a Vencer, varía can el cuadrado de la velocidad que adoptarnos. Actualmente el factor "combustible", podría representar un 15% del tota,l costo, pero la alta velocidad, requiere de muchas otras inversiones para acondicionar la vía y estructuras; incrementar los gastos ,para el mantenimiento de la Fner:ra y Equipos de arrastre; además de precisarse mayores .egresos para los servicios de operación, Comunicaciones, etc., y en especia,l debe considerarse la reducción del tonelaje arrastrado. Si nuestros trenes de carga (en camino) operan velocidades comerciales de 35 K/h Y máximas de 80 y pretendiésemos duplicarlas, posiblemente los costos casi se triplicarían. Los carros de carga, ucaminan" 1/4 d-e su tiempo y permanecen en patios y escapes 3/4 y ello abate la velocidad real (entre consigna y destino) a 10 K/hora V se comprende que podríamos satisfacer la demanda con sólo reducir la perrna-

440

Operaci6n

nencia en lo. Patios y el número de éstos, simultáneo a un razonable aumento a la velocidad en camino. Esta tesis contrasta con los records mundiales de velocidad alcanzados por la SNCF desde hace 20 años, seguidos por Inglaterra, Alemania, Japón y su gran Tokaido y Estados Unidos con sus largos trenes rápidos de carga. Los objetivos uo son iguales eutre ellos y México dado que comprendemos el problema TO-. KIO-OSAKA, donde el ferrocarril compite con el Avión, similar al problema del corredor Chicago Nueva York, o el de Hamburgo a Berlín. Nosotros no pretendemos hacer competir al avión contra el tren, o contra el autobús, porque a este último sólo se le autoriza 100 K/h en los caminos planos, al igual que nos es facbble alcanzar can nuestros trenes rápidos. Para carga en general (excepto pescado, ganado y flores), nuestra meta no precisa de velocidades que excedan de SOK/h para los rápidos de carga y 110 para los pasajeros, donde el menor precio y mayor seguridad, representan oferta suficiente para numerosos pasajeros de 2da. y reducidos trenes con servicio dormitorio. El mejor y mayor cliente de los ferrocarriles es el que dispone de un escape privado y emplea carros por entero con regularidad; a él perte!,ece el 70% del flete nacional y desde insumas industriales y productos agrícola, hasta manufacturas, esos servicios Son más facHes de operar principalmente por su mejor LOCALIZACION respecto a la anticuada planeación urbana. Lo anterior siguifica que la transportación económica no sólo es un deber que cumplir al cargo del Ferroviario, sino que el urbanista o planificador, también resul tan responsa bIes de éxi to o fracaso que representa el ayuda o entorpecer la posibilidad de usar al porteador más económico que (excepto en zonas de muy escaso tráfico) obviamente es el ferrocarril. Hace años hemos venido proyectando modernizar el Sistema Ferrocarrilero "Nacionales de México" en todas sus líneas, contrastando con la solución alterna que consiste en seleccionar las de máxima densidad y abandonar a la mayoría restante ... Las 2 tesis discrepan en el factor VELOCIDAD de diseño, el cual a su vez arrastra con-

sigo, una tremenda diferencia en las INVERSIONES y lo que es peor: Nos conducirla a entregar más de 1/2 Temtorio, a la exclusiva explotación del autotransporte, con sus mayores ,costos y consumo de energéticos. En la actualidad, nuestro parque de lOcomotoras dispone de 20% nuevas, 70% con edad madura y 10 en la senectud en tanto qu.e los carros nuevos con rodadura de cojinetes, hacen que nuestro promedio de equipo resulte regularmente aceptable para operar carga entre 60 y 85 K/hora y pasajeros entre 90 y 110. Nuestras líneas troncales emplean pendientes gobernadoras entre 0.5 y 1.5% en las plani,cies y costas y entre 2 y 4.5% en montaña. Precisamos reducir pendientes a menos de 3% y curvatura a la que nos permita la congruencia con la pendiente, o sea 2 a 3 grados (máximo) en planicie y 5. a 8 grados de curva en montaña, reemplazando las curvas de 14 grados existentes en las antiguas vias. Hemos valuado lo que cuesta relocal/zar los peores tramos de la red existente y ello requiere una inversión cercana a 160,000 dólares por kilómetro (4 mmones de pesos). precios 1976 Esta cifra se elevaría más del 80% si pretendiésemos operar a 160 K/hora y por otra parte tendríamos que cambiar, carros, coches y locomotoras; modificar Patios, suspender trenes locales etc., ehc., y, cancelar por tiempo indefinido lo que realmente nos interesa: Mejorar servicio y abatir costos y ello se logra aplicando medidas realistas respecto a nuestras necesidades al modernizar la red y ,futuristas al iniciar la inaplazable eleotrificación. La tesis de Investigación Económica en lo tocante a modernizar la infraestructura de vía y estructuras para 1)1ejorar la velocidad de operación de nuestro equipo pesado (máquinas de 160 toneladas y carros hasta de 100 toneladas) no descarta la posibilidad de emplear algún equipo LIGERO (similar a los trenes Talgo, o los autovías RDC) que por su bajo centro de gravedad y suspensión permiten negociar curvas a velocidades mucho mayores que las pel1Illisibles al pesado equipo standard de carga y pasajeros. La velocidad óptima, se detalla calculando el costo HORARIO dc locomotoras y ,carros, y con .ello calcnlaf los costos de varios trenes con varia-

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442

Operación

ble número de carros a consecuencia de variar la velocidad. Entre el tren más lento y pesado y el más rápido y ligero, el problema presenta otras variables como las derivadas de la saturación de la capa'Cidad de la vía. Las Limitaciones impuestas por la curvatura, y limitaciones por la cuantía de la demanda que el usuario ofrezca por la reducción del·horario. Es decir: Se busca la velocidad que produzca el menor egreso por tonelada neta kilómetro, a la vez que incremeñte el flete comercial de la Hnea en estudio. La determinación de los HORARIOS de trenes simnlados para este cálculo, es de importancia vital para lograr preoisión .en los costos, por 10 que debe estudiarse no sólo e) diagrama dis~cia­ velocidad para cada caso, al 19ual que la hOJa de trenes .para hacer factible su despacho sin provocar demoras. Las grandes velocidades, además de permitir al ferrocarril competir contra el avión comercial, hacen posible reducir el parque de locomotoras, carros y coohes al mínimo; CabeseñaJar que 10 anterior implica r,educir la vida útil del material rodante, aumentando su necesaria depreciación. Velocidad "Económica" es un complejo problema, donde cada ,país debe aplicar Sus propias necesidades por encima del, espejismo de las cifras récord logradas por otras Naciones. POTENCIA ASIGNADA

El índice más preciso sobre comportamiento de trenes de carga o pasajeros, es el número de caballos de fuerza por tonelada bruta arrastrada. Si nuestros cargueros y pasajeros operan con 2 y 4 (HP/Ton B) respectivamente, conocemos sus resultados de costo, de horario y demoras y ello nos permite investigar lo que produciría usar 3 y 6 (HP /Ton B) al crecer el tráfico. MAYOR VELOCIDAD CON INVERSION MINIMA EXPERIENCIAS DE LOS ,FERROCARRILES DE LA INDIA AL ELEVAR LAS VELOCIDADES MAXIMAS DE LOS TRENES DE PASAJEROfl

DE 100 K/hora a 130. (TREN EXPRESO N. DELHI-REPORTECARACAS 1975).

Los Ferrocarriles Hindúes (construidos hace 1 siglo por los Técnicos Ingleses), operaron vías angosta métrica y anoha (1.68 m) a velocidades MAXfMAS de 100 K/hora, sin usar grandes calibres de riel, durmientes de concreto, ni riel continuo en grandes longitudes. Se caracterizaron por el empleo de conchas de fierro alternando con durmientes de madera y una conservación de vía efectuada "a mano" COn 'esmero; usando tracción a vapor y actual=nte dieseIs eléctricas, así como equipo ligero de ,pasajeros. La actual Administración de esos Ferrocarriles, ha realizado un estudio completo incluyendo gran ~eriInentación en sus líneas, para determinar la Metodología que permita INCREMENTAR VELOCIDAD, sin tener que· efectuar grandes INVERSIONES para readaptar la infraestrucrura de vía y puentes; locomotoras y equipos de arrastre; comunicaCiones, etc., etc., y con ello alterar en forma inadmisible sus costos. En resumen, se deduce que el sistema empleado, consiste en NO PRETENDER GENERALIZAR (en toda la línea) el uso de Nuevas Especificaciones para MENOR curvatura y ~­ diente; mayor longitud de tod~s sus curvas verbcales; mayor calibre de riel, mas b"lasto, o pue~­ tes Cooper "E-72" etc. etc., sino que el estu~1O fue habilmente enfocado para lograr sólo un m· cremento moderado a la velocidad, para casi todos los tramos de la línea, pero sin "desperdiciar" los buenos tramos EXISTENTES (con excelente geometria) donde una ADECUADA SEI'iALIZACION, les permitirá velocidades MAXIMAS (hasta 130 K/h), donde al tren expreso, le .sea factible acelerar máximo, sin tenerse que aphcar el drástico y muy costoso método de G~NERA­ LIZAR estrictas especificaciones geométricas para toda la extensión de la ruta. Para dIo el conocimiento de los ,perfiles y trazos de tod; la .línea, se requiere con igualo mejor detalle que el que tienen los diversos maquinistas de la ruta y con ello fácilmente, podrán localiza~e los tramosaisJados, donde r""lmentese precIsa REDUCIR el grado de curva, rectificar. tramo sinuoso, reducir ,pendiente, alargar columpIOS etc.

Mayor velocidad con inversión mínima

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