PRACTICO 5 DE ING DE TRANSPORTE

Nombre: Adrian Castro

Materia: Ingeniería de Transporte

Tema: semaforización y niveles de servicio

Docente: Ing. Javier Añez

Fecha: 27 de octubre de 2015

Santa Cruz - Bolivia

Cuestionario Ferrocarriles

1.-En una vía férrea explicar que es la superestructura, infraestructura (presentar un diseño gráfico)

Como partes esenciales en la constitución del camino de rodadura que se ofrece a los trenes, se consideran la infraestructura y la superestructura. La primera es la parte que da origen a la línea, con sus cortes y terraplenes, viaductos, puentes, alcantarillas, túneles, trincheras y en general, con todas las obras de arte y de fábrica necesarias para el establecimiento de la superficie sobre la que se asienta la vía. La superestructura es la vía propiamente dicha, con el balasto, los durmientes, los rieles, placas, bridas, tirafondos, los aparatos de vía, y también los elementos precisos para asegurar la circulación de los trenes, como las señales, y enclavamientos.

2.-Explicar que es adherencia aplicada al campo ferroviario.

Utilización de la adherencia rueda-carril para la transmisión de los esfuerzos de propulsión y frenado.

Este concepto de carácter general no se manifiesta en los sistemas de transporte por agua o aire, pero sí en el correspondiente al terrestre por carretera, en donde el coeficiente de adherencia puede alcanzar valores próximos a 1. Con las características expuestas, la resistencia a la rodadura que ofrece el Ferrocarril exige, en términos generales, un esfuerzo de unos 3 kg por Tm transportada en horizontal, sobre vía normal, valor muy inferior al que ofrece la rodadura neumático-hormigón, de 10 a 14 kg por Tm, en análogas condiciones.

La adherencia incide, de forma fundamental, sobre la geometría del trazado de una línea, ya que las rectas y curvas en las rampas y pendientes estarán condicionadas a través de la adherencia, por las características de tracción y frenado del material rodante, que sobre las mismas vaya a circular.

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3.-Explicar que es la trocha (presentar diseño gráfico)

De mucho más interés desde el punto de vista operativo es el hecho de que sea precisa la

existencia de una cierta separación, prácticamente constante, entre los dos carriles de la vía. Esta

separación recibe el nombre de ancho de vía y se puede asegurar, sin ninguna duda, que es el

parámetro que más fuertemente caracteriza al camino de circulación del ferrocarril.

El ancho de vía se mide como la distancia entre las superficies más próximas de las caras

laterales de las cabezas de los dos carriles, a 14 mm por debajo del plano de rodadura.

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4.-Determinar las ventajas y desventajas de la trocha ancha y angosta

Mayores costes se obtienen del establecimiento de vías más anchas, contrapuestos a su mayor

capacidad de transporte y, por consiguiente, mayor rentabilidad teórica.

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VENTAJAS DE TROCHA ESTRECHA EN SU ECONOMÍA:

1. Menor movimiento de tierra con relación a la trocha ancha.2. Ancho menor de la plataforma o infraestructura siendo consiguientemente reducido los terraplenes

y desmontes.3. Economía en las obras de arte: puentes, alcantarillas, etc.4. Menor peso y precio de los materiales.5. Menor resistencia a la tracción en las curvas.

Desventaja

Menor capacidad de carga, menores velocidades.

VENTAJAS DE LA TROCHA ANCHA

1. Mayor capacidad de trabajo2. Mayor velocidad3. Locomotora de mayor potencia, coche y vagones de mayor capacidad de transporte.4. Mejor explotación (tiempo menor de circulación).

Desventaja

Mayor costo de operación, transporte y construcción.

5.- ¿Cuál es la trocha estándar y por qué se llama así?

Ancho de vía internacional = 1.435 mm Pág. 45

71% de los ferrocarriles del mundo usan esta trocha.

Hacia el año 1830, los constructores de Europa y de Norteamérica adoptaron el ancho de 1435

mm (56 pulgadas y media) Del proyecto de George Stephenson, director de la primera línea

férrea pública Del mundo, que se basó en los tendidos de vía para vagonetas de mina

empíricamente se había demostrado que era la dimensión más adecuada para el arrastre por

medios humanos o con caballerías. La normalización internacional de este ancho no se produjo

hasta la Conferencia de Berna de 1887. Pero España optó deliberadamente por el ancho de 1668

mm (El equivalente a seis pies castellanos de la época). Se ha especulado que esta adopción de

ancho obedecía a una forma de protección contra la invasión francesa pese a estar ya en la

segunda mitad del siglo XIX. Argumentos más técnicos apuntan a que siendo España un país de

orografía accidentada, las fuertes pendientes de los trazados exigirían el uso de locomotoras más

potentes y, por lo tanto, de calderas mayores, obligando a ensanchar el conjunto mecánico y, por

ende, la vía.

7.- ¿Por qué la relación entre el radio y la flecha para una cuerda de 20m se da por R=50/f y para cuerda de 10m R=12.5/f?

Esta relación puede establecerse de la siguiente forma (fig.

1.2): tomando potencia del punto B en relación con la

circunferencia de centro O y radio E, se obtiene:

BC∗BA=BD∗BE

Y sustituyendo sus valores, resulta:

(2 R−f )∗f =(C2 )

2

Como f es muy pequeña comparada con R, sobre todo para

los valores de R utilizados en el ferrocarril (del orden de

cientos de metros, para trazados sinuosos), se deduce:

R≅ C2

8 fCon R,C y f en metros.

Entonces:

Para C=20m

R=202

8 f=50

fPara C=10m

R=102

8 f=12.5

fPág. 37

8.- ¿Cuál es la diferencia entre un curva sencilla, curva compuesta del mismo sentido y curva compuesta de sentido contrarios?

Una curva sencilla es la que tiene un solo valor del radio a todo lo largo de su desarrollo.

Una curva compuesta en el mismo sentido, o curva de radio múltiple, está constituida por una

sucesión de curvas, cuyas curvaturas (l/R) son diferentes, pero del mismo signo y que tienen puntos

de tangencia comunes.

Una curva compuesta de sentidos contrarios está constituida por dos curvas cuyas curvaturas (l/R)

son de signo opuesto, teniendo un punto de tangencia común.

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9.-Para el peralte explicar ¿Qué es la fuerza centrifuga y la fuerza centrípeta?

Esta aceleración centrípeta, cuya reacción es la aceleración centrífuga que se ejerce sobre la vía y

sobre los objetos o personas situadas en el propio vehículo, se mantiene a lo largo de toda la curva

circular y afecta, a partir de un determinado valor, a las condiciones de circulación y a la comodidad

del viajero. Esta causa además puede comprometer la seguridad de los vehículos.

Esta reacción de la vía sobre las ruedas del vehículo implica una acción igual y contraria de las

ruedas sobre la vía, acción que tiende a ripearla hacia el exterior de la curva.

Por otra parte, una vez vencido el rozamiento rueda-carril, el resto de la fuerza de guiado se

consigue a través del contacto entre la pestaña de las ruedas exteriores y la cara lateral interna de la

cabeza del carril exterior. Una presión suficientemente grande en este contacto, combinado con el

ángulo de ataque <x rueda-carril (fig. 1.13), produce el remonte de la rueda exterior sobre el carril por

rodadura lateral de la pestaña sobre dicho carril, dando lugar al descarrilamiento.

Nótese también que la fuerza centrípeta, F, está contenida en el plano de rodadura rueda-carril,

mientras que el centro de gravedad G del vehículo está situado a una altura H, por encima de dicho

plano (fig. 1.14):

Pag.42-43

Para compensar el efecto desestabilizador de la fuerza centrífuga, se proporciona a los tramos curvos

un cierto peralte, que en ferrocarriles se define como la diferencia de cota entre los dos carriles de la

vía (en mm) y se consigue mediante la elevación gradual del carril exterior sobre el interior.

11.-Explicar que es una entre-vía (presentar un diseño gráfico)

En el caso de líneas de vías múltiples, es preciso prever la circunstancia de la coincidencia de dos

trenes, en la misma sección transversal de la línea, circulando sobre dos vías adyacentes. Esta

situación conduce a la consideración de la distancia mínima, que se debe establecer entre los ejes de

dos vías adyacentes, de tal forma que se pueda producir la aparición de la citada circunstancia.

Llegamos así al concepto de entrevía como la distancia medida en dirección transversal entre los ejes

de dos vías adyacentes pertenecientes a una línea dotada de vía doble o múltiple.

Un esquema aclarativo de la definición anterior es el dado en la figura:

Respecto a esta definición, indicaremos que algunas Administraciones denominan entre eje a esta

cota E, designando entrevía a las cotas e o e' (fig.).

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12.- Explicar la función del riel en una vía férrea

El carril o riel constituye el elemento fundamental de la estructura de la vía y actúa como calzada,

dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. Ha de cumplir, por tanto, los

siguientes cometidos:

— Resistir directamente las tensiones que recibe del material rodante y transmitirlas, a su vez,

a los otros elementos que componen la estructura de la vía.

— Realizar el guiado de las ruedas en su movimiento.

— Servir de conductor de la corriente eléctrica precisa para la señalización y la tracción en las

líneas electrificadas.

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13.-En general ¿cuáles son los elementos químicos que aparecen en los aceros de carriles?

en general, los elementos químicos que aparecen en los aceros de carriles son el hierro, carbono,

silicio, así como azufre, fósforo, arsénico y otros minerales e impurezas; en algunos casos se debe

contar con manganeso, cromo y otros, que permiten bonificar el acero. Comúnmente, el primer grupo

de elementos aparece en todos los aceros de carril, pero los elementos del segundo grupo sólo lo

hacen en aquellos aceros destinados a la manufactura de carriles resistentes al desgaste, cuyo

desarrollo comenzó a partir de 1930.

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14.- ¿Cuáles son las influencias de los elementos químicos sobre las características físicas del acero de carril?

La influencia de los elementos químicos citados sobre las características físicas del acero de carril

son las siguientes:

— El carbono aumenta la dureza y resistencia al desgaste, aunque un exceso de este elemento es

causa de fragilidad en el acero.

— El silicio mejora la calidad del acero gracias a que, debido a su afinidad por el oxígeno, colabora a

la eliminación de gases durante la elaboración del mismo y facilita la laminación del carril. Además,

aumenta la dureza y la resistencia al desgaste.

— El azufre confiere fragilidad al acero en frío, pero es imposible su eliminación completa.

— El fósforo da lugar a aceros frágiles al rojo, pero igual que en el caso del azufre no es posible su

eliminación completa desde un punto de vista económico.

— El manganeso aumenta la dureza, la resistencia al desgaste y la tenacidad, proporcionando una

adecuada viscosidad al acero durante la fabricación, pero dificulta la soldabilidad.

— El cromo confiere al acero dureza, resistencia al desgaste y tenacidad.

— El arsénico aumenta la dureza y la resistencia al desgaste, pero disminuye la resistencia a partir de

un cierto porcentaje.

Pág. 72

15.-Explicar como debe ser la textura del carril y que características debe tener.

Es esta la característica del material que nos da indicaciones sobre la estructura del acero, la cual

puede variar considerablemente en función de la composición química, del proceso de fabricación, de

la evolución de las temperaturas y de la aplicación o no de tratamientos térmicos al carril ya fabricado.

La textura hace referencia a dos conceptos: la macroestructura y la microestructura. La primera está

relacionada con la perfección en la fabricación y manipulación del acero para construir el carril y la

segunda se refiere a las características propias del acero en sí.

La calidad de un carril viene determinada, en gran medida, por su macroestructura, que deberá ser

de grano homogéneo, fino, uniforme, sin coqueras ni fisuras y sin presentar ningún tipo de

segregación. El control de la macroestructura se efectúa estudiando una impresión o macrografía

Baumann , obtenida por aplicación sobre las caras extremas de los carriles, que se alisan por fresado

y pulido, de un papel al gelatino-bromuro o al citrato de plata, previamente embebido en una solución

de ácido sulfúrico de 3° Baumé.

La mejora de la calidad del acero en este sentido se logra con el cumplimiento de unas especiales

normas técnicas en la operación de laminado.

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16.- Explicar ¿qué es la longitud estándar de riel, riel corto y riel largo?

Tradicionalmente, la longitud de los carriles estuvo limitada por la necesidad de dejar entre dos

consecutivos una junta de dilatación con objeto de evitar el posible pandeo de la vía por incremento

de los esfuerzos longitudinales bajo la acción de la temperatura. Si la longitud del carril fuera grande,

para tiempo frío exigiría una cala de longitud incompatible con el confort y la conservación del

material. Debido a esta limitación, las longitudes de los carriles oscilaban alrededor de los 12 m.

Pág. 88

Los rieles tienen longitudes diversas, y se procura que sean las mayores posibles para reducir el

número de juntas y hacer más eficaz la resistencia al deslizamiento longitudinal y a los esfuerzos

transversales. Las juntas de los rieles son los puntos débiles y conviene que su número sea el menor

posible. El máximo de la longitud viene fijado por la posibilidad del laminado y por la separación entre

rieles para el juego de dilatación, separación que no pasa de 20 mm. Por otra parte, la conveniencia

de facilitar el transporte pone también un límite a la longitud de rieles.

Los rieles de longitud estándar son los de 10 a 14 metros estos son llamados asi porque son los más

comunes y de fabricación en masa, los rieles con longitudes menores a estas son considerados

cortos, los rieles con longitudes de 24 y 36 metros aproximadamente se obtienen de soldar 2 a 3

rieles estándar respectivamente, los rieles largos se obtienen de soldar más de 14 a 20 rieles

estándares lo que es aproximadamente longitudes mayores a 144metros.

17.- Explicar sobre el tipo y potencia del carril.

El peso es la característica esencial que proporciona una idea sobre el tipo y potencialidad del carril.

El peso del carril se expresa en kilos por metro lineal en todo el mundo. A excepción de Gran

Bretaña, Estados Unidos y países del área de influencia británica, en los que se caracterizaba a los

carriles por su peso en libras por yarda.

Puesto que el peso del carril está estrechamente ligado, sobre todo, a la carga por eje, velocidad de

circulación y densidad de tráfico de las líneas, su evolución ha sido constante y en cierto modo,

paralelo a la de estos parámetros.los pesos de carriles empleados en algunos de los países más

representativos son :en estados unidos oscila entre 30 y 60 kg/m ; en Alemania entre 30 y 64 kg/m;

en Gran Bretaña (62.5lb/yd) ; en España la líneas principales poseen carriles de 54 kg/m las

secundarias 42.5 y 45 kg/m., en otros países suele oscilarse netre 30 y 60 kg/m.

Los tipos de rieles se caracterizan por su peso expresado en libras/pie o kg./m y sus medidas de

altura y ancho en pulg. o en mm.. El uso que se le va a dar al riel según el peso que éste tenga va a

depender de la carga que llevará cada rueda.

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18.- ¿En una vía férrea el peso de riel de que depende?

El peso del carril está estrechamente ligado, sobre todo, a la carga por eje, velocidad de circulación y

densidad de tráfico de las líneas.

De todas formas, la más fuerte dependencia parece haber sido, en líneas generales, con la carga

por eje de los vehículos.

Pág. 88

20.-Para el control de calidad del carril cuales son los ensayos que se realizan según la norma española UNE .Explicar

Según la norma UNE los ensayos que se realizan son:

Ensayo de tracción.-se hace una serie por colada. Ensayo de choque.-se realiza una serie por lingote. Ensayo de dureza de brinell.-se efectúa una serie por colada. Análisis químico.-se efectúa durante la fabricación una serie por colada. Ensayo macrográfico.-se realiza una serie por cada lingote producido.

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21.- ¿Cuáles son las principales causas explícitas que dan lugar al desgaste de los carriles y que determinan la magnitud del mismo?

El carril, como elemento activa de la estructura ferroviaria, está sometido a diversas acciones procedentes del material rodante, por tanto, se producen desgastes y averías que pueden dar lugar a su inutilización, bien por la presencia de una rotura o bien como consecuencia de las condiciones de inseguridad para las circulaciones.El desgaste se produce como consecuencia de la acción de la carga dinámica de la rueda sobre el carril, tanto en el contacto entre ambos como en lo que se refiere al aspecto estructural del carril como elemento constitutivo del conjunto de la vía.Entre las principales causas explícitas que dan lugar al desgaste de los carriles y que determinan la magnitud del mismo citaremos como más importantes las siguientes:

El trazado de la vía. La estructura de la vía y su estado de conservación. El peso y velocidad de los trenes. Las presiones verticales y horizontales de la rueda sobre el carril y a la carga total

soportada, considerando, asimismo, los efectos dinámicos. El esfuerzo tangencial, longitudinal, transversal transmito por las ruedas y el

deslizamiento relativo entre rueda y carril. La composición química y propiedades físicas de la rueda y el carril. Los perfiles de la rueda y carril. El juego entre pestaña y el carril. Las características del material rodante y su estado de conservación. El régimen de circulación de los trenes.

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22.-¿Cuáles son funciones y características básicas que deben desempeñar las sujeciones del carril?

Se entiendo como sujeciones los elementos cuya misión básica es la de dar la continuidad a la

vía, es decir son elementos de unión entre el carril y las traviesas.

FUNCIONES

Fijar el carril a las traviesas. Asegurar la invariabilidad de la trocho o ancho de vía. Facilitar la transferencia a la infraestructura de las acciones estáticas y dinámicas

ejercidas por el material rodante sobre la estructura de la vía.

CARACTERISTICAS

Tener resistencia mecánica y elástica adecuada y constante durante la vida de la sujeción.

Contribuir al buen aislamiento de la electricidad entre los hilos de carril. Constar el menor número posible de elementos de peso mínimo, lo que facilitara su

fabricación, montaje y conservación.

Ofrecer un bajo costo tanto en su fabricación como en su explotación. Poseer una gran duración.

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23.-Presentar y explicar los tipos de sujeciones que pueden ser utilizados en un ferrocarril

Atendiendo a la disposición y existencia de los elementos básicos citados, es posible

establecer una clasificación de las sujeciones de carriles en:

— Sujeciones directas, en las que la función de sujeción del carril y, en su caso, la placa, a la

traviesa es desempeñada a través de un único elemento o conjunto de elementos trabajando

en paralelo (fig. 3.1). Con existencia o no de elementos auxiliares.

- Sujeciones indirectas, en las que la sujeción de la placa a la traviesa se realiza por medio de

elementos o grupos de elementos independientes de los que cumplen la función de fijar el carril a la

placa, pudiendo existir o no elementos accesorios (fíg. 3.2).

— Sujeciones mixtas, en las cuales la sujeción de

la placa a la traviesa se realiza por medio de

elementos o grupos de elementos que actúan sólo sobre aquella (característica de sujeción

indirecta), existiendo, además, otros elementos o conjuntos de los mismos que actúan

simultáneamente como sujeciones del carril y la placa a latraviesa (característica de sujeción

directa). (Eig. 3.3.)

Otra clasificación se puede realizar atendiendo a la naturaleza de los elementos básicos

explicados:

— Sujeciones rígidas: Son aquellas en que la transmisión de esfuerzos entre el carril y la

traviesa se realiza a través de elementos rígidos.

— Sujeciones elásticas: Son aquellas en las que la transmisión de los esfuerzos del carril a

la traviesa se efectúa por intermedio de elementos o conjuntos de elementos elásticos, cuya

misión puede ser: de fijación del carril a la traviesa, de fijación del carril a la placa y de

fijación de la placa a la traviesa.

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Otra clasificación se puede realizar atendiendo a la naturaleza de los elementos básicos explicados:

Sujeciones rígidas:

Son aquellas en que la transmisión de esfuerzos entre el carril y la traviesa se realiza a través de elementos rígidos.Las sujeciones rígidas tienen el inconveniente de que sus funciones se deterioran con bastante rapidez bajo la acción de las cargas rodantes y con el paso del tiempo, ya que las deformaciones sufridas son permanentes; el hecho de que la absorción de energía sea de carácter acumulativo se traduce en que las deformaciones sucesivas posean un carácter progresivo, lo cual dará lugar al desarrollo de holguras y desajustes. Por el contrario, las sujeciones elásticas son capaces de deformarse y recuperar luego esta deformación, a no ser que se hayan sobrepasado sus características elásticas, por lo que, si están bien calculadas y construidas, aspectos que hasta el momento no han sido objeto dé estudios profundos de carácter científico, dada su complejidad, mantienen durante mucho más tiempo una adecuada calidad de la vía, produciendo, además, una rodadura más suave.

Sujeciones elásticas:

Son aquellas en las que la transmisión de los esfuerzos del carril a la traviesa se efectúa por intermedio de elementos o conjuntos de elementos elásticos, cuya misiónpuede ser: de fijación del carril a la traviesa, de fijación del carril a la placa y de fijación de la placa a la traviesa.

De acuerdo con la tipología de sus elementos principales y con la forma de actuar de estos

se clasifican de la siguiente manera:

SUJECIONES RIGIDAS CLASICAS

En este grupo se encuentran aquellos sistemas de sujeción, en los que esta se consigue por medio de un elemento rígido, que se introduce clavado o atornillado en la traviesa por uno de sus extremos y por el otro actúa sobre el patín del carril, produciendo así su efecto de sujeción.los tipos fundamentales de sujeción de esta clase son: las escarpías y los tirafondos.

o Escarpias.-

Utilizado en los primeros tiempos del ferrocarril, y aún hoy continúa bastante extendido su uso. Consiste en un clavo de sección cuadrada con punta biselada o en tronco de cono, que se hinca en la traviesa y cuya cabeza se prolonga hacia un lado, para quedar sobre el patín del carril, estando dotada de una pequeña uña en el opuesto, o en los flancos, que permite su extracción. La fuerza de sujeción es proporcionada por el rozamiento de la parte clavada con la madera, por lo que, dada la sección cuadrada del vástago y teniendo en cuenta la imposibilidad económica de practicar orificios cuadrados para su hincado, es preciso desaprovechar, a veces una pequeña parte de la capacidad de anclaje de las escarpias como con secuencia de no existir contacto entre la totalidad de las superficies laterales de éstas y del orificio de clavado.

Esta sujeción es clásica para traviesa de madera, y puede ser utilizada sin placa de asiento o bien con dos clases diferentes de placas: placa común de asiento que tiene tres o cuatro orificios cuadrados, por los que pasan las escarpias o placa especial (para líneas con gran tráfico o curvas pronunciadas), con siete u ocho orificios cuadrados, por cuatro de los cuales pueden pasar otras tantas escarpias de unión de la placa a la traviesa y, por el resto, otras de unión simultánea del carril y la placa a aquélla. Las placas están dotadas de un rebaje del ancho del patín del carril, en el cual se encaja éste con objeto de fijar su posición transversal.

El montaje de la vía, en el caso de placas con un número impar de escarpias, se realiza de forma que queden alternadas las traviesas, en las que hay una o dos escarpias al mismo lado del carril, es decir, si en una traviesa quedan dos escarpias hacia el interior de la vía y una hacia el exterior, en la siguiente se alternará.

Este sistema de sujeción tiene las ventajas de: su fácil montaje con martillo manual o neumático, pequeño número de piezas (tres escarpias y una placa o siete escarpias y una placa por punto de sujeción) y facilidad de conservación; pero presenta el inconveniente de que, a causa de los movimientos verticales de las traviesas bajo la carga y de las flexiones del carril, las escarpias se desclavan una longitud tal, que la presión de sus cabezas sobre el patín del carril puede llegar a ser nula, con lo que desaparece el efecto de empotramiento, anulándose la presión vertical sobre el patín del carril, así como la resistencia al deslizamiento de éste frente a esfuerzos longitudinales.

Como consecuencia de lo anterior, el carril adquiere holguras que ponen en juego cantidades crecientes de energía, lo que acelera el proceso de degradación, como se indicó en el apartado.

o Tirafondos:

Estos elementos han sido y siguen siendo de utilización muy extendida en todo el mundo, pudiendo decirse que constituyen la sujeción tradicionalmente empleada para traviesa de madera. A pesar de ello, es posible su utilización, en traviesas de hormigón.

Los tirafondos, en el caso de traviesa de madera, son elementos de acero cónico o cilíndrico, con un filete helicoidal, cuya cabeza desborda ampliamente al espárrago, para comprimir al patín, y está coronada por un prisma cuadrado o rectangular, que se acopla al cubo de la llave, mediante la que se atornilla o afloja a la traviesa.

La utilización de este tipo de sujeción en traviesa de hormigón se realiza, bien atornillando los tirafondos en unos tacos de madera o material sintético, embebidos en el hormigón, bien con el empleo de una rosca metálica especial, también embebida en él o directamente atornillada al hormigón, sin ningún elemento intermedio a utilizarse siempre que se trate de traviesas de hormigón, pudiendo o no emplearse en el caso de traviesas de madera.Las placas empleadas son metálicas con dos, tres o cuatro orificios redondos, por los que penetran los tirafondos y están dotadas de un rebaje para el patín del carril; pueden estar construidas de forma que la superficie del asiento del carril sea paralela a la placa o bien que esté inclinada 1/20 ó 1/40, respecto a la base de la misma, en cuyo caso la traviesa ha de estar construida de forma que proporcione tales inclinaciones.El montaje de la vía, con placas de tres orificios, se realiza igual que en el caso de las escarpias, montando alternativamente uno y dos tirafondos a cada lado del carril.En lo referente a ventajas e inconvenientes, esta sujeción tiene las mismas ventajas de sencillez de montaje, facilidad de conservación y pequeño número de piezas, que ya se citaron en el caso de las escarpias, y. además, su resistencia a los esfuerzos verticales es mayor que la de las escarpias, ya que aquí no sólo actúan fuerzas de rozamiento, sino que la rosca, proporciona un cierto acodalamiento en el cuerpo de la traviesa, haciendo resistir a la madera una solicitación cortante.

No obstante, presenta el defecto de toda sujeción rígida: no es capaz de seguir los movimientos verticales del carril, con lo que, antes o después, se produce la anulación de la presión efectiva sobre éste. En consecuencia, no es posible utilizar este tipo de sujeción en vías con carril continuo soldado.

Aparte de su utilización como sujeción directa, los tirafondos son muy adecuados y empleados para sujeción indirecta, sobre todo en traviesas de madera, y su comportamiento es muy satisfactorio en el caso de sujeciones elásticas indirectas, ya que las vibraciones son amortiguadas por la parte elástica de la sujeción, mientras que aquéllos sólo han de proporcionar un esfuerzo constante para mantener unida la placa de asiento a la traviesa.

Fig. 1. Tirafondo

CLAVOS ESTATICOS

Son una combinación de las sujeciones clásicas con las ventajas de las sujeciones elásticas, ya que aparte de su facilidad de su colocación, con martillos manuales o neumáticos, proporcionan sistemas de sujeción con números mínimos de piezas, facilitando de esa manera el montaje y conservación, además de de la durabilidad que presentan.Estos pueden ser sencillos o dobles, dependiendo del número de vástagos separados que se clavan en las traviesas. Dentro de esta clasificaion se encuentran los siguientes clavos elásticos: Dorken tipo A, tipo T,J-Flex tipo flex, Elastic flex,sujeción BR2 y sujeción para placas Lockspike.

SUJECIONES ELASTICAS DE LAMINAS O GRAPAS

Es un elemento constituido por una chapa de acero elástico, plegado o recortado en forma adecuada, según el tipo de sujeción, que es el que proporciona la fuerza elástica de sujeción, por su trabajo a flexión. Complementa el esquema fundamental de este grupo de sujeciones un elemento de fijación de la lamina o grapa a la traviesa que es el que debe proporcionar la reacción necesaria para que la grapa pueda realizar su trabajo a flexión.Entre los tipos de sujeciones de esta clase se encuentran los siguientes:Sujeción RN, CIL, Kowa kasei, IB, D4,Sujecion Springlock CS Ysujeciones K Y KB.La RN es aplicada a toda clase de traviesas, aunque su empleo mas extendido es sobre las traviesas mixtas de acero y hormigón RS.

SUJECIONES ELASTICAS DE CLIP

En este tipo de sujeciones se dispone un elemento que generalmente, trabaja a torsión o flexión y torsión combinada; está constituido a partir de una barra de acero, de elevada elasticidad y sección, casi siempre circular, plegada de tal modo que su deformación en el momento del montaje de la sujeción proporciona una fuerza elástica, que es la utilizada para fijar el carril.

Además cuenta con otro elemento fundamental que denominaremos soporte, el cual puede adoptar diferentes formas para adaptarse a las que corresponden a las distintas que pueda poseer el clip, con objeto de poder realizar la misión de sujetarlo ala traviesa, proporcionando la reacción a la fuerza elástica de aquel.

Por ejemplo:la sujeción pandrol, sujeción delta, sujeción DE, sujeción HM, ETC.

SUJECIONES DE CUÑAS Y COJINETES

Estos sistemas de sujeción son empleados casi exclusivamente en el caso de vía montada con carriles de doble cabeza o Bull-Head, utilizados aun hoy en Inglaterra, también existe un tipo de sujeción de cuña y cojinete para carril de patín plano.En este tipo de sujeciones la fijación del carril se lleva a cabo por medio de una pieza metálica o de madera, llamada cuña, que se introduce a presión, con ayuda de un mazo, entre el alma del carril y un cojinete especial fijo a la traviesa o formando parte de ella .la sujeción se produce , pues por efecto del rozamiento y deformación elástica de la cuña, en el sentido longitudinal de la vía, y por acodalamiento de la misma, entre el carril y el cojinete en el sentido vertical.

Fig. 1. Sección del riel y cojinetes.

Pág. 133-164

24.- ¿Qué son las placas de asiento y cuál es su función?

Estas piezas no son propiamente un elemento de la sujeción, pero dado que en algunos tipos de

sujeciones se consideran indispensables, se estudian como una pieza más de ellas.

Función de las placas de asiento:

Las funciones primordiales de estos elementos son:-reducir la presión específica transmitida por el

carril, protegiendo a la traviesa de las acciones que aquél, más duro, en general, ejerce sobre ellas,

en el caso de placas metálicas, y proporcionar elasticidad a la vía, sobre todo a la montada con

traviesas de hormigón, en el caso de placas elásticas.

No obstante, las siguientes funciones pueden, en su caso, ser encomendadas

a las placas de asiento:

— Servir de relación entre carril y traviesa por medio de las sujeciones indirectas.

— Contribuir al correcto posicionamiento del carril en la traviesa, tanto por lo que respecta al ancho

de la vía como a la inclinación de aquél.

— Contribuir a evitar el desplazamiento longitudinal de los carriles.

Pág. 131-132

25.- ¿Qué tipo de fijaciones se usan en los ferrocarriles bolivianos?

El tipo de fijación que se utiliza en Bolivia es con tirafondo y en algunos lugares clavos

elásticos o escarpias

26.- ¿Cómo puede ser las juntas de dilatación, tipos de juntas de dilatación? .Explicar

Unas piezas especiales, denominadas bridas, que estudiaremos con detalle en el apartado

siguiente.

Los lugares en los que se realiza dicha unión longitudinal de los carriles se denominan juntas

y constituyen los puntos débiles de la vía, especialmente desde el punto de vista dinámico.

En efecto, la discontinuidad en la rigidez de la vía en la zona de juntas, debida a la variación

brusca del valor del momento de inercia disponible (fig. 3,57), determina un choque al paso

de las ruedas, cuyos efectos negativos son: aumentar la resistencia a la tracción de los

trenes, colaborar al corrimiento longitudinal de los carriles, producir el machacado del balasto

e imponer al carril flexiones y deformaciones que pueden llegar a ser permanentes.

Las juntas pueden ser suspendidas, apoyadas y semisuspendidas.

— Juntas suspendidas: Han sido y son las más utilizadas en muchos ferrocarriles, entre ellos

RENFE (fig. 3.58). Consisten en colocar la interrupción de los carriles entre dos traviesas, de

forma que el punto de junta propiamente dicho carezca de apoyo efectivo sobre las traviesas.

Estas se suelen acercar más en las zonas de juntas, con objeto de mejorar su calidad,

aunque la longitud de las bridas es tal que no alcanzan a las traviesas de junta; cuando,

además de las inmediatas a la junta, se aproximan las adyacentes a éstas, se les denomina

traviesas de contrajunta, llamándose al resto traviesas intermedias.

Estas juntas suspendidas son elásticas y el desgaste de los extremos de carril es inferior al

de otros tipos de juntas; su principal inconveniente consiste en que, como consecuencia de

la gran flexión de los extremos de los carriles, las bridas trabajan también a flexión en

condiciones duras.

— Juntas apoyadas (fíg. 3.59). Este tipo, menos extendido que el anterior, se emplea en

Alemania y Francia, entre otros países. En estas juntas, el apoyo de la parte interrumpida del

hilo de carril se produce sobre una o dos traviesas que le sirven de soporte, lo que

proporciona a la junta una mayor resistencia a los desplazamientos transversales y

verticales, pero poseen, por el contrario, un carácter rígido y dificultan el trabajo de bateo

bajo las traviesas de junta.

- Juntas semisuspendidas (tlg. 3.60). Son similares a las suspendidas, pero la longitud de las bridas es tal que alcanzan a las traviesas de junta.

Además de atender a la constitución de la junta propiamente dicha, se debe tener en cuenta la

distribución de unas juntas respecto de otras en la vía, por lo que podemos distinguir dos

procedimientos de establecimiento:

juntas alternadas y a escuadra o enfrentadas.

- Juntas alternadas: La disposición de las juntas es la que se indica en la figura 3.61 con o que se evita que los vehículos «caigan» prácticamente en la junta, aunque esto podría dar lugar a una oscilación de los vehículos alrededor de su eje longitudinal. Este procedimiento es utilizado por muchas Administraciones, entre ellas RENFE.

- Juntas a escuadra.—En esta disposición se hace que ambos hilos de carril tengan las juntas en un mismo plano perpendicular al eje de la vía (fíg. 3.61), lo que produce un bache en ésta cada cierta distancia, que puede acentuar el movimiento de galope de los vehículos, con peligro de cebado.

Pág. 170-172

27.-¿Qué son las eclisas y cuál es su función principal?

Elemento de unión longitudinal de carriles consecutivos. La función de las bridas es unir los extremos

de dos carriles consecutivos, de forma que sus ejes longitudinales coincidan y quede inmovilizada su

posición tanto en el plano horizontal, como en el vertical {fíg. 3.62).

Pág. 172

28.- ¿Cuál es el lugar más débil de la vía férrea?

Los lugares en los que se realiza dicha unión longitudinal de los carriles se denominan juntas y

constituyen los puntos débiles de la vía, especialmente desde el punto de vista dinámico.

Pág. 170

29.- ¿Cuál es el antideslizante que se usa en Bolivia y cual es su función sobre la vía férrea?

El antideslizante que se usa en Bolivia es el tipo ANCLA.

30.-¿Cuál es la función del durmiente o traviesa?

Las principales funciones que debe desempeñar una traviesa son las siguientes:

— Servir de soporte a los carriles fijando y asegurando su posición en lo referente a cota, separación

e inclinación.

— Recibir las cargas verticales y horizontales transmitidas por los carriles y repartirlas sobre el

balasto a través de su superficie de apoyo.

— Conseguir y mantener la estabilidad de la vía en el plano horizontal (longitudinal y

transversalmente) y en el vertical, frente a los esfuerzos

— estáticos procedentes del peso propio y las variaciones de temperatura, así como frente a los

esfuerzos dinámicos, debidos al paso de los trenes.

— Mantener, siempre que sea posible por sí misma y sin ayuda de elementos específicos

incorporados a la sujeción, el aislamiento eléctrico entre los dos hilos de carril cuando la línea esté

dotada de circuitos de señalización.

— En el caso de que las corrientes parásitas procedentes de la electrificación pudieran perjudicar a

instalaciones situadas en el entorno de la línea, la traviesa deberá ofrecer características aislantes

con objeto de evitar la producción de daños.

Pág. 184

31.-Explicar cada tipo de material que es utilizado como durmiente o traviesa

Los materiales que pueden ser empleados en la manufactura de traviesas son los -

siguientes:

- Madera : Características con las que cuentan: elevada elasticidad, posibilidad de utilización con carriles de cualquier ancho de patín, la buena clavabilidad, facilidad relativa de su conservación y reparación, aislamiento eléctrico elevado.

- Acero.- Fundición.- Metálicas: Fueron utilizadas como resultado de la búsqueda de nuevos materiales para

durmientes por la rápida disminución de recursos madereros de algunos países y el consiguiente encarecimiento del material. Generalmente las traviesas metálicas fallaban a causa de la corrosión y la aparición de fisuras en las zonas de sujeción, así su duración se puede cifrar en unos cuarenta años.

- Hormigón armado: La experimentación sobre las traviesas de Hormigón armado se inició hace unos sesenta años, con la particularidad de que el interés hacia las mismas ha sido influenciado por lo éxitos o fracasos obtenidos en la técnica del Hº. Las pruebas con este tipo de traviesas se desarrollaron durante la primera guerra mundial y su interés decreció bruscamente a consecuencia de múltiples fallos en la vía. Durante la segunda guerra mundial debido a la expansión de Hº pretensado, renace de nuevo el interés

- Hormigón tensado : Aparecieron por causa de las constantes fisuraciones en las traviesas de Hormigón Armado. Pueden ser monobloc o de dos bloques, tienen una vida útil que duplica a las traviesas de HºAº de 40 a 50 años o más. Resisten muy bien los esfuerzos verticales pero transmiten fuertes tensiones a las capas posteriores y en cuanto a los esfuerzos horizontales son buenas por su peso y rozamiento con el balasto.

- Materiales sintéticos : Surgieron como alternativa a la búsqueda de nuevos materiales principalmente son de poliuretano.

Pág. 185-186

32.- Explique las diferentes formas que puede tomar el durmiente.

La forma de las traviesas pueden adoptar las siguientes variaciones:

• Semitraviesas o dados sueltos que se sitúan debajo de los carriles sinningún tipo de

unión transversal entre ellos.

• Traviesas de dos bloques, constituidas por dos dados situados bajo loscarriles y

unidos entre sí por una riostra de acero.

• Traviesas de dos rótulas, compuestas de tres bloques, entre los que se colocan unos

elementos planos o forros de material elástico, que desempeñan el papel de rótulas. Estos

tres bloques se relacionan entre sí por una armadura tensada que los a traviesa

longitudinalmente.

• Traviesas monobloc formadas por una única pieza de sección aproximadamente

constante, en toda su longitud.

Desde el punto de vista de su fabricación industrial, se debe tener en cuenta que la forma de

la traviesa debe:

• Ser lo más sencilla posible.

• Asegurar su fácil y libre extracción del molde.

• Adaptarse lo más posible al contorno de la armadura.

• Tener una longitud suficiente para permitir el anclaje de las armaduras, en su caso.

• Permitir su almacenamiento en pequeñas superficies.

Pág. 187-190

33.- ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un durmiente de madera y uno de hormigón?

Los durmientes de madera tienen por ventaja una elevada elasticidad; la posibilidad de utilización con

carriles de cualquier ancho de patín; la buena «clavabilidad»; la facilidad relativa de su conservación y

reparación; un elevado aislamiento eléctrico y la abundancia relativa y buena distribución de la

madera en el mundo en términos generales. No obstante, las traviesas de madera por su naturaleza

varían considerablemente sus características a lo largo de su vida en la vía, principalmente la

elasticidad, resistencia a compresión, dimensiones, rigidez a flexión, etc., lo que conduce a la

irregularidad de características geométricas de la vía, agravada además por la deterioración de las

sujeciones.

Y además presentan una gran resistencia a todo tipo de esfuerzos, incluidos los producidos en

accidentes; una buena resistencia al deslizamiento sobre el balasto, por una ligera incrustación de

éste en ella; un peso reducido, lo que facilita su manejo y abarata su transporte; una buena

posibilidad de reutilización en vías secundarias o de servicio y un proceso de fabricación económico y

simple. Todas estas características favorables han de contraponerse, sin embargo, entre otras a: su

combustibilidad; cambio de características por el envejecimiento en servicio; degradación por

microorganismos, hongos, gusanos o termitas y debilitamiento de las sujeciones.

Con objeto de paliar lo más posible estas características desfavorables, se exige a las traviesas de

madera, fundamentalmente de forma general: un peso específico superior a 750 kg/m3; una

adecuada resistencia a compresión y al impacto; una buena capacidad de anclaje de elementos de

sujeción, tales como tirafondos, escarpias y elementos elásticos, que, en el caso de tirafondos, debe

superar los 4.000 kg de resistencia al arranque; un pequeño coeficiente de contracción volumétrica;

una adecuada elasticidad y la facultad de absorber, en profundidad, sustancias antisépticas.

Las traviesas de hormigón podrían tener una elevada duración en servicio, del orden de dos a tres

veces la de la traviesa de madera; que conservaban prácticamente a lolargo de toda su vida una

notable constancia en sus condiciones físicas; quela vía muestra una mayor resistencia a los

desplazamientos en su plano y que se pueden diseñar de la forma más conveniente, con vistas a

resistir los esfuerzos que habrán de soportar en servicio. Sin embargo, también se hicieron patentes:

su mayor coste; las dificultades de aislamiento de ambos hilos de carril y las dificultades de su

manejo a causa del peso elevado (de dos a tres veces el de la de madera).Por otra parte, dado que la

vía montada con traviesas de hormigón, presenta una rigidez elevada, se dudaba de que pudiera

efectuarse sobre ella la circulación de trenes a grandes velocidades, debido ala presencia de más

altas acciones dinámicas, pero afortunadamente, estos temores no han sido confirmados por la

experiencia práctica.

Pág. 185

34.- ¿Por qué se utiliza creosota en el tratamiento de los durmientes de madera? Explicar.

Se utiliza la creosota para la desecación de la madera con el fin de hacerlas aptas para el tratamiento

de impregnación posterior. El secado de la traviesa se la hace por varios métodos pero la creosota se

lo usa en el método de llamado Proceso Boulton o de secado al vacío: este método emplea creosota

caliente, en la que se sumergen las traviesas que pierden el agua por evaporación, proceso

acelerado por un vacío parcial, realizado en el recipiente, que contiene la creosota y las traviesas. La

duración es de12 a 20 horas.

Se utiliza creosota ya que ya impregnación profunda con creosota esta como el mejor medio de

protección, en función de sus propiedades fungicidas e insecticidas, así como la eficacia de su

estabilidad a largo plazo.

Pág. 196

35.- Explicar la desventaja de utilizar durmientes de dos bloques.

Entre sus desventajas esta: Un gran consumo de acero, necesario para la riostra; una mala

capacidad para mantener el ancho de vía, debido a su pequeña rigidez vertical y transversal; el

peligro de corrosión de la riostra; su mal comportamiento ante los descarrilamientos, por rotura o

deformación inadmisible de la riostra y su relativamente pequeña superficie de apoyo sobre el

balasto, entre otros.

Pág. 214

36.- ¿Cuál es la función del balasto? Explicar.

Se reconocen en el balasto las siguientes funciones:

• Repartir uniformemente sobre la plataforma las cargas que recibe de la traviesa, de forma tal

que su tensión admisible no sea superada.

• Estabilizar vertical, longitudinal y lateralmente la vía.

• Amortiguar, mediante su estructura pseudo-elástica, las acciones de los vehículos sobre la vía.

• Proporcionar una rodadura suave a los vehículos y un notable confort a los viajeros.

• Proteger la plataforma de las variaciones de humedad debidas al medioambiente.

• Facilitar la evacuación de las aguas de lluvia.

• Permitir la recuperación de la calidad geométrica de la vía mediante operaciones de alineación

y nivelación.

Pág. 248

37.- ¿Qué características debe cumplir el balasto para cumplir con las funciones encomendadas?

Para poder cumplir las funciones a que nos hemos referido en el apartado anterior, los

materiales utilizados como balasto en las vías férreas deben poseer ciertas características, las

cuales hacen referencia fundamentalmente a su:

— Naturaleza.

— Curva granulométrica.

— Forma geométrica de las partículas.

— Resistencia al choque.

— Resistencia al desgaste.

— Resistencia a la acción de la helada.

Pág. 248-249

38.- ¿Cuáles son los parámetros fundamentales de la capa de balasto? Presentar un gráfico ilustrativo.

Están definidos por los siguientes factores:

• Naturaleza del material.

• Granulometría.

• Forma de las partículas.

• índice de huecos.

La naturaleza del material es, como indicamos precedentemente, ofítica, granítica, calcárea, etc. y

en general, rocas ígneas.

Se exige, por tanto, que el balasto tenga una forma poliédrica con aristas vivas, lo que obliga a su

obtención mediante operaciones de machaqueo.

Pág. 254

39.- Según el libro de Tratado de Ferrocarriles 1, ¿Cuáles son los límites del tamaño del balasto?

Para que el bateo mecanizado sea posible de forma eficaz, se necesita que dichos materiales posean

dimensiones comprendidas entre unos límites máximos y mínimos, es decir, se ajusten a una curva

granulométrica fijada a priori en base a la experiencia. Se limita "de este modo el tamaño superior del

balasto a 6 cm y el inferior a 2 cm.

Pág. 250

40.- ¿Cuáles son las características y funciones de los componentes de la vía en placa?

Plataforma.- Sus características son fundamentales en el comportamiento de la vía en placa,

pues la experiencia que desde hace años se ha adquirido en la construcción de autopistas con firme

de hormigón hidráulico, ha puesto de manifiesto que la causa principal de rotura de estos pavimentos

es el fenómeno de surgencia o «pumping», que produce una socavación progresiva bajo la placa.

Para que se produzca este fenómeno, han de concurrir los siguientes factores:

o Agua libre bajo la placa.

o Suelo susceptible de entrar en suspensión.

o Cargas fuertes y frecuentes.

Si al problema anterior se añade que la reparación de las deformaciones en la vía en placa,

producidas por fallo de la infraestructura, implica una serie de dificultades, aun existiendo técnicas

adecuadas para recuperar la geometría, se comprende la importancia de la calidad de la plataforma

sobre la que se asienta la placa. Todo ello obliga a eliminar el agua libre bajo la placa, mediante un

drenaje eficaz, bien sea superficial o profundo.

Conviene, además, si el suelo natural posee baja capacidad portante, mejorarlo mediante subbases

de zahorras granulares, macadam, suelo-cemento u otras soluciones similares. En el caso de suelos

susceptibles a la helada, es preciso prever una capa calorífuga, que puede ser de hormigón poroso o

un producto sintético.

Su función es la de soportar las tensión recibidas.

• Placa de base.- Se sitúa sobre la plataforma con objeto de realizar un mayor reparto de cargas

sobre el terreno, disminuir el efecto dé surgencia que puede aparecer como consecuencia de la

presencia del agua actuando sobre el suelo y aminorar los efectos destructivos de las heladas al

formar, a modo de cobertura, una protección de la parte de la plataforma correspondiente.

Más que el aumento de resistencia, lo que se persigue con el establecimiento de esta base es dar

uniformidad de sustentación a la placa principal, para mejorar sus condiciones de trabajo.

No es recomendable que el espesor de la placa de base sea inferior a 10 centímetros, siendo

preferible 15 cm, y no ya por causas resistentes de tipo estructural, sino por razones constructivas.

Se emplean con éxito bases de suelo estabilizado con betún, cemento, cal y hormigón pobre.

• Placa principal.- Constituye el conjunto que soporta los carriles, los cuales se fijan a ella por

medio de los elementos de sujeción, cumpliendo por tanto, de forma generen y en combinación con el

elastómero, las funciones del balasto y las traviesas.

El análisis de las características de los materiales a emplear en esta placa principal, se efectúa a

continuación; las características principales del hormigón son: su resistencia mecánica, superior a

350 kg/cm2 y su docilidad, que se adapta a las exigencias de puesta en obra y dependerá de

diversos factores (temperatura ambiente, espesor de las tongadas, naturaleza de los áridos, etc.) El

factor esencial que condiciona ambas, es la relación agua-cemento, que debe estar comprendida

entre 0,4 y 0,6.

Al ser las placas de gran superficie, son muy sensibles a la evaporación y efectos térmicos. Por esto,

la composición química, finura de molido y temperatura del cemento utilizado, es fundamental que se

mantenga dentro de un estricto grado de uniformidad a lo largo de la construcción, Se recomiendan

los cementos con bajo contenido en alumínalo tricálcico, pues, como se sabe, producen una reacción

exotérmica elevada, con la consiguiente fisuración.

La grava y arena deben estar exentas de materiales heladizos o friables, limpias de terrones de

arcilla, compuestos de azufre, sustancias que produzcan reacciones perjudiciales con los álcalis del

cemento y demás prescripciones normales.

Los aditivos aireantes y plastificantes mejoran la trabajabilidad y resistencia al hielo y proporcionan

cierta tixotropía, que permite un desencofrado casi inmediato. Los sistemas de curado consisten, en

esencia, en diversos procedimientos para conseguir que la masa de hormigón disponga en todo

momento del agua suficiente para la hidratación de los componentes del cemento.

• Elastómero.- Su presencia es indispensable a la hora de reproducir, en cierto modo, la

capacidad característica de la vía convencional, para absorber fuertes cargas mediante pequeñas

deformaciones, siendo norma general el empleo de elementos de caucho interpuesto entre el carril y

la placa principal.

Estos elementos son característicos y de formas muy diversas, según los diferentes tipos de vía en

placa:

o Elastómeros del tipo placa de asiento, para ser incorporados debajo del carril. Sus dimensiones

suelen ser próximas a las de 15 x 25 cm y su espesor de 10 a 15 mm. Son los empleados en las

placas con traviesas (tipo Rheda) o con bloques o longrinas (tipo NS).

o Elastómeros del tipo banda, para ser incorporados entre carril y placa continua en las del tipo

de apoyo continuo del carril. Sus dimensiones suelen ser de 15 x 200 cm, con un espesor de

unos 10 mm. De este tipo son los empleados en las placas tipo BR construidas in situ, como la

de Calatorao.

o Elastómeros del tipo envolvente, para ser incorporados entre el elemento prefabricado y la

placa principal en las de esta naturaleza. Su forma es la adecuada para envolver la parte inferior

de la traviesa, de dos bloques o el dado de hormigón. Presenta la particularidad este tipo de

elastómeros de ejercer su función no sólo en el sentido vertical, sino también en el transversal.

Estos elementos se emplean en las placas del tipo puesto a punto por Sonneville y los NS.

Para que un elastómero se comporte de forma adecuada, el profesor Eisenmann (1974) propone

en cuanto a su rigidez:

o El descenso experimentado por el carril al paso de un eje de 20 Tm sea de 1,5 mm.

o La elasticidad debe conservarse al máximo, y en cuanto a su comportamiento en la

Explotación, recomienda que la presión vertical soportada sea inferior a 15 kg/cm2, con objeto de

conseguir una larga duración del material y obtener, al mismo tiempo, una amortiguación

aceptable del sonido a bajas temperaturas.

Estas condiciones la cumple el caucho natural y otros elastómeros, a algunos de los cuales se les

agrega corcho.

• Traviesa.- existen algunas clases de vía sobre placa, en las que la traviesa es incorporada

como un elemento estructural básico. Dos son las posibles variantes de incorporación de la traviesa a

la placa'; la primera consiste en hormigonar la placa una vez colocadas las traviesas, de tal forma que

éstas queden embebidas en aquélla al producirse

el fraguado del hormigón, constituyendo un conjunto solidario y monolítico. Otra posibilidad consiste

en interponer algún elemento de relación, de naturaleza elástica, entre la placa principal, en general

hormigonada in situ, y las traviesas que soportan los carriles.

• Sujeción elástica.- En las vías en placa, en las que la sujeción se ancla directamente a ella, hay

que prestar mucha atención al mortero de resinas epoxi o poliéster que se utiliza para tal fin. Un fallo

de este adhesivo inutiliza la sujeción, por lo que se hace preciso realizar ensayos previos de

comprobación en laboratorio para poseer un buen conocimiento del problema.

• Carril.- El análisis tenso-resistente del carril es, en principio, similar al realizado para una vía

convencional con balasto, aunque las mejores condiciones de trabajo implican que las exigencias

respecto a la sección del carril se reducen hasta el punto de que, para velocidades de 200 km/h y

cargas de 22 T ni/eje, se prevé que no se precisarán carriles de peso superior a 54 kg/m.

Pág. 279-283

41.- ¿En una vía en placa de elementos prefabricados, como se logra la elasticidad del conjunto, para que así se cumpla la idealización de una vía férrea elástica?

La elasticidad del conjunto de la vía puede lograrse en las siguientes fases:

• Apoyando elásticamente la losa en la infraestructura.

• Situando un elemento elástico entre el carril y la losa.

• Utilizando una adecuada sujeción elástica.

Pág. 283

42.- Desarrollar y explicar lo que es una vía férrea en placa mixta.

Es aquella vía que es construida de la siguiente manera: Sobre una placa de hormigón hidráulico o

bituminoso construida in situ se colocan unos elementos prefabricados, cuya principal misión es

proporcionar a la sujeción elástica del carril un medio de anclaje adecuado.

La parte construida in situ no exige unas tolerancias geométricas tan estrictas, como las exigidas en

la placa de base, puesto que la nivelación y alineación exactas pueden conseguirse posteriormente,

al instalar el elemento prefabricado. En este caso las inevitables fisuras que se producirán en la placa

no afectan en nada al anclaje de la sujeción. Dentro de este tipo de vía en placa pueden distinguirse

los siguientes casos:

Elemento prefabricado rígidamente unido a la placa.o Bloques aislados: Generalmente son bloques de hormigón (túnel Hokuriku, Japón)

o Elementos transversales: Que proporcionan, además una rigidez adicional a la placa

(túnel de Kaimon y Hokuriku) Elemento prefabricado libre o unido elásticamente a la placa

o Elementos longitudinales.- Elementos prefabricados colocados longitudinalmente a la

vía (tipo BR diseñada para el Canal de la Mancha)o Elementos transversales: Elementos prefabricados colocados en sentido transversal a

la vía (tipo Sonneville).

Pág. 285-286

43.- ¿Qué condiciones puede obtenerse de acuerdo a las experiencias ya desarrolladas en las vías férreas en placas?

Por su estructura continua proporciona una rodadura muy uniforme. Los trabajos de conservación son mínimos, limitándose a reponer: los carriles con excesivo

desgaste, las piezas de la sujeción del carril deterioradas por la fatiga y los elementos de elastómero inservibles por envejecimiento, que se debe producir en un intervalo no inferior a los veinte años.

Puede soportar grandes cargas por eje (del orden de 30 Tm). Reduce las presiones transmitidas a la plataforma, lo que es de gran utilidad cuando el

terreno posee capacidades portantes, bajas, no inferiores a 0,2 kg/cm2. Reduce los asientos localizados. En los túneles se reduce la altura del gálibo, con el consiguiente ahorro en la excavación,

debido a que el espesor de la placa es inferior al de la capa de balasto. En los tramos de puentes, al reducir la carga muerta de la estructura, permite una mayor luz

entre apoyos. En los túneles, además de lo anteriormente anotado, es casi insustituible la vía en placa, por

la dificultad que en ellos tienen los trabajos de conservación, a pesar de utilizar máquinas, pues hay que tener en cuenta la toxicidad de los gases que desprenden.

No es preciso el uso de herbicidas. Se reduce el ancho de la explanación, al carecer de banqueta y no necesitar del espacio que

ocupa el talud que forma el balasto. Ante un descarrilamiento, no sufre daños importantes, cuando, por el contrario, el mismo

accidente en una vía convencional supone un gasto estimable, aparte de los trastornos en la circulación al efectuar la reposición de los elementos dañados.

Al ser más cara su construcción, exige una mayor inversión. No obstante, por carecer prácticamente de conservación, puede resultar en determinados casos más rentable que la vía convencional, teniendo en cuenta, además, el aumento progresivo que tendrá la mano de obra encargada de efectuar los trabajos de conservación.

La reparación de los desperfectos por deformación de la plataforma es más difícil que en la vía convencional, lo que se debe tener en cuenta a la hora del diseño.

Es más ruidosa, pero menos de lo que se creía en un principio, como lo han demostrado las experiencias realizadas en el túnel de Bózberg y por Oliveros y Celades (1977) (unos 3 dBA más que la convencional).

Dado que el hormigón no permite hasta su fraguado el paso de circulaciones, este tipo de vía, cuando no está constituida por placas prefabricadas.

Pág. 290-291

44.- ¿En España que conclusión han podido obtenerse después de haber construido un tramo de 4,1 km por el sistema de placa continua?

Con vistas a conseguir una preparación adecuada, de cara a la construcción de las líneas de RENFE,

que quedan definidas en el Plan Director Europeo de Infraestructura de la U1C y con objeto de

poseer una experiencia propia, al tiempo de seleccionar el tipo más idóneo de estructura de la vía, se

ha construido un tramo de 4,1 Km por el sistema de placa continua tipo BR.

Se han incorporado sustanciales modificaciones con vistas a su perfeccionamiento, de acuerdo con

los resultados que BR había obtenido en anteriores tramos de ensayo.

Para la ubicación de esta vía en placa se ha elegido un tramo que permitiese estudiar su

comportamiento frente a:

• Esfuerzos dinámicos en curva y en recta.

• Distintas clases de plataforma, tales como terraplén, blandones y roca, así como el paso sobre

puntos duros aislados, losas de tajeas y tableros de puente.

• Aparatos de vía.

• Estaciones.

• Esfuerzos térmicos originados por fuertes variaciones climáticas.

El tramo de ensayo está ubicado en la vía par, entre los PK 281 + 200 y 285 + 300. Es, por

consiguiente, el tramo más largo del mundo en este tipo de placa.

La existencia de vía doble facilitó el corte total del tráfico durante la construcción, y al existir un

camino junto a la vía par, en casi toda su longitud, permitió que el suministro de hormigón al tren

pavimentador se hiciera de forma fácil y continua, por medio de camiones hormigoneras normales,

condición que no debe faltar en la construcción de vías de estas características.

El trazado en planta se compone de una curva entre dos tramos rectos; su radio es de 1.824 m, el

peralte de 114 mm y el desarrollo total de 767,012 m, de los, cuales 337,131 m corresponden a la

curva circular.

Pág. 299-300

45.- Desarrollar y explicar los tipos de infraestructura que la vía férrea puede presentar.

Tres situaciones esenciales pueden distinguirse en relación con la infraestructura según que la vía

discurra sobre:

•Suelo natural.¬- Si las características del suelo encontrado, en lo que respecta a la

consideración de su capacidad portante y aspecto deformacional permiten clasificarlo como apto para

formar parte de la plataforma exigida, se procederá simplemente al desmonte de la capa de lecho

superficial para dejarlo en las condiciones requeridas para el establecimiento de la vía. Si estas

circunstancias no concurrieran, será preciso proceder a

su sustitución por suelos de mejor calidad o a su tratamiento, con objeto de conferirle las aptitudes

necesarias.

•Trinchera.- Si las características geomecánicas del suelo encontrado, una vez terminada la

excavación ofrecen capacidad resistente y de deformación compatible con las exigencias

establecidas podrá ser incorporado a la plataforma. Existirán casos en los cuales será preciso

proceder a establecer una protección superficial que será eliminada con anterioridad al

establecimiento de la vía. Caso de que las características geomecánicas del suelo no reúnan las

condiciones debidas, será necesario efectuar un tratamiento del mismo en forma análoga. Es

interesante recoger aquí, finalmente, los valores exigidos por la JNR, para ciertos factores de las

plataformas ferroviarias de sus líneas sobre placa, en el caso de vía en trinchera:

Cabe señalar que estos valores pueden servir como referencia en el caso "de vía sobre balasto,

situación menos restrictiva que la correspondiente a vía sobre placa.

• Terraplén.- En cuanto a la infraestructura formada por terraplén, es preciso considerar los

siguientes factores fundamentales:

o En relación con sus características geotécnicas:

Naturaleza y estado de los materiales utilizados en la coronación, núcleo y base del terraplén.

o En cuanto a su geometría:

Altura.

Inclinación de los taludes

En cada caso se presentan características geométricas y estructurales diferentes, de notable interés.

Fig. 1. Plataforma de la vía con una sola inclinación.

Fig. 1. ¡Error! Marcador no definido. Plataforma de la vía con dos aguas

Pág. 322-323

46.- ¿Cuál es la tensión admisible en la plataforma según recomendaciones de los ferrocarriles españoles?

El orden de magnitud de la capacidad portante que deberá exigirse a la plataforma, está comprendido

entre 0,6 y 1 kg/cm2, de acuerdo con las solicitaciones generadas por el material rodante, según

ponen de manifiesto tanto los cálculos teóricos como las medidas experimentales.

Pág. 326

47.- ¿Para estabilizar la infraestructura de una vía férrea cual es la recomendación hecha por Heagler?

Señala que los ferrocarriles centran cada vez más su atención en los métodos de incorporación de

lechada de cal, para la estabilización de la infraestructura férrea de carácter arcilloso, ya que la

reacción caliza con este material conduce a mejoras notables de su poder portante; por el contrario,

en el caso de arenas o gravas, los beneficios son mínimos. Para estos materiales la estabilización

con cemento resulta más eficaz.

Pág. 355

48.- En el tema del origen y evolución de los esfuerzos ¿Cómo se los ha podido clasificar? Explicar.

Tradicionalmente el análisis de los esfuerzos producidos en una vía férrea se ha llevado a cabo,

descomponiéndolos según el triedro trirectangular formado por el eje longitudinal de la vía y las

direcciones transversal y vertical de la misma. Aunque tal descomposición pudiera parecer en

principio un artificio de cálculo, la realidad es que tal modo de proceder lleva implícitamente contenido

un significado claramente ferroviario.

En efecto, puede indicarse de forma fundamental que con relación a los esfuerzos verticales se

efectúa principalmente el dimensionamiento de los elementos de la vía férrea;

las solicitaciones transversales limitan la máxima velocidad de circulación de un vehículo, al

intervenir el ripado como primer factor de carácter restrictivo, y finalmente, los esfuerzos

longitudinales pueden dar lugar al pandeo de la vía.

Puesto que puede considerarse, con carácter aproximado, la independencia existente entre unos y

otros esfuerzos, la diferenciación de los mismos, siguiendo la dirección en que actúan, no tiene el

arbitrario carácter que un primer análisis podría poner de manifiesto.

Una segunda forma de clasificar los esfuerzos, tomando como base el elemento principal que da

lugar a dichos esfuerzos, ofrece no obstante notable interés, puesto que pone de manifiesto, en forma

explícita, la influencia de cada factor en las solicitaciones generadas, y el interés que una posible

modificación pudiera tener en las mismas.

En este sentido, el conocimiento de las características del armamento de la vía y de su infraestructura

es objeto actualmente de una importante investigación por parte de las principales Administraciones

ferroviarias.

El estudio se centra, fundamentalmente, en la incidencia de dos factores: la elasticidad relativa y la

capacidad de amortiguamiento de los componentes de la vía, como elementos individuales y como

formando parte del sistema vía.

Por lo que se refiere al vehículo, resultan asimismo significativas las tendencias seguidas en la

actualidad, en su aspecto constructivo, especialmente en relación con el reparto de masas, la

elasticidad y el amortiguamiento de, la suspensión, como consecuencia de un mejor conocimiento de

la influencia de sus elementos; en particular la tendencia en el material motor, de suspender éste de

la caja, especialmente en los vehículos destinados a circular a Alta Velocidad.

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49.- Explicar los esfuerzos debido a la temperatura.

Cuando un carril se dilata o contrae bajo los

efectos de la temperatura, sin que se

oponga ninguna resistencia a ello, el incremento de longitud experimentado se efectúa sin coacción

alguna y se calcula por la fórmula clásica:

donde:

ΔL=L∗c∗ΔT

ΔL= incremento de longitud

L= Longitud del carril

C=coeficiente de dilatación

ΔT= Incremento de temperatura

También puede calcularse con ayuda del ábaco adjunto (fig. 8.11), obtenido para el valor

comúnmente adoptado de c = 0,00001 15.

Por otro lado, según la ley de Hooke, al comprimir axialmente una barra se produce un acortamiento, cuyo valor es:

Por tanto, si al calentar un carril impedimos su dilatación, aparecerá un esfuerzo de compresión tal que:

De donde:N = E-A • c – AT

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50.- Para una estación ferroviaria dimensionar una vía principal, una vía segunda y una vía tercera.

Datos

Tren con vagones

Longitud de los vagones entre enganches = 12,9 mts.

Longitud de locomotora = 39 mts.

El tren debe por lo menos entrar hasta la vía segunda, en la vía tercera debe entrar por lo

menos un tren de pasajeros (aprox. 10-15 vagones)

51.- Cuales son las características esenciales de una vía férrea. Explicar cada una de ellas.

En una vía ferroviaria sus características son: resistencia, flexibilidad y continuidad.

- Resistencia.- Es muy importante a fin de que la vía no adquiera deformaciones permanentes pronunciadas, ni en planta ni en perfil, al paso de las enormes cargas que debe soportar constantemente.

- Flexibilidad o elasticidad.- Contradictoria en cierto modo a la condición anterior, deriva de la necesidad de que la vía no constituya un conjunto rigurosamente indeformable, pues si así fuera se produjesen reacciones bastantes violentas y perjudiciales al paso del material móvil.

Pág. 6 texto vial

52.- ¿Qué es la gradiente determinante? Explicar.

Para explotar en forma económica un ferrocarril debe tratarse siempre de que el poder de arrastre de

las locomotoras que circulan en el sea aprovechado al máximo. Pero ese aprovechamiento puede

exigir la modificación de la composición del tren en cada estación, pues la gradiente de los diferentes

tramos de la línea son generalmente distintos.

Cuando existen curvas en las gradientes ellas exigen que las locomotoras hagan un esfuerzo

adicional, para vencerlos, pero cuando las locomotoras van trabajando con su esfuerzo máximo de

tracción, el único medio de pasarlas consiste en disminuir el peso del equipo arrastrado.

Se consideran gradiente determinante de la vía férrea, aquellas que sumadas a la resistencia

correspondiente a las curvas de menor grado que exista en ellas, de el valor máximo, es decir será

determinante el valor (i+rc) máximo.

Pág. 7 texto vial

53.- ¿A que se llama ferrocarriles metropolitanos y como pueden ser?

Se denomina metro (de ferrocarril metropolitano) o subterráneo (de ferrocarril subterráneo) a los

«sistemas ferroviarios de transporte masivo de pasajeros» que operan en las grandes ciudades para

unir diversas zonas de su término municipal y sus alrededores más próximos, con alta capacidad y

frecuencia, y separados de otros sistemas de transporte.

Pueden ser de circulación en superficie (entre los cuales están los convencionales y los elevados

sobre pilares de hierro) o subterráneos.

La velocidad y el ritmo rápido, básicos en el transporte urbano, presentan rasgos esenciales en el

metro, ya que la circulación es única, sin interferencias.

Para conseguir veloz movimiento, los coches motores tienen alta velocidad de arranque,

alcanzando enseguida marchas de más de 50 Km/hr y asimismo frenos electroneumáticos muy

eficaces con lo cual se logran velocidades comerciales incluyendo paradas , de 25-35 Km/hr o más.

Se estima necesario el metro, según coinciden casi todos los urbanistas, cuando una población

rebasa el millón de habitantes y los movimientos entre el centro y la periferia son tan grandes que la

circulación de superficie no es susceptible de mejora.