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TEMA 4. FERROCARRILES Página 1 de 33

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS EN TOPOGRAFÍA, GEODESIA Y CARTOGRAFÍA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

TEMA 4 INGENIERIA FERROVIARIA


ÍNDICE

1. Introducción

2. La infraestructura y la superestructura

3. Trazado

4. La vía

5. Aparatos de vía

BIBLIOGRAFÍA


1- Introducción

En esta lección se incluyen los conceptos fundamentales y específicos de los

proyectos y obras de ferrocarril, como infraestructura del trasporte terrestre

para posibilitar el desplazamiento del material móvil ferroviario, ya sea para el

trasporte de viajeros ó de mercancías. Esta es una especialidad de la

ingeniería que ha tenido una gran actividad y desarrollo en España en los

últimos años, con la construcción de nuevas líneas de alta velocidad y otras

que están en proceso de construcción. Como puede apreciarse en el mapa de

líneas ferroviarias adjunto, en el que figuran líneas (AVE) en azul oscuro.

Mapa de las líneas de ferrocarril en España, convencionales, vía estrecha y AVE.

El diseño y las actividades a desarrollar, previstas en los distintos capítulos del

proyecto de un ferrocarril se suelen dividir en dos partes diferenciadas:

- Infraestructura :

- Superestructura

En la primera se incluyen todas las partidas necesarias para que definir la obra

lineal, con explanaciones, drenajes, estructuras de paso y obras especiales:

túneles, viaductos, etc.


COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA

CUNETA

TALUD DE CORTE

CUNETA

TRAVIESAS

CARRILES

BALASTO

CAPA ASFÁLTICA

PLATAFORMA

Superestructura

Infraestructura

Esquema de la composición de Infraestructura y Superestructura del FFCC

La superestructura se ha de diseñar en una fase posterior, para construir la vía

férrea sobre la infraestructura anteriormente proyectada, por tanto ésta incluirá

la plataforma ferroviaria con la estructura base acorde al tráfico previsto,

balasto, traviesas, carriles y aparatos de vía.

También se incluyen en la superestructura el balizamiento, la señalización, las

comunicaciones y todas aquellas obras complementarias para que la obra

lineal pueda ponerse en servicio.

Los capítulos dedicados a diseñar y definir los trabajos de:

-Replanteo; - Movimiento de tierras; -Drenaje; - Estructuras, -Túneles

Infraestructura de un ferrocarril: Viaducto y túnel

Todos ellos incluidos en la Infraestructura tienen una similitud casi total con los

proyectos de otras obras lineales, como las carreteras, con las diferencias

lógicas en cuanto a la geometría de las obras acordes a los gálibos de trenes y

los parámetros que definen el trazado en planta y en alzado.


2. LA INFRAESTRUCTURA Y LA SUPERESTRUCTURA

La infraestructura de un proyecto de ferrocarril abarca todas aquellas

actuaciones necesarias para generar y dar forma a la explanada, es decir, las

explanaciones, las estructuras: puentes, viaductos, pasos inferiores, pasos

superiores, el drenaje: longitudinal y transversal, etc.

- Explanada ó Plataforma:

Está constituida por suelos, naturales ó tratados, de distinta calidad en función

de las exigencias del proyecto. Se debe compactar para conseguir una buena

compacidad e impermeabilidad; y para facilitar la salida lateral del agua de

lluvia se proyecta con una pendiente transversal simétrica del 4% (bombeo).

Funciones:

a) Transmitir las cargas al terreno, atenuadas por las capas

superiores.

b) Facilitar la escorrentía de aguas superficiales de la

superestructura.

Según la normativa de ferrocarriles (NRV) se clasifican en P1 a P3,

relacionadas con la calidad de suelos que la forman, la capacidad de drenaje y

las condiciones climatológicas de la zona.

Los suelos a su vez se clasifican de menor a mayor calidad en QS0 a QS3, en

función de su comportamiento ante las cargas en presencia de agua.

Se utilizan los suelos de mayor calidad QS3 para plataformas P3 en líneas con

tráficos elevados y de altas prestaciones.

2.1. La estructura base

En una vía férrea la estructura base se compone de tres capas que soportan

las cargas del tráfico, y que superpuestas en orden desde la superior a la

inferior son las siguientes

- Balasto

- Sub-balasto

- Plataforma


Las funciones de ésta estructura base son:

- Repartir las cargas del material móvil sobre el terreno

- Colaborar en la estabilidad longitudinal y transversal de la vía.

El espesor de las capas que la componen dependerá de las características de

del suelo ó roca sobre la que discurre y del tipo de tráfico previsto que circulará

por la línea proyectada.

De las tres capas, la plataforma se considera que es infraestructura y las otras

dos capas son superestructura.

La sección transversal tipo se define en el proyecto y se corresponde con los

anchos normalizados preestablecidos.

Sección tipo de FFCC sobre balasto en recta

2.2. La superestructura

La componen los materiales que permiten circular los trenes por la línea

proyectada y que se han de colocar sobre la plataforma ó explanada. Son

materiales compatibles con la geometría y condiciones del tráfico de los trenes.

Siguiendo el orden de colocación sobre la plataforma, la superestructura se

compone de:


2.2.1. Sub-balasto: Material granular seleccionado, normalmente procedente

del machaqueo de rocas adecuadas para su fabricación, con tamaño de

partículas de 2 a 30 mm., extendido en capas de 30 cm. de espesor,

debidamente compactadas.

Funciones:

-a) Protección de la plataforma del punzonamiento del balasto

-b) Reparto de las cargas sobre el terreno

-c) Impermeabilización de la plataforma

Balasto para vía férrea Vía de FFCC

2.2.2. Balasto:

Es un material granular de tamaño grueso, procedente del machaqueo de

rocas, normalmente silíceas, que han pasado por una serie de ensayos de

control que aseguren sus prestaciones, de resistencia a compresión, desgaste,

etc. Su granulometría está comprendida entre 20 y 60 mm.

Se clasifica en dos en dos categorías, A y B, en función de la resistencias

obtenidas en los ensayos y así se especificará para las exigencias de cada

proyecto

Huso granulométrico del Balasto Huso granulométrico del Sub-balasto

Diámetro (mm) % en peso que pasa

63 mm 100

50 mm 70-100

40 mm 30-65

31,5 mm 0-25

22,4 mm 0-3

31,5-50 mm >50

Diámetro (mm)

% en peso que pasa (mínimo)

% en peso

que pasa (máximo)

30 0 10

40 20 30

50 50 60

60 85 95

65 95 100


La forma ideal sería la que más se asemeje a un cubo ó a un poliedro regular,

para soportar los esfuerzos en cualquier posición. Las exigencias se recogen

en la normativa internacional (UIC) ó a nivel nacional (NRV-Renfe), así como

en los documentos del Comité Técnico CEN/TC/154/AD Hoc Group

“Aggregates for Railway Ballast”,

El extendido se realiza sobre el sub-balasto, en dos capas, una primera desde

un camión basculante y una segunda desde tolvas, con un espesor final de 50

cm. aproximadamente.

Las especificaciones de la normativa exigen que: - El módulo de elasticidad debe ser siempre mayor que 1.600 Kp/cm2.

- El coeficiente de calidad Deval Q debe valer 14 (El ensayo es similar al

de Los Ángeles pero en vía húmeda).

- El coeficiente de Los Ángeles debe ser menor que 18% para el balasto

tipo A.

El tamaño debe estar comprendido entre 2 y 6 cm, pues si es menor de 2 cm,

el drenaje es ineficaz, y se logra un menor grado de arriostramiento transversal.

Si es mayor de 6 cm, puede plantear dificultades para hacer con precisión los

trabajos de nivelación.

Funciones:

a) Transmitir las cargas debidamente repartidas

b) Dotar a la vía de elasticidad, permitiendo deformaciones de la

estructura de la vía, para hacer que la rodadura de los trenes sea

más confortable.

c) Favorecer el drenaje de la estructura base, dada su permeabilidad.

Esquema de superestructura en línea de alta velocidad AVE.


2.2.3. Vía en Placa

Se trata de una solera o base de hormigón en masa o armado, sobre la que se

asienta la vía, y que por tanto, sirve de alternativa al balasto.

Es una capa más rígida, y por ello más ruidosa al paso de los trenes, por lo que

su uso está limitado a zonas específicas, como son: las estaciones, los pasos a

nivel y en tramos subterráneos.

Es más consistente, exige menos mantenimiento pero complica mucho las

reparaciones en caso de avería, además de suponer una inversión muy

superior.

Sección tipo de la Vía en Placa

2.2.4. Plataforma Tiene como función principal soportar la carga de la superestructura y del

tráfico ferroviario que es transmitida por la capa de sub-balasto.

Además, tiene que facilitar el drenaje, permitiendo la evacuación del agua de

lluvia, mediante la pendiente transversal (bombeo) del 4%.

Las especificaciones generales se establecen en la normativa Renfe, norma

de referencia N.R.V 3-4-10, que recoge las exigencias de la UIC.

Según la normativa internacional UIC, se clasifican según capacidad soporte ó

resistencia a las cargas en QS0, QS1, QS2 y QS3, de menor a mayor calidad.

Para el dimensionamiento se utilizan los siguientes parámetros:

-Explanada ó plataforma (QS)

-Capacidad drenante y condiciones ciimatológicas

-Tráfico, medido según el índice de clasificación G1 a G9 (mayor a menor)


2.2.5. Tráfico ferroviario: Para el diseño de un ferrocarril se utiliza el índice de Tráfico Ficticio, que

pondera el tonelaje de viajeros, mercancías y locomotoras en TKBR (tonelada-

kilómetro-bruta-remolcada) El cálculo del tráfico ficticio se realiza con la

siguiente expresión:

Tf = Sv * (Tv + Kt * Ttv) + Sm * (Km * Tm+ Kt * Ttm)

Siendo la primera parte del sumatorio dependiente del tráfico de viajeros y la

segunda del tráfico de mercancías y sus términos:

• Tf -el tráfico ficticio

• Las variables Sv y Sm son los parámetros variables que dependen de la

velocidad de circulación en la línea

• Las variables Kt y Km son parámetros variables dependientes de la

distribución de toneladas por eje.

Según establece la ficha UIC 714 los valores del parámetro Sv, pueden variar

desde Sv = 1 para velocidades medias de circulación inferiores a los 60 k/h,

hasta valores de Sv = 1,5 para velocidades superiores a 250 km/h., variando

este valor gradualmente con la velocidad.

Los valores de Sv para las diversas velocidades de circulación, son los que

figuran en la tabla adjunta,

La variable Kt suele tener el valor 1,40 puesto que la carga de los trenes de

viajeros no suele variar mucho. Sabiendo el valor de estos parámetros y

conociendo el valor del tráfico de viajeros y de mercancías (T) podemos

conocer el grupo UIC al que pertenece la línea calculando el tráfico ficticio, y

según la ficha el grupo será 1, 2, 3, 4, 5:


Valores de Sv Clasificación UIC según Tráfico Ficticio

Los grupos 6 a 9 con Tf <1.500 TKBR, están catalogados en norma RENFE.

Con el valor de Tf y el tipo de traviesa se calcula el espesor del balasto.

Este se realiza con los ábacos ORE de UIC.

Otro condicionante que se debe tener en cuenta es el armamento de la vía, que

define el tipo de traviesas, separación de las mismas y longitud de las mismas.

3. TRAZADO DE VIAS FERREAS

Las características del ferrocarril exigen unas limitaciones más restrictivas al

trazado que las establecidas para carreteras, con diseños más flexibles.

3.1. Trazado en Planta

El primer condicionante relaciona Radio de curvatura y Velocidad de circulación

Vc=K√R, por lo que el R mínimo se fija en 500 m, para una Vc=85 Km/h.

El trazado en planta se configura con una sucesión de de tres tipos de

alineaciones: rectas, curvas circulares y curvas de transición entre éstas.

Velocidad (km/h) Sv

v<60 1,00 60 < v < 80 1,05

80 < v < 100 1,15 100 < v < 130 1,25 130 < v < 160 1,35 160 < v < 200 1,40 200 < v < 250 1,45

v > 250 1,50

Valor del Tráfico ficticio (Tf) (Toneladas/día)

Grupo UIC

Tf > 130.000 Grupo 1

Tf > 80.000 Grupo 2

Tf > 40.000 Grupo 3

Tf > 20.000 Grupos 4,5

Tf<10.000 Grupos. 6 a 9 (RENFE)


Esquema de un trazado en planta con sus referencias externas

- Curva circular:

Definida por la longitud de su radio en metros y comprobada “in situ” mediante

la flecha (distancia entre la secante al punto medio) ó con mecanismos

automatizados instalados en maquinas de auscultación.

R aprox.=C²/ 8f, siendo C, la cuerda y f la flecha y el desarrollo de la curva

viene dado por la expresión L=(П.R.Ø)/ 180, siendo Ø el ángulo de reflexión de

la curva.

- Curvas de transición

Se insertan entre las alineaciones rectas y curvas para conseguir:

• Cambio gradual de curvatura

• Transición progresiva del peralte (rampa de peralte)

Con estos se consigue que la fuerza centrifuga se compense de manera

segura y confortable.

Los tipos de curvas de transición más utilizadas en líneas de nueva

construcción son: la clotoide, el óvalo y la lemnistaca


Operación de flecado de curvas Medición de la flecha a la secante

3.2. Trazado en Alzado

Está constituido por una sucesión de rectas y curvas que enlazan estas,

denominadas acuerdos verticales, y que serán cóncavos ó convexos, en

función del signo de la pendiente de las rectas que unen.

Normalmente se trata curvas parabólicas de tipo convexo, cuando enlaza una

rampa con una pendiente (figura

superior) y de tipo cóncavo, cuando

enlazan pendiente con rampa (figura

inferior)

Los parámetros que definen estos

acuerdos dependen de la velocidad y

de las pendientes de alineaciones

rectas, por tanto quedan definidas

con la constante Kv y las tangentes T

de entrada y salida.

Las condiciones de adherencia entre el carril y la llanta de rueda, cuando se

trata de una rampa; y la velocidad máxima en cuando se trata de una

pendiente, hacen que se limite las inclinaciones del trazado vertical al diez por

mil (10º/ºº).

- Peraltes

Para evitar movimientos bruscos, e incluso descarrilamientos por el efecto de la

fuerza centrifuga, es necesario dotar, a la sección de vía, de una pendiente


transversal fijada en el plano de rodadura de los trenes. Esta pendiente se

denomina peralte y se mide en m.m. de desnivel entre los dos hilos de carril,

medido en el eje de los mismos.

Existen dos parámetros para definir los peraltes: el peralte teórico y el peralte

práctico.

Peralte teórico (h) es que se fija para que a una velocidad de circulación

determinada la resultante de las fuerzas actuantes (peso y f. centrífuga), incida

perpendicularmente sobre el plano de rodadura de la vía.

Peralte Práctico (hp), es el valor reducido del teórico, cuyo valor es de 2/3h,

definido así para que se puedan compatibilizar el paso en curva con una

velocidad menor que la teórica, utilizada para el diseño.

Para el replanteo de la vía se utilizan unas referencias fijas que se marcan en

piquetes externos

Otra consideración a tener en cuenta es la limitación del valor máximo del

peralte a 160 mm, para evitar descompensaciones en los esfuerzos de los

carriles e inestabilidad en la circulación.


Esquema de peralte referido a los hilos de carril

Para conseguir el peralte definido para cada curva, se ha realiza una elevación

gradual de la traviesas, y por tanto del carril exterior de la curva, en el tramo de

la clotoide. Ésta escala de graduación se denomina rampa de peralte y está

limitada por la normativa en 2,50 mm/ m.l

4. LA VÍA Dentro del concepto de Vía se engloban, tanto la superestructura, a la que nos

referimos en apartado anterior, como el resto de elementos e instalaciones

necesarias para poner en explotación el ferrocarril, es decir, la electrificación, la

señalización, las comunicaciones, etc.

4.1. Características de la vía. a) Flexibilidad: proporcionada por la absorción de esfuerzos dinámicos

b) Continuidad: Geométrica, Estática y Dinámica

c) Robustez: que será función del tipo de cargas del tráfico

d) Inclinación lateral del carril (1:20 a 1:40): necesaria para la

estabilidad

e) Juego de la vía: holgura entre ancho de vía y ancho de ejes de

ruedas


Se fija por normativa en 9 mm., que se puede ampliar hasta 30mm.

para curvas de pequeños radios (R=500m)

Jv=Av-Ae

Cuanto mayor sea el valor de juego de vía, mayor será la

inestabilidad y la marcha del tren tendrá más oscilaciones

(movimiento sinusoidal)

Por el contrario, si el juego es menor se incrementa el rozamiento

entre pestaña de rueda y carril, provocando un mayor desgaste.

f) Calaje de ruedas: las ruedas deben ir caladas en los carriles, es

decir, con un sistema que impida que el eje se salga de los carriles.

Esto se consigue con las pestañas caladas en el interior de los

carriles.

g) Conicidad de llantas: esto supone que para reducir el rozamiento y

facilitar la circulación en curvas, compensando el deslizamiento

relativo, se diseñan las llantas con una sección troncocónica, en

lugar de cilíndrica.


De esta manera la llana se apoya sobre la cabeza del carril con un

plano inclinado y la pestaña contacta con la cara interior de la

misma, que se denomina cara “activa” del carril.

4.2. Ancho de la VÍa Se denomina ancho de la vía (Av) a la distancia que existe entre las caras

internas (activas) de los carriles en alineación recta, medido en una horizontal

10/15 mm por debajo del plano de rodadura (cabeza del carril), que debe ser

constante y cuyo valor está fijado en:

- 1.668 mm. Ancho tradicional de RENFE para los ferrocarriles

españoles

- 1.435 mm. Ancho europeo fijado por la normativa UIC

- 1.000 mm Ancho de los ferrocarriles de vía estrecha en España

(FEVE)

El desgaste del carril por fricción de las ruedas y las deformaciones de

fijaciones y traviesas producen alteraciones del ancho de vía, que se debe

medir y corregir, cuando estos valores superen las tolerancias de -3 a +6 mm.

en rectas y 10 mm en tramos curvos.

- Vía Estrecha (FEVE)

Es la que se construye con un ancho menor que el convencional, que en

España es de 1,00 m y que surge fundamentalmente por economizar en la

infraestructura, normalmente en orografías montañosas y con un tráfico menor.

Las ventajas de este tipo de vía respecto a la vía convencional son:

• Menor resistencia a la tracción

• Menor dimensiones de la plataforma.

• Economía en la superestructura (balasto-traviesas)

• Reducción del precio del material móvil

Por contra, se dan una serie de inconvenientes:

• Menor capacidad de tráfico

• Menor estabilidad del convoy


• Menor velocidad de circulación

• Dificultades para realizar los enlaces con líneas convencionales

Por tanto, está condicionada por la orografía del terreno y los costes de

construcción.

4.3. Colocación de la Vía En el proceso constructivo de la vía, se colocan las traviesas normales al eje de

la línea, espaciando estas según el tipo de tráfico, la velocidad de proyecto y

las cargas previstas en los ejes de trenes.

Lógicamente, cuanto mayor sea la concentración de las traviesas, mejor será el

reparto de cargas, la estabilidad de la vía y el confort de la rodadura.

La concentración de traviesas ha pasado de las 1.000 Ud/Km, que se

colocaban hace algunos años a las 1.666 Ud/Km, que se colocan actualmente,

es decir, se ha reducido la distancia entre traviesas de 1 a 0,60 m.

4.4. Juntas

Con la finalidad de dar continuidad a la vía y permitir la dilatación de los carriles

se colocan las juntas entre tramos contiguos de estos.

Existen distintas soluciones para tratar las juntas de carriles, desde las

atornilladas ó con bridas, la solución más antigua y sencilla, hasta las

soldadas.


Ejecución de una unión soldada de carril Soldadura terminada y ensayada

Pueden disponerse concordantes ó alternadas, respecto de los carriles de la

vía, según que coincidan en la perpendicular a ambos carriles, ó que cada una

de ellas se sitúe en el punto medio de las juntas del carril contiguo.

Las juntas concordantes producen menor oscilación y mejor rodadura, pero

mayores deformaciones que las alternadas.

En las líneas que se construyen en la actualidad, las juntas son de tipo

soldadas, mediante la unión por soldadura alumino-térmica de los extremos de

los carriles. Está solución obliga a compensar las dilatación de los carriles con

el proceso que se conoce como liberación de tensiones.

4.5. Gálibos y Entrevía Para el diseño y dimensionado de una línea férrea, se utilizan los parámetros

que definen la geometría del contorno del los trenes y la de las obras de paso.

Gálibo del material:

Está definido por el contorno máximo que limita las dimensiones del material

motor y móvil en vía recta.

Gálibo de obras:

Es el que acota la posición relativa de las obras y los obstáculos respecto de la

vía, para garantizar un espacio entre estos y los trenes que circulan la misma.

Este gálibo se mide como gálibo vertical y como gálibo horizontal.

Entrevías:

Se denomina entrevía a la distancia entre los ejes de vías contiguas ó a veces

entre carriles interiores contiguos de vías dobles, medida desde las caras “no

activas” de estos carriles.

El valor de esta entrevía es de 3800 mm. en las líneas convencionales de

RENFE y de 4300 mm en las líneas AVE. En estas se incrementa para atenuar

el efecto de la sobrepresión que se produce en el cruce los trenes que circulan

en sentido contrario.


Gálibos de las obras de paso Gálibos del material móvil

4.6. Materiales de la Vía 4.6.1 El Carril

Es el elemento sobre el que se produce la rodadura de los trenes, por lo que

está destinado a absorber, resistir y transmitir a las traviesas los esfuerzos que

producen el material rodante y los de origen térmico.

Las funciones que desempeña el carril son:

1) Resistencia a los esfuerzos:

- Verticales del peso y dinámicos

- Transversales provocados por la fuerza centrifuga y por la oscilación

- Longitudinales de origen térmico relacionados con las dilataciones

2) Uniformidad de trazado:

- Para proporcionar una rodadura confortable de los trenes.

3) Conductor de retorno de la corriente eléctrica que alimenta la tracción

del material motor.

Esquema del circuito eléctrico de tracción de trenes


El tipo de carril utilizado, generalmente, es el que se conoce como Vignole y

para líneas especiales los de tipo garganta ó Phoenix.

En el carril se diferencian tres partes: *CABEZA *ALM A * PATIN

La cabeza sufre un desgaste superficial que aumenta con la velocidad y

disminuye con el ancho ( 60 a 70 mm) .La superficie tiene una curvatura de

radio R=300 mm;

El alma es el transmisor de las cargas de la cabeza al patín y su sección es

más delgada (15 a 20 mm).Se utiliza para colocar las bridas y las conexiones

eléctricas entre tramos de carril.

El patín es la parte inferior con mayor anchura (120 mm), que apoya sobre las

traviesas y sobre el que se colocan las sujeciones a las mismas.

Los carriles se posicionan con una inclinación lateral hacia el interior para

mejorar la estabilidad. Esta inclinación es de 1:20 a 1:40, respecto al eje de

simetría vertical.

La UIC (Unión Internacional de Ferrocarriles) que regula la normativa sobre el

diseño y construcción de los ferrocarriles, tiene estandarizados los tipos de

carril que se utilizan en función de los esfuerzos previstos y las condiciones de

durabilidad. Estos, son

*UIC-54 *UIC-54E (esbelto) *UIC-61 R (en túneles)

*UIC-60 *UIC-60E (esbelto) *UIC-68 R (en túneles)

En los que la cifra indica el peso (kg) por metro lineal (ml) de cada tipo.

En España se utilizan:


a) En líneas principales de 54 Kg/m.

b) En líneas secundarias de 42.5 y 45 Kg/m.

En el resto de Europa entre 50 y 60 Kg/m.

En el caso de trenes de alta velocidad el peso mínimo es de 60 Kg/m.

La longitud comercial de fabricación de los carriles es de 18 metros, lo que

implica que para formar una vía hay que empalmarlos mediante bridas, dejando

unas juntas de dilatación para posibles problemas térmicos.

Los defectos más frecuentes en los carriles son:

- Roturas

- Fisuras

- Desgastes (normal u ondulado)

4.6.2 Las Traviesas Las traviesas son los elementos transversales en los que se apoya y se fijan

los carriles, cuya misión principal es dar estabilidad mecánica, mediante la

absorción y transmisión de esfuerzos y la estabilidad geométrica asegurando

el ancho de la vía y los peraltes en curvas.

Aunque la longitud es variable en función de la categoría de la vía, la más

habitual es de 2,60 m.

Otras funciones de las traviesas son:

-Facilitar el asiento del patín del carril con su inclinación lateral de 1:20 a 1:40.

-Aislar la corriente eléctrica que conduce el carril.

-Colaborar en la seguridad y en que la rodadura sea confortable.

Materiales de las traviesas

Los materiales con los que se fabrican van desde la madera, el acero y el

hormigón, y se utilizan traviesas de madera, mixtas de acero y hormigón, de

hormigón armado (monoblock) y de hormigón pretensado, con una duración

media de 30 años


*T. de Madera *T. Mixta Acero/Hormigón (RS) * T. Hormigón armado

Las traviesas de madera son las que se utilizaron en los inicios del ferrocarril y

en la evolución de este se han sustituido por otras de acero/hormigón y

hormigón monoblock, pero se siguen colocando en determinadas zonas de las

líneas, porque así lo exige la normativa RENFE.

El uso de traviesas de madera es preceptivo en:

- Pasos a nivel, en toda la longitud de los contracarriles

- Aparatos de vía (desvíos y travesías)

- Tramos metálicos de viaductos y puentes.

- En túneles con presencia de humedad como alternativa a las H.A y D.W

En las líneas de nueva construcción y líneas de AVE se utilizan las de

hormigón armado y hormigón pretensado, respectivamente.


Ficha de Traviesas Monoblock PR-90. Norma RENFE y UIC


4.6.3-Sujeciones Son los elementos de unión entre el carril y la traviesa haciendo posible la

continuidad estructural de la vía. Deben cumplir las especificaciones dictadas

para estas sujeciones en las normas (Renfe) N.R.V. 3-2-2.0 y N.R.V. 3-2-1.0.

Estas sujeciones deben mantener el ancho de vía y facilitar la transferencia de

cargas verticales y horizontales.

Sujeciones de carriles y contracarriles Sujeción de tipo directa

Características:

- Resistencia a la tracción

- Frecuencia de vibración

- Resistencia al deslizamiento

- Resistencia a la intemperie

- Aislamiento eléctrico

- Sencillez de montaje y desmontaje

- Durabilidad

Clases de sujeciones

Se utilizan como elementos de sujeción:

-ESCARPIAS -TIRAFONDOS -CLAVOS -GRAPAS -PLACAS DE ASIENTO

Que se pueden realizar de forma:

Directa: Cuando la fijación dispone de un único elemento

Indirecta: Se utiliza un grupo de de 2 ó más elementos

Tipos de sujeciones

a) Tirafondos:

Elemento atornillado a las traviesas de madera mediante un taladro de

diámetro algo menor que el vástago roscado


b) RN

Pensada para las traviesas mixtas tipo RS (acero/hormigón), consistente en

una grapa elástica que aprieta el carril contra la traviesa a través de una palca

de asiento.

c) P2

Es una sujeción de tipo elástico directo, destinada a evitar los problemas de

aislamiento eléctrico y mantenimiento del ancho de vía en los casos de traviesa

tipo RS con sujeción RN.

Consta de dos tornillos que fijan el carril a la traviesa mediante arandelas y

láminas elásticas.

d) HM

Se utiliza en traviesas de hormigón pretensado monoblock tipo DW, y consta

de una grapa elástica (abrazadora épsilon), que aprieta el carril contra la

traviesa a través de una placa acodalada, que hace de guía lateral, y de la

placa de asiento.

Sujeción tipo HM Sujeción tipo P2 y tirafondos Sujeción tipo P2

5. APARATOS DE VIA

Dentro de esta denominación se engloban los dispositivos que permiten

efectuar las ramificaciones y cruces de vías con la máxima seguridad, para lo

cual la pestaña de las ruedas no debe encontrarse ningún obstáculo en su

desplazamiento y la llanta mantener un apoyo sobre el carril.


Estos dispositivos se agrupan en dos fundamentales:

- Desvíos

- Travesías

5.1. Desvíos Los desvíos sirven para establecer un cambio de dirección y pasar de una vía a

otra de forma que los ejes de ambas sean tangentes en un punto, para que la

transición sea gradual y sin movimientos bruscos.

Está compuesto por un cambio, unos carriles de unión (cupones) y un

cruzamiento simple.


Esquema de un desvío oblicuó de vía principal a vía desviada

5.1.1. Cambio

El cambio es el elemento que permite la opción de mantener la dirección en la

vía principal ó cambiar de dirección a la vía desviada. Para ello dispone de un

mecanismo que mantiene la separación, dos a dos, de las filas de carriles, que

se le conoce como agujas.

Está formado por:

- Espadines ó agujas: tramos de carriles interiores de sección variable,

para adosarse a los carriles exteriores y articulados en los “talones”,

para hacer el cambio de vía.

- Talones: articulaciones colocadas en zona de contracarriles, sobre las

que giran los espadines.

- Tirantes: Barras de acero que unen transversamente los espadines

- Contra-agujas: Carriles de sección asimétrica colocados en paralelo a

los espadines ó agujas, que permiten el apoyo de llanta y paso de

pestaña.

Estos se accionan a pie de aparato, de forma manual, ó a distancia mediante

transmisiones de tipo:

- Funicular, con cables de acero)

- Fluida, con una tubería de fluido a presión

- Eléctrica, que permite maniobrar con accionamiento eléctrico.

Para la definición geométrica de estos cambios se utiliza la siguiente

formulación:


Siendo AB-la diagonal; L-longitud del cambio; α-ángulo; a-ancho vía; R-radio

Definición geométrica del desvío Esquema de composición de las partes de un desvío

AB≈L=a / tag α/2≈2a/tag α ; BC2 =L2 =AC.2R=2aR => R=L2/2a≈2a/tag2α

R=2a/tag2α Esta expresión relaciona el radio de la curva del desvío con el ancho de vía “a”

y la tangente del ángulo que forman las dos vías “α”, y en definitiva, el radio “R”

con el ángulo “α”, lo que sirve para dimensionar el cambio.

Desvío para cambio de vía paralela Esquema de un cambio

Así, tenemos la siguiente clasificación para los tipos de cambio.

TIPOS DE CAMBIO

Ángulo (α) Tang α Longitud (L) Radio (R) V.Max.(Vm)

1º43’ 0.030 112 m 3750 m 100 km/h 2º52’ 0.050 67 m 1340 m 80 km/h 5º9’ 0.090 37 m 410 m 60 km/h

6º17’ 0.110 31 m 290 m 30 km/h 7º30’ 0.130 26 m 200 m 20 km/h 9º29’ 0.167 20 m 120 m 15 km/h


5.1.2. Clasificación de los desvíos

Estos se clasifican por su geometría y alternativas que permiten en:

-Rectos

- Desvíos Simples: - Convergentes ( Interiores, Exteriores)

-Curvos

- Divergentes

-Simétricos

- Desvíos dobles:

-Disimétricos

5.2. Travesías Las travesías permiten el cruzamiento de una vía con otra u otras, siendo sus

ejes respectivos secantes, y por tanto, sin compartir circulación.

Estos aparatos se forman con dos cruzamientos simples conectados a un

cruzamiento doble, mediante dos tramos de conexión (cupones).

Esquema de composición de las partes de una travesía El elemento fundamental para disponer una travesía es le cruzamiento, que es

un mecanismo que hace posible la circulación de trenes por vías de carriles

que se cruzan en un punto, si es simple, o en dos, si éste es doble.

Travesía de tipo ortogonal Cruzamiento doble en intercambiador


5.2.1. Cruzamiento Simple Está diseñado para crear una intersección de dos carriles, permitiendo que la

pestaña de las ruedas pueda pasar por ambos lados.

Se define, al igual que los cambios por la tangente del ángulo “α” que forman

los ejes de las vías que se cruzan; así tenemos que los más habituales son:

• 0,075 (4º17’)

• 0,090 (5º9’)

• 0,110 (6º17)

• 0,132 (7º30’)

Las partes que se diferencian en un cruzamiento son:

- Contracarriles: carriles de sección asimétrica, colocado junto a los

carriles exteriores, para que la pestaña pase por entre ambos, en zona

de cruzamiento.

- Corazón: pieza con geometría de triangulo isósceles, que forman la

intersección de los carriles que se cruzan, en el se apoyan las ruedas

que pasan por ambos lados.

- Punta: Vértice del triangulo que conforma el corazón.

- Patas de liebre: tramos de carriles en línea quebrada que se colocan a

modo de contracarriles en la intersección de los carriles interiores del

cruce.

Esquema de un cruzamiento con detalle de sus elementos


5.3. Otros aparatos de vía Además de los desvíos y travesías se pueden destacar otros aparatos que

permiten; al material motor y móvil, realizar maniobras.

Estos son:

a) El escape: que permite el paso de una vía a otra paralela

b) El doble cambio: tiene un uso equivalente a una doble travesía

c) Las plazas y puentes giratorios: para girar y cambiar de sentido a

máquinas.

d) El triangulo: para cambiar el sentido de la circulación, mediante la

conexión de tres tramos en curva.

5.4. Simbologia de los aparatos de vía

Para la representación gráfica en los planos de ferrocarriles, donde hay que

situar los diferentes aparatos de vía existen unos símbolos normalizados que

identifican el tipo de aparato de vía que se coloca en los planos de planta y

longitudinales, con el fin de ubicar la posición de estos aparatos. Estos son que

se adjunta a continuación:


BIBLIOGRAFÍA

-Conceptos Básicos Ferroviarios .ADIF (2005).

-Infraestructura Ferroviaria. A.LOPEZ PITA (UPC)

- Apuntes de Clase de la Asignatura de Ferrocarriles. E.T.S.I.C.C.P.

-Curso de Ferrocarriles. Cuadernos I, II, III, IV y V. Manuel Losada. E.T.S.I.C.P

-Apuntes de Ferrocarriles. G. Jimeno Campo; G. Ríos García. EUITOP (UPM)

-Desvíos ferroviarios. GARCÍA, J-M. y RODRIGUEZ, M. (1995. Santander)

-Ingeniería Ferroviaria F.J. GONZALES FERNANDEZ (2010)

-Pliego de prescripciones técnicas tipo para los proyectos de plataforma

-RENFE. Mantenimiento de Infraestructura. Normas N.R.V

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