Geometria de La Via

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA Se define la geometría en planta de la vía en un plano horizontal. A través de la geometría en planta es posible realizar el trazado de la vía. Elementos de la vía en planta: Recta

• Rectas • Curvas de transición • Curvas circulares

Transición

Circular Recta

Transición

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA Ancho de vía: Es la mínima distancia entre las caras activas de las cabezas de los carriles, a 15 mm. por debajo del plano de rodadura. 1435 mm

Peralte: es la diferencia de cota entre el carril derecho e izquierdo, es utilizado en la vía para contrarrestar la fuerza centrífuga producida por la trayectoria circular.

h

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA Flecha: es la distancia medida al punto medio de una cuerda entre la cuerda y la curva.

M punto medio de la cuerda

FLECHA

Alabeo: Se llama así a la distancia del punto de superficie de rodadura del carril de una vía, donde debía apoyar la cuarta rueda de un vehículo, al plano determinado por los tres puntos de apoyo de las otras ruedas en los carriles. En la práctica se determina por la diferencia de los peraltes de dos secciones de la vía, separadas una distancia determinada.

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA Alabeo: Se llama así a la distancia del punto de superficie de rodadura del carril de una vía, donde debía apoyar la cuarta rueda de un vehículo, al plano determinado por los tres puntos de apoyo de las otras ruedas en los carriles. En la práctica se determina por la diferencia de los peraltes de dos secciones de la vía, separadas una distancia determinada.

ALABEO

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA • Rectas: son curvas con radio infinito y tienen un peralte teórico nulo. • Curvas circulares: son curvas de radio y peralte constante. • Curvas de transición: Las curvas de transición con curvas concebidas para la unión de rectas y curvas circulares. Estas son curvas de radio decreciente, desde radio infinito (recta) hasta un radio mínimo (curva circular). Son curvas de peralte creciente, desde peralte mínimo h=0 (para rectas) hasta peralte máximo en curva circular. Las curvas de transición pueden ser de varios tipos, entre ellos: curva parabólica cúbica, clotoide, entre otras. cuya ecuación: x3 y 6 LR

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA, puntos singulares • RT: punto de final de recta e inicio de transición. • TC: punto de final de transición e inicio de curva circular. • CT: punto de final de circular e inicio de curva de transición. • TR: punto final de transición e inicio de recta.

Recta

TR

CT

RT

Recta

TC

Transición

Transición

Circular

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA • Total de rectas

41

•Total de curvas de transición en el tramo

72

• Total de curvas circulares de curva circular

40

• Total de curvas circulares sin transición

4

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN ALZADO Se define la geometría en alzado de la según la variación de cota de la vía. Elementos de la vía en planta: • Rampas • Pendientes • Curvas de acuerdo o curvas verticales

Rampa

Pendiente

GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN ALZADO Curvas de acuerdo o curvas verticales: son curvas utilizadas para empalmar tramos de pendientes diferentes.

β α

RECEPCIÓN DE LA VÍA DESPUÉS DE SU CONSTRUCCIÓN VERIFICACIÓN DE PARÁMETROS GEOMETRICOS Para la recepción de la vía es necesario realizar sondeos durante todo el proceso de construcción de la misma, de manera de ir obteniendo índices o parámetros de calidad que definan el estado de la vía. Estos sondeos se realizan tomando una muestra representada por un hectómetro por cada kilómetro de vía. Parámetros principales a medir: • Ancho de vía. • Peralte. • Flecha. • Alabeo. • Control geométrico de soldadura aluminotérmicas. • Posición de la vía con respecto a los puntos de replanteo.

RECEPCIÓN DE LA VÍA DESPUÉS DE SU CONSTRUCCIÓN INSPECCIÓN VISUAL La inspección visual se realiza a través de recorridos a pie utilizando ciertos implementos tal como una cámara digital para ir fotografiando anomalías en la vía. Parámetros principales a observar: • Estado de las traviesas. • Estado de los carriles. • Estado del balasto. • Estado de las sujeciones. • Estado de las soldaduras aluminotérmicas. • Estado de las juntas aislantes. • Estado de la infraestructura (túneles, viaductos, terraplenes, etc).

MECÁNICA FERROVIARIA INTERACCIÓN RUEDA-CARRIL Se refiere al contacto que se establece entre las ruedas de los vehículos (EMU´s, locomotoras, etc) y los carriles a nivel de la superficie de rodadura y la cara activa del carril, para cumplir dos funciones la de sustentación de las cargas y la conducción o guiado de las mismas.

MECÁNICA FERROVIARIA CARACTERÍSTICAS DE LA VÍA a.- Su Flexibilidad: Derivado del hecho de que los vehículos, que por ella circulan son pesados y rígidos. Peso del EMU Tara (P0) Ton

P1 Ton

P2 Ton

P3 Ton

RC

42

6.72

12.6

15.61

M

49

7.28

13.51

16.66

Total

182

210

234.22

246.54

MECÁNICA FERROVIARIA b.- La Continuidad Geométrica: En planta y en alzada.

MECÁNICA FERROVIARIA c.- La robustez: Imprescindible para adsorber y transmitir las elevadas cargas por eje del material. Peso del Carril

60 Kg por metro lineal

Peso de las traviesas

315 Kg

Espesor de Balasto

Entre 30 a 48 cm

MECÁNICA FERROVIARIA d.- La inclinación del carril: Inclinación 1/20 hacia el interior

MECÁNICA FERROVIARIA CARACTERÍSTICAS MIXTAS a.- Juego de la vía: Se define como la diferencia que en una alineación recta existe entre el ancho de la vía (1435 mm) y la distancia comprendida entre el interior de las ruedas.

D

1435 mm

MECÁNICA FERROVIARIA b.- Sobreancho: Se establecen en las curvas y depende del radio de curvatura.

Radios de Curvaturas (mts)

Sobreanchos (mm)

250< R< 300

5

200< R < 250

10

150< R < 200

15

R < 150

20

MECÁNICA FERROVIARIA CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL: a.- Calaje de las ruedas: Sobre los ejes que constituyen el conjunto eje montado.

MECÁNICA FERROVIARIA b.- Las ruedas: Son cónica con pestaña y presentan una inclinación. B = Máx. 33

NUEVO ESTADO A = mín. 28 10 RUEDA

DISCO DE FRENO MONTADO EN EJE

70 DIÁMETRO DE LA RUEDA

EJE

C = mín. 6,5 2

A = Máx. 36

ESTADO DE DESGASTE COMPLETO

RODAMIENTO DE RODILLOS CÓNICOS

10 B = mín. 22 D = 1,410 – 1,426

ACOPLADOR WN

- CONJUNTO DE RUEDA PARA BOGIE REMOLCADO -

RUEDA DISCO DE FRENO MONTADO EN RUEDA EJE

UNIDAD DE ENGRANAJE

RODAMIENTO DE RODILLOS CÓNICOS

- CONJUNTO DE RUEDA PARA BOGIE MOTOR -

70

MECÁNICA FERROVIARIA MOVIMIENTO DE LAZO Se produce cuando el centro del eje de los vehículos está sometido a un movimiento de vaivén. EFECTOS Provoca aceleraciones que pueden ser significativas POSIBLES ACTUACIONES Cambios geométricos

MECÁNICA FERROVIARIA MOVIMIENTO DE LAZO

α

Centro instantáneo de rotación

MECÁNICA FERROVIARIA CÁLCULO DE LA VÍA El conjunto que forma la vía férrea (carril, sujeciones, traviesas, balasto, sub-balasto y plataforma ) soporta desde un punto de vista mecánico, la acción de una serie de esfuerzos verticales, transversales y longitudinales.

Verticales Verticales

inales d u t i g Lon

Transversales Lon gitu din ales

MECÁNICA FERROVIARIA Objetivos técnicos de una vía Uno de los objetivos primordiales que se persigue con el cálculo de la vía es conocer las acciones y los esfuerzos que actúan sobre la vía.

Objetivos económicos de una vía Además de estas razones técnicas hay motivos económicos que justifican el análisis del comportamiento de cada uno de los elementos ya que los costos de mantenimiento de la vía pueden llegar a ser considerables.

MECÁNICA FERROVIARIA ESFUERZOS A CONSIDERAR Teóricamente la vía sólo debería soportar los esfuerzos procedentes del peso de los vehículos y la fuerza centrífuga ejercida por éstos en las curvas.

MECÁNICA FERROVIARIA TIPOS DE ESFUERZOS Intentando sistematizar el conjunto de esfuerzos que actúan sobre la vía tenemos que se pueden subdividir en: a.- Según su aplicación: Verticales Longitudinales Transversales b.- Por la forma de aplicación de las cargas: Estáticos Cuasi-estáticos Dinámicos

MECÁNICA FERROVIARIA ESFUERZOS VERTICALES Se transmiten por las ruedas de los vehículos y resultan en primer lugar de la carga estática de estos.

Esfuerzos Verticales

MECÁNICA FERROVIARIA ESFUERZOS TRANSVERSALES Que juegan un papel decisivo tanto en la estabilidad de la marcha como en la seguridad de la circulación (por peligros de descarrilamiento ó incluso vuelco) se producen tanto en curva como en recta.

Esfuerzo Transversal

MECÁNICA FERROVIARIA ESFUERZOS LONGITUDINALES Son inherentes unos a las condiciones del establecimiento de la vía, y, otros, al movimiento de los vehículos sobre la misma.

Esfuerzos Longitudinales

LA CALIDAD DE LA VÍA GENERALIDADES La función esencial de la vía es permitir a los trenes rodar a la velocidad prevista con las condiciones de seguridad y comodidad necesarias; existen pues tres factores que delimitan la calidad de la vía: velocidad, seguridad y confort.

LA CALIDAD DE LA VÍA INTERÉS, OBJETIVOS Y APLICACIONES En la medida que crezcan las exigencias en cuanto a densidades de circulación, aumento de cargas por eje, etc; aumentan las solicitaciones ejercidas sobre la vía. Paralelamente a estas especificaciones crecen otras como la mejora del confort y la necesidad de aumentar la seguridad. Para conseguir esto es necesario dedicar importantes esfuerzos y recursos a la conservación de la vía.

LA CALIDAD DE LA VÍA ASPECTOS PARA OBTENER UNA BUENA CALIDAD DE VÍA. Control y ejecución de obras nuevas: Resulta imprescindible para cualquier explotación ferroviaria establecer controles de calidad de los productos que se reciben y los trabajos que se ejecutan.

LA CALIDAD DE LA VÍA CONTROLES PREVIOS AL EXTENDIDO DEL LECHO DE BALASTO a.- Comprobación de hitos de centrado forzoso: Es la primera actividad de control y la empresa constructora realiza las tareas de ejecución y posicionado de los mismos

b.Comprobación de geometría del subbalasto:

la

Para poder encajar el trazado real que tendrá la vía es necesario saber donde se encuentra la plataforma.

LA CALIDAD DE LA VÍA c.- Comprobación de piquetes y puntos de marcaje: Para poder posicionar la vía en su sitio, es indispensable disponer de las referencias externas.

d.- Comprobación del estado de la plataforma: Antes de proceder al extendido del lecho de balasto, el equipo de asistencia técnica realiza una inspección visual del estado del subalasto (carpeta asfáltica) por si fuera necesario alguna intervención en el mismo

LA CALIDAD DE LA VÍA CONTROLES PREVIOS AL RIEGO DE BALASTO. a.- Comprobación del lecho de balasto: Se realiza un replanteo del perfil teórico, una nivelación del punto replanteado asi como una medida del espesor de banqueta.

b.- Comprobación del tendido de Vía: Hay que prestar especial interés en controlar el estado de las fijaciones, a las calas entre carriles, al apretado de las sujeciones, a la escuadra de las juntas, al estado de las traviesas y los carriles, en resumen a todo.

LA CALIDAD DE LA VÍA

Aparte de la observación visual de todos los elementos se debe realizar unas comprobaciones geométricas, que son las siguientes: Posición en planta, ancho, distancia y escuadra de traviesas, escuadra de juntas entre carriles.

LA CALIDAD DE LA VÍA CONTROLES SOBRE LA NIVELACIÓN DE LA VÍA Desde el momento que se comienza con los riegos de balasto, todas las operaciones que se realizan en la vía, se encaminan a dejarla en su posición definitiva, tanto en planta como en alzada.

LA CALIDAD DE LA VÍA a.- En todos los estados de la vía se realizan los mismos controles

• • • •

Nivelación longitudinal Nivelación Transversal Ancho de Vía Alineación en planta: - Distancias laterales - Flechas

LA CALIDAD DE LA VÍA b.- Controles en las distintas nivelaciones: En cada una de ellas se realizan las siguientes comprobaciones: Primer levante: - Sondeo hectometrito: 120 metros cada Kilómetro, medidos cada 5 metros. - Sondeo en puntos de marcaje: toda la vía cada 60 metros. Primera nivelación: - Sondeo hectometrito: 120 metros cada Kilómetro, medidos cada 5 metros. - Sondeo en puntos de marcaje: toda la vía cada 60 metros. Primer Estabilizado: - Sondeo hectometrito: 120 metros cada Kilómetro, medidos cada 5 metros. Segunda Nivelación: - Sondeo hectometrito: 120 metros cada Kilómetro, medidos cada 5 metros. - Sondeo en puntos de marcaje: toda la vía cada 60 metros. Segundo estabilizado: - Sondeo hectometrito: 120 metros cada Kilómetro, medidos cada 5 metros. - Sondeo en puntos de marcaje: toda la vía cada 60 metros.

LA CALIDAD DE LA VÍA SOLDADURAS ALUMINOTÉRMICAS Y LIBERACIÓN DE TENSIONES Estas actividades específicas que forman parte del montaje de la superestructura, requieren una especial atención por parte de las unidades de asistencia técnica. Con lo cual es imprescindible que el personal hayan realizado cursos de soldaduras aluminotérmicas, manejos de aparatos de control por ultrasonido y en la utilización de reglas de medición de inducción eléctrica.

LA CALIDAD DE LA VÍA a.- Aplicación de líquidos penetrantes: El primer control que se realiza es la inspección visual con la ayuda de líquidos penetrantes

LA CALIDAD DE LA VÍA b.- Control Geométrico: El segundo control es el geométrico, midiendo la superficie de rodadura y la cara activa de la misma. Se realiza con la regla metálica de 1 metro ó con una regla de inducción eléctrica, con registro de datos, que luego son informatizados.

LA CALIDAD DE LA VÍA c.- Auscultación con equipo de ultrasonido: La inspección se realiza con un equipo portátil, que graba los registros para luego analizarlos.

LA CALIDAD DE LA VÍA d.- Verificación del par de apriete: Además de supervisar y controlar todo el proceso de liberación de tensiones, es necesario comprobar el par de apriete de la fijaciones, ya que este será el apriete final.

LA CALIDAD DE LA VÍA e.- Control de Aparatos de Vía: 1.- El primer control a realizar es la recepción de los materiales que conforman los aparatos de vía. 2.- Se realiza el seguimiento exhaustivo de las tareas de premontaje, poniendo especial interés en las cargas y descargas de las piezas. 3.- Supervisar la correcta colocación de cada una de las piezas, en especial las placas de asiento y las sujeciones. 4.- Se controlan aquellas medidas que son invariables así como las distancias y escuadras de las traviesas. 5.- Una vez instalados en vía, se procede a realizar las comprobaciones geométricas dependiendo del estado de la vía, se comprueba en primer levante, primer estabilizado, primera nivelación, segunda nivelación y segundo estabilizado. 6.- Se miden todas las cotas internas del aparato, descuadre de agujas, alturas de contracarril, encerrojamiento, etc.

LA CALIDAD DE LA VÍA IMPORTANCIA DE LA ESTABILIZACIÓN DINÁMICA DE LA VÍA Objetivo de la estabilización El objetivo de la estabilización dinámica de la vía está en la obtención de un mejor anclaje de la carrilera (carriles, sujeciones y traviesas) en la vía.

LA CALIDAD DE LA VÍA Consideraciones Básicas La estabilización dinámica consiste en hacer vibrar la vía (en oscilaciones horizontales) por medio del estabilizador y al mismo tiempo se le aplica una carga vertical. Por la nueva disposición de las piedras así conseguida, la vía desciende un poco y (“por fricción”) se ajusta el lecho de balasto.

LA CALIDAD DE LA VÍA LO QUE SE CONSIGUE CON LA ESTABILIZACIÓN DINÁMICA DE LA VÍA El estabilizador dinámico produce un nuevo orden de las piedras del balasto, así como una disposición homogénea y compacta de todo el material del lecho.

LA CALIDAD DE LA VÍA Puesta en servicio de una vía sin estabilización dinámica: Debido a las superficies de contacto aún no optimas, con el paso de los primeros trenes las fuerzas aplicadas a las piedras aún se distribuyen irregularmente, los cantos y puntas pueden quebrarse y lleva a un orden no controlado de las piedras; la vía bajo la carga de los trenes experimenta un rápido asentamiento.

Prolongación del ciclo de mantenimiento: En una vía estabilizada se puede contar con un sostenimiento más prolongado de la geometría de la superestructura de la vía

LA CALIDAD DE LA VÍA AMOLADO DE CARRIL Generalidades: Se realiza para la eliminación de una película superficial de acero descarburado, que se origina durante el proceso fabricación de los carriles así como para la eliminación al mismo tiempo de otros defectos.

LA CALIDAD DE LA VÍA Ventajas del Amolado: a.- Eliminación de defectos de fabricación del carril: Defectos residuales en su superficie activa. b.- Eliminación de defectos ocasionados durante los trabajos de montaje: Marcas producidas en los carriles al descargar las plataformas de transporte de materiales. c.- Retraso en la formación del desgaste ondulatorio: La formación del desgaste ondulatorio se acelera con la velocidad de circulación por lo que el amolado ayuda a retraer la aparición y aumento de este tipo de defecto. d.- Mejora del perfil longitudinal del trazado de la vía: Esta se consigue aplanando las ondas superficiales de fabricación del carril así como del esmerilado de las soldaduras aluminotérmicas. e.- Mejora de la inclinación de la superficie de rodadura del carril: El amolado permite conseguir una superficie de rodadura que corresponda a una inclinación constante del carril.

LA CALIDAD DE LA VÍA MANTENIMIENTO, planificación y control Tipos de mantenimiento preventivo de la vía: a.- Mantenimiento cíclico: cosiste en reestablecer las cotas de proyecto sobre tramos continuos según ciclos rígidos que prevén la ejecución sistemática de un conjunto de operaciones (este método esta en desuso). b.- Mantenimiento según estado: consiste en planificar los trabajos de mantenimiento con el objeto de ejecutar tan sólo las operaciones que resultan necesarias en cada momento.

LA CALIDAD DE LA VÍA Etapas que caracterizan el mantenimiento de la vía: 1ra Recolección de información, de forma manual, mecánica, utilizando estadísticas, etc. 2da Tratamiento de dicha información, haciendo aparecer parámetros tales como notas de confort, valores fuera de tolerancia, etc. 3ra Toma de decisión de actuar sobre un tramo. Se pueden distinguir dos grupos de operaciones diferentes desde este punto de vista:

LA CALIDAD DE LA VÍA

4ta Ejecución del trabajo, que incluye la elección de los medios de mantenimiento a emplear que serán naturalmente función de las distintas situaciones. 5ta Control de la ejecución, con el doble fin de evitar la aparición de los defectos que podrían eventualmente ser provocados por las propias obras de mantenimiento y garantizar unos niveles aceptables en la geometría final de la vía.

LA CALIDAD DE LA VÍA Operaciones de Gestión en “tiempo real” que comprenden: • La programación de los trabajos necesarios a muy corto plazo (porque se están bordeando los límites de seguridad, por ejemplo) • La adaptación de los programas de trabajo a corto o mediano plazo a las necesidades reales. • La comprobación de que el estado geométrico de la vía cumple ciertas tolerancias de recepción.

Operación de Gestión en “tiempo diferido”: Que cosiste en elaborar los programas de trabajo a medio y largo plazo y en efectuar tareas de investigación tales como el estudio de la mecánica del deterioro, etc.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN VÍA FÉRREA