Clculo y diseo de una Va ferroviaria.

Para el clculo de la va seconsidera principalmente:

Clculo del Riel Clculo del durmiente Clculo del balasto

Una va ferroviaria se encuentra sometida a dos tipos de esfuerzos.

Esfuerzos verticales: Producidos por el peso propio del vehculo que circula en la va

Esfuerzos horizontales: producidos por el rodamiento, temperaturas, y movimientos propiamente dicho del vehculo que circula en la va.

Los cuales deben ser considerados para el diseo de lava y la envolventemxima para el material rodante.

Entre los movimientos que se observan en los trenestenemos:

Balanceo Trepidacin Rebote Galope Serpenteo Vaivn

Clculos del Riel Uno de los factores ms importantes para el caculo de los rieleses el peso de los vehculos, ya que es el punto de contacto entre la rueda y elriel segn la cantidad de ejes. En todos los vehculosel peso bruto se reparte en todos los ejesde manera uniforme y se expresa como un peso mximo poreje, que debe ser soportada por el riel. El rieles sustituido ms por desgate o fatiga que por problemas de orden estructural. Para iniciar el clculo delriel se debe considerar los siguientes pasos como se afirmo en la gua de laparte i: considerar que el rielse comporta como una viga continua apoyada sobre los durmientes.

Calculo del durmientePara el clculo del durmiente se debe verificar por los esfuerzos a compresin y los esfuerzos a flexin como sigue:C= P/ (f x b)Donde P es la carga por el eje del vehculo ms pesado, f es el ancho del patn en CMS y b es la base del durmiente tambin en CMS.Calculo del espesor del balasto.Para el clculo del espesor del balasto fox elaboro un ensayo de laboratorio un mtodo que relaciona la altura o espesor de balasto con relacin entre los mdulos elsticos de la plataforma y del balasto con la relacin de las tensiones admisibles de la misma, esto implica que las caractersticas portantes de las infraestructura tiene un papel muy importante en la altura del balasto necesaria para soportar las cargas dinmicas producida por el movimiento de los trenes sobre la superestructura.

Diseo geomtrico de vas frreasSignificado y caractersticas del trazado del ferrocarril.

Se denomina trazado de la va frrea al eje longitudinal de la explanada. El trazado de la va comprende la planta y el perfil longitudinal. El trazado est compuesto, tanto en planta como en perfil; por tramos rectos unidos entre s por tramos curvos. Lo ideal sera poder realizar un trazado recto entre dos puntos, pero eso no es totalmente posible debido a dos factores, uno que en los trazados se encuentran obstculos que a veces son insalvables que hay que evadir y otro que las locaciones que se unen no siempre se encuentran en lnea recta uno del otro.

Se diferencia de las de carretera porque su configuracin es plana en su superficie y mantiene esa forma tanto en rectas como en curvas dado que el peralto se construye con el balasto y no con la propia explanada como ocurre en la carretera.Las alineaciones curvas se caracterizan por su radio, su longitud y su ngulo de inflexin.Los radios de las curvas de la va frrea se caracterizan por ser de gran dimensin. Esto se fundamenta por varias razones.a. - Las curvas de pequeo radio hacen que los trenes disminuyan su velocidad.Esto se debe a que la velocidad de circulacin de los trenes depende del radio de curva, como veremos en el siguiente ejemplo:

Curvas con transicin:Las curvas de transicin sirven para unir los tramos rectos con las curvas circulares, susobjetivosfundamentales son:Asegurar la variacin de la fuerza centrfuga desde la recta hasta un valor igual en la curva circular.

Peralte. En las curvas, el carril exterior se eleva con respecto al interior para que al entrar el equipo en ella no sufra los efectos de la fuerza centrfuga. Esta elevacin compensa las cargas verticales y disminuye la presin lateral de la rueda sobre el carril exterior. Al entrar el tren en la curva por la inercia, trata de sacar al vehculo fuera de la va lo que provoca un impacto en el carril exterior con las pestaas de las ruedas, a esta fuerza se le denomina fuerza centrfuga y su valor es igual a:

Distribucin del peralto en las curvas.

Distribucin del peralto en las curvas circulares simples.Para distribuir el peralto en las curvas circulares simples se utilizan tres mtodos:

1. - Todo el peralto se distribuye en la recta.Con este mtodo el equipo al entrar en el tramo de recta peraltado se recarga sobre el carril que no se encuentra peraltado, provocando desgaste en este carril.2. - Todo el peralto se distribuye en la curva.Con este mtodo al llegar el equipo al inicio de la curva su rueda delantera impacta con el carril exterior de la curva, lo que puede provocar desplazamiento del carril o de la va en su conjunto.3. - Parte del peralte se distribuye en la recta y parte en la curva.Con este mtodo, se producen los efectos de los otros dos mtodos.

Sobre ancho.El sobre ancho se utiliza para suavizar la inscripcin de los equipos por curvas de pequeo radio. Se utilizan en curvas cuyo radio es menor de 350.0 m.Segn las normas, el sobre ancho se realiza en:

Elementos del perfil longitudinal.Definicin.El perfil longitudinal es el corte longitudinal del trazado de una va. En el se representan las lneas del terreno natural y de la superficie de la corno de la explanada en los nuevos diseos y en los diseos de vas en explotacin la lnea que representa a la superficie de la corona del carril existente y el del carril proyectado. En las curvas se traza la lnea correspondiente al carril interior.El perfil se compone de planos horizontales o rasantes y planos inclinados, pendientes o rampas, as como la unin entre dos planos que se realiza mediante curvas verticales o con elementos rectilneos de inclinacionesvariables.

Diseo del perfil curvilneoEl perfil curvilneo contempla el diseo de la unin de los elementos adyacentes por la va con un paso suave de uno a otro plano inclinado, directamente con tramos cortos li que poseen una variacin de inclinaciones en un valor no muy grande (i. este perfil representa un polgono de iguales lados inscriptos en una curva de gran radio.

Tipos de planos inclinadosLos planos inclinados se conocen como pendientes y rampas.Son pendientes cuando los vehculos circulan de un plano alto a uno bajo. Se le da un valor negativo pues es contraria a la resistencia a la marcha del tren y rampa cuando se circula de planos bajos a planos altos, se considera positiva.A partir de ahora llamaremos a los planos inclinados slo como pendientes y especificaremos cuando es rampa y cuando pendiente.

Las pendientes en el ferrocarril pueden ser:

Pendientes dominantes, la pendiente mxima de diseo permisible, ya la estudiamos, donde adems vimos las pendientes permisibles segn la categora de la va.Existen adems otras pendientes que son mayores que la dominante, pero que su utilizacin se ve limitada por el tipo de va y sus caractersticas.Hay dos grupos de pendientes, pendientes limitantes y pendientes deproyecto.

1. - Las pendientes limitantes son las que determinan la mayor inclinacin posible: pendiente dominante, ya estudiada (id); pendiente deequilibrio(ie), pendiente de traccin mltiple (iTM) y pendiente de inercia (ii)

2. Las pendientes de proyecto son las que permiten diferentes influencias sobre el balance energtico del tren en movimiento. Pendiente perjudicial (iP), pendiente beneficiosa (iB), as como utilizadas en diferentes clculos, como: pendiente promedio (imed), llamada en los clculos pendiente transformada o enderezada; pendiente equivalente, la que tiene en cuenta las curvas horizontales (ieq)y la pendiente efectiva o natural (in), que es la pendiente de latopografade la zona..3. Pendientes de equilibrio.Pendientes que se utilizan en tramos donde la carga es en una sola direccin, en la direccin de cargado la pendiente es la dominante y en la direccin de vaco la pendiente es mayor que la dominante.4. Pendiente de traccin mltiplePendiente mayor que la dominante que requiere para mantener la circulacin de la carga proyectada de la utilizacin de ms de una locomotora (vera epgrafe 3.3.2.2)5. Pendiente de inercia.Pendiente mayor que la dominante que para superarla se requiere del trabajo de la fuerza tractiva y el uso de la energa cintica acumulando una gran energa cintica con la que supera a la rampa.La pendiente de inercia a diferencia de las otras pendientes limitantes no puede ser utilizada en tramos de longitud ilimitada, ya que el tren al circular por ella se mueve lentamente a la velocidad mnima continua o a la velocidad mnima horaria, as que la longitud de esta rampa se relaciona muy estrechamente con el valor de su pendiente. Pendientes de proyecto.

Nodos FerroviariosLosnodosonudosferroviarios,nosonmsqueestacionesenlasqueconfluyen varias lneas, y en las que se sitan una serie de dependencias relacionadas tcnicamente entre s, para asegurar la circulacin de trenes de viajeros y mercancas, ordenacin y formacin de trenes, trasbordo de viajeros, entre otras operaciones. Los nudos ferroviarios son casos en los que la propia aglomeracin urbana nojustifica,porsuinsuficientepesopoblacional,laadjudicacindelafuncinnodal a la estacin, sino que fue debido a decisiones estratgicas o a la bsqueda de economas de construccin. Estos lugares, pese a su reducido tamao, reciben un servicio de transporte muy por encima del que les correspondera por s mismos, es decir, el ser una confluencia ferroviaria les otorga una capacidad de transporte hipertrofiadaparalasnecesidadesdemovilidaddesuspoblaciones.Estehechopuedeimplicarqueestoslugareshayancumplidoy/ocumplanunpapelterritorialrelevante a una determinada escala, oal menos tengan potencial para ello.