notas ffcc u02 infraestructura

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Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 1

INGENIERIA DEL TRANSPORTE ITransporte Ferroviario

Unidad 2Infraestructura - la va frrea

UCA. Facultad de ciencias Fisicomatemticas e ingeniera.

2008

Juan Pablo Martnez Roberto Agosta

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Introduccin

La lnea frrea es la infraestructura en sentido amplio. Comprende la zona de va (zona de camino, derecho de va) ocupada por la infraestructura propiamente dicha, sobre la cual se construye la superestructura, o va frrea.

La zona va es una franja de terreno de ancho variable. En nuestro pas en terreno llano, del orden de 30 m. Se ensancha o angosta en funcin de obstculos, topografa, necesidades comerciales, etc.

Dentro de la zona de va se construye la obra bsica. En terreno llano es un terrapln cuya funcin es elevar la cota de la va para evitar inundaciones y transmitir los esfuerzos verticales al terreno natural.

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Introduccin

El plano de formacin o subrasante sigue aproximadamente la altimetra proyectada para la va. Sobre dicho plano se instala la superestructura, o sea la va frrea propiamente dicha. Esta se compone de:

Rieles.Durmientes.Balasto.Fijaciones.Otros

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A 30 cm( 1:1

)

( 2 - 3 % )

( 60 cm )

( 45 cm )

Subrasante

Balasto (posicin, transmisin de esfuerzos, drenaje)

DurmienteFijacin

Riel

Estructura de Va

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Par montado

Peso suspendido

TrochaSe mide a 10/15 mm

debajo de la superficie de rodadura

Pestaa

Llanta

Mun

eje

Rodamiento

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Juego de la va

1.435 (+1.470 / - 1.432) mmtrocha

Nueva 1.426 / Gast. 1.410 milmetros

Juego J : normal = 1.435 1.426 = 9 mm

mnimo = 1.432 1.426 = 6 mm

mximo = 1.470 1.410 = 60 mm

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La capacidad portante de la va se expresa en toneladas por eje.

Los ferrocarriles norteamericanos llegan hasta 35 ton/eje. ste parece ser el lmite superior normalmente aplicado, ya que

pesos axiales superiores implican altsimas tensiones en la superficie de contacto rueda riel que producen fenmenos metalogrficos perjudiciales a la durabilidad de rieles y ruedas.

El peso por eje admisible por la va depende de varios factores: De la resistencia del riel, determinada por la calidad del acero, por el

dibujo de la seccin transversal (que determina el momento de inercia) y por el peso por unidad de longitud. Los rieles en uso en ferrocarriles modernos tienen pesos de entre 50 y 75 kg por metro lineal.

Capacidad Portante

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Sigue De los durmientes.

Estos pueden ser de madera dura, de acero o de hormign. Cualquiera sea el tipo de durmiente, la distancia entre stos

determina la solicitacin del riel que trabaja como una viga. La capacidad portante de la va depende entonces de la

cantidad de durmientes colocados por kilmetro. Esto suele variar entre 1500 y 1800 por kilmetro.

El tipo y espesor de la capa de balasto. En vas con circulacin importante se coloca balasto de piedra grantica en un espesor de 20 cm por debajo de la cara inferior del durmiente.

La calidad del suelo en el plano de formacin. La superestruc-tura debe asegurar el drenaje de aguas de lluvia evitando que el agua acumulada afloje la resistencia del plano de formacin.

Capacidad Portante

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F

A1

A2

A3

Riel

Durmiente

BalastoA1

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Rieles Son dos barras paralelas, de acero, separadas entre s por una distancia invariable, la trocha, dentro de un margen de tolerancia.

Sus funciones son:

Sustentacin: soportar el peso de los vehculos a travs de la reaccin que se establece en la superficie rueda-riel.

Guiado: proveer en interaccin con el perfil de la rueda al guiado de los ejes de los vehculos

Cconicidad de la rueda Esfuerzo transversal entre la cara interna del riel

(en relacin al eje de la va) y la cara externa de la pestaa de la rueda.

Traccin y frenado: los rieles son el nico elemento fsico de contacto con el tren y es a travs de ellos que se aplica el esfuerzo tractivo que hace avanzar el tren, as como el esfuerzo de retardador que lo hace detenerse.

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Rieles

El acero es de alta calidad, con 0,7% a 0,8% de contenido de carbono, y se usan aleaciones especiales, ms duras, para colocar en puntos comprometidos (curvas, fuertes pendientes, etc.) o en piezas crticas de los aparatos de va.

La caracterstica principal del riel es su peso, expresado en kilos por metro. En nuestro pas la mayora de las lneas principales de trocha ancha recientemente renovadas tienen rieles de 50 kg/m; hay unos pocos tramos suburbanos con riel de 60 kg/m.

Los rieles se laminan y salen de fbrica en barras de 18 m o de 36 m. Antes de ir a la obra suelen soldarse en barras, usndose la soldadura elctrica. Y al colocarse en la va, segn lo permita el resto de la superestructura, pueden soldarse en longitudes indefinidas, mediante el procedimiento aluminotrmico.

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Rieles PERFIL:

Cabeza Patn Alma

Cabeza (Hongo)

Sus funciones son: Repartir las cargas de zonas donde se produce el contacto

llanta riel al resto de la cabeza Permitir radios de acuerdo con el alma Mantener margen para el desgaste vertical y, el lateral

producido en curvas radio reducido El desgaste es de aproximadamente: 1 mm/ 80 millones de

toneladas brutas.

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RielesPatnSus funciones son:

Brindar resistencia al vuelco transmitir las presiones al durmiente.

AlmaSus funciones son:

Espesor suficiente para dar resistencia al corte Altura para aumentar el momento de inercia

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Tercer Riel

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Reciben el esfuerzo vertical transmitido a travs de la superficie de contacto con el patn del riel.

El riel va sujeto al durmiente por un dispositivo de fijacin La presin que recibe el durmiente del patn del riel se atena en

la cara inferior en que aqul est en contacto con el balasto.

Los durmientes deben soportan los esfuerzos verticales transmitidos por el riel y la reaccin transmitida por el balasto.

Asimismo trasladan al balasto los esfuerzos transversales y longitudinales.

Los durmientes son en general de madera dura cuya provisin es cada vez ms difcil (tambin razones ambientales) por lo que adquieren inters otros tipos de durmientes:

De acero. De hormign, monoblock. De hormign, bi-block.

Durmientes

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1

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Llanta cnica e inclinacin del riel

primitivo moderno

r < rr > r

r

vista en planta

vista en corte

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El mejor balasto es de piedra partida granitica.

Es de piedras duras partida de tamao de 25 a 50 mm.

La forma angulosa de las piedras permite una trabazn que facilita la transmisin del esfuerzo de la cara inferior del durmiente a la subrasante.

Permite por su granulometra el drenaje y evacuacin rpida de aguas de lluvia.

Amortigua vibraciones por rozamiento de ridos. Hace posible mediante bateado mecnico la rectificacin

rpida de la nivelacin y trazado.

Balasto

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Espesor de 10 a 20 cm segn el trfico bajo durmientes de madera, y de 15 a 25 cm bajo durmientes de hormign. En vas de alta velocidad el mnimo es 30 cm.

Subbase: Una o ms capas compactadas con pendiente transversal 4 %.

En la Argentina muchos ferrocarriles fueron construidos procurando bajar el costo inicial. La aplicacin ms rudimentaria es la va sin balasto.

El durmiente se entierra bajo una capa de suelo, permitiendo el crecimiento de la vegetacin en medio de la va.

La base se afloja cuando llueve lo que puede daar mucho la va y ser motivo de descarrilamiento.

Se interrumpe el trnsito hasta que se seque.

Balasto

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BalastoDurmiente (en madera: 12 x 24 ) longitud = trocha + 1m separacin en vas principales = 60 cm (entre 1100 y 1700/km)Otros materiales: hormign armado y pretensado / metlicos

Balasto: piedra grantica de aristas vivas de entre 2 y 6 cm con desgaste LA 25%. Entre 1700 y 3000 ton/m de va segn trocha.

Pd = P / (b d)h 30 cm

d = 90 cm

P

Zona sin compactar

Long.durmiente

t

b

Pd = P / [ (2h + b) d ] adm

Durmiente

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Fijaciones

Funciones mecnicas: Mantener el ancho de la va (trocha) Evitar el vuelco del riel Mantener apretado el patn del riel al durmiente Impedir el desplazamiento longitudinal del riel Conseguir una elasticidad adecuada en el apoyo del riel con

el durmiente.

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Fijaciones Clasificacin:

Directas: El anclaje al durmiente proporciona el esfuerzo de apriete (clavos de va, tirafondos)

Indirectas: El riel se apoya sobre una placa anclada al durmiente. El esfuerzo de apriete es sobre la placa

Mixtas: Con placa, pero el anclaje es el mismo que proporciona el esfuerzo de apriete

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Fijaciones Clasificacin:

Adems, segn la reaccin del elemento de apriete conrelacin a desplazamientos verticales:

Elsticas (Pandrol, Nabla, Vossloh)

Rgidas

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Rieles y fijaciones

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Material chico Eclisas: son barras de acero

que mediante bulones unen dos rieles contiguos.

Suele tener 6 agujeros, y se sujeta a cada riel con 3 bulones.

La forma debe ser plenamente acorde con la del riel, para que haya un apoyo perfecto.

El paso de cada eje solicita la eclisa y se produce un movimiento relativo a los rieles, con un desgaste gradual que lleva al aflojamiento. Cuando esto alcanza cierto lmite, se colocan suplementos.

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Material chico

Anclas de va Los esfuerzos longitudinales que soportan los rieles los

hacen desplazarse en forma gradual: En las zonas de arranque de los trenes. En rampas y pendientes.

Para evitar este efecto se coloca el ancla, una pieza que toma el riel por el patn, en forma elstica.

El ancla se coloca al lado del durmiente y si el riel tiende a caminar el ancla lo acompaa pero topa con el durmiente, a su vez contenido por el balasto.

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Rieles y fijaciones - anclas

Inclinacin hacia adentro 1:20

Peso : 50 a 70 kg/mResistencia: 70 a 90 kg/mm2

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Soldadura Las juntas con eclisas son el punto dbil de la va.

Entre riel y riel hay siempre una luz, que tiene en cuenta la dilatacin

Interrumpe la lisura de la rodadura, produciendo el golpe de va. Con el tiempo las eclisas se desgastan y se afloja el balasto debajo de los durmientes inmediatos, dando lugar a un creciente descenso de uno de los rieles, antes que la rueda toque el siguiente.

A medida que esto sucede, aumenta la fuerza del golpe, que deteriora al propio riel y a la rueda, as como es causa de disconfort para los pasajeros.

El mantenimiento en buen estado de las juntas es una tarea costosa.

Para evitarla se sueldan los rieles contiguos formando barras ms largas.

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GliboGlibo mnimo de obra

Todo vehculo debe poder circular sin embestir obstculos fijos como seran los puentes, edificios, postes de seales, columnas de sostn de la lnea area elctrica, etc.

Se define as un perfil o seccin transversal a la va que es una figura dentro de la cual no debe estar ninguna construccin o instalacin fija.

Glibo de material rodante Todo material rodante que se autorice a circular sobre un dado

ferrocarril, deber estar inscripto en un perfil de mxima denominado glibo de material rodante. Esta figura cabe dentro del glibo mnimo de obra, con un margen de seguridad suficiente.

Los glibos deben normalizarse en las grandes redes ferroviarias nacionales o internacionales.

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Glibo de tren rodante

Argentina

Trocha ancha

enwww.cnrt.gov.ar

NSR

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Glibo de tren rodante

Argentina

Trocha angosta

NSR

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NSR

Glibo de tren

rodanteinferior

Argentina

Trocha angosta

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Contra riel

Contra riel

Agujas

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Enlaces

Tijeras

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Cambio de Va

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Cambio pasando la

esmeriladora

Corazn

Contrarriel

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Haz de vas

Cambio recto a la derecha

Contrarriel

Cambio simtrico

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45Aparatos de va

Enlace

Cambo izquierdo

Ingls doble

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