Explotacion FerroviariaV9

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Nociones básicas sobre la explotación ferroviaria

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN.................................................................................................................. 1

1. LA OPERACIÓN FERROVIARIA. ................................................................................. 2 1.1. Generalidades sobre las Operaciones Ferroviarias.......................................................... 2 1.2. El Mercado Ferroviario..................................................................................................... 6 1.3. Características Básicas del Servicio Ferroviario............................................................... 8 1.4. Principales Atributos del Servicio Ferroviario. ................................................................ 10

2. COMPOSICIÓN DE LA RED FERROVIARIA. ............................................................ 23 2.1. Especificaciones de la Red. ........................................................................................... 23 2.2. Capacidad de la Vía....................................................................................................... 25 2.3. Estaciones, Patios y Terminales. ................................................................................... 32 2.4. La Intermodalidad Marítimo-Ferroviaria.......................................................................... 45 2.5. Conformación del Material Rodante ............................................................................... 47 2.6. Formación de los trenes................................................................................................. 61

3. GESTIÓN DE LAS OPERACIONES FERROVIARIAS ............................................... 65 3.1. Organización del Servicio............................................................................................... 65 3.2. Diseño de las Operaciones ............................................................................................ 68 3.3. Gestión del Transporte de Carga. .................................................................................. 74 3.4. Gráficos de Marchas de Trenes (GMT). ......................................................................... 80 3.5. Dimensionamiento del Parque ....................................................................................... 85 3.6. Costos en la Operación Ferroviaria................................................................................ 92 3.7. Resultados de la Operación Ferroviaria ......................................................................... 98

4. GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO............................................................................ 109 4.1. Importancia del Mantenimiento. ................................................................................... 109 4.2. Objetivos del Mantenimiento ........................................................................................ 110 4.3. Clasificación de las Causas de Falla............................................................................ 116 4.4. Modelos Estadísticos en el Mantenimiento ................................................................. 122 4.5. Parámetros de Mantenimiento. .................................................................................... 129 4.6. El Sistema de Mantenimiento...................................................................................... 161

5. MANTENIMIENTO FERROVIARIO ........................................................................... 163 5.1. Finalidad del Mantenimiento de la Línea Férrea........................................................... 163 5.2. Filosofía y Tendencias del Mantenimiento de la Vía Férrea. ........................................ 166 5.3. Planificación del Mantenimiento. .................................................................................. 167 5.4. Pruebas y Análisis de la Estructura y el Vehículo......................................................... 172

6. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA. .............................................................................. 182

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INTRODUCCIÓN En la División de Manuscritos y Archivos Documentales de la Biblioteca Nacional de Venezuela, se conserva entre sus valiosas colecciones, una serie de documentos relativos a los ferrocarriles nacionales. Estos documentos constituyen, piezas fundamentales para la investigación y profundización, sobre múltiples aspectos inherentes a los ferrocarriles. En estos manuscritos se plasman elementos de carácter histórico como proyectos, informes, correspondencias, contratos y algunos planos de vías férreas entre los años 1882 - 1889. En los mismos se puede apreciar una cantidad de proyectos e ideas que de alguna manera manifiestan el interés que se tenía en el siglo IXX por desarrollar un sistema ferroviario para Venezuela. Es evidente que la mayoría de estos proyectos y contratos no se hicieron realidad. Los que fueron ejecutados, poniendo en funcionamiento algunas líneas ferroviarias, tuvieron muy poco tiempo de duración. Hasta hace poco se contaba con el ferrocarril de Puerto Cabello a Barquisimeto, construido después de 1950, el cual prestó servicios hasta 1996, cubriendo una amplia ruta por parte del Estado Carabobo, atravesando el Estado Yaracuy hasta llegar a la capital larense. Con él se paralizó el último ferrocarril que funcionó comercialmente en el siglo pasado.

Luego de largo tiempo, el sueño ferroviario venezolano ha despertado, en la actualidad se adelanta un vigoroso proyecto con el cual se tratará de unir mediante vías férreas el vasto territorio nacional. Se ha planteado construir más de 4.000 kilómetros de líneas ferroviarias en un periodo de 20 años, entre los proyectos de mayor renombre destacan el Ferrocarril Ezequiel Zamora, el Simón Bolívar y el proyecto ferroviario Este-Oeste, con los cuales se espera impulsar el desarrollo económico del país de manera balanceada, se espera conseguir una redistribución de la población a lo largo y ancho del territorio nacional, crear nuevas ciudades, nuevos centros industriales y nuevos polos de desarrollo.

Se espera que el ferrocarril cambie a Venezuela, que aparezcan nuevos conceptos del servicio de transporte, que se forje un nuevo ciudadano a la luz de las nacientes empresas sociales, que aparecerán para satisfacer nuevas necesidades que pronto serán familiares a todos los ciudadanos. Se dispondrá de más posibilidades de viajar y unir destinos. Sin embargo, muchas veces las grandes obras y el desarrollo tecnológico traen consigo fuertes compromisos económicos, severos estragos ambientales y trastornos sociales, tanto en su construcción como en sus operaciones y al diseñarse es importante minimizar los desequilibrios al ecosistema y a la sociedad en general. Entre los problemas que pueden generarse se destacan: la contaminación sónica, daños a la biodiversidad, a los reservorios hídricos, al aire y al paisajismo. Por lo tanto, se considera que bajo este orden de ideas, el desarrollo del sistema ferroviario venezolano, no debe escapar del análisis profundo sobre los impactos ambientales, sus consecuencias en los ámbitos socio-culturales, demográficos y políticos, se impone una condición ética que permita alcanzar el máximo bienestar posible sin perjudicar nuestros descendientes, ni su hábitat y que haga viable las operaciones de este sistema por largo tiempo.

En el presente trabajo se exponen las ideas generales vinculadas con la operación ferroviaria, comprendiendo las definiciones y terminología de uso común en este campo, la descripción general y composición del sistema ferroviario, también se hace mención de los elementos que caracterizan la gestión de las operaciones ferroviarias, se tocan los conceptos generales del mantenimiento y cómo se aplican en el ámbito ferroviario, en fin se aborda el tema con suficiente amplitud para dar una idea general del proceso vinculado con las operaciones ferroviarias, también denominadas explotación ferroviaria.

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1. LA OPERACIÓN FERROVIARIA.

1.1. Generalidades sobre las Operaciones Ferroviarias. Históricamente se utiliza la expresión Explotación Ferroviaria para describir las actividades relacionadas con la prestación de los servicios ferroviarios, sin embargo, en este material se dará preferencia al término operación sobre los de explotación y producción, con el fin de ser consistentes con la división tradicional de la economía donde se reserva el término explotación para el sector primario o extractivo, producción para los sectores industriales o sector secundario, y operaciones para el sector terciario o de servicios.

Sin embargo, dentro del término internacionalmente conocido como explotación ferroviaria se considera que está comprendido el aspecto operar más el de mantener una línea o una red. En los países anglosajones se denomina de forma simplificada “O & M”, de los términos Operation and Maintenance. Los dos conceptos son vitales para el funcionamiento eficiente de cualquier ferrocarril, entendiéndose por eficiencia la prestación del servicio con calidad según los parámetros requeridos es decir con eficacia, y al costo más reducido posible para alcanzar cierta rentabilidad.

Una breve síntesis histórica pone de relieve cómo en la mayor parte de los países europeos el servicio ferroviario ha sido considerado tradicionalmente de titularidad estatal, aún cuando en los orígenes del ferrocarril las operaciones fueran realizadas en regímenes de concesión por empresas particulares que generalmente habían construido previamente la infraestructura.

La crisis económica de los años 30, unida a los efectos negativos que tuvo la competencia por carretera sobre el ferrocarril, provocó que las compañías ferroviarias privadas entrasen en graves dificultades económicas, con una pérdida continuada en los tráficos, por lo que la gran mayoría de estas empresas fueron nacionalizadas en diversas épocas de la primera mitad de este siglo.

Por lo tanto, hasta hace poco se consideraba que las operaciones ferroviarias las realizaran empresas públicas que a la vez conservaban la infraestructura, los servicios de transporte, y toda una diversa gama de actividades más o menos conexas. La poca exigencia en cuanto a rentabilidad, el impresionante tamaño de las empresas, unido a la pérdida continua de cuota de mercado en los tráficos ferroviarios frente a los restantes modos de transporte, han provocado una grave crisis del transporte ferroviario en el último cuarto de siglo.

De acuerdo a lo indicado por varios autores, el modelo tradicional en el que ha operado el transporte ferroviario, basado en empresas públicas operadoras que actúan en régimen de monopolio, con una competencia muy regulada de la aviación y de los transportes colectivos por carretera, unido a unos déficit astronómicos y crecientes, ya no podía mantenerse por más tiempo, esto ha conducido a una serie de modificaciones en la administración ferroviaria. El cambio cultural. Hasta el momento, la gestión de los ferrocarriles se ha caracterizado por buscar la perfección técnica, la cual se concreta en los siguientes objetivos:

Trenes con seguridad total en lo que se refiere a la circulación. Trenes con la mayor puntualidad posible. Cumplimiento de los programas de transporte y movimiento de los trenes. Oferta de la máxima capacidad de transporte con el material disponible. Máxima saturación aparente del personal disponible.

La transición hacia una nueva cultura basada y orientada hacia el mercado, ofrece una serie de nuevos elementos y criterios de acción.

Las tendencias. El consenso alcanzado de forma casi unánime en las sociedades occidentales sobre la necesidad y conveniencia de impulsar la competencia, liberalizar los mercados, y eliminar gastos superfluos, dibuja un nuevo marco fáctico en el que se cree debería moverse el ferrocarril en los próximos años, el discurso predominante ha sido el de la economía liberal, sin embargo

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surgen dudas acerca del papel que tendrá entonces el ferrocarril como medio de comunicación masivo, aspecto que lo caracteriza.

Si hubiera que destacar algunos rasgos de las tendencias previsibles que se observan, podría destacarse:

Incapacidad manifiesta de los Estados para seguir financiando y subvencionando las pérdidas de muchas de las actividades tradicionalmente consideradas como de servicio público. Esto se traducirá en una modificación del concepto de servicio público, y paralelamente un inicio de procesos de desregulación, liberalización y privatización, dentro de sectores en los que se ha producido la intervención de los Estados.

Como consecuencia de lo anterior, se producirá una liberalización generalizada en el transporte de viajeros, con un grado de avance muy superior en los otros modos de transporte diferentes del ferroviario, fundamentalmente en la aviación.

Separación de las actividades de construcción, mantenimiento y gestión de la infraestructura, con la finalidad de equilibrar las condiciones de competencia de los diferentes modos y posibilitar la concurrencia en el transporte ferroviario.

La liberalización en el transporte ferroviario se realizará en pasos sucesivos: primero los tráficos internacionales y luego los nacionales; primero los de mercancías y luego los de viajeros.

Dentro de este contexto de cambios y de introducción de la competencia, la actividad desarrollada por el operador del transporte ferroviario está llamada a obtener una rentabilidad o desaparecer por la acción de los mercados. El concepto de servicio público se redefinirá y limitará, estableciéndose contratos de servicio público entre las autoridades interesadas en la prestación de los servicios y las empresas prestadoras de dichos servicios, que no tienen porqué ser necesariamente de titularidad pública.

Determinados servicios como los de Regionales o Cercanías estarán subvencionados por las autoridades públicas, mientras que el resto de servicios ferroviarios deberá obtener una necesaria rentabilidad para competir en un mercado de transportes liberalizado y competitivo.

La transición desde la situación anterior. Pero la realidad es bien distinta. Lejos de partir de la nada e ir a más, el ferrocarril arranca de una situación jurídico-económica determinada, de una tradición cultural y organizativa que se diferencia mucho de la del futuro, de unas cargas laborales económicas y de servicio de las que difícilmente se puede liberar. En definitiva, el ferrocarril parte de una situación de hecho que dificulta y alarga el proceso transitorio hacia el futuro.

Mientras que la tendencia generalizada de defensa ha sido el cierre progresivo de líneas, reducir servicios, buscar trenes más largos, etc., la pérdida de mercado se ha acrecentado progresivamente. Las pocas experiencias de ampliar servicios y frecuencias, bajar precios, fomento de la intermodalidad, entre otras prácticas, permiten ver en este camino un escenario de futuro. Sin embargo, esta forma de operar de la economía liberar mutila la figura del ferrocarril como herramienta para el desarrollo social y económico, además de debilitar las ideas que se asocian al medio de transporte masivo.

Por lo tanto, si la optimización del resultado económico es el único objetivo, abandonando otros objetivos como el desarrollo social, que no haya demanda no atendida, la reducción de los costos variables, etc., habría muchas líneas y servicios que deberían cerrarse, u operarse a unos costos para el usuario que serían disuasorios y que por resultado lo harían seleccionar otro modo de transporte.

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El Escenario Futuro En su obra, García, A., Hernández A., Rodríguez, P. (1998), consideran que en un futuro el transporte ferroviario de viajeros será realizado en cada país por varias empresas operadoras: públicas, privadas, mixtas, nacionales y/o multinacionales, las cuales que compartirán una infraestructura construida y financiada por el Estado y/o entidades privadas, en régimen de igualdad de condiciones y de competencia entre ellas, y con ánimo de lucro. Las posibilidades de éxito. Cabe plantearse en este punto si el ferrocarril puede ser una alternativa económicamente viable en lo que se refiere al transporte de viajeros. En efecto, los elevadísimos costos actuales inducen resultados crecientemente negativos, y con ello, la imagen en la sociedad va empeorando y genera el miedo de que el nuevo escenario suponga la desaparición de un número importante de líneas y de servicios.

Se trata en definitiva del problema clásico de reconversión que precisa una reingeniería de los procesos, y probablemente la dimensión resultante sea inicialmente menor de la que el sector tenía antes, pero en todo caso éste quedará situado en la senda del crecimiento, y el saneamiento económico hará posible garantizar su futuro. Si, por el contrario, no se aborda el proceso de redefinición estratégica y organizativa, el sector continuará parcialmente protegido, pero operando en unos mercados crecientemente liberalizados, lo que a la larga provocará su desaparición.

La reducción de costos que supone el nuevo proceso organizativo permitirá salvar muchas de las líneas y servicios existentes; y su éxito hará posible el crecimiento del sector en el futuro. En efecto, un análisis de la situación muestra cómo no solamente en los servicios de alta velocidad, sino en una parte importante de los de largas distancias o mercancías (ambos en profunda crisis económica) los ingresos que se obtienen permiten albergar esperanzas de que, si fuese posible una sustancial reducción de costos una parte importante del sector del transporte por ferrocarril sería económicamente viable y empresarialmente atractivo.

Sobrevivir a la competencia. Plantearse si el ferrocarril podrá sobrevivir a la liberalización de la aviación, o a la extensión de la red de carreteras rápidas de alta capacidad, es como haberse preguntado hace 20 años si la radio podría sobrevivir a la televisión, o hace 10 años si el cine soportaría el video. Sí es posible, pero tras un proceso de redefinición estratégica, de integración intermodal, de reconversión y de racionalización empresarial. A lo que el ferrocarril ya no podrá sobrevivir es a sus propias ineficacias, y a los costos superiores a los niveles que la tecnología del modo y la ciencia empresarial pueden ofrecer.

Las Oportunidades derivadas de la tecnología del modo ferroviario. El modo de transporte ferroviario presenta cierta rigidez, y consecuentemente algunas dificultades para competir. Sin embargo, tiene también algunos puntos fuertes: unos bien conocidos y divulgados: seguridad, comodidad, capacidad. Posibilidad de automatización. El ferrocarril es un modo de transporte guiado, que se mueve por caminos preestablecidos y solamente con un grado de libertad. Por ello, es susceptible de una mayor automatización que otros modos de transporte, tales como el automóvil o el avión que se mueven con dos/tres grados de libertad. Estos mayores grados de libertad, en muchos casos le posibilitan una mayor accesibilidad, pero también tienen el inconveniente de que la automatización es más costosa y más difícil. La sensibilidad del costo respecto a la capacidad. Ya se ha señalado que el transporte de viajeros interurbano en las distancias accesibles por el ferrocarril se desenvuelve en un mercado cada vez más competitivo, en el que por lo tanto es seguro que bajarán los precios y crecerá a la vez la calidad de los servicios ofrecidos a los clientes.

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El aumento de la competitividad de los mercados, con estas consecuencias, beneficia enormemente a los clientes, ya que obtienen más valor por menos precio, pero pone a las empresas que ofrecen los productos o servicios al mercado en una situación ante un reto por cuanto reciben menos dinero por los bienes o servicios que ofrecen.

El único consuelo que esta situación tiene para las empresas oferentes es que la disminución de precios trae un mayor número de clientes. Posiblemente, la pérdida de ingresos que se produce como consecuencia de la disminución de los precios no llega a ser compensada por un aumento del número de viajeros, y en conjunto, los ingresos totales serán menores.

Análisis DOFA del Transporte Ferroviario de Viajeros.

Debilidades Fortalezas

Infraestructura costosa y con pocos usos alternativos.

Material rodante muy específico y con poco mercado.

Cultura y organización obsoletas. Deuda histórica, infraestructuras

inadecuadas y recursos humanos poco adaptados.

Costos fijos muy elevados. Falta de financiamiento. Elevada inversión inicial.

Alta capacidad. Baja elasticidad de los costos respecto a

la capacidad. Posibilidad de automatización. Conocimiento generalizado y buena

imagen social. Seguridad objetiva y percibida. Comodidad y ergonomía. Menos contaminador del ambiente. El servicio no es muy afectado por

inclemencias del tiempo.

Oportunidades Amenazas

Gran capacidad del modo, por lo que puede competir en zonas de saturación terrestre y aérea.

Mayor movilidad por ocio. Posibilidad de una importante reducción

de costos, especialmente en aspectos relacionados con el material y la distribución.

Integración intermodal en sistemas “puerta a puerta”.

Desarrollos de nuevos modos operativos. Aumento de precios de combustibles.

Liberización del transporte, con creciente competitividad de la aviación.

Imposición de un Gravamen de infraestructura para costear el uso de la misma.

Cambio de hábitos de vida y tecnológicos: teletrabajo, videoconferencias, e-learning, etc., que reducirán en cierta medida la movilidad.

Mayores exigencias de los clientes.

Adaptabilidad de los costos a la capacidad. El ferrocarril tiene la ventaja competitiva frente a otros modos de transporte de poder aprovechar la reducción del costo unitario por aumento de la capacidad de los vehículos. Todos los modos de transporte obtienen reducciones del costo unitario al aumentar la capacidad; sin embargo, el límite hasta el cual se puede incrementar la capacidad de cada vehículo es superior en el ferrocarril, lo que le otorga una ventaja competitiva cando se precisa un modo de transporte de gran capacidad.

Pero ¿qué ocurre en los casos en que es no es necesaria una gran capacidad pero sí mucha frecuencia?, ¿puede competir el ferrocarril en este segmento? Es preciso tener en cuenta que, por los viajeros, se está concediendo cada vez más importancia al tiempo. El tiempo valorado por el viajero es el tiempo global (lo que denominaremos tiempo ciclo), que incluye la espera hasta que se ofrece una oportunidad de viaje, y por tanto, se ve afectado por la frecuencia. Es por ello que en

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servicios de alta velocidad y de corta y media distancia, se tiende a valorar mucho la frecuencia, y por ello, a reducir la capacidad de cada vehículo. Además, debido a la estacionalidad de la demanda a lo largo del día y del año, se están obteniendo mayores ventajas económicas con vehículos de menor tamaño.

En cualquier caso, es importante subrayar desde ahora el reto que supone tener que mantener el costo unitario al reducir la capacidad de cada tren. La escalabilidad a la baja de los costos es posible con nuevos planteamientos operativos, y resultará imprescindible en muchos casos por competir en el futuro con mayores frecuencias, trenes más cortos y más cómodos.

Y no debe olvidarse que se trata, en definitiva, de armonizar el sistema vehículo-infraestructura-estación, y que trenes más cortos y con mayor frecuencia suponen menores costos en las estaciones, tanto por necesitar menos longitud de vía como por laminar las llegadas y salidas de los viajeros.

1.2. El Mercado Ferroviario El producto en que se basa la oferta del operador ferroviario de viajeros, debe atender la necesidad básica del transporte de personas entre determinadas poblaciones unidas por una línea férrea, condición lógicamente necesaria para que el transporte pueda realizarse por ferrocarril.

La oferta que presenta el operador al mercado puede depender de hasta tres factores:

Intereses estratégicos y económicos: existencia de un mercado accesible y disponibilidad de recursos que le permitan alcanzar la rentabilidad económica y/o sus objetivos estratégicos.

La existencia de unas infraestructuras adecuadas que permitan la oferta ferroviaria con los suficientes niveles de seguridad y velocidad, y con estaciones que permitan en condiciones normales el acceso y descenso de los viajeros a los trenes.

La concesión o autorización legal y/o administrativa habilitante para realizar tales operaciones.

Tal oferta combinada puede presentar dos modalidades: Oferta íntegramente gestionada por el operador ferroviario, componiéndose el viaje del

cliente de uno o varios tramos ferroviarios, o mixtos entre transportes ferroviarios y otros modos de transporte, respondiendo ante el cliente por el conjunto del proceso de transporte.

Oferta combinada de varios operadores, que unen sus esfuerzos de coordinación de horarios, garantía de enlaces, facilidades de información y distribución, etc. En este caso, cada uno de los operadores es transportista en su tramo, y responde ante el viajero de su parte del transporte.

La intermodalidad debe de ser fomentada mediante acuerdos entre operadores, simplificando los trámites necesarios para la obtención del billete, y asegurando al cliente el resultado conjunto del transporte.

El Tamaño del Mercado A la hora de evaluar el mercado y las posibilidades de captación de una determinada cuota de participación en el mismo, es importante analizar y conocer, en primer lugar, la población que puede servirse a través del modo ferroviario, así como las características sociológicas de esta población y, como consecuencia, sus necesidades de movilidad presentes y futuras.

La cuantificación inicial del mercado de viajes y su reparto por modos es relevante. Ha de tenerse en cuenta, sin embargo, que el escenario de oferta que presenta la aparición de nuevos modos de

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transporte, o de variaciones sustanciales de dicha oferta, puede inducir una variación en el tamaño del mercado, y también cambiar el reparto entre los diferentes modos, ganando cuota los que introducen la nueva oferta o la mejora de atributos que hacen la oferta más atractiva. Por ejemplo, aumentos de capacidad o de frecuencia, o reducciones importantes del tiempo de viaje, pueden ensanchar de forma significativa el propio volumen del mercado.

Existen ciertas variables tales como el precio o la frecuencia, que pueden ser cambiadas fácilmente por cualquiera de los operadores en competencia; por lo tanto la determinación del tamaño del mercado y su reparto entre modos no dependerá tanto de las características actuales de la oferta, sino de las características de la oferta posible con la tecnología disponible por cada uno de los modos de transporte. En este aspecto, el tiempo de viaje, frecuencia, capacidad y límite de precio, son los atributos básicos que configuran la oferta posible, y dan lugar a la determinación de la demanda de cada uno de los modos.

Por lo tanto, es preciso analizar cuidadosamente la incidencia de las características de la oferta tanto en el volumen total del transporte de cada uno de los competidores, como en el reparto entre los modos.

La Segmentación del Mercado. El universo de quienes desean o pueden ser transportados en un determinado ámbito espacial puede ser segmentado por muchos y muy diversos criterios.

La motivación del viaje debe agruparse en varios motivos primarios con características comunes, como por ejemplo:

Trabajo, Negocios, Estudios, Compras, Militares, Gestiones, médicos, etc., Ocio y vacaciones.

Perspectiva Futura. Las características de la movilidad que existe actualmente en función de la oferta no son indicativas de futuras. En efecto, puede haber circunstancias sociales y económicas que alteren fuertemente los hábitos de movilidad de la población. Deben considerarse al menos como un elemento de referencia para realizar las previsiones a muy largo plazo, y para diseñar estrategias en caso de que sea necesario reaccionar ante tales variaciones.

En este sentido, es muy importante anotar varias circunstancias que parece que van a producirse en el futuro:

Las mejoras continuas de las telecomunicaciones repercutirán notablemente sobre los viajes de negocios. En efecto, las tecnologías de información y comunicación, entre otras tecnologías, harán que se pueda prescindir de una parte importante de este tipo de viajes.

El teletrabajo y el desplazamiento de la actividad laboral hacia el sector de servicios, reducirán muchos desplazamientos por motivos laborales. A su vez este proceso generará tiempo libre, y por tanto, más desplazamientos por motivo de ocio.

La progresiva reducción del servicio militar y su sustitución por actividades de otro tipo, motivará una progresiva disminución de este tipo de viajes.

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Las posibilidades que ofrece la utilización de las tecnologías de la información en los estudios, y la creación de centros universitarios más cerca de lugares de residencia, habrán de provocar igualmente una disminución de esta movilidad.

En general, la mejora de la calidad y la reducción de los costos de todos los modos de transporte, así como la elección del nivel de renta, inducirán un aumento global del mercado.

Por tanto debe tenerse en cuenta, de cara al futuro, que el tamaño del mercado crecerá, pero casi todas las movilidades excepto la de ocio, turismo y vacaciones, se verán reducidas.

Ello tiene la ventaja añadida para el operador de que probablemente disminuyan los efectos perversos de la estacionalidad. Así se reducirán las importantísimas puntas de los tráficos de Cercanías en las primeras horas de la mañana, y también las puntas en los viajes por motivo de ocio, puesto que el teletrabajo permitirá adaptar mejor los horarios de trabajo a las necesidades y deseos individuales.

1.3. Características Básicas del Servicio Ferroviario. La incertidumbre está presente en la toma decisiones de toda actividad empresarial, obviamente los niveles de incertidumbre varían de acuerdo a la trascendencia de las decisiones. En este sentido, no es necesario entrar en un análisis detallado del proceso decisorio, sin embargo en el caso de las empresas ferroviarias, estos procesos son muy complejos, lo cual hace necesario una perspectiva amplia. Entre las características se que debe tener en cuenta al analizar el servicio ferroviario destaca que:

a) La función de producción ferroviaria integra muchos procesos, algunos de los cuales se relacionan remotamente con lo propia prestación del servicio. Por ejemplo, la compra, construcción y/o mantenimiento de la infraestructura ferroviaria como vía, terminales, equipos de control y señalización, etc. Forman parte de los activos del propio sistema, a diferencia del transporte carretero, fluvial y aeronáutico donde el costo de la infraestructura y su mantenimiento constituyen variables exógenas. Es decir, para el ferrocarril la infraestructura forma parte de los activos a amortizar y su mantenimiento es uno de los costos de operación debidamente registrados en su contabilidad.

b) Por lo general, los ferrocarriles son empresas integradas verticalmente. Esto les permite decidir sobre las características del servicio a prestar así como del uso de la vía. Se requiere un gran esfuerzo de coordinación e información en comparación a que solo se prestaran los servicios de transporte. Esta situación ha derivado a un estricto control por parte de los gobiernos, incluso aquellos de con grado de intervención estatal en la economía mínimo. Estas reglamentaciones restringen en muchos casos la capacidad del ferrocarril para competir con otros medios de transporte.

c) Las empresas ferroviarias producen una gran cantidad de información sobre sus operaciones, tales como estadísticas internas, contabilidad general, costos de talleres, etc.

d) Obviamente, el ferrocarril como empresa prestataria de servicios, no puede recurrir a la acumulación de existencias como estrategia para hacer frente a las variaciones en la demanda. Lo que se produce es de consumo instantáneo, y si no se vende el total de la oferta de transporte, el exceso se pierde. No es raro que se produzcan desequilibrios en las corrientes de carga transportada en los viajes de ida y vuelta.

e) Cuando se produce exceso de demanda difícilmente puede el ferrocarril estatal compensar sus ingresos mediante el incremento de sus tarifas, tal como es práctica en las aerolíneas y otras empresas de transporte en épocas de temporada.

f) Igualmente se producen contradicciones durante la explotación del sistema ferroviario, ocasionado por la disparidad entre la capacidad de servicio y la capacidad requerida.

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Cuando esta última es inferior a la ofrecida, no siempre es posible dejar atrás la fracción de carga que obligaría a transportar un vagón con poca carga, o retirar un vagón y dejar la carga hasta el próximo tren. Por el contrario, también se imponen límites físicos al aumento de la capacidad u oferta, ya que la longitud máxima del tren está determinada por la pendiente del tramo, la longitud de los desvíos, la potencia de la locomotora.

g) El servicio de transporte se caracteriza por ser heterogéneo y varía considerablemente de acuerdo a sus determinantes de lugar, horario, equipo utilizado, naturaleza de lo transportado, distancias, entre otros factores. Este comportamiento dificulta en extremo la asignación satisfactoria de costos comunes, así como complica determinar con precisión la magnitud de los costos eludibles.

h) Los ferrocarriles desarrollan sus actividades en extensas zonas geográficas. Esto tiene un gran significado para la gerencia ferroviaria, ya que la toma de decisiones está afectada por los fenómenos de retraso y distorsión de la comunicación, por lo que la solución a un problema, adoptada en el centro de control de gestión, puede llegar al lugar de origen cuando la oportunidad de actuar ya ha pasado.

i) Una característica importante en la empresa ferroviaria es la larga vida de gran parte de sus elementos constituyentes. Esto ayuda en algunas ocasiones a diferir el mantenimiento y sustitución de elementos de la vía, por ejemplo, sin un deterioro aparente en el corto plazo de la seguridad. Sin embargo, esta actitud hace que se pierdan de vista las relaciones entre el mantenimiento de la vía con la calidad del servicio prestado y con el costo de producirlo.

j) Otra de las características de los ferrocarriles es que el vehículo no se usa continuamente para el transporte, sino que la mayor parte del tiempo está en espera de que se realice alguna función accesoria para ser cargado en el desvío del usuario, o descargado una vez que llega a su destino, o está en los patios de clasificación de vagones y armado de tren. Se considera que un vagón se mueve en promedio unos 80 Km por día y en forma rentable 10% de su vida útil.

k) Una de las características que es propia a todos los servicios de apoyo a las actividades económicas proporcionados por el Estado, como el trasporte ferroviario, es que estos se planifican para satisfacer con amplitud la futura demanda. Es decir, son dimensionados con capacidades superiores a los actuales requerimientos con el fin de que no constituyan un freno a la planificación económica del país a futuro. Lo anterior resulta en prestaciones antieconómicas.

l) En el campo ferroviario se han desarrollado importantes aplicaciones informáticas dirigidas a sus gestión, simulación, diseño, etc. Sin embargo, también es cierto que esta es una de las pocas actividades económicas que aun ofrece tantas y tan prometedoras aplicaciones en el campo del desarrollo de sistemas.

m) En el ferrocarril se impone un modelo gerencial a largo plazo y con mucha continuidad lo cual favorece el desarrollo e implantación de una gerencia integral, requierendo importantes recursos y de un periodo más o menos prolongado. Si se tratara de una empresa con cierta movilidad y cambios frecuentes en su organización, no se justificaría hacer el esfuerzo y la inversión para desarrollar un modelo gerencial con una visión integral para apoyar las operaciones ferroviarias.

n) Las empresas ferroviarias reciben orientación del gobierno central. Aun en las economías de mercado existe una normativa bastante estricta en cuanto al comportamiento de los ferrocarriles, la cual influye sobre las políticas de gestión de estas empresas de trasporte. Específicamente en Venezuela, de acuerdo a lo estipulado en el decreto 1.445 dictado en la Gaceta Oficial de la Republica Bolivariana de Venezuela, Nº 37.313 del 30 de octubre de 2001, la responsabilidad del sistema ferroviario recae sobre el Instituto Autónomo Ferrocarriles del Estado (IAFE) adscrito al Ministerio de Infraestructura.

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Disociación Servicio-tipo de Material. Un servicio no es un tipo de material. Esta idea supone deshacer la identificación existente entre el servicio y tipo de tren. El material empleado debe ser transparente para el cliente, que sólo necesita conocer las características comerciales del servicio. La utilización de un material u otro, dependerá de condicionantes económicos y operativos, sin que el cliente deba llegar a percibirlo.

Quizá la asociación entre producto y tipo de material procede de una antigua costumbre ferroviaria al designar en la guías a los trenes por el material empleado. La asociación producto-tipo de material no es sólo un anacronismo, sino que tiene no pocos inconvenientes.

Inconvenientes de la asociación material-Servicio. La asociación entre tipo de material y producto comercial, tiene los siguientes inconvenientes:

Aumenta los vehículos inmovilizados notablemente, ya que aunque éste se calcula como un porcentaje respecto al total de vehículos en servicio, lo cierto es que existen unos mínimos, y si se trata de series cortas los mínimos de cada serie harán que la relación parque útil/parque no utilizable sea desfavorable en muchos casos, con lo que aumentará el peso del inmovilizado sobre los servicios que se realizan.

Si todos los trenes empleados en una línea tienen la misma capacidad, la oferta que habría que dar a todas las horas del día en estos corredores sería siempre la misma. Pero como las plazas ofertadas no tienen que ver con la demanda real de la línea, en algunos casos se incurriría en costos operativos muy superiores por aumento de las frecuencias, y en otros se produzcan desaprovechamientos importantes en las plazas.

En algunos tramos de ciertas líneas coexistirán necesariamente dos o tres tipos de material y por lo tanto, si se asocia el tipo de material al producto, coexisten dos o tres productos. Ello confunde a los clientes, dificulta la venta, y reduce la deseable transparencia de la oferta.

Ventajas de la disociación. Por contra, la disociación producto-material tiene otras ventajas:

Permite la explotación conjunta del total de trenes con las consiguientes reducciones del inmovilizado y la existencia de reservas aptas para todos los trenes que pueden compartirse mejorando la rentabilidad y la fiabilidad.

Se puede lograr un aprovechamiento más intensivo de los vehículos más nuevos, y con mayor costo de amortización, dejando para reservas y puntas los vehículos de menor calidad, menor costo y más posibilidades de adaptarse a situaciones inesperadas.

1.4. Principales Atributos del Servicio Ferroviario. De los diferentes atributos que pueden llegar a caracterizar el servicio ferroviario, los más relevantes se pueden agrupar en unos de primer nivel, y otros de segundo nivel. Los primeros serían los siguientes:

Frecuencia y adecuación de horarios, Tiempo de viaje, Precio: valores absolutos y sistema de discriminación.

Los atributos de segundo nivel más importantes serían:

Puntualidad, Seguridad, Servicios a bordo y acomodación. Ergonomía, Fiabilidad, Conectividad, integración en red, intermodalidad.

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Los atributos de segundo nivel, en general, tienen menor influencia a la hora de decidir viajar o no viajar, y una vez decidido viajar, hacerlo en un modo de transporte u otro. No obstante, los atributos de primer nivel, considerados los más importantes a la hora de decidir viajar y elegir el modo de transporte, están también relacionados entre sí. La frecuencia se relaciona con el tiempo de viaje a través del concepto de tiempo ciclo y el tiempo se relaciona con el precio a través de la valoración que cada viajero hace de su propio tiempo.

El tipo de material rodante empleado no es un atributo del producto, aunque sí lo puedan ser ciertas características del mismo como la velocidad, características de ergonomía y confort, habitabilidad, etc.

Atributos de Primer Nivel

La Frecuencia En el mundo del transporte de viajeros, la frecuencia es un atributo o característica del producto que mide el número de servicios que se ofrecen por unidad de tiempo, generalmente al día, pero también a la semana o al año. Por ejemplo, si entre dos ciudades determinadas vuelan 10 aviones al día por sentido, la frecuencia es mayor que si vuelan 5 aviones al día por sentido.

La palabra frecuencia explica cada una de las salidas de un tren, de un avión o un autobús, aunque realmente frecuencia tiene significado solamente en relación con una unidad de tiempo.

Frecuencia. Es el número de oportunidades de viaje en que se concreta la oferta del transporte. En el caso del transporte ferroviario, la frecuencia se mide normalmente en el número de trenes que circulan cada día por sentido entre dos puntos, pero no hay ningún inconveniente en medir la frecuencia en número de trenes a la semana o incluso al año. La frecuencia tiene gran importancia no sólo porque constituye unos los parámetros básicos de la oferta y de los inductores de costos, sino también porque es en muchos casos uno de los atributos más importantes del producto.

Periodo medio. El periodo es el tiempo entre servicios. Podría definirse el periodo medio como la media de tiempo entre la salida de dos servicios consecutivos. Para su cálculo, se toma la diferencia de tiempo desde la salida del primer servicio hasta la salida del último, y se divide por el número de servicios en el día menos uno.

Por ejemplo, Si en una relación hay 11 servicios por sentido al día, el primero de los cuales sale a las 7:00 y el último a las 21:00, el periodo medio es de: (21-7) / (11-1) = 1,4 horas, es decir, de 1h, 24’. Supone que, por término medio, cada hora y 24 minutos sale un tren.

El periodo medio es un concepto muy importante, porque en las relaciones de alta frecuencia debe sumarse un término relacionado con el periodo medio al tiempo global de viaje para obtener el tiempo relevante para una parte de los clientes.

Frecuencia y Capacidad Frecuencia y capacidad son dos atributos del producto muy relacionados entre sí, pero que no deben confundirse. En efecto, si en una relación se desea ofrecer un cierto número de plazas al día, ello puede hacerse con un determinado número de trenes de una cierta capacidad, o el doble de trenes con la mitad de capacidad cada uno. En ambos casos, la oferta de plazas es la misma, aunque la frecuencia en el segundo caso es doble que en el primero.

Las razones por la que suelen confundirse frecuencia y capacidad son las siguientes:

Con frecuencia se emplea una relación determinada vehículos con un número constante de plazas, por lo que un aumento de la frecuencia supone normalmente un aumento correlativo de la capacidad.

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Por contra, si sólo se dispone de un tipo de vehículo (que no puede circular en doble composición), únicamente puede aumentarse la capacidad incrementando la frecuencia.

Como un aumento de frecuencia suele traer consigo un aumento del número de viajeros transportados, suele ser preciso incrementar a su vez la capacidad total del sistema para poder hacer frente a este aumento de la demanda inducido por el aumento de la frecuencia.

Sin embargo, como se entiende fácilmente, capacidad y frecuencia son dos atributos diferentes, y es perfectamente posible aumentar la frecuencia sin aumentar la capacidad, o incluso disminuirla.

Frecuencia Absoluta y Frecuencia Útil. Aunque se ha sentado la premisa de que la frecuencia se mide por el número de trenes que en un periodo determinado circulan entre dos puntos, es preciso complementarlo con el concepto de frecuencia útil que se utilizará en adelante como sinónimo de frecuencia. La frecuencia absoluta y la frecuencia útil son diferentes por dos razones:

Posible coincidencia de horarios en origen o destino, Un tren puede no ser una alternativa válida para un cliente determinado.

Diferenciación de horarios. Un tren constituye una frecuencia útil sólo cuando aporta una opción diferenciada en el horario de otra. Es decir, si un tren de larga distancia circula separado de otro 5 minutos, por ejemplo en el caso de un tren desdoblado, no se debe contabilizar el segundo como una nueva frecuencia útil, pues al viajero no le aporta ninguna alternativa de horario adicional.

Un criterio práctico que se propone para determinar cuándo un servicio constituye una frecuencia útil por diferenciación de horario, sería toda aquella que su distancia horaria con la anterior y la siguiente sea superior a un 25% del periodo medio.

Así por ejemplo, si en una relación o ruta haya lo largo del día, y en un sentido determinado, un total de 11 trenes, de los cuales el primero sale a las 7:00 y el último a las 20:00, el periodo medio es de (20-7) / (11-1) = 1,3 horas (l h, 20’); por lo tanto se consideraría frecuencia útil (por estar diferenciada de los demás horarios) aquella cuya diferencia horaria al tren anterior o posterior (al más próximo de los dos) sea mayor de 1,3 x 0,25 = 0,325 horas, es decir, de 20 minutos. De forma que si a las 7:00 hay un tren y otro a las 7: 10, este segundo no aporta una frecuencia horaria diferente del primero.

Posibilidad de utilización para el cliente concreto. La frecuencia tiene su sentido para cada cliente determinado. Por ello, si a un cliente se le ofrece un tren que no lleva el tipo de plaza o de acomodación que desea, realmente no constituye una frecuencia útil para ese viajero concreto.

Es importante retener la idea de que la frecuencia puede ser diferente para cada segmento de clientes, y si los trenes no ofrecen toda la gama de tipos de plazas, aunque se aumente el número de trenes no necesariamente se aumenta la frecuencia útil para todos los segmentos de clientes.

Si se producen determinadas faltas de oferta de tipos de acomodación en algunos trenes, pudiera suceder que la frecuencia percibida por los clientes fuese menor que la frecuencia realmente ofertada por el operador.

Por otro lado, puede ocurrir que un tren o un avión no pueda ser utilizado por un viajero concreto por razones tarifarias o de tipo de billete. En este caso, aunque exista la frecuencia y el tipo de plazas deseado por el cliente concreto, no constituye frecuencia útil para él por cuanto no puede utilizarla por razones tarifarias o las condiciones de acceso.

Pérdida de productividad de la frecuencia. Se denominará pérdida de productividad de la frecuencia, a la diferencia (medida en porcentaje) entre la frecuencia útil y la frecuencia absoluta.

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Si la primera es un 70% de la segunda, se ha perdido la utilidad de un 30% de la frecuencia por diversas causas.

En los modelos en que aparezca la frecuencia como variable de decisión, ha de emplearse la frecuencia útil, y por ello se introduce el concepto de pérdida de productividad.

Clasificación de la Frecuencia. No existe ninguna definición del número de servicios que deben considerarse para establecer distintos niveles de frecuencia. Se propone la siguiente tipología para servicios de media y larga distancia:

Frecuencia baja: Se entiende por tal la que tiene hasta un máximo de 3 servicios al día por sentido en la relación de que se trate. Este tipo de frecuencia es más habitual en los recorridos muy largos, mayores a 6 horas de viaje. En estos el viajero no es especialmente sensible a la frecuencia por tener que emplear una parte importante del día o de la noche en el viaje.

Frecuencia media: Puede denominarse frecuencia media a aquella que tiene una oferta de 4 a 6 servicios al día y es habitual en tiempos de viaje que oscilan entre las 4 y las 6 horas. En este caso los volúmenes de viajeros ya son suficientes como para justificar, en muchos casos, este tipo de frecuencia.

Frecuencia alta: Podía denominarse frecuencia alta la que supone más de 7 servicios al día por sentido. Definiría ya una relación tipo Interurbano, y es normal para viajes con una duración menor de 3,5 horas.

Frecuencia muy alta: Podría denominarse frecuencia muy alta a la que supone un tren o más cada hora, más de 14 servicios al día por sentido. Normalmente tiene sentido en relaciones con tiempos de viaje inferiores a las 3 horas, y con volumen de viajeros suficiente para justificar esta frecuencia.

Frecuencia sin horario: La frecuencia sin horario es aquella que dependiendo del tipo de servicio, permite a los clientes olvidarse del horario del tren; es decir, ir a la estación para tomar un tren sin preocuparse de cuál es la hora del tren. Es muy frecuente en las horas punta en Cercanías.

La Elasticidad de la Demanda Respecto a la Frecuencia. Más frecuencia significa más viajeros. Si se igualaran todos los factores que influyen en la decisión de viajar y en la elección del operador: igualdad de tiempos de viaje, de precios, de calidad de la oferta del propio operador y de todos los competidores; con una mayor frecuencia de trenes, la demanda es mayor.

Es decir, si en un determinado escenario de oferta, un operador aumenta su frecuencia poniendo en circulación un tren más, aumentará el número de viajeros. Se considera que no hay razón para que ninguno de los que ya viajan con el operador dejen de hacerlo, pero siempre habrá alguna persona que no eligió al operador por no disponer de un horario adecuado a sus necesidades, y la nueva frecuencia puede satisfacerlo.

Las razones por las que la elasticidad de la demanda respecto a la frecuencia es positiva, son dos:

Más frecuencia significa más alternativas de horarios para las personas a las que no convenían los horarios existentes.

Más frecuencia significa menos tiempo de espera en la estación para tomar el tren, lo que en muchos casos puede ser percibido como un tiempo de viaje inferior para el conjunto del proceso de transporte.

Valores de la elasticidad de la demanda respecto a la frecuencia. Se ha explicado que la elasticidad de la demanda respecto a la frecuencia es positiva, es decir, que un aumento de la

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frecuencia significa un aumento del número de viajeros transportados. Ahora el problema consiste en determinar el valor concreto de la elasticidad; es decir, cuánto crece el número de viajeros para un aumento de la frecuencia. Esto es un problema mucho mas complejo, pero sobre el que caben hacerse las siguientes reflexiones:

La elasticidad de la demanda respecto a la frecuencia es muy diferente según segmentos del mercado. Así es alta en viajes por motivo de trabajo, menor en viajes por gestiones o estudios, y más baja en viajes por motivo de ocio.

La variación de la demanda con la frecuencia depende mucho de la frecuencia inicial. Con frecuencias altas, la elasticidad baja mucho.

Determinación de la frecuencia óptima La determinación de la frecuencia más adecuada de un operador en una relación dependerá de lo siguiente:

Volumen de viajeros a transportar en el periodo considerado: Cuantos más viajeros haya, más posibilidades habrá de aumentar la frecuencia, ya que en definitiva, el número de viajeros que se transportan al día será el número de trenes que hay al día por el número medio de viajeros que van en cada tren.

Sensibilidad del viajero respecto a la frecuencia: La sensibilidad de los viajeros respecto a la frecuencia, ha de ser un elemento fundamental a la hora de determinar las frecuencias necesarias.

Por ejemplo, si se deben transportar 1.000 viajeros al día, pero estos viajeros son fundamentalmente vacacionales, segmento del mercado poco sensible a la frecuencia, probablemente con 2 trenes de 500 plazas podría ser suficiente. Sin embargo, si se trata de viajeros de negocios, y deben poder realizar la ida y la vuelta en el día, probablemente los 1.000 viajeros justifiquen al menos 5 ó 6 frecuencias diarias, con tramos de menor número de plazas.

Frecuencia y tiempo de viaje de la competencia: La frecuencia ofertada por los competidores es también un elemento muy importante a la hora de fijar la frecuencia propia. La variedad de ellas que ofrecen los competidores puede arrastrar frecuencias superiores a las que serían necesarias si no existiese la competencia.

Las ventajas que suponen para el cliente una frecuencia más alta, sobretodo si se trata de una diferencia relativa respecto a los competidores.

La incidencia que la frecuencia tiene sobre el tiempo de viaje medido a través del llamado Tiempo Ciclo. En este sentido, un incremento de la frecuencia puede aparecer a ciertos clientes como una reducción del tiempo de viaje.

Sensibilidad del costo respecto a la frecuencia: En la medida en que los costos aumenten menos al incrementar la frecuencia, será posible ofrecer a los viajeros más oportunidades de viaje.

Relación entre frecuencia y tiempo de viaje. Existe una relación muy importante entre la frecuencia y el tiempo de viaje, ya que en muchos casos lo relevante para el cliente es el tiempo total invertido en el desplazamiento, y éste tiene mucho que ver no sólo con lo que tren tarde en moverse entre la estación de origen y la de destino, sino también con el tiempo necesario para llegar a la estación, y esperar a que haya un tren que pueda tomar.

La consideración de una parte del periodo medio como integrante del tiempo total de viaje, permite además una simplificación dejando sólo dos atributos como relevantes: precio y tiempo de viaje + frecuencia, y reduce a estas dos únicas variables un problema que si tuviera tres variables independientes resultaría mucho más complejo.

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Tiempo de Viaje Uno de los atributos más importantes del servicio del transporte es el tiempo de viaje. En efecto, salvo para cierto tipo de viajes de placer, las personas desean emplear el menor tiempo posible de sus vidas en sus desplazamientos.

Debe entenderse que en el transporte, el cliente hace un aporte necesario para que el servicio pueda prestarse. El transportista aporta el vehículo y otros elementos inherentes al proceso, y el viajero aporta su propio tiempo. Por lo tanto, para el viajero, el costo del desplazamiento no es sólo lo que paga al transportista, sino también se incrementa con lo que él aporta en términos de compensación por las incomodidades y, sobre todo, por el valor que otorgue a su propio tiempo.

Los Niveles de Análisis del Tiempo de Viaje.

A la hora de analizar el tiempo de viaje que se ofrece al cliente pueden considerarse varios niveles:

Tiempo de transporte (T1): Se trata del tiempo transcurrido desde que el tren sale de la estación de origen y llega a la de destino. Este tiempo coincide con el tiempo que desde el punto de vista de las operaciones se llamará Tiempo-tren.

Tiempo de transporte (T1) = Tiempo en el tren (de salida a llegada)

Tiempo de viaje (T2): Se incluyen aquí, además del tiempo del transporte, otras operaciones necesarias desde que el viajero llega al terminal de origen hasta que sale del terminal de destino. En concreto la diferencia entre el Tiempo de transporte (T1) y el Tiempo de viaje (T2) estriba en que el Tiempo de viaje (T2) es el tiempo de transporte (T1) más el tiempo de permanencia en las terminales.

Tiempo de viaje (T2) = Tiempo en el tren (T1) + Tiempos en estación (facturación, control de accesos, recogida de equipaje, etc.) + Tiempos de incertidumbre (retraso esperado, etc.)

Tiempo Centro a Centro (T3): Se refiere al tiempo global desde el centro medio de residencia o de trabajo de la población de la ciudad de origen hasta el centro de la ciudad de destino. En este caso, se añaden al Tiempo de viaje (T2) los tiempos necesarios para el acceso en coche desde el centro de la ciudad de origen hasta el terminal de salida, y desde el terminal de llegada hasta el centro de la ciudad de destino.

Tiempo Centro a Centro (T3) = Tiempo de viaje (T2) + Tiempo de desplazamientos al centro de la ciudad (en origen y destino)

Tiempo Ciclo (T4): Llamaremos Tiempo ciclo al Tiempo de Centro a Centro (T3) incrementado en una parte del intervalo entre salidas de los trenes (por ejemplo, el 50%).

Tiempo ciclo (T4) = Tiempo Centro a Centro (T3) + 0,5 Periodo medio

Este Tiempo ciclo se debe utilizar para la comparación entre modos de transporte para los viajes con motivo de trabajo y negocios, así como para tiempo de viajes reducidos y distancias cortas, En estos casos concretos no es relevante la relación entre tiempos globales de viaje sino entre Tiempos ciclo.

Tiempo relevante: La determinación de cuál es el tiempo de los anteriores que percibe el cliente, o cuál resulta decisivo a la hora de tomar uno u otro modo de transporte, varía según la duración del viaje y según las motivaciones del mismo, Ya se verá que incluso cada tiempo se valora de forma diferente por el mismo cliente.

Para viajes de gran duración, el peso de las operaciones que diferencian el tiempo T1 del T2, y éste del T3, es inferior, y por lo tanto se tenderá a considerar el T1 Para viajes cortos se tenderá a considerar el ciclo global,

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Esto se comprueba con la antelación con que los clientes llegan a los trenes: para recorridos muy largos suelen llegar con bastante anticipación, mientras que para recorridos más cortos llegan al tren con el tiempo mínimo imprescindible.

Importancia de los tiempos “accesorios”: En todo caso, debe retenerse la idea de que para viajes de duración corta y en relaciones de alta frecuencia es muy importante reducir la diferencia entre los tiempos T2 y T3 respecto al Tl ya que es muy probable que sea altamente relevante el T2 e incluso el T3 para muchos clientes, y sin embargo la reducción de la diferencia entre el T3 y el T1 es más fácil de conseguir que la reducción del tiempo de desplazamiento Tl Es decir, suele ser más fácil reducir los tiempos “accesorios”, que el tiempo de viaje propiamente dicho.

Elasticidad de la Demanda respecto al Tiempo La elasticidad de la demanda al tiempo de viaje depende de las causas de la movilidad y del tiempo de estancia en destino: así, la movilidad por motivos de trabajo / negocios es muy sensible al tiempo de viaje, y resulta menos sensible eh los viajes con motivos de ocio o vacaciones; es mayor para estancias cortas en destino que para viajes con mayores tiempos de permanencia. Elasticidad según el motivo del viaje: De alguna manera, los clientes están midiendo el costo de oportunidad de su propio tiempo. Por ello, cuando se trata de tiempo, en jornadas de trabajo vale más que el tiempo de descanso; el tiempo de las personas ocupadas vale más que el tiempo de los inactivos; el tiempo de un viaje que se realiza todos lo días es más valioso que el de un viaje esporádico. En consecuencia, puede suponerse que hay una gran correlación en la elasticidad de la demanda respecto al tiempo de viaje, el tipo de ocupación de la persona que viaja, y el motivo y frecuencia del viaje.

Elasticidad según el tiempo de permanencia en destino: De otro lado, la elasticidad de la demanda respecto al tiempo de viaje también tiene correlación con el tiempo que se va a estar en destino, si se va a realizar el viaje de ida y vuelta en el día, existe una mayor elasticidad respecto al tiempo de viaje que si se va a estar en destino un mes. En definitiva, se trata de reflejar la idea de que el viaje debe ocupar una parte significativa mente pequeña del tiempo de estancia en destino.

El Precio Uno de los atributos del producto más importantes, en la determinación del volumen de la demanda, es el precio. Del precio es relevante tanto su valor absoluto, como la flexibilidad y la capacidad de adaptarse a las diferentes necesidades de cada uno de los segmentos del mercado.

El precio y la percepción media: El precio se mide en unidades económicas por viajero y para un trayecto determinado. Como es muy frecuente que el precio aumente al crecer la distancia a recorrer, las comparaciones de precios se suelen hacer en términos de unidades monetarias por viajero kilómetro, lo que permite hacerse una idea del precio relativo abstrayéndolo de la longitud del trayecto a recorrer. Variabilidad del precio: Resulta importante para realizar análisis conocer el valor del precio medio y su variación. Estas variaciones se pueden referir a un tren o a un grupo de trenes, a una fecha o a un periodo, o incluso al año completo, según cual sea el objeto del análisis. Pero es muy importante conservar la referencia del precio medio con la de su variabilidad. Esta variabilidad se puede medir de tres formas:

Descuento medio: Se trata del porcentaje entre el precio medio pagado y el precio medio según tarifa, cuando hay varias se pondera de acuerdo con las plazas ofrecidas de cada precio.

Desviación típica de la percepción media: Cada viajero ha pagado un precio. La media ponderada de estos precios es lo que se ha definido como percepción media.

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Pues bien, la desviación típica de estas percepciones de cada viajero contribuye a medir la discriminación de precios practicada.

Rango de precios: Se trata de medir la diferencia entre lo que paga el viajero que más ha pagado y el que menos para un mismo recorrido. Ello también da una idea de la variación entre los precios.

Incidencia del recorrido: Los recorridos de los viajeros se contabilizan en el modo de transporte utilizado, pero que no necesariamente son iguales para una relación determinada entre dos puntos. Lógicamente el avión tiene el menor recorrido en kilómetros entre dos puntos, normalmente la carretera tiene un recorrido algo mayor, y el ferrocarril suele ser sensiblemente superior. Esta observación, que puede parecer de escasa relevancia, sí que es importante en ciertas relaciones, al comparar los precios relativos entre diferentes modos de transporte. Ecuación económica básica: Los ingresos por venta de billetes se expresan, como se ha señalado, en UM por viajero.kilómetro, que es la unidad básica de demanda. Los costos, como se indicará mas adelante, deben medirse en UM por plaza.kilómetro ofrecida, que es la unidad básica de oferta. Y como el coeficiente que relaciona los viajeros.kilómetro con las plazas.kilómetro es el Aprovechamiento (A), la ecuación económica básica de un operador a aplicar a un tren o un conjunto de trenes sería la siguiente:

Margen / vk = Ingresos / vk - (Costo / pk) / Aprovechamiento

Esta ecuación, comparada para varios trenes o servicios, o incluso para diferentes modos de transporte sirve para analizar de forma general los puntos fuertes y débiles de unos y otros. Permite conocer, en definitiva, si el servicio analizado tiene un problema de ingresos, de costos o de ambos.

Política de Precios. La formulación de una adecuada política de precios es uno de los puntos más difíciles de la definición del servicio, además es uno de los que más fuertemente condiciona los resultados económicos del operador. Por otra parte, incide de manera importante en el posicionamiento del servicio y es consecuencia de la estrategia concreta del operador, por lo que resulta imposible fijar reglas de validez universal al respecto.

Por lo indicado, es improcedente e inviable proponer aquí una definición de la política de precios, aunque sí se pueden explicitar algunas reflexiones generales:

El transporte es un servicio que se presta en un mercado cada vez más competitivo: y por lo tanto el precio lo marca el mercado. En caso de estar el mercado mucho más regulado, el precio lo fija el productor, y al operar en cuasi monopolio, el precio fijado tiene como referencia el costo de producción. En otras ocasiones, el precio se ha considerado político y era fijado por autoridades administrativas por razones de política económica o social.

La existencia de un mercado en competencia forzará los precios a largo plazo a la baja en la medida en que los operadores tendrán que reducir sus costos para poder competir. La evolución de la tecnología, la mejora de la productividad y la actual falta de eficiencia en el sector permiten prever una rebaja importante de los precios.

La política tarifaria podría ser influenciada por los siguientes factores:

La demanda es especialmente sensible al precio: En general se produce en el transporte una elevada elasticidad de la demanda respecto al precio. Y ello por varias razones:

El transporte pocas veces es un servicio de primera necesidad. De hecho, una parte importante de los viajes son prescindibles, esta regla general encuentra una importante excepción en muchos servicios de cercanías.

El uso de un modo de transporte determinado tiene, en general, muchos sustitutivos.

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Una parte importante de la población tiene vehículo propio, por lo que el costo marginal de la utilización del vehículo sirve como referencia para muchos posibles viajeros.

Supuestamente para los viajes de negocios no es significativa la elasticidad respecto al precio, realmente esta elasticidad es, en general, menor que en los desplazamientos por motivo de ocio, ya que los viajes de negocio suelen pagarlos las empresas. No debe afirmarse que esta movilidad sea insensible al precio.

El ferrocarril presenta muy fuertes economías de densidad, es decir, que los costos por plaza se reducen fuertemente al aumentar la capacidad y ocupación de los vehículos. Ello conduce a considerar el ferrocarril como un modo de transporte especialmente masivo.

El ferrocarril es un modo de transporte tecnológicamente adecuado para la discriminación de la oferta: En un mismo tren pueden ofrecerse diferentes clases o tipos de servicios, siendo el modo más adecuado que otros para esta segmentación física. Ello parece aconsejar aprovechar esta diferenciación en la oferta de un mismo tren para discriminar precios y lograr consecuentemente el mayor número de viajeros. El transporte tiene una demanda muy variable en el tiempo, lo que induce sobrecostos muy importantes: No es aventurado pensar que una parte importante de los operadores pudieran tener unos costos inferiores en un 30-40% si la demanda fuese uniforme en el tiempo. Ello significa que los costos del transporte son muy diferentes según los días y las horas. Estos sobrecostos se producen normalmente a la vez para todos los operadores en competencia, lo que hace pensar que un comportamiento racional de todos ellos tienda a estimular por vía tarifaria la utilización de los sistemas de transporte en periodos de menor demanda, y a desviar por la misma vía los tráficos de punta a días u horas colaterales.

El óptimo económico se obtendrá con una política de precios muy discriminada pero transparente: La discriminación de precios por tipos de oferta, y por fechas/horas puede suavizar los efectos de la estacionalidad. Se requiere una gran transparencia y posibilidades de conocimiento por parte de los clientes potenciales. Los modernos sistemas de información ayudarán en este sentido.

Atributos de Segundo Nivel Se ha indicado anteriormente que algunos atributos del producto se consideran de segundo nivel porque se entiende que su peso es menor en las decisiones de viaje o selección del modo. Algunos de estos atributos aparecen en la percepción de los clientes combinados o integrados en otros. Aún cuando no son los más decisivos, no puede negarse su importancia, ya que forman parte de la imagen de cada operador o modo de transporte.

La puntualidad Se considera la puntualidad como un atributo del producto de segundo nivel, porque aunque es valorado como importante por muchos viajeros, no es en general una variable determinante a la hora de decidir viajar o no hacerlo, o utilizar un determinado modo de transporte en lugar de otro.

La importancia que se concede a la puntualidad varía notablemente según la motivación del viaje, y en menor medida según su duración. Así, en viajes de tiempos más cortos se requiere normalmente más puntualidad en términos absolutos por lo que las variaciones de exigencia de puntualidad son más importantes cuando la motivación de viaje es trabajo o ciertas gestiones, mientras que para los viajes de ocio y familiares la puntualidad tiene menos importancia.

De cualquier manera, en la percepción de los clientes, la puntualidad puede considerarse incluida en el tiempo de viaje, ya que si el viajero espera un determinado retraso medio, es como si pudiera prever que la hora de llegada efectiva será la hora de llegada real más el retraso que espera. De

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alguna forma es como si para ese cliente que duda de la puntualidad del sistema del transporte, se alargase el tiempo de viaje.

Seguridad Se considera que la seguridad de un modo de transporte no es una variable que condicione de forma importante y directa la decisión de viajar o la elección del modo de transporte. Buena prueba es el hecho de que el vehículo particular siendo uno de los modos con los menores índices objetivos y percepción subjetiva de seguridad es el que mueve la mayor parte del tráfico de viajeros en todo el mundo.

Medida de la seguridad: La objetivación de la seguridad es difícil de realizar por cuanto existen diferentes escalas para medir dicha seguridad. Los problemas por los que se llegan a conclusiones diversas manejando los mismos datos “objetivos” son varios:

Los índices son muy diversos según el número de víctimas se considere por viaje, por hora de traslado, o por km recorrido. Además, un índice no es siempre un buen indicador del riesgo, puesto que la función víctimas-tráfico se representa por una tendencia y un índice solo da un punto de la misma.

A veces se cuantifican los accidentes de forma inadecuada. Deben considerarse las víctimas entre los viajeros del modo en cuestión, y no los provocados por el modo.

Se observan diferencias en el concepto de accidente mortal, en función del tiempo transcurrido entre el momento del siniestro y el fallecimiento.

Se mezclan con frecuencia datos de recorridos urbanos e interurbanos. Así como para el tren la seguridad en unos y otros es casi la misma, para el coche particular y sobre todo para el autobús no lo es.

Como afortunadamente hay una gran seguridad en casi todos los modos de transporte, las víctimas en una red ferroviaria o en la aviación en el país son muy pocas, habiendo años en que no se registra ninguna. Sin embargo, un sólo accidente de un modo masivo provoca muchas víctimas, lo cual puede distorsionar la estadística.

Hay que diferenciar entre los índices de frecuencia y gravedad de los accidentes, ya que un modo de transporte puede sufrir accidentes y no tener necesariamente víctimas, mientras que en otros casos el accidente sí conlleva la existencia de víctimas (por ejemplo el avión). Por ello, un sistema razonable de comparación de la seguridad habrá de tener presente los siguientes parámetros:

Diferenciar los índices por viaje, por tiempo y por recorrido, y establecer “funciones de riesgo” cuando los índices no sean representativos de la evolución posible.

Utilizar series temporales largas y medias móviles para modos de transporte con pocos accidentes, pero con posibilidad de muchas víctimas por accidente.

Excluir los datos de los servicios urbanos, al menos en el caso del autobús.

Comparación de Riesgo en Diferentes Modos de Transporte (Víctimas por cada 100 millones de pasajeros, horas o km)

Modo de Transporte Por viaje Por hora Por km Motocicleta 100 300 9,7 Avión 55 15 0,03 Barco 25 12 0,6 Bicicleta 12 60 4,3 A Pie 5,1 20 5,3 Vehículo 4,5 15 0,4 Tren 2,7 4,8 0,1

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Seguridad comparativa del tren y el autobús (España)

Ferrocarril Autobús Años Viajeros/km

(en millones de vk) Fallecidos Viajeros/km (en millones de vk) Fallecidos

1986 15.646 2 15.576 34 1987 15.394 3 16.556 75 1988 15.716 8 17.678 70 1989 14.715 7 18.727 40 1990 15.476 6 19.631 40 1991 15.022 3 21.182 31 1992 16.367 1 20.291 105 1993 15.234 8 22.305 35 1994 14.853 0 22.723 25 1995 15.313 2 23.943 35 1996 15.605 0 22.742 57

Comodidad, Accesibilidad y Otros Atributos La comodidad: Cada vez es mayor la comodidad exigida, porque el nivel de vida va aumentando y las incomodidades las compara cada persona con su entorno de vida habitual. La comodidad incluye lo siguiente:

Confort ambiental: aire acondicionado, ausencia de ruidos y de olores, de aceleraciones bruscas;

Una acomodación adecuada: dimensiones y comodidad de la plaza, y las posibilidades de interrumpir la vida habitual lo menos posible durante del viaje.

Servicios adicionales: en este sentido, la posibilidad de contar con aseos, cafetería, restauración, televisión o video aumentan la comodidad.

El ferrocarril por su concepción tecnológica es un medio adecuado para aumentar la comodidad a los clientes; y en el futuro cabe prever que la comodidad sea uno de los elementos diferenciales entre los operadores, por lo que al igualarse precios, tiempo de viaje y frecuencias los factores relativos a la comodidad pueden decantar el resultado en un sentido u otro.

El ferrocarril como medio de alta capacidad, permite disponer de más espacios y mayores zonas comunes que en otros modos de transporte: cafetería, plataformas, aseos, maleteros. Asimismo las aceleraciones, laterales y transversales, son menores que en otros modos, lo que favorece el confort. Reflexiones sobre la comodidad y accesibilidad: Cada tipo de servicio o de producto es diferente, y el grado de comodidad dependerá del tipo de servicio que pretende dar cada operador. Se presentan algunas reflexiones sobre cómo puede planearse la comodidad de los vehículos con el fin de mejorar lo asociado a ella:

La limpieza es cada vez más un elemento de confort muy valorado por los clientes, probablemente el más importante. Una exquisita limpieza interior y exterior del tren será valorada inmediatamente como una mejora del confort percibido.

La climatización, especialmente en los climas muy cálidos, es otro atributo cada vez más valorado, y al estar ya muy extendido puede considerarse como una condición necesaria, aunque no suficiente, aceptada por el cliente.

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El espacio útil a disposición de los viajeros debe ser mayor cuanto mayor sea la duración del viaje. El espacio útil se mide tanto en distancia entre asientos, distancia al asiento contiguo y a la pared, anchura de pasillos, existencia de zonas comunes, espacios para “estirar las piernas”, para fumar en los coches de “no fumadores”, etc.

Los asientos tienen gran importancia. Los clientes valoran que éstos sean orientables en el sentido de la marcha como en el automóvil, en el autobús y en el avión, y la posibilidad de reclinar el respaldo del asiento.

Las aceleraciones laterales admitidas en el ferrocarril son tradicionalmente menores a las de otros modos de transporte, singularmente los que circulan por carretera. Ello es lo que permite realizar actividades en el tren, tales como leer, o en su caso, escribir. Es importante no rebasar las velocidades máximas que inducen aceleraciones laterales sobre el viajero del orden de 0,65 m/s2, lo cuál permite unas determinadas velocidades de paso por las curvas.

Los servicios de información y entretenimiento al viajero como video, información de la velocidad de circulación, próximas paradas, informaciones sobre los destinos, etc. También es muy valorado la posibilidad de elegir la programación de audio o de video por parte de los clientes, y de llamar por teléfono o estar localizable durante el viaje.

Para viajes largos, se precisa la realización de diferentes tipos de actividades, que de alguna manera están reduciendo psicológicamente la duración del viaje. Así, el reparto de prensa, la distribución de un “snack” o el servicio de comida, etc., reducen psicológicamente la duración del viaje.

Los procesos accesorios al viaje son singularmente importantes para el cliente. Mejorar el tiempo para adquirir el boleto. La información previa al viaje y la venta de billetes debe ser simplificada todo lo posible, ofreciendo al cliente la posibilidad de obtener el billete en su propio domicilio, a través de Internet, en un cajero automático o a través de agencias de viaje con un mínimo esfuerzo, y con la máxima posibilidad de que escoja el tipo de acomodación que él desea

Al viajero le importa el servicio puerta a puerta. Por ello, la conectividad entre modos de transporte es especialmente importante para muchos viajeros.

En viajes medios y largos es singularmente importante para los viajeros un tratamiento adecuado del equipaje. La posibilidad de transportarlo sin grandes dificultades hasta el tren, eliminando las barreras físicas que existan, su emplazamiento adecuado en el interior del tren, en lugar visible y seguro, y la facilidad en la retirada en destino, son cada vez más valorados por los clientes sobretodo los de edad avanzada.

La minimización de barreras físicas como saltos en altura o longitud para acceder a los trenes o moverse por dentro de ellos, es cada vez más importante, no solamente para las personas con movilidad reducida, sino para todas las personas de edad, e incluso para las personas jóvenes, ya que psicológicamente suponen barreras y dificultades. Una altura del piso de los trenes uniforme y lo más parecida posible a la altura de los andenes, una distancia horizontal entre éstos y el andén no muy grande mejora de forma muy importante la percepción del servicio por parte de los clientes.

La Calidad de los Horarios Un aspecto a tener en cuenta en el servicio es el conjunto de atributos que definen la “calidad” de los horarios. En su diseño se deben tener en cuenta las siguientes ideas; lograr una cadencia uniforme entre trenes, la facilidad de los horarios para ser recordados, y la estabilidad de los mismos en el tiempo.

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Uniformidad en la cadencia de los horarios: Es deseable ofrecer un intervalo lo más uniforme posible, cadencia entre los trenes, con el objeto de facilitar su comprensión por parte de los viajeros. Los horarios cadenciados mejoran la “productividad de la frecuencia” y disminuyen el tiempo de espera máximo. Horarios “nemotécnicos”: Los horarios y sus cadencias deben ser fáciles de recordar por parte de los viajeros. Así es más fácil acordarse del horario de un tren que tiene su salida a las horas “en punto” o a las “y cuarto”, que uno que sale a las horas “y treinta y siete”. Estabilidad de los horarios: Otra característica que deben cumplir los horarios, en lo posible, es su permanencia y regularidad a lo largo del tiempo, para lograr así que los viajeros se familiaricen y recuerden los servicios. Capacidad: La capacidad ofrecida por el servicio es también un atributo importante para la determinación de la demanda. La capacidad se refiere a que exista oferta de plazas suficiente para satisfacer a la demanda potencial, y que esta oferta sea a las horas y con las características con que es necesaria. Una falta de capacidad reduce el tráfico, y al revés, el que los viajeros perciban que hay capacidad en el servicio del operador, hace que cuenten más con su oferta.

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2. COMPOSICIÓN DE LA RED FERROVIARIA.

2.1. Especificaciones de la Red. El negocio de la operación de trenes de viajeros tiene sus características propias y, por lo tanto requiere el empleo de parámetros acordes con la naturaleza del negocio y sus especificidades. Las unidades de medida referidas a la producción y la demanda tratan de establecer ciertas características de la oferta para evaluar sus costos o rentabilidad. Dichas unidades de medida se pueden referir a un tren, a un grupo de trenes, a una línea, y siempre en un determinado periodo de tiempo: día, semana, mes o año. Básicamente, a efectos de la operación se considera como centro de costo. Es importante por lo tanto conocer cómo está compuesta la red y las operaciones que en ella se realizan.

Trecho, Tramo, Trayecto y Rama. Previamente es preciso definir cuatro conceptos auxiliares, los de tramo, trayecto, rama y trecho, por aparecer en la mayor parte de los cálculos de los parámetros. Debe hacerse notar que estas denominaciones no se emplean siempre en el lenguaje de la operación ferroviaria de modo unívoco ni consolidado, pero se adoptan aquí para referir a ellas los análisis o comentarios posteriores.

Trecho: Es la porción de una línea comprendida entre estaciones o apartaderos. Tramo: es una parte del recorrido de un tren que se caracteriza por tener una

composición idéntica y no realizarse en él ninguna maniobra. Por lo tanto, la oferta de plazas de cada tren es constante a lo largo del tramo, pero puede cambiar de un tramo a otro. El concepto de tramo como parte del recorrido de un tren es una consecuencia de la característica diferencial de la tecnología ferroviaria frente a la de otros modos de transporte, y es la de variar la composición de un tren, a diferencia de un avión o un autobús que tienen la misma composición de origen a destino del viaje, y por lo tanto la misma oferta de plazas.

Trayecto: es el recorrido entre dos paradas comerciales consecutivas, es decir entre dos estaciones en las que se pueden subir y/o bajar viajeros. Normalmente un trayecto es más corto que un tramo aunque pueden ser iguales, si entre estaciones en la que varía la composición y la oferta del tren no hay ninguna parada comercial intermedia, o incluso mayor, si en los puntos donde varía la composición no se admite la subida y bajada de viajeros.

Rama: es un conjunto de vehículos para el transporte de viajeros que tienen un origen y un destino común. Puede haber, por tanto, trenes con una sola rama, que es lo más general, pero también es posible que haya trenes con varias ramas. De alguna manera, mientras el tren es una unidad de producción, la rama es una unidad comercial de oferta.

Por ejemplo, un tren Talgo Madrid a Galicia. Sale de Madrid con máquina diesel y remolcando dos composiciones. Efectúa parada comercial en Ávila. Luego para en Medina del Campo para cambiar la locomotora de cabeza a cola, pero aquí no admite viajeros. Más tarde efectúa un nueva para comercial en Zamora y otra en Orense, donde además se segregan las composiciones que van a Vigo (que continúa con una locomotora eléctrica y sin más paradas intermedias, y a La Coruña (con parada comercial en Santiago). Los tramos y trayectos que se considera integran este tren serían los siguientes:

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Tramos (recorridos entre maniobras o cambios de composiciones): Madrid-

Medina, Medina-Orense, Orense-Vigo y Orense- La Coruña. De ellos, en los dos primeros la composición es la misma (máquina diesel y las dos composiciones de remolques Talgo), pero se diferencian por realizarse en Medina una maniobra (la de pasar la máquina de cabeza a cola para salir en la nueva cabeza).

Trayectos (recorridos entre paradas comerciales). Madrid-Ávila, Ávila-Zamora, Zamora-Orense, Orense-Santiago, Santiago-La Coruña y Orense-Vigo. (Como se puede observar, hay trayectos más cortos que los tramos -Madrid a Ávila-, iguales -Orense a Vigo, e incluso mayores -Ávila a Zamora).

Ramas (conjuntos de vehículos para viajeros con origen y destino común). Existen las ramas de Madrid a La Coruña y de Madrid a Vigo.

Componentes físicos Además de clasificar a la red ferroviaria de acuerdo a los factores que se derivan de las operaciones de la misma, también es necesario conocer su composición en cuanto a los aspectos estructurales y mecánicos que la integral. Un sistema de transporte ferroviario está compuesto, fundamentalmente, por tres conjuntos estructurales los cuales son:

La infraestructura que está constituida por los terraplenes y cortes, muros, pantallas, defensas, torrenteras, aliviaderos, puentes viaductos, túneles y por el sub-balasto.

La superestructura que la componen todos los elementos estructurales que se colocan sobre la infraestructura que sirven de guiado y soporte del material rodante, estos son: rieles, durmientes, balasto, aparatos de vía y accesorios.

El material rodante consiste en todo los equipos que recorren los rieles y están dotados de frenos, enganches, motores, bogies, chasis, ruedas de acero, ejes y suspensiones.

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Además, debe considerarse los sistemas auxiliares y/o apoyo como los de electrificación, control de tráfico, señalización, las telecomunicaciones entre otros medios de soporte a la operación del sistema.

La red ferroviaria también debe contar con terminales, estaciones, patios, talleres ferroviarios, puestos de vías, apartaderos, semáforos, etc.

En cuanto a las vías en las redes ferroviarias, es conveniente que sean lo más derecho posibles, con curvaturas suaves y mínima inclinación, estas suelen estar compuestas fundamentalmente por:

Vía única no electrificada. Vía única electrificada. Vía doble no electrificada. Vía doble electrificada.

2.2. Capacidad de la Vía. Para garantizar una determinada cantidad de circulación de trenes, en función de los planes de operación previstos, el ferrocarril debe tener la capacidad necesaria para transportar, caracterizada por:

La capacidad de tráfico: la cual es la mayor cantidad de trenes que pueden circular en un periodo de tiempo dado, generalmente 24 horas. Esta capacidad depende del equipamiento técnico y del sistema de regulación del movimiento de trenes. La capacidad de vía se expresa en pares de trenes para una vía sencilla y en trenes para doble vía.

La capacidad de carga de sus vías: que es la mayor cantidad de carga, en toneladas, que se pueden transportar en un periodo dado, por lo general un año. Esta capacidad depende del perfil y estado de las vías y de las características del material rodante.

En la práctica se presentan dos situaciones diferentes:

o) Dada una línea, con unas características de trazado e instalaciones determinadas, determinar el tráfico que podría soportar.

p) Dada una línea, con unas características de trazado e instalaciones determinadas, y conociendo el trafico que realmente soporta, precisar si permite aún un trafico adicional.

Para el primer caso, el tráfico dependerá del tipo de los trenes que circulen y sus correspondientes velocidades. En el segundo caso se relaciona con la capacidad potencial que realmente tiene la línea. A continuación se dan unas definiciones vinculadas al tema:

Capacidad de Vía Existente. Es la capacidad que se puede alcanzar con el equipamiento técnico existente.

Capacidad de Vía Necesaria. Es la capacidad que debe tener la vía para dar paso a un flujo determinado de trenes de carga y de pasajeros.

Capacidad de Vía Proyectada. Es la que se alcanza con la aplicación de medidas para el fortalecimiento de la línea.

Trecho limitante: La capacidad de vía de una línea se determina sobre la base del análisis de la capacidad de vía de cada uno de sus trechos y va a ser igual a la del elemento de menor capacidad que se denomina trecho limitante.

Trecho crítico: Es el trecho que tenga mayor por ciento de utilización de su capacidad, por lo cual no necesariamente el trecho limitante coincide con el crítico.

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Saturación de los tramos. Del concepto de capacidad se deriva el concepto de saturación, el cual es un fenómeno que se presenta sólo en ciertos periodos del día, existiendo algunos síntomas que permiten detectar y prever su presencia en un tramo de línea. Entre ellos se tienen los siguientes:

Una mala regularidad en la circulación de los trenes de viajeros y de carga. Dificultad para introducir nuevos trenes. Alteraciones importantes en las operaciones, en el caso de ocurrencia de algún

incidente. Costos elevados en los trabajos de conservación de la vía, como consecuencia de la

dificultad de obtener intervalos de trabajo, ventanas, con la duración suficiente.

Factores que inciden en la Capacidad de Vía. Los principales elementos que inciden en la capacidad de tráfico de un trecho son los siguientes:

Cantidad de vías principales. Longitud del trecho. Desarrollo vial de los puntos de separación. Tipo de locomotora. Peso de los trenes. Tipo de vagones. Estado de vías. Instalaciones de señalización, centralización y bloqueo. Tipo de grafico.

Todo lo anterior se desglosa en los siguientes tiempos:

Tiempo de salida de un tren desde la estación A en dirección a la estación B. Tiempo invertido por dicho tren en llegar a la estación B. Tiempo necesario para entrar el tren en la estación B. Tiempo necesario para que un tren situado en B y con destino a A, reciba la señal de

salida. Tiempo invertido en salir el tren de B con dirección a A. Tiempo necesario para recorrer de la estación B hacia A. Tiempo preciso para entrar un tren en la estación A. Tiempo necesario para transmitir la señal de salida de un tren de la estación A.

Cabe señalar que son numerosos los métodos para el cálculo de la capacidad de vía de una línea, desde los muy simples hasta los muy complejos, en los cuales hay que auxiliarse por programas de computación.

Orden para la determinación de la Capacidad de Vía de una línea. 1. Determinar el tipo de gráfico para el que se van a hacer los cálculos. 2. Se determina el trecho más difícil o limitante. 3. Determinar el esquema más conveniente para el paso de los trenes por el trecho.

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4. Calcular el período de gráfico. 5. Calcular la capacidad de vía para todos los trechos. 6. Determinar el trecho limitante. 7. Determinar el trecho critico en base al por ciento de utilización de la capacidad de cada

uno.

Medidas para aumentar la capacidad de vía de las líneas. Las medidas que se pueden tomar para el aumento de la capacidad de vía de las líneas se pueden dividir en tres grupos:

Primer Grupo. Medidas dirigidas fundamentalmente al reforzamiento de las instalaciones en la infraestructura que garanticen la reducción del tiempo del período de gráfico:

Aumento de la velocidad máxima de la vía Apertura de apartaderos y puestos de vía. Alargamiento de los apartaderos. Mejorar el trazado de las líneas existentes. Modificación de los trechos. Introducción de la automatización y las telecomunicaciones. Equipamiento en las vías sencillas con Control de Tráfico Centralizado (CTC). Construcción de una segunda vía en algunos tramos. Construcción de una segunda vía principal en toda la línea. Equipamiento con Bloqueo Automático. Construcción de pasos a desnivel. Acondicionamiento de los nudos ferroviarios.

Segundo Grupo. Medidas dirigidas fundamentalmente a reforzar los medios de tracción y mejorar el aprovechamiento del material rodante.

Introducción de locomotoras de mayor potencia. Empleo de tracción múltiple y locomotoras auxiliadoras. Electrificación de las líneas. Aumento del peso de los trenes. Introducción de nuevos vagones, con mayor capacidad de carga.

Tercer Grupo. Medidas de carácter técnico y organizativo dirigidas al logro de un mejor aprovechamiento de las reservas existentes, tanto de la capacidad de vía como de la de carga.

Reducción de los intervalos en las estaciones. Introducción de la experiencia de los maquinistas y otros trabajadores. Empleo del gráfico impar en los casos de desigualdad de los flujos por direcciones. Utilización racional de las vías. Circulación de trenes en paquetes. Agrupamiento de las diferentes velocidades de circulación. Programa de los trabajos de conservación de las líneas

Rampas Características Las rampas características de los tramos más importantes de la Red en ambos sentidos de circulación, deben identificarse claramente y representarse de forma gráfica.

Velocidades Máximas La velocidad de circulación condiciona el diseño y explotación de la vía férrea en diversas formas:

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Determina la geometría de las curvas Determina la distancia entre las vías Fija la magnitud a las tolerancias geométricas de la vía Determina requisitos de la subestructura de la vía y lastramiento Introduce exigencias adicionales en el diseño de la superestructura de la vía Introduce exigencias adicionales en el diseño de los puentes

A efectos de velocidades máximas, el material rodante se debe clasificar por tipos, con relación a los siguientes elementos determinantes:

La velocidad máxima autorizada para cada vehículo. Clasificación de las Vías de Circulación

Otros elementos que inciden en la capacidad.

Carga por Eje y Carga Lineal

El peso total y el peso por eje de los equipos, tanto individual como en formación de trenes tiene mucha relevancia en el diseño tanto de la infraestructura como la superestructura de la vía y en las obras de arte.

Una de las funciones principales de los durmientes y del lastre de la vía es la de transmitir a la infraestructura (plataforma y terraplén) las cargas estáticas y dinámicas producidas por los trenes. El peso total de los trenes de carga ha venido en permanente aumento, al igual que los pesos por eje.

El peso de los vehículos ferroviarios se transmite a los rieles en los puntos de contacto entre las ruedas y rieles, según el número de ejes del vehículo. Si bien hay diversas configuraciones, lo usual es:

Carros de dos ejes sin boguies, usuales en Europa Carros y coches sobre 2 boguies, con 4 ejes en total Carros y coches sobre boguies compartidos, con promedio de 2 ejes por vehículo Locomotoras sobre 2 boguies, con 4 ejes en total Locomotoras sobre 2 boguies, con 6 ejes en total

Hay otras configuraciones, especialmente en locomotoras, que además de los boguies motores llevan boguies portantes y otras, como los vehículos livianos Talgo que llevan una sola parada de ruedas entre coches, haciendo un promedio de un eje por coche.

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Las líneas se deben clasificar en categorías, cuyas características definitorias deben recogerse con el fin de asegurar el funcionamiento eficiente del sistema en función de la carga admitida por eje y por metro lineal.

Carga Máxima Remolcable

Es importante determinar cuáles son las cargas remolcables por cada locomotora en las distintas líneas de la Red.

El esfuerzo de tracción que deberá ejercer el equipo tractor, será igual a la resistencia al rodado del mismo y del equipo remolcado, a la velocidad de circulación deseada. Para desarrollar este esfuerzo de tracción, el equipo deberá cumplir dos condiciones básicas:

a) Contar con la potencia suficiente para vencer la resistencia al rodado. b) Que el esfuerzo de tracción en las ruedas no sobrepase el límite de adherencia entre la

rueda y el riel en ninguna condición de diseño.

De manera general, la determinación de la carga máxima se realiza sobre la base de considerar dos parámetros:

La rampa característica más desfavorable del recorrido del tren. La carga máxima de las locomotoras, en función de la rampa característica resultante

anterior.

La carga máxima representa la carga que técnicamente puede arrastrar una locomotora en condiciones extremas de explotación.

La aplicación de la carga máxima a los trenes puede dar lugar, especialmente en caso de locomotoras diesel, a velocidades de circulación bajas, las cuales pueden resultar incompatibles con la explotación o un aprovechamiento razonable de la capacidad de vía.

Por este motivo, independientemente de la carga máxima establecida, pueden ponerse condicionantes o rechazar las solicitudes que den lugar a velocidades inadecuadas debido a la carga propuesta por el candidato.

Longitud Máxima de los Trenes La longitud de las vías de las estaciones así como otros condicionantes de explotación, sirven de base para la determinación de la longitud máxima de los trenes en las distintas líneas. Este es un índice valioso para determinar la explotación que se dará a la red.

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Gálibo

El equipo rodante debe circular sin obstrucciones por toda la vía férrea y sus obras de arte. El Gálibo, o sección transversal, determina el contorno de las obras de arte, entrevías, túneles y elementos accesorios de la vía, tales como instalaciones de electrificación y señalización, de tal forma que posibilitar la circulación del material rodante sin obstáculo alguno. Se trata de un concepto doble:

Galibo Obstáculo: Que define el contorno mínimo de la infraestructura Galibo del Material Rodante: Que define el contorno máximo de este.

Gálibo Estático Es el gálibo que aplica al material rodante detenido, en las condiciones más desfavorables: resultantes de considerar juegos y desgastes máximos admisibles del sistema de rodadura y de suspensión así como del apoyo del bogie con la caja y del contacto del riel con la pestaña de la rueda.

Gálibo Cinemático: Es el gálibo del material rodante que aplica a los vehículos en movimiento en las condiciones más desfavorables: resultantes de considerar, los juegos y desgastes máximos admisibles del sistema, cualquiera sea la causa (fuerza centrifuga no compensada, inclinación de la vía, movimientos anormales, etc.)

En consecuencia, los diseñadores de la infraestructura de la vía deberán tener presente el gálibo de los equipos que se desea transiten por ella, y los diseñadores de los equipos rodantes deberán atenerse al cumplimiento de este gálibo para lo cual deben considerar la interacción de las siguientes características de la vía y del vehículo:

Dimensiones del vehículo: ancho, altura y longitud. Posición de los centros de boguies cuando los hay, o de la base rígida para los

vehículos de dos ejes. Velocidad de marcha. Características de las curvas de la vía, en especial las ubicadas en obras de arte. Características de la suspensión del vehículo. Parámetros de comodidad de marcha definidos al vehículo.

Gálibo en Recta

Una de las características de mayor importancia en la comodidad de marcha de los trenes es la minimización de las aceleraciones indeseadas, longitudinales, transversales y verticales. Cuando la suspensión de los equipos se encuentra en buen estado y la vía está correctamente alineada y nivelada, estas aceleraciones son mínimas y la marcha es uniforme y segura. Esta característica no sólo es importante en los trenes de pasajeros, sino también en los de carga.

Las aceleraciones indeseadas tienen generalmente un comportamiento de tipo oscilatorio y se pueden clasificar como sigue:

a) Movimientos de traslación según un eje vertical o trepidación. b) Movimiento de giro alrededor de un eje transversal, cabeceo o galope. c) Movimiento de giro alrededor de un eje longitudinal o balanceo. d) Movimiento de giro alrededor de un eje vertical o serpenteo. e) Movimiento de traslación según el eje longitudinal o vaivén. f) Movimiento de traslación en dirección de un eje transversal o choque lateral.

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Los tres primeros movimientos son característicos de la masa suspendida, y se originan en la unión flexible entre la caja y los ejes, mientras que los restantes afectan al conjunto del vehículo.

En especial, los movimientos laterales (c, d, f) hacen que los vehículos en movimiento excedan las dimensiones correspondientes al vehículo en reposo y la magnitud de estos desplazamientos depende de cuatro factores:

a) El juego u holgura normal entre la parada de ruedas y los rieles. b) Las tolerancias dimensionales de la vía en alineación, trocha y desgaste de los rieles. c) Las tolerancias del rodado de los vehículos en desgaste de ruedas y juego lateral de los

ejes. d) Los desplazamientos permitidos por la amortiguación lateral de los vehículos.

Como resultado de la consideración de estos factores, se diseña el gálibo, o envolvente máxima del equipo rodante y el correspondiente al gálibo de la vía y obras de arte, entre los cuales debe existir un espacio de seguridad que corresponde al comportamiento cinemático de los vehículos.

El estudio del gálibo en recta se traduce en un plano de gálibo que muestra las diversas envolventes de los tramos o sectores considerados, las que sirven de base tanto a los proyectistas de la infraestructura, como a los del equipo. En general, cada administración desarrolla sus propios planos de gálibo, los que pueden variar en el tiempo como resultado del aumento progresivo de las exigencias del equipo y la correspondiente adaptación de la infraestructura.

Gálibo en Curvas Desplazamiento Geométrico. Al ingresar los vehículos en una curva, se produce un desplazamiento transversal del vehículo en relación al eje de la vía férrea, el que depende del radio de la curva, del largo del vehículo y de la distancia entre los centros de giro.

La parte del vehículo situada entre los centros de giro se desplazará hacia el interior de la curva en una magnitud dada por la expresión:

R

pnandi 2

4.

22

en que: di es el desplazamiento transversal en una sección dada del equipo

n es la distancia entre esta sección y el centro de giro más próximo

a es la distancia entre centros de giro (copas centro de boguies)

p es la distancia entre los ejes extremos del boguie

R es el radio de la curva

El desplazamiento máximo en el centro del vehículo, en que n = a/2, será:

Rpadi 8

22

max

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A su vez, el desplazamiento hacia el exterior de la curva de las partes del vehículo situadas en los extremos está dado por la expresión:

R

pnande 2

4.

22

De donde se sigue que el desplazamiento máximo de una sección externa de un vehículo de largo total l será:

Rpalde 8

222

max

2.3. Estaciones, Patios y Terminales. Las estaciones y terminales son las áreas del Ferrocarril donde se atienden los servicios públicos de carga y pasajeros, contiguos, en ocasiones, a zonas destinadas a servicios propios de inspección, mantenimiento, aprovisionamiento y formación de trenes de carga y pasajeros.

En las estaciones y terminales se centra una parte importante del valor agregado del negocio del transporte de viajeros por ferrocarril. Constituyen la primera interfase con el ferrocarril, en ellas se realiza una parte importante de la venta, se suministra información sobre la llegada y salida de trenes y en fin, se consume una parte importante del tiempo dedicado al viaje.

Para caracterizar una estación se emplean diversos criterios. El tamaño suele ser el más importante, pero también se destacan otros criterios como tipo de red, número de líneas servidas, ubicación con respecto a cada línea, cota de andenes y vestíbulo, planta de vía, ubicación de edificios, accesos.

En el estudio de las estaciones se consideran las instalaciones relativas a la circulación de los trenes, y de otra, las que se refieren especialmente al servicio de lo que los trenes conducen. Dentro de esta última debe separarse lo relativo al tráfico de viajeros, de lo correspondiente al de mercancías. En la primera parte puede hacerse también una o varias subdivisiones, las cuales aumentan a medida que la importancia de la estación es más grande.

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Organización de la estación. Se dispone de varios modelos y esquemas, en plena evolución, para organizar aeropuertos y estaciones en todo en mundo, todos con ventajas e inconvenientes. Si se hace una aproximación de la organización y funcionamiento de una estación, se pueden distinguir los siguientes actores:

Gestor de la estación: el gestor es el responsable del funcionamiento de la estación, de su mantenimiento y conservación, de velar por la adecuada y armónica prestación de los servicios, de ceder espacios para actividades comerciales, etc. Percibe las remuneraciones producto de las concesiones y alquileres de los espacios comerciales.

Operador comercial: los operadores comerciales son los arrendatarios de ciertos espacios, ofreciendo servicios comerciales a los viajeros y a las personas que pasan por la estación. Algunos servicios complementarios se consideran imprescindibles como: estacionamientos, prensa, cafetería, sanitarios, etc., mientras que otros establecimientos no tienen que ver con el viaje. Los operadores comerciales deben abonar un impuesto al gestor de la estación.

Operador de transporte: el operador de transporte es el titular del servicio ferroviario, y puede ser al mismo tiempo, el gestor de la estación.

El gestor de la estación daría a los viajeros únicamente los servicios comunes a los clientes: megafonía, teleindicadores, mobiliario, edificio, servicios sanitarios y su mantenimiento, etc.

La explotación comercial de los bienes patrimoniales de la estación debe dar resultados positivos, incluso cubriendo parte de los costos de gestión de la estación. En cierta forma puede verse a la estación como un centro comercial, y que los espacios comunes usados por los viajeros, quienes son atraídos por el operador del servicio ferroviario, y por los acompañantes que significan un valor agregado para los servicios comerciales de la estación, pueden contribuir los costos de los servicios comunes que se ofrecen a los viajeros. Sin embargo, debe tenerse presente que el fin de la estación es facilitar el acceso a los trenes para los viajeros, y las actividades complementarias para rentabilizar el espacio no deben poner en peligro esta función.

Por otra parte, en las estaciones se considera imprescindible los siguientes servicios:

Venta de pasajes. Información relativa al viaje. Servicios de postventa: reclamaciones, bultos extraviados, etc. Servicios de salas de espera, preferentes o especiales. Facturación de equipajes y entrega de los mismos. Control de acceso a los trenes.

Operaciones que se realizan en las estaciones ferroviarias. En las estaciones ferroviarias se realizan operaciones técnicas, de carga y comerciales, las operaciones técnicas comprenden:

La recepción, expedición, formación, descomposición, pasos y cruces de trenes. Acople y desacople de vagones a trenes de transito, y acople de locomotoras solas Situación y levantamiento de los vagones en los frentes de trabajo y vías de acceso a

las fábricas Revisión y mantenimiento de vagones Cambio de locomotoras y tripulaciones a los trenes de transito, habilitación de

locomotoras Limpieza, fregado y desinfección de coches y vagones.

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Las operaciones de carga comprenden:

Carga, descarga y trasbordo de mercancías Clasificación de lotes menores y contenedores Habilitación de hielo a los vagones isotérmicos

Las operaciones comerciales de carga comprenden:

La recepción, pesaje, conservación y entrega de la carga Cobro por la transportación Sellaje de los vagones y tramitación de la garantía por la conservación de la carga que

se encuentra en la estación Revisión comercial de los trenes a su llegada y salida

Las operaciones comerciales de pasajeros comprenden:

La organización y expedición de los pasajeros Recepción, expedición y custodia de bultos Carga y descarga de los bultos y del correo Venta de boletines Atención a los pasajeros mientras permanecen en la estación Trabajo con los coches de pasajeros

Clasificación de las estaciones ferroviarias Por las funciones y las características de trabajo que realizan, siendo complementarias y no excluyentes, las estaciones ferroviarias se clasifican en:

De pasajeros De carga Técnicas de pasajeros De clasificación De tramo Intermedias De cabeceras Terminales De retorno Técnicas de circulación Mixtas Técnicas de carga

Estaciones de Pasajeros Son aquellas cuyo trabajo fundamental está relacionado con el servicio de pasajeros. Estas en su localización deben garantizar la:

Facilidad para llegar o salir del edificio de la estación, se logra por vías y medios de comunicación disponible o factibles de establecer.

Rapidez, que depende tanto del tipo de vías como los medios de comunicación. Funcionalidad, que es el producto de la organización y coordinación de los diferentes

medios de comunicación y locales que den servicio a la estación.

La misión de estas estaciones es la de recepción y expedición de trenes de viajeros así como la transferencia de viajeros desde los vehículos ferroviarios a otros medios de transporte o viceversa. Las terminales de viajeros están formadas por:

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Sector ferroviario, compuesto por las vías, andenes e instalaciones necesarias propias para la instalación.

Edificio de servicio, con las instalaciones dedicadas a la atención del viajero: información, restaurantes, salas de espera, zonas comerciales, etc., y las zonas dedicadas al transporte de equipaje y paquetes.

Instalaciones complementarias, tales como aparcamientos u otros accesos.

Los terminales de viajeros según el tráfico de trenes que posean pueden ser de cercanías, distancias menores de 75 Km., para el tráfico urbano o suburbano, regionales, de larga distancia para conexión nacional o internacional y de mercancías, si se tiene en cuenta el equipaje del viajero y la posibilidad de que el viajero lo pueda depositar temporalmente en un almacén. En la siguiente figura se muestra la disposición para una estación de pasajeros exclusivamente.

Terminal de Pasajeros.

En ocasiones, las estaciones de pasajeros se denominan Estaciones de cola, final de línea o fondo de saco, como la mostrada a continuación, localizando el eje del peine de las vías de los andenes, como un ramal que se apoya con una “Y Griega” en la troncal. Ese tipo, se opera “virando” al tren y entrando "de cola” al andén y cuando la densidad crece, entrando “de frente” retirando por separado los coches vacíos y sus máquinas para conducirlos al taller correspondiente para inspección, aseo, reparación etc.

Estación de cola para pasajeros.

En estaciones de paso para pasajeros los trenes de carga deben pasar sin detenerse empleando otras vías exclusivas para circulación hasta la estación de carga, como se ilustra en la siguiente figura. Por otra parte el mínimo servicio público sobre vía troncal, se establece mediante un corto andén y una caseta con tejado, o la caja de un carro fuera de servicio, acondicionado para proteger contra la intemperie, al reducido pasaje de una pequeña comunidad, que aborda trenes locales mediante las señales del usuario.

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Estación de paso, para pasajeros

En general, se puede resumir en lo siguiente:

Estaciones técnicas de pasajeros. Están destinadas para la realización de la revisión, limpieza, formación, reparación y desinfección de los coches de pasajeros. Estas estaciones generalmente están provistas de naves para dichos trabajos.

Estaciones de tramo. Su tarea fundamental consiste en la formación de trenes locales que inician o terminan viajes en las mismas así como el cambio de la norma de peso de los trenes de tránsito.

Estaciones intermedias. Su actividad está limitada a la realización de algunas operaciones técnicas y comerciales de carga y pasajeros.

Estaciones de cabeceras. Son las que comienzan o terminan una vía principal.

Estaciones terminales. Son las que comienzan o terminan el recorrido de los trenes regulares.

Estaciones de retorno. Son aquellas cuya principal función es el retorno de los trenes de carga y de pasajeros.

Apartaderos y apeaderos. Cuando la distancia entre estaciones es grande y la circulación de trenes intensa, puede ser necesario establecer medios para que se crucen y alcancen los trenes entre estaciones cuando se trata de vía única, y para que se alcancen solamente, si se trata de línea de doble vía. Al efecto, se establecen apartaderos, que se componen de las mismas vías y con análoga disposición al de las vías de las estaciones pequeñas. Comúnmente, en los apartaderos no hay servicio de viajeros ni de mercancías y, por lo tanto, las instalaciones se reducen a las vías indicadas y a un pequeño edificio para el agente o agentes encargados de asegurar el servicio de circulación.

El apartado de los trenes para dar paso a otros de mayor velocidad, se verifica en vías que pueden ser de apartado pasivo o de apartado activo. En el primer caso, el tren de menor velocidad se detiene, que es lo que ocurre en las vías de las estaciones; y en el segundo, la vía de apartado es tan largo que consiente al tren de menor velocidad seguir avanzando mientras por la otra vía de circulación lo adelanta el más rápido. Estas vías de apartado activo pueden establecerse entre dos estaciones, entre dos puestos de bloqueo o entre uno de estos puestos y una estación. En fin, el apartado activo puede conseguirse con una sola vía central, para los dos sentidos de la circulación.

Otro tipo de apartaderos, conocidos también como apeaderos, son pequeñas estaciones con el único objeto de hacer servicio de viajeros; y algunas veces de mercancías de gran velocidad, de

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poco peso, que generalmente se limita 50 kg. No disponen, en consecuencia, de ninguna vía especial, contando sólo con la de circulación, en vía única, y con las dos de circulación, si es en doble vía.

En el primer caso se establece un andén, y dos en el segundo, y en ambos un modesto edificio o simplemente una caseta para despachar billetes y para que los viajeros puedan resguardarse en espera de los trenes.

Vías de circulación en una estación pequeña

Vías de apartado con agujas tomadas de punta

Vía de apartado activo

Apartaderos y apeaderos

Elementos para el Plan de formación de trenes de carga Para lograr un transporte rápido de las mercancías, es necesario elaborar un plan de formación de trenes, por el cual se deben expedir los vagones para los distintos destinos.

Si la formación de los trenes es arbitraria, éstos sufrirán transformaciones en muchas estaciones y la potencia de las locomotoras, capacidad de las líneas y estaciones estarían mal aprovechadas y los indicadores de operación, especialmente el periodo de rotación de los vagones, serán afectados. Por ello el plan de formación debe asegurar la posibilidad de transportar las cargas en el más corto tiempo posible y con el mejor aprovechamiento de las locomotoras.

La sucesión de los grupos de vagones en el tren debe ser tal que el proceso de maniobras en las estaciónese realice con un mínimo de trabajo. Por este motivo los grupos se colocan en el tren por orden geográfico.

El peso de cada tren está determinado por la norma de tonelaje de su locomotora, y el largo del tren esta determinado por la capacidad de los apartaderos.

El plan de formación de los trenes depende en entre otros factores de los siguientes:

a) Cantidad de estaciones. b) La magnitud del flujo de vagones que circulan de transito por estas estaciones. c) El tiempo de acumulación de los vagones en las estaciones. d) Costo de los vagones-horas y de las locomotoras-horas.

La función de las estaciones de carga en el manejo y distribución a sus diferentes destinos, tales como ciudades vecinas, industrias con vías particulares o el trasbordo de la carga desde los vagones a otros medios de transporte.

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Patios y Terminales Los patios son los sistemas de carrileras destinados para la formación de trenes, almacenamiento de vagones, u otros fines, y sobre las cuales pueden efectuarse movimientos no autorizados por el Itinerario, ni por órdenes de tren, pero sujetos a las señales y reglas prescritas o a instrucciones especiales.

Tipos de patios. Patio de recepción. Destinado a la recepción de trenes. Estos patios lo poseen sólo

las estaciones de tramo y de clasificación. Patio de expedición. Destinado a la expedición de trenes. Al igual que los de

recepción, poseen las estaciones de tramo y de clasificación. Patio de recepción y expedición. Son patios combinados destinados a la recepción y

expedición de trenes. Este patio es más común en las estaciones pequeñas y lo poseen casi todas.

Patio de clasificación. Destinado a la clasificación y acumulación de vagones por destinos y direcciones.

Patio de carga. Destinado al trabajo con los vagones(carga, descarga y operaciones con los vagones). Estos patios se encuentran en estaciones de tramo y de clasificación.

Patio de reserva. Destinado al estacionamiento de equipos rodantes para diferentes fines.

Funciones de las carrileras de los patios Con el fin de realizar las distintas operaciones, los patios de las estaciones poseen las siguientes carrileras:

Carrilera de distribución. Destinada a la formación y descomposición de los trenes. Estas carrileras enlazan el patio de recepción con el de clasificación.

Carrilera de recepción y expedición. Destinada a la recepción expedición, paso y cruce de trenes.

Carrilera de clasificación. Destinada a la acumulación de vagones. Carrilera de enlace. Destinada a enlazar distintos puntos de la estación (talleres,

almacenes, etc.). Carrilera de carga y descarga(comercial). Destinada a la carga y descarga de los

vagones. Carrilera especial. Destinada a distinto fines, como limpieza, fregado y desinfección

de vagones, mantenimiento, deposito de cargas peligrosas, etc.

La longitud de una carrilera puede ser total o útil. La longitud total es la que existe entre dos puntos de agujas extremos de una carrilera. La longitud útil es la que puede utilizarse para estacionar el material rodante sin que afecte el movimiento por las carrileras vecinas y garantiza la máxima seguridad.

La longitud útil, cuando las carrileras no poseen semáforos, es la distancia comprendida entre sus dos postes de capacidad extremos.

La longitud útil, cuando las carrileras poseen semáforos, es la distancia comprendida entre el poste de capacidad y el semáforo de salida, en dependencia del sentido de circulación de la carrilera.

Estaciones de clasificación. Actualmente los mayores patios de maniobras en el mundo de habla hispana son Terminal Valle de México con 48 vías en el haz de clasificación, y Vicálvaro-Clasificación de Madrid con 30 vías

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en el haz de clasificación. El mayor patio de maniobras del mundo entero es la de Bailey Yard cerca de North Platte en Nebraska, Estados Unidos de América, con dos sistemas: de 64 y 50 vías en los dos haces de clasificación. La más grande de Europa es la de Maschen Rbf al sur de Hamburgo, Alemania, con dos sistemas: de 64 y 48 vías en los dos haces de clasificación.

Las estaciones generalmente están formadas por los haces de vías y partes en fila siguientes que son recorridas por los vagones maniobrados en sucesión para las operaciones de clasificación:

haz de llegada lomo de asno o joroba, una o dos vías sobre una colina artificial donde los vagones

clasificados son lanzados por su propia gravedad y eventualmente con regulación de la velocidad por medio de frenos de vías al pie del lomo de asno.

haz de clasificación o de maniobras, para la ordenación de los vagones según sus estaciones de destino.

eventualmente un haz de ordenación secundario. haz de salida.

Funcionamiento. La formación y descomposición de los trenes de mercancías obliga a efectuar en las estaciones de origen y destino maniobras con los vagones que los constituyen. En las primeras es preciso colocar los vagones en el orden de las sucesivas estaciones, de manera que los primeros que haya que dejar vayan a la cabeza del tren. En las estaciones de término es preciso distribuir los vagones en grupos con destino a las instalaciones en que deban cargar y descargar. Es decir, que tanto en unas como en otras se necesita hacer maniobras de clasificación de vehículos. En las estaciones de unión de líneas es forzoso separar los vagones que, procedentes de una de ellas, van a las otras, e inversamente, reunir para una línea los de procedencias distintas, imponiéndose también en este caso una clasificación.

Cuando el tráfico es pequeño, estos trabajos de clasificación se efectúan en las vías de maniobras de las correspondientes estaciones, conduciendo los vagones con una locomotora a las distintas vías. Pero cuando el número de unidades que hay que remover es grande, es preciso crear instalaciones especiales para la clasificación, dispuestas con el fin de obtener, por una parte, la mayor rapidez posible en las operaciones, y por otra la mayor economía. Las estaciones de clasificación son instalaciones propias de las grandes redes, y se establecen cuando la magnitud del tráfico lo impone, con objeto de hacer frente a la descomposición y formación de los trenes de mercancías.

Se denominan maniobras a todos los movimientos que se efectúan por las carrileras de una estación formación, descomposición, y variación de la composición de un tren, movimientos relacionados con la carga y descarga de los vagones, etc.), excepto los movimientos de trenes formados como recepción, expedición y paso a través de una estación.

Según la complejidad de las maniobras, éstas se dividen en simples, cuando la distancia del recorrido y la longitud del tren son constantes, y complejas cuando la distancia del recorrido y la longitud del tren varían. A estas maniobras pertenecen la formación y descomposición de los trenes.

Para realizar los trabajos de maniobras, se utilizan medios de maniobras, los cuales pueden ser móviles o fijos. Dentro de los medios móviles se encuentran las locomotoras y locotractores. Dentro de los fijos se encuentran los güinches eléctricos, carretillas de distribución, loma de clasificación, etc.

De acuerdo con el tipo de maniobras estas se dividen en: descomposición, formación, acople y desacople y situación y levante de vagones o grupos de vagones.

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Descomposición. Se denomina maniobra de descomposición, a la situación de los vagones que llegan en los trenes y son distribuidos en las carrileras de clasificación, de acuerdo con su destino.

Formación. Situación de los vagones en los trenes que se disponen a salir, de acuerdo con las normas técnicas de explotación y el plan de formación de trenes.

Acople y desacople. Unión o separación de los vagones o grupos de vagones. Este tipo de maniobra es fundamental en las estaciones intermedias.

Situación levante de vagones o grupos de vagones. Este tipo de maniobras lo constituye el levante de los vagones o grupos de vagones, desde las carrileras de los distintos patios, para la realización de las diferentes operaciones.

Partes que constituyen una estación de clasificación. Las operaciones principales que hay que hacer con los trenes en una estación de clasificación son:

Recibirlos. Descomponerlos por direcciones en una primera clasificación. Clasificar nuevamente los vagones para su ordenación geográfica. Formar nuevos trenes y expedirlos.

El funcionamiento de las estaciones de clasificación es, en términos generales, el siguiente: Los trenes llegan al haz de recepción, son descompuestos y enviados por cada una de las vías de ésta los vagones de una misma dirección o destino. Para realizar todas estas operaciones, teóricamente una gran estación de clasificación debe disponer de cuatro haces de vías:

Haz A, para recepción de trenes; donde las máquinas titulares los abandonan, y cuando a cada tren le corresponde el turno se clasifican sus vagones por direcciones en el haz B.

Haz B, para la primera clasificación de vagones o clasificación por direcciones; Haz C, para una segunda clasificación por destinos, que permita la ordenación

geográfica de los trenes, y, un cuarto; Haz D, donde se reúnan los vagones y queden formados los trenes en espera del

momento de su salida.

Estas son las partes esenciales, propias de la clasificación, y a ellas se añaden, algunas veces, otras instalaciones, como un depósito de máquinas y un taller de reparación de material móvil.

Composición teórica de una estación de clasificación

Cuando en una vía de este haz hay suficientes vagones a un mismo destino para componer un tren, no hay más, por lo general, que distribuir los frenos, hacer los enganches y añadir un furgón para tener formado un tren directo, que pasa al haz de salidas, D, y de éste sale a la línea. Los trenes que no son directos, o que necesitan una más escrupulosa distribución de vagones, sufren una segunda clasificación en el haz C, en cuyas vías se hace una clasificación por destinos, y se reúnen luego los diferentes vagones y grupos de vagones para formar el tren, que pasa después al haz D, para esperar la hora de su salida. A este haz viene a buscarlo la máquina que lo ha de remolcar.

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Disposición con el haz de recepción al lado del de clasificación

Tipos de estaciones de clasificación, según la manera de hacer la maniobra. Las estaciones de clasificación se dividen en dos grandes grupos, según la manera de hacer la maniobra:

Pendiente continua, donde los vagones pasan de unos haces a otros por la fuerza de la gravedad.

Joroba o lomo de asno, donde se utiliza también la fuerza de la gravedad para que los vagones corran, pero ayudándose del esfuerzo de una máquina de maniobra.

En una estación con las vías en pendiente, un tren está detenido en la vía A, con los frenos apretados. Si se desengancha el último vagón, el más próximo al haz H, y se le libra de la acción de los frenos, ese vagón desciende por la pendiente y va a una de las vías del haz H. Haciendo lo mismo con los demás vagones o grupos de vagones del tren, se les puede dirigir a la vía que se quiera de dicho haz, y hacer así su clasificación. Detenidos en el haz H, constituyendo un grupo de vagones en cada una de las vías, sostenidos por los frenos apretados, si se aflojan éstos nuevamente pasan los vagones al otro haz, sufriendo con ello una segunda clasificación. Tal es una estación de clasificación de pendiente continua.

Esquema para explicación de clasificación por pendiente

Se advierte, desde luego, el papel importante que tienen que desempeñar los frenos en estas estaciones, cuyo funcionamiento se funda en que los vehículos, abandonados a sí mismos, aflojados sus frenos, salen rodando por las vías. Para detenerlos se emplean sus frenos propios, y otros medios de frenado.

Deben tomarse precauciones para poder hacer bien el desenganche de los vagones de un tren parado en una pendiente. Se aprieta primero los frenos de los vagones de cola, y con la máquina se empuja para aflojar los enganches, evitando que éstos queden tensos; y en esta posición se frena todo el tren, y se le sujeta con sus frenos propios y con los de mano que sea preciso. Sólo entonces la máquina deja el tren. Después se desenganchan sucesivamente los vagones, y, abandonados en la pendiente, van a las vías del haz de clasificación. Para hacer esta operación de desenganche se emplean a veces unas pértigas especiales.

En las estaciones de clasificación con lomo de asno, el principio de su funcionamiento es el siguiente: La vía de lanzamiento tiene primero una rampa, y luego una pendiente bastante fuerte. El perfil de esa vía, con el vértice A y las dos vertientes de distinto declive, tiene una forma característica, que se le llama de lomo de asno. La locomotora empuja lentamente el tren y éste

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sube muy despacio por la rampa. Cuando el último vagón está próximo al vértice, se desengancha del resto del tren, operación que se realiza fácilmente porque los aparatos de enganche no están tensos, sino al contrario, debido a la rampa que va subiendo el tren. Éste sigue su marcha lenta, y el vagón desprendido de los demás, al pasar del punto alto del lomo de asno, encuentra una pendiente, por la cual desciende y va a dar a una de las vías del haz. Repitiendo la operación de desenganchar los vagones cuando van a llegar al vértice del lomo de asno y maniobrando según sea necesario las agujas del haz, se distribuyen los vagones del tren en las distintas vías de aquél.

Perfil de patio de joroba o lomo de asno.

Lanzamiento de vagones por el lomo de asno

Perfil del Patio de Gravedad Los carros son empujados de la vía de recibo hasta la cima o joroba, donde deben pasar entre 3 y 4 Km/h, iniciando un descenso mediante gravedad por la máxima pendiente del perfil. De la vía simple de recibo, a unos 1000 m de la cima, se ínstala el centro de un retardador del patio denominado joroba, cuya misión consiste en recibir carros de peso variable, frenarlos y dejarlos salir a la máxima velocidad de 10 Km/h.

En la vía troncal y a distancia aproximada de 120 metros después del retardador de joroba, se desprenden las vías de cada grupo del patio de clasificación, el cual puede tener haces de vía, como se ilustra en la figura donde el patio de clasificación presenta cuatro haces de 5 vías cada uno.

Sobre la vía principal de cada grupo, aproximadamente a 120 m, se instala un segundo retardador denominado de grupo, el cual debe frenar al carro entrante y dejarlo salir a velocidad promedio entre 10 y 15 Km/h según el largo del patio de clasificar. Respecto a la longitud de las vías del

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patio de clasificación, estas deben ser lo bastante grandes y con pendiente tal, que un carro de alta resistencia que es un mal rodador pueda llegar al extremo con velocidad igual a cero. Resulta preferible usar sólo dos retardadores, los de joroba y grupos con lo cual se simplifica la labor humana y se reducen los errores, aumentando con ello la capacidad horaria.

Patio de gravedad de una estación.

Ambos retardadores tienen 3 grados de apriete de ruedas, desde apriete ligero, para servicio normal hasta apriete máximo, que deberá ser capaz de detener al carro a la salida con una velocidad igual a cero, aún tratándose de carro pesado y de buena rodadura, o sea el más veloz y de mayor peso.

Ventajas e inconvenientes de cada uno de estos tipos de clasificaciones. La ventaja más importante que ofrecen las estaciones de pendiente continua es la de no necesitar máquinas de maniobra para la clasificación de vagones, lo cual se traduce en una economía en los gastos de explotación. Otra ventaja que se les apunta es la de que su rendimiento es algo mayor que el de las de lomo de asno.

Inconveniente de este tipo de estación es, en primer lugar, el que los vagones llevan distintas velocidades al pasar por las agujas de las vías de desdoblamiento de la vía de lanzamiento, a causa de que parten de distinto punto de esta vía. Para un tren que se clasifica, los primeros vagones que se lanzan no han adquirido, al pasar por aquellas agujas, la misma velocidad que los últimos. Este inconveniente se evita haciendo desplazar el tren a medida que se desprenden sus vagones, para que éstos queden libres a la fuerza de la gravedad siempre en el mismo punto de la vía de lanzamiento. Inconveniente es, también, la distinta velocidad de los vagones según la época del año, y aun del día, cambiando aquélla con la temperatura y el viento. La temperatura influye, porque cuando se enfrían las cajas de grasa de los vehículos, ruedan éstos peor que cuando esas cajas se calientan. El viento, cuando es contrario al sentido de la marcha de los vagones, contribuye mucho a disminuir la velocidad de esta marcha.

Por esta misma causa, de ser siempre la fuerza de la gravedad el motor que mueve los vagones, se producen en las estaciones de pendiente continua más accidentes en el material que en las de lomo de asno, pues con facilidad en aquéllas se escapan los vagones. Los vagones están siempre, en las estaciones de pendiente continua, solicitados por la fuerza de la gravedad, y en cuanto por un descuido no se frenan lo suficiente, se producen escapes, que originan confusión en las vías a que los vagones se dirigen, y también, muchas veces, choques de unos vagones con otros.

Es, además, un inconveniente de las estaciones de pendiente continua el exigir mayor número de vagones con freno, y lo es también la mayor dificultad con que se hace el desenganche de los vehículos, debido a que, estando en pendiente el tren, se tesan los enganches, y es conveniente, como ya antes se indicó, empujar los vagones del tren sobre los de cola, teniendo éstos frenados,

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para deshacer esa tensión y evitar con ello o disminuir, al menos, la aludida dificultad de los desenganches.

Las estaciones en pendiente continua, teóricamente más racionales que las de lomo de asno, resultan, por todos estos inconvenientes de dificultad de desenganche y necesidad de mayor número de frenos de facilidad de escapes de vagones y de distintas velocidades de rodamiento de estos vehículos, de más delicado funcionamiento que las de lomo de asno, y exigen personal más apto y capacitado; son, en suma, generalmente menos prácticas.

Patios Planos

En los pequeños patios y terminales, localizados en empalmes de 2 ó más líneas y cuando el tráfico es reducido, basta utilizar una o dos máquinas de patio para clasificar los carros de los trenes que se reciben y formar los nuevos trenes según su destino. Existen estaciones con patios a nivel, los cuales preferentemente deben recibir con descenso de -0.2 %, dejando a nivel, el centro de patio y proyectando una suave subida de +0.2 % a la salida. A modo de ayudar al movimiento de entrada de los carros, en ambos sentidos y a su frenado al extremo opuesto.

Se debe mencionar que las maniobras en patios a nivel, resultan lentas y costosas, quedando las vías semibloqueadas por el continuo ir y venir de las máquinas patieras, este es el principal motivo por el cual se construye un patio de clasificación por gravedad o de joroba, lomo de asno.

La realización de las maniobras en las estaciones donde no existe loma de clasificación, se emplean tres métodos:

e) De unión f) De empuje aislado g) De empuje en serie

Método de unión. Consiste en operaciones de desplazamiento, agrupación y desacople. Se aplica cuando se opera con vagones de pasajeros, vagones con cargas especiales o cuando hay que situar vagones en lugares muy específicos. Es el método menos productivo.

Con la aplicación de este método la locomotora se desplaza con el grupo de vagones a descomponer hasta la carrilera de destino, se desengancha el vagón o los vagones que se quedan en esa carrilera y regresa a la carrilera de distribución, para que se hagan los cambios necesarios que le facilitan la ruta hacia la próxima carrilera, donde depositara los vagones, posteriormente se desplaza a dicha carrilera donde se desengancha el juego de vagones que se quedaran en ella, y regresa de nuevo a la carrilera de distribución para comenzar las próximas operaciones hasta haber terminado de descomponer el grupo de vagones inicial.

Método de empuje aislado. Consiste en desplazar una parte del tren a la carrilera de distribución, desacoplar uno o varios vagones y a continuación efectuar un empuje y frenaje, después se repite el ciclo, desacople, empuje, etc.

Método de empuje en serie. En este método, el grupo de vagones destinados a la descomposición es llevado a la carrilera de distribución, teniendo en cuenta que el último vagón se encuentra a una distancia de 150-200 metros de la conexión(aguja) más cercana del patio de clasificación, en ese momento se desengancha el primer grupo de vagones, e inmediatamente comienza el empuje hasta alcanzar una velocidad de 12-15 km/h, momento en que comienza a aplicarse un frenado para reducir la velocidad, y como resultado de ello, se separa el primer grupo de vagones y se dirige hacia una carrilera determinada del patio de clasificación.

Se desengancha el segundo grupo de vagones, y se comienza a aumentar la velocidad hasta alcanzar la establecida para aplicar otro frenado, y se separa el segundo grupo de vagones. Este ciclo se repite hasta que se llegue a la primera aguja del patio de clasificación. La cantidad de

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empujes en una serie depende del perfil y la longitud de la carrilera de distribución y de la velocidad de la locomotora con el grupo de vagones.

Con este método la carrilera de distribución se alarga en unos 200 metros aproximadamente, y se pierde tiempo en el traslado de la locomotora después de una serie de empujes. Pero tiene la ventaja de que el tiempo de maniobra se reduce en un 20-30% en comparación con el método de empuje aislado y en 2,5 veces con relación al método por unión.

Con el fin de evitar los choques, en las carrileras del patio, al ser lanzados por la carrilera de distribución, se emplean zapatas manuales de frenado, las que se colocan sobre la cabeza del carril para terminar de frenar los vagones.

2.4. La Intermodalidad Marítimo-Ferroviaria La posibilidad de ofertar mejores condiciones en el transporte es un factor necesario para atraer más segmentos de la demanda. Pero para lograr una cuota significativa de mercado, es preciso además satisfacer los requerimientos de calidad que se demandan en los mercados del transporte tales como: servicio con alcance territorial que sea rápido, seguro, regular, fiable, flexible y transparente. Un factor de interés surge al considerar los mercados reales o potenciales de interés marítimo-ferroviario, por lo que debe tenerse presente que:

El transporte combinado de mercancía general en unidades intermodales (contenedor, caja móvil o semiremolque) favorece la opción marítimo-ferroviaria, siempre que exista lógicamente una oferta intermodal eficiente y un volumen de mercancía y/o una distancia a cubrir mínima que lo haga rentable.

El transporte de graneles líquidos y sólidos para abastecer centros de producción o consumo con grandes volúmenes de aprovisionamiento periódico, también es muy favorable a esta opción siempre que puedan adoptarse las medidas necesarias para traspasar tráficos de la carretera al ferrocarril, aún en el caso en que las distancias no sean importantes.

Debe considerarse, también, la conveniencia de que las mercancías peligrosas utilicen el transporte marítimo-ferroviario (buques tanque y trenes con vagones cisterna).

En cualquier caso, la identificación de los puntos fuertes del transporte marítimo-ferroviario no debe restringir el concepto, dado que las posibilidades actuales de traspasar tráficos portuarios al ferrocarril no solamente dependen de factores endógenos de mercado, sino también de factores exógenos de gestión y organización de los sistemas de transporte.

Con este objetivo la intermodalidad marítimo-ferroviaria debe ser analizada fundamentalmente en tres niveles básicos:

Nivel físico: compatibilidad entre infraestructuras y material móvil marítimo y ferroviario con diferentes capacidades.

Nivel funcional: compatibilidad entre la prestación y gestión de servicios con operativas diferentes: tiempos, frecuencias, etc.

Nivel de gestión del conocimiento: compatibilidad entre agentes económicos integrados en comunidades diferentes y escasamente vinculadas.

Nivel de análisis físico. La mejora de la intermodalidad marítimo-ferroviaria debe realizarse atendiendo a tres tipos de elementos físicos:

Mercancía: graneles sólidos y líquidos, mercancía general y carga homogeneizada en contenedores, cajas móviles, etc.

Material móvil automotor: buques, ferrocarriles y equipos portuarios.

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Infraestructuras y superestructura del puerto y de las instalaciones ferroviarias.

La tipología de las mercancías afecta a las dimensiones del material móvil y éste incide a su vez, y de forma decisiva, en el diseño de las infraestructuras.

En el nivel de la mercancía, no hay duda de que el empleo de unidades de carga homogéneas (contenedor o caja móvil) para el transporte de mercancías, eleva la seguridad y la productividad de las operaciones de carga y descarga en puntos de ruptura de la cadena, tales como los puertos, y permite mejorar de forma definitiva la intermodalidad marítimo-ferroviaria. Pero para garantizar la plena compatibilidad entre el transporte marítimo y el terrestre, debe lograrse la plena estandarización de las unidades de carga de forma que se optimice el aprovechamiento de la capacidad del material móvil.

En cuanto al nivel relacionado con el material móvil, la búsqueda por aprovechar las economías de escala del transporte marítimo, ha llevado a la construcción de buques de tamaño creciente. Concretamente, los buques tanque, graneleros y, sobre todo en los últimos años, los portacontenedores, son cada vez mayores, lo que ha provocado, tanto en Europa como en el resto del mundo, un importante esfuerzo inversor para aumentar la capacidad de la infraestructura y superestructura marítimo-portuaria (canales de acceso, áreas de flotación, atraques, muelles, instalaciones de carga y descarga y superficies de acopio o depósito).

En consecuencia, la solución para lograr la intermodalidad marítimo-ferroviaria en el nivel de análisis físico, no está en forzar a un acarreo en camión o a una operativa ferroportuaria compleja, sino en resolver el acceso al puerto y dotar de suficiente espacio y capacidad a las infraestructuras ferroportuarias, así como garantizar un diseño adecuado de las mismas. Esto se debe hacer extensivo a los accesos al puerto y al resto de la red ferroviaria.

Para ello, cabe distinguir dos tipos relevantes de infraestructuras ferroportuarias: el acceso por ferrocarril y las terminales ferroportuarias.

Elementos básicos de la intermodalidad física marítimo-ferroviaria

El acceso por ferrocarril: La conexión de un puerto con la red general ferroviaria es un factor de competitividad clave para el desarrollo de la intermodalidad marítimo-ferroviaria. La existencia de un ramal ferroviario de conexión, otorga al puerto la posibilidad de extender su acceso territorial más allá de su propio entorno local.

En términos generales, los puertos han de estar debidamente conectados a la Red Interna de Transporte por Ferrocarril. Esta conexión debe ser completa, es decir, debe incluir los accesos por ferrocarril a los puertos y estos accesos, a su vez, deben integrarse al planeamiento urbanístico de forma racional.

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Terminales ferroportuarias: Dentro de las terminales ferroportuarias deben distinguirse, por su emplazamiento, los siguientes tipos:

a) Terminales ferroportuarios integradas dentro de un terminal portuario b) Terminales ferroportuarios integradas en una zona industrial o logística que forma parte

de la zona de servicio del puerto. c) Terminales ferroportuarios en la red general.

Todos los tráficos provenientes de estos terminales, deben canalizarse de forma común, a través del sistema general de vías en el puerto, a la línea general de acceso, que a su vez, se conecta en la estación de apoyo con la red general ferroviaria. El dimensionamiento del terminal ferroportuario dependerá de su propio alcance y función, aunque se debe tender a que concentren suficiente carga como para permitir la formación y expedición de trenes completos. Lo ideal es que los trenes completos circulen desde el propio terminal ferroportuario hasta otras terminales ferroviarias. De no ser así por falta de masa crítica, la formación de trenes en estaciones de apoyo fuera de la zona de servicio será la solución, aunque si bien con el aumento del coste que ello requiere.

2.5. Conformación del Material Rodante En general, los trenes suelen clasificarse de la siguiente forma.

Por la actividad la actividad económica: De servicio público: destinados a satisfacer las demandas de

transportación estatal y privada de cargas y parejeros. De servicio de empresa: destinados a satisfacer las necesidades propias

del ferrocarril: trenes auxiliares, de obras, de abastecimiento, etc. Por el itinerario:

Regulares: autorizados por el itinerario. Condicionales: regulares que circulan solo cuando es necesario. Extras: que no están en el itinerario pero si lo autoriza el Reglamento de

Operaciones. Por el tipo de servicio que prestan:

De pasajeros: destinados al transporte de pasajeros y en algunos casos expresos de bultos y correos.

De carga: destinados al transporte de cargas. Mixtos: que prestan servicio combinado de carga y pasajeros.

Por el tipo de tracción que usan: Trenes servidos con locomotoras: diesel o eléctricas. Trenes servidos con coches motores: EMU o DMU.

Por el recorrido que realizan: Trenes de larga distancia. Trenes de media distancia. Trenes de corta distancia. Trenes suburbanos.

Por las operaciones que efectúan durante el recorrido. Directos: circulan de origen a destino sin realizar operaciones comerciales

intermedias o realizando un mínimo de estas en estaciones muy importantes.

Semidirectos: circulan de origen a destino realizando muy pocas operaciones comerciales intermedias en estaciones muy importantes.

Locales: efectúan operaciones comerciales en las estaciones en que sea necesario.

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Para la definición del parque de vehículos que se necesitan en una línea determinada es preciso seguir una metodología adecuada. Hay que adelantar que no necesariamente todos los vehículos que atienden un servicio deben tener las mismas características. Ya se ha señalado que un mismo producto puede ser ofrecido con diferentes tipos o familias de vehículos, con la única condición de que sus diferencias sean transparentes para el cliente.

No es necesario realizar el estudio de forma individual para una línea concreta, ya que el mismo material puede ser empleado en diversas líneas, por lo que suele abordase conjuntamente el dimensionamiento del parque total necesario para el operador en todas sus líneas.

El problema tiene dos fases: la determinación de la tipología del material en lo que se refiere a sus características: velocidad, capacidad, morfología, etc., y el número de vehículos necesarios. Una y otra se engarzan a través de un determinado diseño de la operación para buscar la mejor forma de atender la demanda.

Un tipo de tren para cada uso: El variado menú de tipos de vehículos que se ofrecen al operador, con su diversidad de características y de costos, hace de éste uno de los problemas más atractivos y polémicos de la operaciones. Detrás de él se esconden pasiones de todo tipo, costumbres, y sobre todo, intereses de fabricantes o sectores que, tras un tipo de vehículo encubren una marca de fabricante que es dominante en la construcción de ese tipo de tren. Las familias modulares de vehículos: El ajuste de cada vehículo a las necesidades del caso, plantea el nuevo problema de la variedad del material del mismo operador, ya que material heterogéneo significa series más cortas y más caras, mayores costos de mantenimiento, alto nivel de repuestos, costos de formación del personal, etc.

La solución más extendida ha sido optar por familias modulares de vehículos de características técnicas homogéneas, pero heterogéneos en lo que se refiere a su funcionalidad y/o capacidad. Una familia puede integrar locomotoras, coches motores de automotor, remolques intermedios, remolques con cabina, remolques intermedios motorizados, coches de unos o de dos niveles, coches de cajas inclinables y no inclinables, etc; y todos ellos con una cierta compatibilidad, tanto en lo que se refiere a la integración de diversos tipos de vehículos en un tren, como al acoplamiento de estos trenes entre sí. Todos los vehículos comparten piezas o conjuntos para la estandarización de la fabricación y el mantenimiento.

Parámetros que definen la tipología del material: Para realizar la definición cualitativa de los vehículos a emplear, es necesario acotar los diferentes parámetros que definen de una manera aproximada tales vehículos, quizás los más importantes son los siguientes:

Velocidad media, Capacidad y niveles de ergonomía y confort para los viajeros, Características operativas(en cuanto a reversibilidad, tiempos de rotación en

cabeceras, flexibilidad para adaptarse a distintas necesidades cuantitativas de la demanda, interoperabilidad y polivalencia, etc.),

Arquitectura del tren, incluyendo la opción entre trenes de uno o de dos niveles, coches convencionales o articulados, y la ubicación de la tracción a lo largo del tren.

Velocidad Media Se distinguen tres clases de velocidad:

Velocidad real de marcha: es la velocidad efectiva que en un momento dado lleva el tren.

Velocidad media: es la media de las velocidades reales de marcha en un trayecto sin parada del tren.

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Velocidad comercial: es la velocidad resultante para un recorrido determinado, teniendo en cuenta las paradas en las estaciones. Es, por tanto, el cociente que se obtiene de dividir el camino recorrido por la duración total de este recorrido.

La velocidad media, a veces llamada también velocidad comercial, de un tren es la que se obtiene al dividir recorrido del tren de origen a destino, medido en km, entre el tiempo que emplea desde la salida de la estación de origen hasta la llegada a la estación de destino, medido en horas y fracciones.

La velocidad media puede referirse a la totalidad del recorrido del tren, pero también a cualquier trayecto parcial intermedio.

El objetivo de la velocidad se refiere a conseguir un determinado tiempo de viaje que, como se ha señalado, constituye unos de los atributos del producto que es valorado según los segmentos del mercado y la oferta de la competencia. Esta velocidad es relevante ya que es percibida por el cliente y que forma parte del atributo del tiempo de viaje, y no la velocidad máxima del tren, que en ocasiones se usa de forma propagandística.

Las variables sobre las que es posible tomar decisiones para lograr una velocidad media determinada son las siguientes:

Velocidad máxima del vehículo, que es la que puede obtener el tren en algún momento de su recorrido. Depende tanto de las propias características del material como de los parámetros de la infraestructura,

Potencia específica o potencia por unidad de masa del tren, que incide en la capacidad de aceleración,

Tiempo de las paradas y número de las mismas, Velocidad de circulación en curva, Accesibilidad al tren, Márgenes horarios concedidos.

La consecución de una determinada velocidad media podrá obtenerse por diversas combinaciones de cada uno de estos parámetros, y en conjunción con las características de la línea: velocidades admisibles, condiciones reglamentarias, trazado, rampas, etc.

Tiempo de parada y accesibilidad: Los tiempos de las paradas comerciales deben de ser los mínimos necesarios para la subida y bajada de viajeros, y en su caso, de mercancías y equipajes. En lugares en los que se produzcan bajadas o subidas muy importantes de viajeros es conveniente establecer puntos fijos de estacionamiento en los andenes bien señalizados, con lo que puede ganarse bastante tiempo en el acceso de los viajeros. En casos de líneas de Cercanías o trenes sin plazas numeradas, conviene disponer de puertas suficientemente amplias. La adquisición de material con estas características podría reducir el tiempo de parada.

Las mejoras de accesibilidad son más relevantes en la medida en que el tren tenga más paradas y con mayor flujo de subida y bajada de viajeros como los servicios de cortas y medias distancias, y será menos importante en los servicios de alta velocidad y/o de larga distancia donde las paradas son menos numerosas y los flujos de viajeros se producen normalmente en la estación de origen y de destino.

Potencia: Se precisa potencia para vencer la resistencia al avance, y para lograr mayores aceleraciones. La necesidad de conseguir aceleraciones importantes para una línea determinada dependerá de:

Número de paradas que tenga el tren, Las limitaciones de velocidad, El perfil de vía y, Las diferencias en la composición del tren.

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Para trenes que tengan pocas paradas, que circulen en líneas llanas y con velocidades medias próximas a las máximas, será menos necesario disponer de una elevada potencia, mientras que en trenes que tengan numerosas paradas, limitaciones importantes de velocidad, fuertes pendientes o variaciones frecuentes en la composición, será necesario para una misma velocidad máxima disponer de una mayor potencia a fin de conseguir las velocidades medias determinadas.

Por ejemplo, el tiempo mínimo de viaje (según un simulador) de un tren AVE (400 t) Sevilla-Madrid sin paradas, evoluciona de la siguiente forma al variar la potencia:

Cuando circula en condiciones normales (es decir con 4 bloques motores) y una potencia de 8,8 MW, el tiempo es de 2h, 7min, 47s.

Si lleva sólo 6,6 MW (tres bloques motores), se incrementa en menos de 3 minutos: 2h, 10min, 16s.

Cuando baja a 4,4 MW (la mitad de la potencia normal) sigue siendo aceptable: 2h, 26min, 39s.

Sólo cuando lleva 2,2 MW (un 25% de la potencia normal) no llega a poder superar las rampas de la línea.

Márgenes de tiempo: El tiempo mínimo que emplearía el tren en hacer el recorrido, incluyendo las paradas, más los tiempos de parada comercial es incrementado antes de publicar el horario, como previsión de imponderables en la circulación, y para reducir el consumo energético. Obviamente, la reducción de este margen tiene el efecto de incrementar la velocidad media del tren sin costo adicional alguno, aunque provocará un mayor consumo energético y/o una reducción de los índices de puntualidad.

Velocidad en recta/Velocidad en curva: La velocidad media en los trayectos se consigue por una combinación entre la velocidad máxima que se obtiene en tramos rectos y la velocidad admisible en las curvas.

Cuando se trata de trazados óptimos, con grandes rectas y perfil muy favorable, se hace interesante el aumento de la velocidad máxima. Sin embargo, como norma general, es importante conseguir que las limitaciones de velocidad sean las menores posibles, y que la velocidad media se consiga elevar, no tanto por mejora de la máxima, sino por aumento de las mínimas.

El aumento de las velocidades mínimas presenta, frente al aumento de velocidades máximas, tres ventajas fundamentales:

La inversión necesaria para conseguir elevar la velocidad mínima es normalmente menor que la inversión necesaria para conseguir elevar la velocidad máxima.

Elevando la velocidad mínima, el tren consume menos energía, respecto a elevar la máxima, no solamente porque la resistencia al avance aumenta con el cuadrado de la velocidad, sino también al elevar las velocidades mínimas no es necesario realizar tantos frenados y recuperaciones de velocidad.

Una velocidad media con baja dispersión es mejor que una velocidad media con puntas muy altas y tramos de velocidad muy bajos (que exige aceleraciones y frenados), también desde el punto de vista de desgaste del material y del mantenimiento.

La Pendulación y la Basculación Desde mediados de los años 60 se ha venido investigando en la posibilidad de disponer de trenes de cajas inclinables que permitan circular por las curvas a mayor velocidad. Las limitaciones de velocidad en las curvas no proceden de la seguridad, no es que el tren descarrile en la curva si la ataca a una velocidad más alta, sino del confort del viajero puesto que aunque existe un cierto peralte en la curva, limitado por los trenes más lentos y por otro tipo de parámetros, el viajero tiene una sensación molesta de salirse de la curva.

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En la medida en que la caja del tren, al paso por la curva, se incline hacia el interior de ésta, se compensa este efecto percibido por el viajero. Por lo tanto, a mayores inclinaciones del tren en la curva para un peralte determinado, se consigue el mismo grado de confort del viajero. Se trata, por ello, de que el tren se incline en una curva hacia dentro, en proporción al radio de la curva y a la velocidad con que el tren circula por ella.

Sistemas empleados: Dos sistemas han sido empleados para conseguir esta inclinación de las cajas:

Los trenes basculantes que, mediante determinados sistemas, detectan la curva e inclinan de forma activa el tren.

Los trenes pendulares que consiguen la inclinación de una manera natural ya que el punto de sustentación de la caja se encuentra por encima del centro de gravedad, de manera que el tren está colgado desde arriba en lugar de apoyado en la parte inferior. Se trata de una inclinación pasiva.

Formas de mejorar la velocidad media. Como resumen de lo expuesto, se presenta un cuadro en el que se indican los caminos por los que se pueden conseguir mejoras de la velocidad media, una aproximación al efecto del aumento de la velocidad media sobre la inversión en material y sobre el consumo energético, y los casos en que es recomendable una u otra medida.

Acción Importancia

de la Inversión

Incidencia en el consumo energético

Casos en que se recomienda

Aumento de la velocidad máxima Alta Aumenta Líneas con bue trazado, y/o no se

pueda mejorar por otras acciones Reducción de paradas intermedias Nula Disminuye Trenes con alta saturación o bajo

índice de rotación. Mejora de la accesibilidad Baja Nula Trenes con paradas intermedias

con alta rotación de viajeros.

Mayor potencia Media Nula Trenes con muchas paradas y cambios de velocidad

Inclinación pos cajas de basculación asistida Media Aumenta Trazados con curvas

Inclinación con basculación asistida Irrelevante Disminuye Trazados con curvas

Reducción de márgenes tiempo Nula Aumenta Trenes con bajo riesgo de pérdida

de puntualidad.

Capacidad y Confort

Capacidad La capacidad necesaria en cada tren dependerá del perfil de la demanda, y de la frecuencia y horarios a ofrecer.

En el caso del diseño de un nuevo sistema de operación, han de ser los atributos del servicio (entre ellos la frecuencia) los que determinen las características del material, y sólo en el caso de disponer ya de un material predeterminado, será éste el que pueda condicionar ciertos atributos del producto.

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La medida de la capacidad: La capacidad de un tren se mide con el número de plazas, pero cabe distinguir dos situaciones diferentes:

Servicios donde se admiten viajeros de pie como en cercanías o en aquellos servicios en los que el viaje medio no llegue a 30 minutos. En estos casos, las plazas que se consideran son las sentadas más las de pie, ya que la capacidad del tren usualmente se mide en función de los metros cuadrados de los espacios que pueden ocupar los viajeros. Sobre la base de en este tipo de servicios se admiten teóricamente hasta 4 personas/m2, si bien se tiende a restringir esta relación a 3 personas/m2.

Servicios en que no está previsto que viajen personas de pie. En ellos, la capacidad del tren se mide en función del número de asientos, literas o camas de que disponga el vehículo.

Es conveniente medir la capacidad del tren en función de ciertos parámetros que no penalicen la calidad de las plazas ofertadas. Cuando se trata de asientos, es muy importante tener en cuenta que la distancia entre filas condiciona la comodidad del viajero, por lo que la medida de la capacidad para realizar comparaciones entre diferentes vehículos no se debe hacer sobre las plazas reales pues se estaría beneficiando a aquellos vehículos que tienen un paso menor entre filas, y por ello ofrecen menos calidad.

Como el dimensionamiento del parque tiene mucho que ver con la capacidad, y las comparaciones entre vehículos suelen hacerse en base a índices tales como precio de adquisición del “vehículo/plaza” o “costo de mantenimiento/plaza”, parece conveniente proponer un sistema de medición de la capacidad que corrija el efecto de la diferencia de paso entre asientos. Además, en todos los casos, la existencia de diferentes tipos de clases dentro del tren (primera y segunda) induce a que sea necesario otro indicador más que explique la proporción entre unas y otras. Por ello, se define un indicador denominado Plaza Equivalente (PE) que abstrae el número de plazas de su clase o calidad.

Entonces, la capacidad de un tren se medirá de la siguiente forma:

Servicios de Cercanías que admitan viajeros de pie: 3,5 personas/m2, Servicios de plazas acostadas: número de literas o camas, Servicios de plazas sentadas: Plazas equivalentes según la definición que se dará

seguidamente.

Plazas equivalentes (PE): Son los asientos estandarizados que pueden instalarse en un vehículo. Partiendo que la distancia mínima de puntos homólogos entre filas es de 900 mm, según recomendación de la UIC (International Union Of Railways) para asientos distribuidos en filas, el mínimo sería de 940 mm. La capacidad de plazas sentadas de un tren depende fundamentalmente de la longitud de los espacios destinados a los asientos, por lo que en una primera aproximación, en un habitáculo de longitud L mm para instalar asientos, el número de filas admisible sería de:

Filas = L / 900 Sin embargo, debe tenerse en cuenta que en un habitáculo es preciso que al menos una fila de asientos vaya en contra de la marcha, no se aconseja que la última, fuera “de cara a la pared”, porque, además de no ser recomendable desde el punto de vista del viajero, tiene la misma implicación en cuanto a la habitabilidad del vehículo.

Debido a este efecto, es preciso “recortar” algo la longitud del habitáculo, ya que una fila necesita al menos 1.100 mm; por lo tanto, aceptando como paso estándar 900 mm, el número de filas sería de Filas = (L-200) / 900

Como en una fila cabe un número de asientos de clase estándar (número K) que es función del ancho, el número de plazas equivalentes en un habitáculo de longitud L mm sería:

Plazas equivalentes (PE) = K x [(L-200) / 900]

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En realidad, el número de plazas que se pueden instalar, respetando el paso mínimo señalado es:

Plazas posibles (PP) = K x [Parte entera de [(L-200) / 900]] Posiblemente [(L-200)/900] no sea un número entero. Por ello, se produce un cierto desaprovechamiento del espacio que se traduce en que los asientos están más separados, lo cual supone más comodidad para el viajero. Debe distinguirse entre PP y PE. Las plazas reales PR son las que en realidad hay, y el índice PE/PR es un índice de confort del material.

La plaza equivalente (PE) es la unidad básica de medida de la capacidad. Para la determinación del número de asientos por fila, es necesario asignar una anchura mínima al pasillo y a los asientos. Se han adoptado los valores recomendados por la UIC para el pasillo central (520 mm) y para el asiento de 2ª clase (480 mm), añadiendo a este último 50 mm para los apoyabrazos se ha tomado la mitad del mínimo al aceptarse que recubran parcialmente el asiento.

Por ello, el número K de asientos por fila, de acuerdo al ancho interior de la caja A en mm, sería el siguiente:

Si A < 1.050 mm: no se pueden instalar asientos compatibles con un pasillo. K=0 Si 1.050 < A < 1.580 mm: 1 asiento por fila. K=1, Si 1.580 < A < 2.110: 2 asientos por fila. K=2, Si 2.110 < A < 2.640 mm: 3 asientos por fila. K=3, Si 2.640 < A < 3.170 mm: 4 asientos por fila. K=4, Si A > 3.170 mm: 5 asientos por fila. K=5.

Desde luego, es posible instalar asientos con ancho inferior al estándar, servicios de cercanías, lo que permite ubicar 5 asientos por fila (sin apoyabrazos) en vehículos de unos 2,6 metros de anchura, pero las plazas equivalentes (PE) se estiman para el mínimo confort en medias distancias (530 mm de anchura por plaza). También hay vehículos (por ejemplo, autobuses) con pasillos de menos de 520 mm, pero nuevamente se estima la cota necesaria para un confort mínimo.

Finalmente se usa el índice Plazas equivalentes/Plazas reales (PE/PR), que sirve para redimensionar el número de puestos, en la siguientes tabla se ilustra su uso.

Tipo de servicio Nivel de confort Cafetería No. de clases Índice PE/PR

Largas distancias Excelente Sí 2 ó 3 1,55 Largas distancias Alto Sí 2 1,46 Largas distancias Estándar Sí 2 1,41 Medias distancias Alto Sí 2 1,37 Medias distancias Estándar No 1 1,22 Cercanías Estándar No 1 0,90

Confort y Ergonomía Uno de los factores claves del éxito del tren es el confort de las plazas ofrecidas, su ergonomía y adaptación a las necesidades de los clientes. En los temas relacionados con el comportamiento humano, ésta es una cuestión difícil de medir. La valoración que cada cliente otorga a este atributo puede depender de numerosas circunstancias subjetivas. Por ejemplo, una persona de movilidad reducida concederá más importancia al piso bajo y a los pasillos anchos que al espacio entre asientos, otros otorgarán más importancia al aire acondicionado, etc. Considerando este hecho, debe valorarse el mayor número de aspectos relacionados con el confort.

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Valoración de cada plaza: En la valoración de cada plaza, se pueden tener en cuenta los siguientes aspectos:

Dimensiones de la butaca: paso, ancho, superficie de banqueta, altura del respaldo y ángulo de inclinación del mismo,

Características de la butaca: orientable o no en sentido de la marcha. Respaldo reclinable o fijo, posapies movible o no. Otros atributos valorables pueden ser mesa de trabajo, disponibilidad de papelera, lámpara, posibilidad de avisar al personal, etc.

Capacidad de los espacios para equipajes y para abrigos y chaquetas, Prestaciones en el asiento: video, audición de música y de radio, etc. Teléfono en el

asiento. Mesa individual con aros para los vasos, etc., En clase preferente o de negocios: posibilidad de enchufe del PC portátil, enchufe

del teléfono móvil, Internet, etc., Espacios comunes asociados a la plaza (altura hasta el techo, anchura del pasillo,

diferencia de nivel con el medio de los andenes), Posibilidad de escoger plaza de fumador o no fumador, Nivel de ruido y vibraciones.

Lógicamente hay diferentes tipos de plazas, al menos un tipo diferente por cada clase. Incluso dentro de la misma clase, suele haber plazas de confort diferente.

Una vez conocida la valoración de, cada plaza, se debe calcular la valoración media ponderada de las plazas de cada clase, y después, ponderar las valoraciones de cada clase para obtener la media de las plazas del tren.

Aspectos comunes para el conjunto del tren: Hay algunos aspectos del confort que no están ligados a una plaza en concreto, sino al conjunto del tren. Entre los más importantes para los viajeros suelen ser la climatización entre otros. También se deben incluir aquí las que se refieren a la cafetería, plataformas, aseos, nivel de ruido, etc.

Valoración del confort sobre las dimensiones del vehículo: El proceso descrito anteriormente para valorar el confort del tren requiere un alto grado de conocimiento de las preferencias de los clientes. En tal sentido, se dispone de un índice que permite valorar, aproximadamente, el confort ofrecido por un vehículo, atendiendo solamente a la habitabilidad o espacio disponible

Se denomina Índice de Habitabilidad (IH) que considera sólo tres factores, ligados todos ellos al espacio disponible para las plazas.

El Índice de Habitabilidad Longitudinal (IHL): Se refiere al espacio longitudinal, y se obtiene dividiendo las filas equivalentes (con un paso de 900 mm) por las filas reales. Siendo L la longitud interior libre del vehículo, en mm.

IHL = [(L-200) / 900] / No. filas Un mayor valor de este índice supone una mayor habitabilidad. El valor 1 corresponde a un confort límite para servicios de medio recorrido. Valores inferiores a 1 sólo son admisibles en servicios de menos de media hora.

El Índice de Habitabilidad Transversal (IHT): se refiere al espacio disponible en anchura. Si A es el ancho interior libre del vehículo en mm (a la altura de 55 cm sobre el suelo), y K es el número de asientos por fila:

IHT = [(A-520)/530] / K Un mayor valor de este índice supone una mayor habitabilidad. El valor 0,9 es el límite inferior para servicios de más de dos horas.

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El Índice de Habitabilidad Vertical (IHV): se refiere al espacio vertical disponible. Se supone que el techo no está a una altura uniforme, por lo que, con las naturales limitaciones, es preciso partir de la distancia vertical libre desde el suelo hasta el primer obstáculo en altura: maletero, el techo, un monitor de video, etc. y realizar una media a lo largo de la sección transversal. Si h es la altura útil (en mm) en cada punto, nunca deben utilizarse valores mayores de 2.000. Por ello, si la sección transversal h supera 2.000 mm, se debe tomar este valor.

IHV = (Media de h) /1.900 Un mayor valor de este índice supone una mayor habitabilidad. El valor 0,9 es el límite inferior para servicios de medio recorrido.

El Índice de Habitabilidad global (IH): ofrece una visión conjunta de la habitabilidad, y se obtendría por multiplicación de los tres índices:

IH = IHL x IHT x IHV

Características Operativas Junto a las características que tengan los vehículos para el acomodo y transporte de los viajeros, hay ciertos parámetros que condicionan la forma de operar los trenes, con implicaciones sobre la forma de satisfacer a la demanda, e importantes consecuencias económicas.

En este campo, deben tratarse temas tales como la posibilidad de adaptarse a la demanda en capacidad y frecuencia, la gestión energética del tren, el gobierno de sus equipos, la conducción, la forma de acoplamiento entre vehículos, y de inversión del sentido de marcha.

Trenes Remolcados y Autopropulsados.

Quizá desde el punto de vista operativo, la clasificación tradicionalmente más importante es la que se establece entre los trenes remolcados por locomotora y los trenes autopropulsados. Sin embargo, las fronteras entre ambos están cada vez difusas, al haber ido apareciendo elementos técnicos en el material remolcado con los que han ido superando los inconvenientes que presentaban con respecto a los autopropulsados, manteniendo a la vez sus propias ventajas, y viceversa. Tren remolcado: El tren remolcado era el único que existía en el origen del ferrocarril: está formado por una locomotora que remolca varios vehículos para el transporte de viajeros (coches) y/o mercancías (vagones).

La unión entre los diferentes vehículos que componen el tren (locomotora y coches y/o vagones) era en principio sólo mecánica, y tenía por objeto posibilitar el arrastre o remolque de los coches o vagones por la locomotora.

Cuando la locomotora frenaba, la inercia de los vehículos remolcados comprimían éstos sobre la locomotora, lo que hacía necesaria la existencia de topes que iban transmitiendo la fuerza de compresión al vehículo anterior en el sentido de la marcha.

Lógicamente, a medida que fueron aumentando las velocidades, se hizo necesario que frenasen todos los vehículos del tren, lo que primeramente se logró de forma manual por guardafrenos que viajaban en los diferentes vehículos, y posteriormente por medio del freno automático de transmisión neumática de órdenes. Ello trajo consigo la necesidad de dotar de una conexión neumática (normalmente a 5 kg/cm2 de presión) entre cada vehículo.

Posteriormente se fue ampliando el tipo de conexiones entre vehículos, por lo que se pueden agrupar según su naturaleza de la siguiente forma:

Mecánicas: Elementos de tracción (normalmente gancho-husillo) y de compresión (normalmente topes).

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Neumáticas: Tuberías de conexión para aire comprimido del freno (a presión de 5 kg/cm2), del freno de vacío en los vehículos que aún lo llevan, o de alta presión para servicios auxiliares del tren (normalmente 10 kg/cm2).

Eléctricas: Según el tipo de tren son necesarias diversas conexiones eléctricas. La más normal y conocida es la que suministra energía en alta tensión (recibida normalmente de la catenaria o de generadores situados en la locomotora Diesel) para alimentar los servicios auxiliares del tren: calefacción, aire acondicionado, etc. (ésta se llama normalmente línea o manga de alta tensión). Existen además otras transmisiones eléctricas entre los distintos vehículos que componen un tren normalmente para controles del freno, controles de distintos equipos, transmisión de megafonía, de vídeo, controles de puertas, etc.

Datos: Modernamente, junto a las conexiones neumáticas, mecánicas y eléctricas tradicionales, cabe prever la existencia de conexiones de datos; estas conexiones de datos habrán de transmitir desde los equipos centrales situados en algunos vehículos al resto de la composición diversas informaciones tales como averías o autodiagnóstico de la situación de los vehículos, información sobre los servicios al cliente, etc.

A la hora de agregar un vehículo a una composición de material remolcado es preciso realizar todas las uniones entre las diferentes conexiones mecánicas, neumáticas, eléctricas, y de datos, así como de las conexiones que permiten el paso de los viajeros en su caso. A medida que tales conexiones se van haciendo más numerosas, el proceso de unión de los vehículos se complica, al requerir más tiempo para su realización y consiguiente mente más costo. Ello además incrementa los riesgos de avería y desgaste de las conexiones.

Trenes autopropulsados: Los trenes autopropulsados tienen su origen en los Automotores, que a su vez nacieron imitando a los autobuses. Se trataba en general de un sólo vehículo (en principio unidireccional y posteriormente dotado de cabinas en ambos extremos) que llevaba viajeros y era movido por un pequeño motor térmico. Estos vehículos eran muy apropiados en los primeros años del ferrocarril para relaciones donde no había muchos viajeros, y por lo tanto las potencias no eran muy grandes, y así podía instalarse el motor en el propio vehículo en el cual se transportaban los viajeros.

Tradicionalmente, los vehículos autopropulsados eran de tracción térmica, si bien también han existido automotores de tracción vapor. Normalmente este tipo de vehículos se han empleado para transporte de viajeros.

El aumento de la demanda hizo que posteriormente a estos automotores se añadiesen algunos remolques, primero sin cabina de conducción y sin paso de viajeros, y más adelante con paso de viajeros y cabina de conducción en el extremo. Había automotores diesel de hasta tres y cuatro vehículos. Estos automotores podían estar unidos permanentemente al coche motor, o bien unidos eventualmente.

La tracción eléctrica permitió el desarrollo de este tipo de vehículos autopropulsados que; de hecho, han sido los que han tenido mayor extensión, puesto que el reducto fundamental de los vehículos autopropulsados se ha mantenido en la Alta Velocidad y en las líneas de Cercanías, en ambos casos casi siempre electrificados.

Vehículos que integran los trenes autopropulsados: Los vehículos de los trenes autopropulsados suelen clasificarse de la siguiente forma:

Coches motores: Aquellos que llevan los elementos de tracción y también espacio para viajeros.

Remolques: no tienen ni elementos de tracción, ni cabina. Remolques con cabina de conducción.

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Motrices: Son vehículos que llevan los equipos de tracción pero que no incluyen espacio para los viajeros. Es una categoría que en la práctica ha aparecido con los trenes de alta velocidad, y que en realidad son semejantes a las locomotoras, pero que, por formar parte de un tren normalmente indeformable no suelen tener más que una cabina de conducción.

Reversibilidad y flexibilidad Una vez descritos en sus aspectos históricos y funcionales los trenes remolcados y autopropulsados, se desarrollan a continuación las implicaciones operativas más importantes derivadas de esta clasificación: la reversibilidad y flexibilidad.

Reversibilidad. La reversibilidad se refiere a la posibilidad de que el tren circule indistintamente en cada uno de los dos sentidos a la misma velocidad, sin realizar para ello ninguna maniobra adicional. La condición de reversibilidad se traduce en la posibilidad de disponer de un puesto de conducción en cada uno de los extremos el tren, dotado de todos los elementos necesarios para que el tren, pilotado desde él, pueda circular en condiciones y a velocidades normales.

La ventaja tradicional del material autopropulsado estriba en su reversibilidad, de forma que no es necesario hacer la operación de cambio de la locomotora de un extremo al otro del tren al llegar al final del recorrido, ya que el tren autopropulsado tiene cabinas de conducción en ambos extremos, y es indiferente que el coche motor circule en cabeza o en cola.

No debe considerarse reversible un tren que puede circular en sentido contrario al normal pero a velocidad más reducida, ya sea por razones técnicas o reglamentarias. Inconvenientes de la no reversibilidad: Los inconvenientes de emplear un material no reversible se derivan de la necesidad de realizar maniobras cuando el tren llega a un punto en que no es continuar en el mismo sentido, al no disponer de puesto de conducción en el extremo de cola, es preciso realizar una maniobra que reviste generalmente una de las tres formas siguientes:

Pasar la locomotora de cabeza a cola (para salir remolcado por la misma locomotora en sentido contrario),

Disponer de una segunda locomotora que se acople por cola para salir en cabeza, Triangular el tren completo para continuar con la misma locomotora.

Cada una de estas posibilidades tiene sus ventajas e inconvenientes relativas. La primera y la tercera presentan el inconveniente de que se emplea mucho tiempo en ellas (lo que suele ser especialmente negativo en el caso en que la maniobra haya que realizarla con viajeros dentro del tren), mientras que la segunda (que es la más rápida), tiene el inconveniente de su mayor costo al precisar de una segunda locomotora y de otro agente de conducción para continuar el tren.

Flexibilidad La flexibilidad del material es la posibilidad de adaptarse a diversas circunstancias o necesidades de explotación. En un sentido amplio, se puede enfocar desde dos puntos de vista:

Flexibilidad para adaptarse en cuanto a su capacidad. Flexibilidad para circular por diversos tipos de líneas: electrificada o no, ancho de vía,

sistema de señalización, etc.

Al hablarse de la flexibilidad se hará referencia fundamentalmente al primer aspecto, ya que el segundo, que podría también denominarse interoperabilidad, tiene más incidencia con los aspectos relacionados con la infraestructura.

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La flexibilidad hace alusión a la posibilidad de un tren de adaptarse a las necesidades de la demanda en cuanto a tipos de líneas y a capacidad. Los trenes de material remolcado son más flexibles, puesto que una sola locomotora puede remolcar un número variable de vehículos, y puede por tanto adaptarse mejor a las variaciones de la demanda. Las prestaciones (velocidad punta) varían en función del número de vehículos, ya que la tracción no aumenta proporcionalmente, pero también se cumple que la existencia de grandes potencias en las locomotoras hace que, en cierto grado, sea muy insensible en la composición del tren. Flexibilidad para adaptarse en capacidad: La flexibilidad para adaptarse en capacidad a las distintas necesidades de la explotación, se puede conseguir acoplando entre sí dos trenes.

El material menos flexible sería un tren autopropulsado, que no pudiera acoplarse a ningún otro, ni tuviera posibilidad de que se le quitaran o añadieran coches en ningún momento. Ello supondría un tren absolutamente rígido. Sin embargo no es lo normal, ya que hasta los trenes más rígidos tienen posibilidad de acoplarse, al menos, con otro tren.

En el caso de que los trenes acoplados no tengan paso entre sí, al juntar trenes completos, la reducción de costos que se puede obtener es muy pequeña: tan sólo si lleva “mando múltiple” se evita un segundo agente de conducción, y una parte de la resistencia al avance debido a tener solamente un frente de resistencia aerodinámica.

La flexibilidad real en cuanto a la capacidad, viene por dos posibilidades:

Utilizar composiciones de desigual capacidad, Variar la capacidad de cada una de las composiciones. Esta variación de capacidad de

cada composición puede concretarse de dos formas: Pudiendo agregar composiciones o bloques de coches completos, sin

necesidad de agregar elementos tractores adicionales, Posibilidad de agregar coches aislados a un tren.

En ambos casos, la agregación o segregación de coches puede realizarse de dos formas:

En ruta, o en una estación por el propio personal de operación, sin tener que intervenir el personal de mantenimiento,

En taller, y por el personal de mantenimiento. Grados de flexibilidad en capacidad: El orden de flexibilidad, de mayor a menor, sería el siguiente:

Posibilidad de agregar coches aislados a una composición y de hacerlo en ruta, Posibilidad de agregar grupos de coches o composiciones en ruta, Posibilidad de agregar coches en taller, Posibilidad de utilizar composiciones de desigual capacidad, pero cada una de ellas

indeformables, Posibilidad de acoplar un elevado número de composiciones entre sí que tengan paso, Posibilidad de acoplar composiciones entre sí sin paso.

Las necesidades de flexibilidad serán mayores cuanto menos frecuencia haya en una relación, ya que en una línea con una muy alta frecuencia, es fácil para los viajeros que se pasen al tren anterior o al tren siguiente, y en todo caso, se supone que existe tal volumen de viajeros que pueden atenderse con composiciones adicionales: probablemente para relaciones de alta frecuencia, será suficiente con trenes de baja capacidad pero que se puedan acoplar dos o tres composiciones, e incluso composiciones, desiguales para poder hacer circular en las horas “valle” los trenes que sean necesarios.

En este sentido, cada tipo de operación es diferente, y se pueden sugerir algunas ideas orientadoras al respecto:

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Servicios de Cercanías de alta frecuencia con alta estacionalidad y “puntas” en las primeras horas de la mañana: Se puede programar mantenimiento durante el resto del día con las composiciones sobrantes, y los sistemas de operación pueden ser a base de trenes en unidad múltiple. Puede ser interesante disponer de composiciones de tamaños desiguales y lo más pequeñas para que sea posible a fin de ir modulando la oferta a lo largo del día.

Servicios de Largo Recorrido con puntas diarias en las primeras horas de la mañana, y altas frecuencias: el problema es parecido a Cercanías y por tanto, un sistema de explotación razonable parece que debe ser en base a la posibilidad de contar con composiciones de diferente tamaño, en todo caso no muy grandes, y con posibilidades de añadir algún coche (aunque sea en taller) para ciertas épocas del año, en las cuales en todas las horas del día se presenta mayor demanda.

Servicios de medio-largo recorrido con baja frecuencia y con alta estacionalidad semanal, mensual o trimestral. Aquí la posibilidad de añadir composiciones completas (sin tracción adicional), y desde luego coches (tanto en taller como en estación), se hace imprescindible, teniendo en cuenta la reducción de costos que supone. Además es más manejable al no tener que añadir tracción, atender las fuertes puntas de demanda con un resultado económico más interesante. Trenes que han de segregarse en ruta: En el caso que el diseño de la operación prevea que algún tren debe segregarse en ruta, se hace necesaria en el material la posibilidad de segregación por composiciones completas o por coches, prestando especial atención a la posibilidad de hacerlo de forma rápida en poco tiempo, y en lo posible con paso de viajeros y de personal entre composiciones.

Segregabilidad: Es preciso decidir si el material rodante va a ser acoplado y segregado en la explotación (tanto si se trata de coches independientes como de composiciones completas). Las razones por las que el material puede necesitar tener estas características pueden ser de dos clases:

Trenes de recorridos muy largos que unen una ciudad con dos o más destinos, existiendo un importante tronco común.

Trenes de Cercanías en los que se produce un gran desequilibrio espacial en la demanda y en los que no es posible o conveniente aumentar la frecuencia (normalmente por falta de capacidad de vía). En estos casos una de las soluciones al problema económico del desaprovechamiento horizontal es hacer circular trenes en recorridos parciales o aumentar su composición en un lugar intermedio del recorrido.

Es necesaria la segregabilidad si el diseño de la operación prevé que ciertos trenes lleven más de una composición o un número variable de coches, para su adaptación a los aumentos de la demanda. Si tales refuerzos se producen en todo el recorrido del tren, las maniobras de adaptación y segregación no se realizan en ruta, sino en taller o en la estación de origen.

Debe determinarse también si cuando circulan varias composiciones unidas deben tener posibilidad de paso de viajeros entre ellas. Si no existe posibilidad de paso, pueden producirse incrementos del costo derivados de necesitar más equipos de personas que atienden a los clientes en el tren, ya que debe viajar un equipo en cada composición. Sin embargo, el no tener paso reduce los costos de adquisición y de mantenimiento del material, y a la vez los tiempos empleados en el acoplamiento o segregación. Estas maniobras tienen un mayor costo y complejidad cuando deben tener paso de viajeros después de unirse los trenes.

Como reflexión final, puede señalarse que la necesidad de adaptarse de forma flexible a la capacidad necesaria no sólo se aprecia en los trenes (cuya sensibilidad del costo a las variaciones de capacidad es baja), sino que incluso en otros modos con menos facilidades para ello (como aviones o autobuses), vienen buscándose hace años.

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Interoperabilidad y Universalidad. Interoperabilidad: Un vehículo o conjunto de vehículos ferroviarios es más flexible por cuantas más líneas pueda circular. Esta característica se denomina normalmente interoperabilidad, y hace alusión a la posibilidad de funcionar en condiciones normales por líneas con diferentes características.

Los parámetros más importantes que diferencian las líneas a estos efectos son los siguientes:

Ancho de vía. Tensión de electrificación y frecuencia en su caso. Señalización y comunicaciones Gálibo. Peso por eje, etc.

Las razones por las que puede precisarse que un vehículo sea interoperable son las siguientes:

En el recorrido del tren, tiene que pasar por tramos con diferentes equipamientos, por la línea para la que se va a adquirir, lo que hace que en su operación ordinaria requiera contar con los elementos necesarios,

Buscando economías de red se prevé que opere en dos líneas diferentes con estacionalidades complementaria,

En algún momento de la vida del vehículo está previsto que pueda pasar a operar en una línea con características diferentes.

La interoperabilidad es aparentemente positiva por cuanto permite al vehículo alcanzar una mayor productividad al tener menos restricciones para circular por diversos tipos de líneas, y ensancha el mercado de segunda mano cuando el operador precisa renovar el parque.

Sin embargo, la interoperabilidad aporta mayores costos de adquisición del vehículo y de mantenimiento del mismo. Los equipos embarcados que facilitan la interoperabilidad tienen, en muchos casos, un peso importante, lo que aumenta el consumo energético y en ocasiones reduce algo la capacidad del tren. Por todo ello, es preciso valorar de forma racional las ventajas y costos que aporta cada uno de los elementos para decidirse por su incorporación o renunciar a ellos.

Alternativas para reducir los costos de la interoperabilidad: La interoperabilidad, cuando se logra con equipos embarcados de forma permanente, aumenta (como se ha señalado) los costos de adquisición y de mantenimiento, y normalmente también los de energía. Por ello, es posible actuar contra este incremento de costos en dos frentes:

No adquirir vehículos con características de interoperabilidad más que cuando se vayan a utilizar en la operación regular estas prestaciones. De hecho, muchos de los más modernos trenes de alta velocidad han sido fabricados en dos o tres subseries, de forma que sólo los trenes que van a circular por líneas con características diferentes, llevan los equipos correspondientes; el resto de los trenes (los que circulan por líneas de características homogéneas), pueden ser más baratos por evitar los equipos necesarios para la interoperabilidad.

La segunda línea de actuación consiste en apurar la posibilidad de que los elementos que aporta la interoperabilidad circulen sólo en una parte del recorrido, con lo que se obtiene de ellos una mayor productividad. Así, si se cambia la locomotora al cambiar el sistema de alimentación eléctrica o de señalización, o si se emplea una locomotora auxiliar en un tramo de mayor pendiente (en lugar de equipar más potencia de origen a destino del viaje) pueden obtenerse reducciones importantes de costo. Como es natural, deben ponderarse los incrementos de tiempo (y de costo) a que pueden dar lugar las maniobras.

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En todo caso, es importante tener en cuenta que cada problema de operación es diferente, y por lo tanto requiere una solución distinta. Las fórmulas de validez universal se han revelado demasiado costosas como para poder ser soportadas en el futuro.

¿Adaptar la infraestructura o el tren?: La adaptación de un tren a las características del producto y a la circulación por una línea podrá venir del diseño de un tren adecuado a la línea, o de modificar la línea para alcanzar las prestaciones necesarias. También en este dilema es preciso analizar cada caso de forma puntual. En muchos casos se puede adaptar la infraestructura para mejorar las velocidades, la capacidad de los trenes, etc. En otros casos es preferible adaptar el tren ya que la adaptación de la infraestructura es demasiado costosa y/o sólo afecta a una parte de los trenes que circulan por la línea. La universalidad: La universalidad es un concepto paralelo a la interoperabilidad, y hace alusión a la posibilidad de que un vehículo pueda hacer toda clase de servicios.

Se parte de la idea de que, por ejemplo, una locomotora que pueda servir para servicios de viajeros y mercancías, al tener más utilidad, permite lograr una mayor productividad y además se pueden encargar series más largas de vehículos idénticos (con menor costo), y se reducen los costos de mantenimiento.

Sin embargo, junto al de la interoperabilidad ha caído el mito de la universalidad. Cuando no se pueden obtener economías de red, es preferible disponer de un parque ajustado y especializado, aunque ello signifique encargar menores series. Las economías de las grandes series y la facilidad de mantenimiento se obtienen modernamente del empleo de elementos modulares y de familias de vehículos con equipos y conjuntos comunes. Ello facilita además, llegado el caso, la transformación de los vehículos, pero no encarece a cada uno con equipos que no precisan en su explotación ordinaria.

2.6. Formación de los trenes. Un aspecto que debe cuidarse es el relacionado con la formación de los trenes. En este sentido, los trenes destinados al transporte de carga, se formarán agrupando los vagones cargados delante y los vacíos detrás. A su vez, estos se agrupan según destino. Al agruparse los vagones por destinos, se tendrá en cuenta que los cargados con destinos más lejanos, deben ser colocados al inicio o al frente de fa formación y así sucesivamente hasta el vagón o grupo de vagones cargados con destinos más cercanos.

Los vagones vacíos se situarán a continuación de los cargados, comenzando por el destino más cercano y así sucesivamente hasta el, destino más lejano, que será el que antecede al caboose (coche de cola).

Cuando se realice la formación de un tren que transporte solamente vagones cargados o vacíos, los vagones con destino más cercano se colocarán al frente de la formación y así sucesivamente hasta el vagón o grupo de vagones con destino más lejano, los que se situarán a la cola seguidos por el caboose.

Cuando un tren de carga tenga que arrastrar una o más locomotoras, éstas se situarán a continuación de la locomotora principal, excepto en los casos que por limitación en las vías y puentes, se determine lo contrario.

Los vagones de pasajeros que tengan que circular fuera de servicio en un tren de carga, se situarán al final del tren, antes del caboose.

Los vagones que transportan determinados tipos de cargas que requieren un cuidado especial, se colocarán en los trenes de carga separados de la locomotora por medio de madrinas, así como de otros vagones abiertos cargados con carriles, vigas u otras cargas que puedan deslizarse. En calidad de madrinas se utilizarán vagones cargados o vacíos, preferentemente casillas y góndolas.

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En los trenes mixtos, los vagones con pasajeros se colocarán a la cola del tren, a continuación de los vagones de carga.

Los vagones del servicio de expreso, se agruparán colocándose entre los vagones de carga y los de viajeros.

No podrán situarse delante de los vagones de pasajeros, vagones cargados con carriles, cabillas, campos de vías, vigas, pares de ruedas y otras cargas que pudieran correrse por consecuencia de bruscos frenazos y choques.

En la formación de los trenes mixtos no se podrán incluir: planchas, góndolas con cargas fuera de gálibo, vagones con cargas explosivas, gases tóxicos o comprimidos, así como cargas inflamables.

Composición de Trenes

Trenes de Uno y Dos Niveles. Los trenes de dos niveles nacieron para ciertos servicios de Cercanías en los que era imposible aumentar la longitud de los andenes o la frecuencia de paso de los trenes, con lo que la única manera de aumentar la capacidad era el incremento de plazas por metro lineal de los trenes.

Posteriormente, este problema se planteó también en las líneas de alta velocidad más utilizadas, ya que los trenes TGV están concebidos para funcionar como máximo en doble composición, y los andenes dimensionados para esta longitud (este caso se planteó en la línea de París a Lyon, donde comenzaron a circular los TGV Duplex en diciembre de 1996).

En ambos casos, se ha comprobado que el tren de dos niveles tiene un costo de adquisición y de operación por plaza (o por plaza equivalente) muy inferior al tren de un nivel, lo que en muchos casos puede compensar (especialmente para viajes no muy largos) la pérdida de confort que puede suponer la menor superficie transversal disponible en estos trenes, y especialmente la menor altura en las esquinas, así como el inconveniente de tener que subir o bajar los viajeros hasta llegar a sus asientos.

Estas ventajas económicas, hacen que se considere que en el futuro el material debería ser de dos niveles, con la única excepción de los vehículos de cajas inclinables que, por problemas de gálibo al inclinarse en las curvas, no pueden tener dos niveles.

Tipos de Coches Los coches destinados al transporte de los viajeros y a los servicios de cafetería o restaurante pueden agruparse con criterios muy diferentes. Así, hay coches de asientos, de literas o de camas; de departamentos o tipo salón; coches de primera o de segunda clase, coches independientes o coches que forman parte de trenes auto propulsados. Ha habido coches de ejes y de bogies, de caja de madera y metálicos.

En la actualidad, la clasificación más relevante para el diseño de las operaciones distingue entre las siguientes categorías:

Coches de un nivel o de dos niveles (incluyendo los remolques de trenes autopropulsados),

Coches de cajas inclinables o no inclinables, Coches convencionales o articulados. Articulados son los que comparten elementos de

rodadura entre dos coches contiguos que van apoyados sobre un bogie o sobre un rodal común.

Así pues, el menú de posibilidades que se le presenta al operador al escoger los coches, resulta de las posibles combinaciones entre ellos, teniendo en cuenta las incompatibilidades existentes:

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Coches convencionales de 1 nivel, Coches convencionales basculantes, Coches convencionales de 2 niveles, Coches articulados, Coches articulados basculantes, Coches articulados de 2 niveles, Coches articulados ligeros (pendulares).

Elementos Tractores y su Disposición. En los orígenes del ferrocarril, los vehículos motores eran las locomotoras que circulaban siempre en cabeza de las composiciones en el sentido de la marcha. Sin embargo, con el tiempo, esta concepción ha ido evolucionando: hay elementos motores diferentes de la locomotora, y no siempre circulan en cabeza. Por ello, al diseñar un tren operativamente adecuado a la explotación de que se trate, es preciso formular una definición sobre la tipología de los elementos motores y su disposición a lo largo del tren.

Tipos de vehículos motores: Los vehículos motores pueden ser locomotoras o coches motores. La Locomotora es un vehículo destinado exclusivamente a efectuar la tracción del tren, mientras que el Coche Motor es normalmente parte de un automotor o tren autopropulsado, y lleva tanto los elementos de tracción, como plazas para los viajeros.

Más modernamente ha aparecido, como ya se ha señalado, el concepto de cabeza motriz (o tractora) que es en realidad una locomotora pero que forma parte de un tren autopropulsado, y por lo tanto está destinada a estar situado siempre en uno de los extremos de este tren. Tiene más carácter de locomotora que de coche motor.

Independientemente de dónde vayan ubicados estos vehículos a lo largo del tren, la utilización de una u otra forma de vehículos de tracción, depende de los siguientes factores:

En el caso de que la explotación se base en material remolcado, obviamente deben utilizarse locomotoras que presentan la mayor versatilidad de poder utilizar varios tipos (diesel o eléctricas, etc.), o emplear diferentes máquinas según las velocidades que se desee alcanzar.

En el caso del material autopropulsado, puede optarse entre las cabezas motrices o los coches motores:

Normalmente si la potencia no es muy grande, un vehículo entero dedicado a vehículo motriz es excesivo, y por tanto, suelen utilizarse coches motores,

A partir de ciertas potencias, (normalmente más de 2.000 kW), ya se hace necesario disponer de un gran espacio y peso, con lo cual el vehículo queda inhabilitado para otras funciones tales como transportar viajeros. Por tanto, debe utilizarse una locomotora o cabeza motriz, siendo también aceptable la tracción distribuida.

En el caso de potencias muy grandes, además es frecuente que exista una limitación adicional, no solamente por el volumen que puede ubicarse dentro de un vehículo, sino y sobre todo, por el peso del mismo, ya que normalmente las líneas de alta velocidad para circular a las velocidades de 300 km/h, admiten una carga máxima por eje de 17 t (19 t para 250 km/h), lo cual, en vehículos de 4 ejes, limita el peso total del vehículo a 68 t. Por ello, en muchas ocasiones los equipos auxiliares del tren (baterías, onduladores, etc) no están ubicados en la locomotora o cabeza motriz, sino a lo largo de los remolques. Ello alivia el peso de la cabeza motriz, pero a su vez dificulta la flexibilidad del tren ya que es imprescindible que los coches correspondientes formen parte de las composiciones. por ejemplo, En el tren AVE español, la distribución de equipos es la siguiente:

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Rl / R8: Baterías de las motrices. R2/ R6: Baterías de los remolques. R3 / R5: Ondulador para los remolques. R4: Cruce los circuitos neumáticos y eléctricos. R7: Este coche no lleva equipos comunes con el resto del tren.

Tracción distribuida: La tracción distribuida a lo largo de ejes motores por todo el tren, tiene otras grandes ventajas adicionales, como la posibilidad de segregar el tren, modularlo, etc.; así como también instalar grandes potencias específicas. Esta configuración ha sido empleada en Japón y en Alemania en los trenes de alta velocidad.

Ubicación de la tracción: Las locomotoras normalmente van ubicadas en cabeza del tren. En el caso de que sean necesarias varias, la técnica tradicional ferroviaria había consistido en colocar una o dos locomotoras en cabeza del tren, y solamente en algunos casos se empleaba la doble tracción por cola hasta un punto kilométrico, en los casos en los que la locomotora de cola no tenía que circular acoplada todo el trayecto, sino solamente hasta llegar a un punto más alto del recorrido empujando el tren, y luego podía retroceder. Así esta locomotora, no enganchada al tren, hacía menos recorridos y se podía aumentar su utilización.

Configuración del Tren Como muestra de las posibles configuraciones de los trenes, se figuran algunos de los más conocidos y representativos, en un cuadro que ofrece una visión de conjunto:

Tren-País Año Potencia (MW)

Masa (T) Plazas Velocidad

Máxima Composición

IC1 – Alemania 1991 2x4,8 782 669 280 M-12R-M IC2 – Alemania 1997 1x4,8 442 400 280 M-6R-Rc IC3 – Alemania 1999 8 400 400 330 Rmc-3R/3R-Rmc 252+Talgo7G-España 1997 5,6 260 346 220 L/ 11 R-Rgc IC 2000 – España 1998 2,080 156 180 220 M-R-M TGV PSE – Francia 1981 6,4 382 371 270 M-8R-M TGV PSE R. – Francia 1996 6,3 382 350 300 M-8R-M AVE – España 1992 2x4,4 393 328 300 M-8R-M Euroestar 1994 14,69 780 794 300 M-18R-M TGV Duplex 1996 2x4,4 393 545 320 M-8R-M Caracas-Tuy Medio* 2006 400 + 522P 120 R-2M-R NOTA: la masa se refiere al peso en vacío. El año corresponde al de la puesta en servicio oficial. Las plazas se refiere a plazas sentadas. El Caracas-Tuy Medio no está incluido en fuente original. Fuente: García, A., Hernádez A., Rodríguez, P. (1998)

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3. GESTIÓN DE LAS OPERACIONES FERROVIARIAS

3.1. Organización del Servicio. En la organización del transporte ferroviario de un país, son vitales tres elementos que garantizan el funcionamiento del sistema. Estos eslabones son:

El órgano encargado de la política y regulación en materia ferroviaria, caracterizado por la existencia de los ministerios e institutos que la rigen. Estos órganos se encargan de elaborar la política ferroviaria del país, materializado en la fijación de leyes, normas técnicas y legales, concernientes al desarrollo y administración de la red nacional.

El segundo eslabón de esta cadena debe constituirlo el cuerpo de inspección estatal e investigación de accidentes e incidentes, que tiene la función de llevar el control en cuanto al cumplimiento de las normativas legales que estén vigentes, por parte de las instituciones y operadores ferroviarios. También deben investigar las causas y determinar responsables de los accidentes ferroviarios.

En el tercer eslabón están los operadores ferroviarios, que pueden ser más de uno. Los operadores pueden ser públicos, privados o mixtos.

La normativa legal es la encargada de establecer todos los lineamientos que son necesarios para garantizar la estabilidad del sistema. Es necesario la existencia de una ley ferroviaria donde se recojan las obligaciones, derechos, requisitos, etc., aplicables a cada una de las entidades vinculadas al servicio ferroviario. En Venezuela se dictó el decreto No. 1.445 con fuerza de Ley del Sistema de Transporte Ferroviario Nacional que tiene como fin establecer las disposiciones que regirán al sistema, en cuanto a su planificación, construcción y explotación en el territorio nacional, donde se establece que la responsabilidad del mismo recae sobre el Instituto Autónomo Ferrocarriles del Estado (IAFE) adscrito al Ministerio de Infraestructura.

A continuación se describe un modelo para la organización de la gestión ferroviaria:

La Dirección de Operaciones. Esta unidad tiene como fin proporcionar a sus clientes las máximas prestaciones de la infraestructura ferroviaria con seguridad, eficacia y eficiencia.

Para cumplir su misión, la dirección de circulación tiene un grupo de proveedores de servicios entre los que se encuentran; los de infraestructura, los de señalización y comunicaciones, los de energía, servicios informáticos y accesoria legal. Sus principales objetivos son:

Asignar y repartir la capacidad de vía, optimizando su utilización con la planificación de la circulación, los trabajos de maniobras. La asignación de la capacidad de vía se basa en la confección del itinerario de trenes que tenga la red, este se elabora a solicitud de los clientes, operadores, los cuales entregan los horarios de salida y/o llegada que desean para cada uno de sus trenes, en el caso del transporte de cargas regularmente entregan los flujos de cargas y tipo de locomotora a utilizar y la dirección de circulación les confecciona su esquema de trenes, en la confección de un itinerario participan todas las empresas y organizaciones que componen un sistema ferroviario. Explotar eficientemente la infraestructura ferroviaria. La dirección de circulación juega un papel fundamental en el desarrollo de proyectos de infraestructura, señalización y comunicaciones mediante el análisis de los flujos de trenes y la capacidad de vía, asesora a sus clientes sobre las características que debe tener el material rodante en función de las condiciones de la vía férrea. En las vías en explotación propone las prioridades de los trabajos de mantenimiento o reparación

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lo que realiza mediante los análisis de las restricciones de circulación imperante y la densidad de tráfico.

Gestionar y regular el tráfico ferroviario. Organizar la planificación operativa de la circulación de los trenes y los trabajos de maniobras, esta es la tarea diaria que se produce por las desviaciones del itinerario las cuales pueden tener múltiples causas y realizan de acuerdos con las reglamentos y normas en vigor.

Establecer el marco regulatorio en materia de circulación de trenes y trabajo de maniobras. La necesidad de un reglamento actualizado es decisivo en el mantenimiento de la seguridad y en la introducción de nuevas tecnologías, estas no se pueden introducir hasta tanto no se regule su empleo seguro, así como la acreditación de quienes la emplearán, es por ello que esta dirección participa en la confección del reglamento de operaciones, está autorizada para emitir las disposiciones estime pertinente para su mejor cumplimiento y comprensión, ordena programas de capacitación de obligatorio cumplimiento exigiendo la acreditación para determinadas categorías ocupacionales. Participa en la revisión de normas técnicas y propone su modificación cuando sea necesario. Como parte de su actuar no permite circulación de trenes que no cumplan los requisitos de circulación establecidos.

Informar a los clientes y al Estado de la situación de sus medios de transporte e incidencias del tráfico. Este es uno de los aspectos principales que exigen las empresas operadoras de medios ferroviarios, por lo que se deben poseer sistemas informáticos para la toma de decisiones operativas pero a su vez deben de servir para que en el momento que lo desee un cliente pueda consultar donde están sus trenes o equipos en la red. En los casos de incidencias relacionadas con accidente o desvíos de ruta se recomienda que la comunicación debe ser inmediata por una vía expedita de comunicación y seguidamente realizar comunicación oficial escrita, para ello siempre existe documentación sobre gestión de crisis la cual varía en función de la magnitud del problema. Se participa activamente en los trabajos de investigación de accidentes e incidentes ferroviarios.

Mantener la calidad percibida por los clientes. Está entre las principales tareas que se llevan a cabo, para ello debe interactuar directamente con las empresas operadoras. Estos contactos sirven para realizar las planificaciones con las empresas operadoras de sus cliente y se toman las acciones correctivas que dan garantía a la marcha del proceso.

Centro de Operaciones de Ferroviarias: es la unidad nacional de mando, encargada de controlar la circulación de los trenes y al trabajo de maniobras a través de las oficinas de despacho de trenes. Las funciones de este centro podrían resumirse de la siguiente manera:

Recibir y transmitir orientaciones relacionadas con las posposiciones y cancelaciones de los trenes nacionales o de interés.

Mantener informado sobre la circulación de los trenes, así como los hechos extraordinarios que afecten la circulación segura de los trenes.

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Coordinar las acciones a ejecutar en caso de situaciones excepcionales como: accidentes, catástrofes, derrames de sustancias toxicas u otras causas que limiten la circulación de los trenes o el trabajo de maniobras.

Mantener la fluidez y seguridad del tráfico ferroviario en los siguientes casos: Autorizando de acuerdo con las disposiciones vigentes, circulación de

equipos que no cumplan con los requerimientos técnicos de circulación, informando de inmediato a las empresas operadoras de los medios de transporte.

Expeditar las vías principales en caso de interrupciones. Autorizar los trabajos de reparación de la infraestructura.

Controlar la circulación de trenes nacionales o de interés haciendo seguimiento periódico a su corrida.

Emitiendo órdenes para la autorización de la circulación de los trenes extra. Estableciendo los planes de trabajo de los trenes según las prioridades de

las empresas operadoras. Controlar el uso de la infraestructura por otras empresas operadoras de medios de

transporte ferroviarios. Garantizar la seguridad de los transportes especiales, de sustancias peligrosas

excepcionales, emitiendo instrucciones especiales referentes al tratamiento de esta categoría de trenes.

Establecer coordinaciones entre las oficinas de despacho de trenes territoriales.

Centro Territorial de Operaciones. Su misión es semejante a la Dirección de Circulación, pero con un carácter más regional, en la que las entidades de tracción y talleres, vías, señales y comunicaciones, tienen mayor participación en la gestión de la circulación y de la transportación.

Despacho de Trenes: Es el centro de mando para la dirección y supervisión permanente de la circulación de todos los trenes, encausa la corrida de aquellos afectados por demoras, interviene en la solución de incidentes o accidentes, coordina la entrega y recepción de los trenes con las Oficinas Despachadoras vecinas e imparte las instrucciones necesarias para el aseguramiento de la circulación de los trenes.

También tiene entre otras funciones la de asegurar el cumplimiento de los planes de transportación, así como el de informar al nivel superior las novedades de importancia ocurridas, sus tareas se enfocan en:

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Supervisión: Es el órgano de la Dirección a nivel territorial para la supervisión permanente de la circulación de los trenes.

Información: Informa a los niveles superiores el estado de la circulación, las alteraciones del servicio y la ocurrencia de incidentes o accidentes.

Mando: Constituye el papel principal. Imparte las órdenes en cada situación encaminadas a:

Asegurar la circulación de los trenes de acuerdos con las normas vigentes. Instruir a los trenes en caso de alteración en la circulación. Dirigir la ejecución de servicios fuera del gráfico. Regular la utilización de las locomotoras disponibles. Distribuir los vagones vacíos entre las diferentes estaciones de su zona de

trabajo en función de las prioridades recibidas de las empresas operadoras. Previsión: Gracias a las relaciones con estaciones y oficinas despachadoras vecinas,

a la información que manejan entidades comerciales, por la experiencia existente en las fluctuaciones del tráfico, por el conocimiento que se tiene de la circulación de los trenes, del parque tractivo y de arrastre disponibles, está en capacidad de prever con anticipación las desviaciones que pueden afectar la circulación con los servicios planificados, así como ejecutar las variantes más adecuadas para asegurar los servicios pendientes, garantizando al mismo tiempo la seguridad de la circulación.

Coordinación: Por poseer los medios de comunicación necesarios y a tenor de sus relaciones funcionales:

Asegura el enlace de la circulación con las oficinas despachadoras vecinas. Asegura el enlace de los diferentes jefes en el territorio y sus respectivos

dirigentes a nivel superior. Estrecha la cooperación entre los servicios operacionales (circulación) y de

tracción, de vías y de señales y comunicaciones cuando sea necesario.

3.2. Diseño de las Operaciones La operación consiste en movilizar los recursos necesarios para realizar el servicio, esta debe ser diseñada para conseguir los requerimientos del producto, con el uso económico de los recursos. Es preciso conocer las relaciones entre las variables que inciden sobre los costos, los ingresos y el aprovechamiento.

Esquema conceptual para el diseño de las operaciones: En este se esbozan las variables operativas y otros factores que intervienen en el diseño de las operaciones, tanto para cumplir las exigencias del producto, como para minimizar los costos, optimizando así el resultado. Es importante analizar las interrelaciones entre las variables que inciden sobre los costos (por plaza.km), los ingresos (por viajero.km) y el aprovechamiento (viajero.km/plaza.km):

Costos: Los costos se generan de las variables operativas a través del consumo de recursos. El número de unidades de los recursos consumidos por el precio unitario de cada uno de ellos conduce al costo por unidad de oferta (unidades monetarias/plaza.km).

Ingresos: Las características de la oferta como: tiempo de viaje, frecuencia, capacidad, precio y paradas, son las que considera y valora el cliente en la toma de decisiones. El viajero también tiene en cuenta otros aspectos como puntualidad, calidad, modas, prestigio, etc. Sin embargo, se considera los factores que tienen más incidencia en el diseño de las operaciones.

Aprovechamiento: Es la variable necesaria para poder comparar el costo/plaza.km con el ingreso/viajero.km. El aprovechamiento es el cociente de los viajeros.km transportados entre las plazas.km ofertadas y se puede desagregar en aprovechamiento horizontal y vertical.

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El Efecto de la Red y de las Variables Operativas sobre los Costos e Ingresos. Las operaciones de una relación entre dos puntos pueden mejorarse en la medida que se contemplen en conjunto con otras relaciones, obteniendo las que se llaman economías de red, que aportan factores de mejora de los costos e ingresos:

La complementariedad entre líneas para la utilización del material y personal tiene repercusiones económicas:

Los costos de material y personal operativo se reducen, ya que serían necesarios en menor cantidad. Con el mismo número de plazas, el costo unitario también desciende.

La conectividad entre líneas y la posibilidad de enlaces tiene una doble incidencia: El número de viajeros aumenta porque se ofertan más oportunidades de

viaje, aunque con enlaces. Los costos no tienen por qué verse afectados de forma importante. La

conectividad bien planteada suele suponer pocos costos. Los códigos compartidos suponen en la práctica una reducción de la capacidad por

vehículo para cada operador, manteniendo la misma frecuencia: Los costos operativos se reducen, ya que para el mismo número de viajeros

se comparten costos como material o personal. El número de viajeros aumenta al lograrse una mejor red de distribución de

los productos, accediendo a nuevos mercados.

Variables Operativas Una vez definida la red operada y las interrelaciones de unas líneas con otras, las variables más relevantes en una línea son:

Velocidad media, Capacidad de cada vehículo, Frecuencia, Capacidad/frecuencia, Recorrido, Sistema de paradas.

El costo/plaza.km es resultado de todas ellas. Se puede definir las funciones que relacionen el costo unitario con cada una de las variables, manteniendo idénticas las demás.

Si se desagrega el costo/plaza.km en diferentes partidas, es más sencillo analizar la sensibilidad del costo respecto a cada variable. Por ello, el costo/plaza.km se expresa de la siguiente manera:

C = CT/PK = (CTO+CTV+CTG)/PK = CUO + CUV + CUG En donde, C es costo/plaza.km; CT es costo total; CTO son los costos operativos totales; CTV es el costo total ligado a los viajeros; CTG es el costo general total; CUO es el costo unitario operativo (costo/plaza.km); CUV es el costo unitario ligado a los viajeros (costo/plaza.km); CUG es el costo unitario derivado de los costos generales (costo/plaza.km); PK son plazas.km ofrecidas.

Velocidad media: Una mejora de la velocidad media, tiene las siguientes consecuencias: Efectos sobre los costos:

Costos de amortización del material rodante y costos asociados al capital. Los costos totales y costo/plaza.km pueden descender, ya que disminuyen las necesidades de

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material (menor número de trenes) siempre que pueda ser reutilizado para otro servicio por llegar antes a destino.

Costos del personal operativo. Pueden reducirse los costos totales y costo/plaza.km, ya que, bajo ciertas condiciones, el personal que llega antes puede hacer otro servicio.

Costos de energía. Una mejor velocidad media supone un incremento los costos energéticos totales y por plaza.km, siempre que la mejora se consiga con velocidades máximas más altas.

La función de los costos/plaza.km respecto a la velocidad media es decreciente, aunque la variación no es continua. A medida que se mejora la velocidad media, se puede producir un aumento de los costos operativos porque el costo de la energía puede crecer, si bien llegado a un determinado punto se produce un descenso importante, ya que los costos totales de material y personal disminuyen cuando se necesita un vehículo o equipo de personal menos.

Por ejemplo, si el tiempo de viaje desciende cinco minutos en un servicio de Regionales, con una frecuencia al día y sin ninguna compatibilidad de líneas, no se modifican los costos. Cuando esta disminución del tiempo se produce en un servicio de Cercanías de alta frecuencia, es probable que al reducir el tiempo de viaje sea necesario un menor número de trenes y de empleados.

Efectos sobre la demanda: Una mejor velocidad media implica una mejora del tiempo de viaje y, por tanto, del tiempo percibido por el viajero. Debe advertirse que esta mejora no es proporcional, ya que como se señaló al tratar el producto, el tiempo relevante para el viajero no es sólo el tiempo de viaje, sino pueden influir también los tiempos de llegada y salida las terminales, tiempos emplea dos en los controles de acceso, etc., y estos tiempos no varían al cambiar el tiempo de viaje.

Capacidad: Un aumento de la capacidad de los vehículos (número de plazas/vehículo) manteniendo inalteradas las demás variables (incluida la frecuencia) presenta las siguientes consecuencias económicas: Efectos sobre los costos:

Costos de amortización y de capital. Los costos totales aumentan, ya que es más costoso un vehículo con mayor número de plazas, pero este incremento no es proporcional al número de plazas, por lo que el costo unitario disminuye.

Costos de personal operativo. Los costos totales permanecen constantes y, al aumentar el número de plazas, desciende el costo/plaza.km.

Costos de energía. Una mayor capacidad de los vehículos supone un aumento del consumo energético, pero trae consigo una disminución del costo unitario.

La forma de la curva que relaciona el costo/plaza.km con la capacidades decreciente y continua. El aumento de la capacidad está limitado por la tecnología disponible para el modo de transporte, ya que solo se puede llegar hasta un determinado número de plazas por vehículo.

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Efectos sobre la demanda: Una mayor capacidad en cada vehículo no habilita una mayor demanda. Más capacidad supone atender la demanda en fechas punta al poder transportar más viajeros. Además, cuando el vehículo no va lleno, para un mismo número de viajeros, más capacidad significa más comodidad.

Frecuencia: Para analizar la incidencia de la frecuencia, es necesario independizarla de la capacidad. Esta disociación es difícil en la práctica, ya que, en general, al aumentar la frecuencia también se incrementa la capacidad total. Por ello, se va a suponer que un incremento de la frecuencia se asegura con vehículos de menos plazas cada uno, con lo que la capacidad total no se ve afectada. Un aumento de la frecuencia útil trae las siguientes consecuencias: Efectos sobre los costos:

Costos de amortización y capital asociados. Aumentan los costos totales y el costo/plaza. km porque se deben adquirir más vehículos y de menor número de plazas cada uno.

Costos de personal operativo. Supone un aumento del costo total y del costo/plaza.km al haber una mayor necesidad del personal, debido a un mayor número de frecuencias.

Costos de energía: Un mayor número de servicios supone un aumento del costo total de energía, que para el mismo número de plazas.km ofertadas, supone un aumento del costo/plaza.km.

Efectos sobre la demanda: Una mayor frecuencia supone ofertar más oportunidades de viaje y así poder captar un mayor numero de viajeros.

El Aprovechamiento El resultado económico de un servicio de transporte presenta una cierta correlación con el aprovechamiento, cociente de los viajeros transportados entre las plazas ofertadas. Es un

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parámetro complejo, que tiene su origen en las disfunciones entre los sistemas de producción y de la demanda. En el sector ferroviario es particularmente complicado, ya que resulta imposible almacenar o transportar servicios, lo que obliga al ajuste de la oferta en cada instante. La falta de aprovechamiento no tiene una solución única, y es necesario analizar cada caso para conocer su incidencia en el margen económico del negocio.

Pudiera parecer que una manera de mejorar el resultado económico del operador ferroviario, sería aumentar el aprovechamiento en base a disminuir la oferta, con los mismos viajeros.kilómetro. Ésta es una solución simplista que casi siempre agrava el problema. Debe tenerse en cuenta que los costos/plaza.km que se obtienen son para un volumen de oferta concreto, y al reducir este volumen de oferta, normalmente se incrementa el costo/plaza.km.

El aprovechamiento se toma como uno de los objetivos de gestión, por ser un parámetro fácilmente medible. Sin embargo, un aprovechamiento bajo del tren, no tiene porque suponer una mala gestión de la oferta.

El Aprovechamiento Horizontal El aprovechamiento horizontal mide el grado de utilización de las plazas a lo largo del recorrido. Se obtiene al dividir los viajeros medios entre los viajeros máximos. Un servicio sin paradas intermedias tiene, por tanto, aprovechamiento horizontal igual a uno, se considera que el desaprovechamiento horizontal es un efecto de la existencia de paradas intermedias.

Causas del desaprovechamiento horizontal: El desaprovechamiento horizontal resulta del desequilibrio o descompensación espacial de los tráficos que introducen las paradas. Este desequilibrio es característico en dos tipos de servicios:

En servicio de Cercanías, el desaprovechamiento horizontal se debe a que el flujo de viajeros se dirige desde pequeñas localidades próximas hacia la metrópolis (o al revés en los tráficos de salida), pero no suele ser importante el tráfico de las localidades pequeñas entre sí.

En los tráficos de muy larga distancia (por encima de 500 km) con una estación mucho más importante en un extremo que en el otro, se produce el efecto descarga debido a que en estos recorridos suele haber poblaciones intermedias, y es difícil que se presente una total simetría de tráfico entre ellas, siendo siempre mayor el tráfico hacia y desde la estación extrema importante.

Medidas para corregir el desaprovechamiento horizontal: El desaprovechamiento horizontal puede manejarse según los motivos que lo producen. Se adoptan dos formas distintas para corregirlo:

Medidas de gestión de demanda: Incentivar económicamente con tarifas más atractivas los recorridos de

menor demanda espontánea. Equilibrar el tráfico apoyándose en los sistemas de reserva, vendiendo

solamente una plaza en el recorrido de más demanda siempre que se haya vendido la misma plaza en el recorrido de menor demanda.

Medidas de gestión de oferta: Se pueden diferenciar conforme a la frecuencia del servicio.

En el caso de alta frecuencia de trenes, la solución sería ofertar capacidad adicional en los recorridos intermedios de mayor demanda.

Este aumento de capacidad se puede obtener por dos vías: Ofreciendo más frecuencia en recorridos parciales de mayor

demanda. Aumentar la capacidad del mismo tren desde una parada intermedia.

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La primera solución no sólo supone un mejor dimensionamiento de los recursos, sino que produce menos paradas intermedias, un menor consumo energético y una mejora de los tiempos de viaje del tren del recorrido largo. La segunda, por contra, suele suponer menos costo, pero un mayor tiempo de viaje y menor capacidad.

En el caso de tráfico de baja frecuencia, las medidas a adoptar podrían ser de tres tipos:

Suprimir la parada que induce al desaprovechamiento. Esta no suele ser la solución perfecta, ya que al suprimir la parada el aprovechamiento mejora, pero es posible que el margen económico empeore.

Adecuar la composición del tren en cada tramo de demanda. En los días punta de un recorrido parcial, reforzar el tren en el tramo que sea

realmente necesario.

El Aprovechamiento Vertical El desaprovechamiento vertical refleja el hecho de que los vehículos pueden no ir llenos aún en el momento de máxima ocupación. Es independiente, por lo tanto, de la existencia de paradas intermedias. El aprovechamiento vertical se obtiene al dividir los viajeros máximos entre el número de plazas.

Causas de desaprovechamiento vertical: El desaprovechamiento vertical se produce por diversos motivos:

Con frecuencia se producen diferencias de demanda en los dos sentidos de tráfico en combinación con la necesidad de reposicionamiento del material.

La incertidumbre de la demanda futura induce un dimensionamiento a veces excesivo de los recursos. No es, por tanto, la estacionalidad la que genera el desaprovechamiento vertical, sino la dificultad de una previsión certera de la demanda que se presentará para un servicio concreto.

Falta de adaptabilidad del tren a las necesidades de la demanda. Los incrementos de demanda son continuos medidos en viajeros, mientras que la repuesta de la oferta se produce a través de incrementos discretos, y en función del número de plazas de cada vehículo o del conjunto de vehículos.

La incertidumbre en la cuantificación de la demanda se agrava además con la existencia de varios tipos de oferta: diferentes clases, plazas de fumador y no fumador, etc.

Medidas para corregir el desaprovechamiento vertical: Para poder reducir el impacto del desaprovechamiento vertical se podrían acometer las siguientes acciones:

Medidas de gestión de demanda: Existen medidas tarifarias, apoyándose en los sistemas de reservas, que

permiten ofrecer al mercado las plazas que van a salir vacías a un menor precio, sin derivar por ello el tráfico que estaría dispuesto a pagar la tarifa completa.

Medidas de gestión de oferta: Es importante atender el tráfico en el sentido punta siempre que el margen

que aporta cubra el costo de reposicionamiento del material en el origen. Esta acción puede aumentar el desaprovechamiento vertical, pero tiene un efecto positivo sobre el margen.

Para reducir la incertidumbre de la demanda, se pueden emplear métodos de predicción que permitan estimarla con mayor exactitud.

La mejor manera de gestionar la adaptabilidad del tren a las necesidades de demanda es a través de unidades de oferta de menor tamaño, a través del

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empleo de material rodante flexible y segregable. Un tren autopropulsado de gran capacidad es el que peor se adapta a las oscilaciones e incertidumbres de la demanda.

Se pueden desarrollar sistemas de mejora de clase para un determinado tren, con el objetivo de liberar plazas de las más demandadas y llenar las menos demandadas. Si existe una fuerte demanda de un tren en segunda, mientras que en primera se sabe que no se va a cubrir, se puede decidir ofrecer un boleto de primera clase a un número determinado de personas que piden uno de segunda y mejorar así el aprovechamiento, porque la plaza de segunda que queda libre es probable que se vuelva a vender.

3.3. Gestión del Transporte de Carga. La gestión de carga se relaciona con la actividad comercial o mercado. Esta consiste en la oferta de transporte que realiza el ferrocarril de las capacidades que posee en sus vagones de carga generales y especializados, para lo cual se cuenta además con los trenes organizados de acuerdo con el itinerario con orígenes destinos y pesos netos de acuerdo a los cálculos de tracción. Estos trenes se organizan en base a los flujos de carga estudiados.

En las estaciones de origen y destino de los trenes, así como en todo el trayecto, los receptores y expedidores llevan a cabo las operaciones comerciales:

Recepción, y preparación de la carga para su transporte. Elaboración de las documentaciones de transporte. Pagos en base a las tarifas aprobadas. Sellado de los vagones y contenedores. Almacenaje y conservación de las cargas en las estaciones y centros de carga y

descarga, así como su entrega al destinatario

Estos son los trabajos fundamentales del proceso de transporte de carga, y para ello los ferrocarriles cuentan a su vez con una serie de equipos tales como:

Vagones o equipos cerrados: Para el transporte de productos que deben ser protegidos de la inclemencia del tiempo.

Plataformas o planchas: Para el transporte de equipos, metales, maquinarias, contenedores etc. Estas plataformas se subdividen en:

Planchas universales, que son las que transportan todo tipo de cargas. Planchas portacontedores, para el transporte de contenedores. Mixtas o de doble propósitos que transportan cualquier tipo de carga

incluyendo los contenedores. Góndolas: Para el transporte de cargas masivas tales como: materiales para la

construcción, materias primas para las Industrias etc. Tanques o recipientes: Para el transporte de productos líquidos, los cuales se

subdividen en: Tanques para combustibles blancos Tanques para combustibles negros (petróleos) Tanques para productos químicos especializados, agua, lubricantes, aceites

comestibles etc. Tolvas: Para el transporte de cargas a granel como el azúcar a granel. Silos para cereales: Equipo especializado en el transporte de cereales. Silos para cemento: Vagón especializado para el transporte de cemento a granel. Volquetas: Equipo especializado en el transporte de áridos o materiales para la

construcción con descarga lateral. Hopper dosificadores: Para el riego de la piedra de la vía.

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Organización del flujo de vagones La cantidad de toneladas de carga despachadas desde las estaciones o grupos de ellas en cualquier dirección por las líneas y ramales en un período de tiempo dado, se le denomina Flujo de Carga. Por lo general, el periodo de tiempo en que se calcula es un año. Las variaciones de los volúmenes de transporte en el año se calculan a través del coeficiente de irregularidad, que expresa la relación entre el mayor volumen de, transporte de un mes y el promedio mensual de transporte. Los flujos de carga se realizan por tipos de carga.

Por Flujo de Vagones se entiende la cantidad de vagones que circulan en una dirección durante un período de tiempo dado que por lo general es un día. Para calcular el flujo de vagones, en base al flujo de cargas, es necesario realizar los siguientes cálculos:

qvKciQaN 1000..

Donde:

Qa: Carga anual despachada en miles de toneladas Kci: Coeficiente de irregularidad mensual. qv: Carga media del vagón para cada producto determinado

La carga media del vagón se calcula por la fórmula:

2...21.....2.2.21.1.1

KKKanqnKnaqkaqKqv

Donde:

K1 + K2 + …Kn es la cantidad de vagones de cada tipo despachados q1 ,q2, qn es la carga estática de cada tipo de vagón despachado. a1 ,a2, an es el coeficiente de utilización de la capacidad de carga de los vagones

Los flujos de vagones planificados se utilizan para el cálculo de la magnitud de trenes.

Los Centros de Carga y Descarga. Los Centros Logísticos de Carga se obtienen como resultado de los estudios de los flujos de carga que se generan en el país, con el fin de conocer el origen y destino de todas y cada una de las cargas que se producen por los diferentes tipos de transporte. Al conocerse los puntos de mayores concentraciones de carga, tanto recibida como despachada, y al ser analizadas las bases que la sustentan o sea fábricas, almacenes, centros industriales o poblacionales importantes, da la posibilidad de organizar en dichos puntos los Centros de Carga y Descarga.

En los Centros de Carga y Descarga deben preverse áreas de uso común para la colocación de forma ordenada de las cargas que se manipulan de acuerdo a sus tipos tales como:

Almacenes techados para las cargas que requieren ser resguardadas de la inclemencia del tiempo

Áreas para cargas pesadas tales como planchas de acero, barras de acero y otras cargas de gran tonelaje.

Áreas para cargas a granel tales como las arenas, piedras gravillas etc., usado en la construcción.

Áreas para contenedores con los medios técnicos para su manipulación. Áreas de almacenes con techos para el agrupamiento y desagrupe de los

contenedores

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Frentes de cargas con sus correspondientes carrileras para la realización de los trabajos de carga y descarga de los productos.

Las oficinas de control de trabajo.

Preparación de los vagones para la carga Los vagones antes de ser situados a la carga se revisan en correspondencia con las regulaciones técnicas aprobadas sobre la materia. En la revisión se tiene en cuenta si los vagones están limpios de residuos de cargas y si están en condiciones desde el punto de vista técnico para circular.

Una vez revisados los vagones, se anota en el formulario correspondiente indicando cuando llegó y la carga que será despachada en el mismo. Luego de esto, se sitúan en el frente de carga.

Si al ser revisados se detectan que los vagones están sucios, de inmediato se mandan a la Revisión para que los limpien. El tiempo que se emplea en esa limpieza depende de la cantidad de hombres que conforman la brigada.

Recepción de la carga en el Centro de Carga y Descarga Al recibirse la carga en el Centro de Carga y Descarga, es revisada la documentación que ampara su transporte. Una vez comprobada su autorización para el transporte, se descarga la mercancía del camión y se traslada al almacén donde se colocará de acuerdo a la organización que posee.

En el caso en que la carga se realice de forma directa en el vagón, se dan orientaciones para que el camión se sitúe junto al vagón para su descarga. La carga en el vagón, como regla, se realiza el mismo día de su recepción y no más tarde que el siguiente día. Una vez culminado el trabajo de la carga en el vagón, se revisa como se realizó el trabajo y comprueba el número de carga. En este caso, al realizar la carga dentro del vagón los trabajadores deberán tener en cuenta las normas para la fijación de los productos dentro del vagón.

En el gráfico de las operaciones comerciales para el despacho de un producto se reflejan las tareas siguientes:

Preparación de a carga por el expedidor para ser transportada. Llenado de la Carta de Porte por el Jefe de Turno de la Estación o el Operador. Revisión comercial de las documentaciones por el Jefe de turno de la Estación o del

Operador. Revisión técnica y comercial de los vagones que se situarán a la carga. Carga de los vagones. Revisión de la carga dentro de los vagones. Sellado de los vagones. Confección de Guía del tren Envío de las documentaciones del tren a la oficina económica. Determinación de los cobros de acuerdo a las tarifas. Escritura de la documentación de transportación en el libro de registro de la Estación.

Tecnología de trabajo con los vagones en el patio de clasificación y en las vías de expedición. En el patio de clasificación, los vagones se acumulan hasta la completa formación del tren de acuerdo a la norma de tonelaje establecida para la locomotora que los lleva.

El tiempo para la acumulación solo estará compuesto por el tiempo de las operaciones para la acumulación y las operaciones adicionales relacionadas con las mismas.

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Durante la acumulación deben cumplirse las revisiones técnicas y comerciales de los vagones, así como deben ser eliminadas todas las situaciones que puedan ocasionar pérdidas de tiempo de acuerdo con las normas tecnológicas para la formación de los vagones en los trenes, además de conformarse la Guía del tren.

En la carrilera de expedición se realizan las revisiones técnicas de control y es donde se eliminan anormalidades relacionadas con el despacho del tren como son el enganche de la locomotora, la prueba de los frenos y se le entregan los documentos del transporte al conductor principal.

Los trabajadores de la Estación participan en la formación del tren y deben esperar al tren antes de la salida y revisar en la vía de expedición si los vagones están bien enganchados y si la formación, de acuerdo con la documentación, está correcta; si las cargas están bien fijadas, en el caso de las planchas y de que este garantizada la conservación de las cargas que se transportan.

Descarga de los productos Una vez recibida la documentación que trae el vagón en el centro de carga y descarga se prepara el frente de carga para la descarga del o de los vagones.

La mercancía descargada se sitúa en el almacén, teniendo en cuenta la mejor utilización de la capacidad de los mismos y marcándose el lugar para evitar pérdidas o deterioro, poniéndose en los documentos de transporte, las anotaciones requeridas tales como el tiempo de culminación de las operaciones de carga, luego de lo cual, envían los documentos al departamento de administración y se llena el libro de control de descarga del centro.

Si durante el proceso de descarga se detecta alguna anormalidad tales como deterioro de las envolturas, roturas etc. estas cargas se apartan poniéndose en un lugar destinado a ellas, las que mas tarde se pesan para conocer su cuantía y con ello hacerlo constar en los documentos. Una vez culminada la descarga, los estibadores limpian los equipos.

Período de rotación del vagón Los indicadores de calidad de la utilización del parque de vagones son: el período de rotación, la distancia media y la productividad. En su rotación, los vagones pasan por las siguientes etapas:

A la carga Cargado, pendiente de arrastre Cargado en tránsito Cargado por situar a la descarga (ya en destino) Situado a la descarga Vacío, pendiente de arrastre Vacío en tránsito Vacío pendiente por situar a la carga.

Se denomina periodo de rotación del vagón (PR) al tiempo entre dos cargas del mismo vagón. El período de rotación del vagón se calcula por dos vías, dividiendo el parque en servicio entre los vagones cargados o sea:

UcUPR

P: Periodo de rotación U: Parque de vagones en servicio Uc: Vagones cargados

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Un sistema de cálculo analítico lo constituye la formula de los tres factores donde se analizan todos los aspectos por las cuales transcurre un vagón durante su proceso de transporte:

(1) días .4.21

Tt

LtLtKm

VtLPR

L: Viaje completo del vagón. Vt: Velocidad del tramo. Km: Coeficiente del tramo local. T: Tiempo de operación de carga. Lt: Radio de circulación del vagón. Tt: Tiempo en una estación técnica.

La velocidad del tramo es igual a:

NTNL

Vt

Donde

∑NL: trenes kilómetros. ∑NT: trenes horas.

Coeficiente de trabajo local: Km = Uc + Uv, donde Uc son los vagones cargados y Uv son los vagones vacíos.

KM.t responde al tiempo en que el vagón se encuentra en las operaciones de carga y descarga.

TtLtL

: Tiempo en que el vagón permanece en las operaciones de formación y descomposición en

las estaciones técnicas.

En la fórmula (1) dentro del paréntesis L/Vt responde al tiempo que el vagón se encuentra circulando.

Mientras más se agilicen cada una de estas operaciones, el período de rotación disminuye, y se requerirán menos equipos para transportar la misma cantidad de cargas.

El período de rotación es sumamente importante desde el punto de vista de la eficacia del trabajo de los ferrocarriles, a este indicador se le presta mucha atención, pues de obtenerse resultados negativos se requerirá mayor cantidad de equipos de transporte y por ende se incrementan los gastos.

Sistema de Transporte de Contenedores Uno de los elementos unificadores del transporte de carga por excelencia lo constituye el contenedor, cuyas bondades ofrece toda una serie de ventajas que van desde la disminución de las operaciones de manipulación, hasta una mayor agilización en la entrega de las mercancías a sus destinatarios.

Su introducción conlleva a fuertes inversiones en instalaciones fijas, equipos de arrastre, y equipos de elevación con el sistema de transporte automotor como complemento, teniendo en cuenta las áreas necesarias para el almacenaje y clasificación de los contenedores, una cuestión importante en la aplicación de este sistema lo constituye el establecimiento de convenios bilaterales y

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multilaterales cuyas bases jurídicas estén bien fundamentadas en el respeto y conveniencia mutua en las relaciones comerciales internas y externas.

Para la aplicación de este sistema es necesario mejorar la interacción con el resto de los sistemas de transporte.

El Sistema de Transporte de Contenedores se caracteriza por:

El necesario desarrollo de los medios técnicos, que contemplan elementos tales como los equipos de arrastre especializados y el transporte de paquetes en paletas, paletas-cajas y otros, así como los equipos mecanizados para la manipulación de los contenedores tales como grúas pórticos, transtainer, montacargas frontales, camiones autocargadores y otros medios utilizados en las terminales de contenedores y estaciones de carga.

Un sistema único de planificación que puede ser anual, mensual o diario. Una tecnología para las operaciones de expedición y transporte, incluyendo los

trabajos auxiliares en los centros de carga y descarga y terminales de contenedores. Una organización racional de los flujos, considerando las velocidades para el

transporte de los trenes, camiones y barcos, así como de las combinadas. Regulación del parque de contenedores vacíos y de los medios unificadores de carga,

así como de los equipos de arrastre especializados. Las regulaciones jurídicas y comerciales del transporte: regulaciones generales de

carga, condiciones técnicas de las cargas, fijaciones de los contenedores, así como de las cargas en el interior de los mismos y el sistema de tarifas, las documentaciones requeridas.

Regulaciones económicas con tarifas únicas para cada sistema de transporte, Sistema de indicadores de explotación que caracterizan las exigencias de la economía

en el transporte, así como del uso de sus medios técnicos y de la efectividad de todo el proceso

Un sistema de dirección operativa para el control del transporte.

Todos estos elementos de desarrollo y organización deben ser coordinados y aprobados de forma tal que se logre una unidad en todo el proceso del transporte, para que se obtenga una mayor eficiencia económica y eficacia a través de sus indicadores de explotación.

El transporte por contenedores deberá:

Acelerar las operaciones con los buques en los puertos. Disminuir las estadías de los vagones y camiones, dado al grado de mecanización de

las operaciones. Disminuir las perdidas y deterioro de las cargas. Acelerar las operaciones comerciales. Disminuir los periodos de entrega de las cargas.

La creación e introducción del sistema de transporte de contenedores constituye una de las vías más efectivas para el desarrollo del proceso de transporte de cargas.

La estandarización de las medidas de los contenedores se fundamenta en la utilización de determinados módulos que permiten crear una amplia variación de tipos de contenedores. Existen diferentes medidas para contenedores variando en largo y alto:

El ancho se fija en 8 pies (2,44 metros) El alto varía entre 8 pies y 6 pulgadas (2,59 m) ó 9 pies y 6 pulgadas (2,89 m). El largo varía entre 10 pies (3,04 m); 20 pies (6,08 m); 40 pies (12,19 m) y 45 pies

(13,71 m).

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Lo más extendido a nivel mundial son los equipos de 20 y 40 pies, con un volumen interno aproximado de 32,6 m3 y 66,7 m3 respectivamente. Las dimensiones de los contenedores están reguladas por la norma ISO 6346.

Además de los contenedores universales, existen contenedores especializados para el transporte de determinados tipos de mercancías.

Para el transporte de cargas masivas, las cuales deben protegerse del medio ambiente, por ejemplo el cemento, la sosa cáustica, el súper fosfato, níquel, etc.

Para cargas a granel con un mayor grado de humedad como los concentrados minerales, cobre, plomo cinc, etc.

Para cargar determinados cargas con formas geométricas especiales las cuales deben ser preservadas de roturas mecánicas, lluvias, etc. (materiales refractarios).

Para el transporte de líquidos de gran densidad (aceites, lubricantes, etc.) Para cargar líquidos con una densidad ligera. Para el transporte de pinturas y otros similares. Para transportar carga de fácil descomposición. Contenedores especializados para el transporte de cristales. Contenedores refrigerados e isotérmicos Contenedores para ser transportados en aviones.

3.4. Gráficos de Marchas de Trenes (GMT). El Gráfico de Marcha de Trenes (GMT) muestra el programa de trabajo de los ferrocarriles, donde se representa cada tren por una línea referida a dos ejes perpendiculares, constituyendo un sistema de ejes de coordenadas cartesianas. La idea gráfica de la marcha de los trenes es lo que en mecánica se llama diagrama de desplazamiento, cuya ecuación, e = f (t), para la velocidad uniforme se reduce a e = v.t, siendo v la velocidad constante, representativa de una recta.

En un GMT de trenes existen dos ejes de referencia, uno horizontal y otro vertical. Sobre el primero se cuenta el tiempo, es decir, se señalan por puntos las horas y minutos, y sobre el segundo, las distancias, esto es, se señalan por puntos las longitudes kilométricas entre estaciones.

Partiendo de estos ejes, para determinar con respecto a ellos la posición de un tren que en un momento dado se encuentra a una cierta distancia de una estación, no hay más que señalar en el eje horizontal la hora en dicho instante, trazar una línea vertical desde este punto, y su intersección con una línea horizontal que pase por el punto que en el eje vertical representa dicha distancia, dando la posición del tren en ese instante. La marcha del tren se representa por una sucesión de puntos, que forman una línea.

Esta línea representativa de la marcha de un tren es, entre dos paradas de éste, una línea recta, ya que se supone que la velocidad media es una velocidad uniforme con la cual en tiempos iguales se recorren espacios iguales.

Se representa cada tren por una serie de líneas rectas oblicuas, enlazadas por líneas rectas horizontales, que son las paradas en las estaciones.

En la siguiente figura se muestra un GMT en una sección de 42,3 km, y en un intervalo de tiempo de cinco horas. En el eje horizontal se señalan las horas segmentadas en diez minutos. Sobre el eje vertical se señalan las estaciones, con las distancias entre ellas. Por ejemplo, el tren que sale de Estación A a las 8:30, y llega a Estación B a las 8:50, está representado por la línea AB; la parada de 30 minutos en B se representa por la recta BC; la marcha en el trayecto Estación B y Estación D por la CD; la parada en la Estación D, línea DE, y así sucesivamente. Se trata de un tren de carga descendente, al que se asigna, por ejemplo, el número C3. El tren que sale de A a

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las 8:00, se detiene 70 minutos en la Estación F y llega a la Estación I a las 10:40, es un tren de carga semidirecto descendente también. El tren señalado con el número R1 es un directo descendente, etc. Los trenes con numeración par son los ascendentes.

Los trenes con líneas oblicuas que se representan con menos inclinación con respecto a la horizontal tienen velocidades menores. Se ve en el gráfico que se trata de una línea con doble vía, pues los cruces de trenes, por ejemplo, los R1 y R2 en el punto M, se realiza en plena vía entre Estaciones D y E. En simple vía, tanto los cruces como los alcances de trenes tienen que verificarse en las estaciones o apartaderos y, por tanto, en este caso los puntos de encuentro de los trenes tienen que estar colocados en la horizontal de una estación. En la representación de trenes de doble vía, sólo los puntos de alcance deben quedar en estas horizontales, tal es el caso de R1 con C3 y C1.

Al margen de los gráficos se indican algunas inscripciones útiles, como son el perfil de la vía, los puestos telegráficos y telefónicos que tiene cada estación, las estaciones dotadas de toma de agua, las que tienen depósito o reserva de máquinas, emplazamiento y longitud de los túneles, etc.

A la vista de un gráfico se puede adquirir en seguida una idea del proceso de las marchas de los trenes y relacionar unas con otras. Utilizando un gráfico es como mejor se estudia el detalle y conjunto de esas marchas, para combinar unas con otras y hacerlas compatibles.

Trazado de los gráficos. Para hacer el trazado de las marchas de los trenes es preciso tener en cuenta, además de lo relativo a la velocidad, distintas particularidades de la línea y de las necesidades del servicio, para juzgar de la posibilidad y conveniencia de las marchas que se estudian. Se deben conocer las instalaciones de las estaciones, en cuanto a circulación, para saber cuándo se puede efectuar en ellas cruzamientos y alcances; el equipo de las líneas en cuanto a señales y otros detalles, para determinar, de acuerdo con la reglamentación, el orden de sucesión de los trenes; el radio de acción de las locomotoras, etc. En general, es conveniente una colaboración estrecha entre los Servicios de Movimiento y Tracción, no sólo para ajustar bien las marchas, sino para conseguir el mejor uso de las locomotoras y evitar los recorridos de éstas sin remolcar trenes.

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Al trazar un gráfico conviene empezar por los trenes de más categoría de viajeros, como expresos internacionales y de alta velocidad, siguiendo por los de menos categoría de viajeros, semidirectos, etc. Después los trenes de carga de gran velocidad, y luego los de carga de pequeña velocidad, directos, semidirectos y de sección.

Regulación del Movimiento de Trenes. Para diseñar el GMT debe definirse el sistema de regulación del movimiento de los trenes, que define el modo de circulación de los trenes en los tramos y patios de la estaciones con la mayor seguridad. Se tienen los siguientes:

Bloqueo radio-telefónico: Con este sistema los trenes pueden ocupar la vía principal, cuando no es gobernada por semáforos, por medio de la autorización escrita de la Orden de Vía, que de acuerdo al movimiento que se efectúe pueden ser: libre, condicional y sin comunicaciones.

Semiautomático: Se emplea entre estaciones que tienen centralización eléctrica. El mando de las señales de salida hacia el tramo, se realiza parcialmente a mano y en forma automática. Los dispositivos de bloqueo entre ambas estaciones están unidos eléctricamente por medio de conductores.

Automático: Se establece una secuencia entre los trenes que circulan en el mismo sentido, que asegure un tráfico intenso con la mayor seguridad. El intervalo de circulación entre trenes se establece de modo que sea mínimo, dividiendo el tramo en un número de secciones llamadas de bloqueo. El acceso a las estaciones se controla por señales de paso, las cuales cambian automáticamente al pasar el tren y regulan el avance, parada y velocidad de circulación por dicha sección.

Objetivos del Trazado de GMT. Mejorar la seguridad al indicar:

Estaciones cerradas. Vías obstruidas. Trabajos de vías y obras. Estaciones sin corriente y/o comunicación. Permitir la adopción de acciones que deben tomarse ante situaciones como: Dificultades en la circulación. Incompatibilidad en la circulación. Las simultaneidades de operaciones en una estación: cruces, combinaciones,

alcances, etc. Las consecuencias de atrasos, incidentes, etc.

Requisitos que deben cumplir el GMT. La mayor seguridad en la circulación de los trenes. La mayor rapidez y comodidad del transporte de pasajeros y carga. El óptimo aprovechamiento del material rodante. El mejor uso de las instalaciones y de las capacidades del servicio. El cumplimiento de las normas de tiempo de trabajo de las locomotoras y las

tripulaciones de los trenes.

Constitución del GMT Los elementos que componen el gráfico son los siguientes:

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Tiempo de recorrido de los trenes por los trechos: se determinan por tipo de tren: pasajeros o carga, tipo de locomotora, peso del tren, velocidad máxima autorizada para la vía y para los equipos que componen el tren. Se determina el tiempo entre estaciones o trecho si el tren no efectúa paradas. Cuando el tren se detenga, al tiempo de recorrido se le suma el tiempo adicional para acelerar (Ta) y para frenado (Tf). Intervalo en los puntos de separación: es el tiempo mínimo necesario en un punto de separación para cumplir las operaciones de recepción, expedición y paso de los trenes con la mayor seguridad del movimiento. Los intervalos más importantes son:

Intervalo de cruce (Tc): es el tiempo mínimo necesario desde la llegada o pasada de un tren por un punto de separación, hasta la expedición de otro en sentido contrario. Intervalo de arribos desiguales (Tad): es el tiempo mínimo necesario desde el arribo de un tren a un punto de separación hasta el arribo de otro tren en sentido contrario.

Intervalo de avance y expedición (Tae): es el tiempo mínimo necesario desde la salida de un tren de un punto de separación a otro, hasta la salida, desde el mismo lugar, de otro tren en igual sentido.

La magnitud de los intervalos depende:

Del medio de comunicación para el movimiento de lo trenes. De as formas de accionamiento de las conexiones y los semáforos. Del lugar donde se encuentra la cabina del operador de la estación. Del esquema de las vías de la estación. De la cantidad de agujas contenidas en la ruta. De la topografía de la entrada a la estación. La velocidad máxima autorizada en los límites de la estación.

Estancia de los trenes en las estaciones: depende de las operaciones comerciales y complementarias para que el tren continúe con el servicio. Del uso eficiente de estos elementos depende el resultado de indicadores como: capacidad de tráfico, velocidad comercial, seguridad de movimiento, etc.

Clasificación de los GMT. Tipo GMT Características

Paralelos Las líneas que representan el recorrido de los trenes son paralelas, todos los trenes tienen semejante velocidad de marcha.

No paralelos Representa la circulación de trenes de distintas categorías y velocidades.

Doble vía Los cruces de los trenes se realizan en los tramos.

Vía sencilla En una misma vía principal los trenes circulan en ambos sentidos y los cruces se efectúan en los puntos de separación con desarrollo vial.

Vía sencilla y doble Gráfico con tramos de doble vía, donde los cruces se efectúan en el tramo y tramos de vía sencilla donde los cruces se efectúan en los

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Tipo GMT Características puntos de separación con desarrollo vial.

Gráficos pares Cuando en ambos sentidos circula la misma cantidad de trenes. Gráficos impares Cuando en un sentido circulan más trenes que en el otro. Gráficos en paquetes

Los trenes que circulan en una misma dirección se agrupan en dos o más trenes formando paquetes.

Gráficos parciales en paquetes

Son aquellos en que una parte de los trenes circulan en paquetes y la otra parte en forma normal.

Problemas en la confección de los GMT. Para elaborar los GMT se presenta una serie de problemas los cuales deben ser resueltos:

Tipos y cantidades de trenes que circularán por cada línea. Estudio de los horario de los trenes de viajeros y cargas. Organización del material rodante y del recurso humano. Tipos y cantidades de trenes a circular por cada línea.

Definir cuántos son de pasajeros, carga y mixtos. Cuáles son directos, semidirectos y locales. Cuáles son de larga, media y corta distancia.

Estudio de los horarios de los trenes de viajeros y de carga. Análisis de los flujos reales y estadísticas de años anteriores. Orden de definición de los horarios. Datos técnicos: perfil de vía, velocidades, tipo y características de tracción,

composición, peso y longitud de los trenes, de las estaciones y los apartaderos.

Datos comerciales: horas de salida de las estaciones y apeaderos, lugares y tiempos de paradas, combinaciones, frecuencia de circulación.

Ciclo de trenes o Itinerarios: El ciclo de un tren es el tiempo programado que tarda en recorrer, a una velocidad también programada, desde que sale de un sitio y regresa al mismo sitio.

En el ciclo se incluyen: el tráfico, las demoras por maniobras en los desvíos o apartaderos, en las estaciones para carga y descarga de mercancías o de pasajeros, aprovisionamiento de combustibles y control de llegada y salida de las estaciones.

Itinerario de los trenes. Este documento se basa en el GMT y rige todos los trabajos relacionados con el movimiento de trenes y las maniobras en la red ferroviaria para el cual haya sido elaborado. Este itinerario se elabora cuando cambian las condiciones bajo las cuales hubo de confeccionarse, entre los que se encuentran los siguientes:

Cambios en el equipamiento técnico de la infraestructura del ferrocarril. Variaciones en la velocidad máxima autorizadas de las vías. Cambios en los flujos de carga y de pasajeros. Cambios en la cantidad, tipo y estado del material rodante. Aplicación de nuevas experiencia en busca de la mejora continua.

En su configuración contribuyen todas las entidades transportistas, quienes presentan sus requerimientos para el transporte de cargas y pasajeros, dadas en:

Cantidades de trenes.

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Orígenes y destinos. Horarios deseados. Tipo de transporte. Lugares y tiempo de paradas. Composición de los trenes.

Partes del itinerario. Este itinerario de trenes se compone de las siguientes partes: Instrucciones especiales: se indican todos los aspectos concernientes al trabajo con el itinerario, contenido y lectura de los Cuadros de Horarios, aclaraciones específicas sobre las regulaciones y restricciones con la circulación de los trenes. También se emplea para informar sobre las nuevas instalaciones y técnicas que se hayan introducido en la circulación.

Cuadros de Horarios: en estos se refleja por cada línea con sus puntos de separación, los trenes que circulan por los mismos y las operaciones técnicas y comerciales que en ellos se realicen en cada una de las horas del día. Además, se dan otras informaciones como los puntos kilométricos de cada lugar vinculado al horario de los trenes, las velocidades de cada tren por los trechos, la longitud de los apartaderos, etc.

Cuadros resúmenes: es la parte dirigida a dar información rápida y sintética de las características de cada tren contenida en el itinerario. Es muy usado por el personal de operaciones y comercialización.

Informaciones adicionales: en esta parte se reflejan aquellas informaciones que están relacionadas con las regulaciones técnicas y restricciones que imponen las instalaciones fijas y el material rodante, entre otros.

3.5. Dimensionamiento del Parque Conocida la forma de la operación y la tipología del material, se puede dimensionar el parque, con el objetivo de lograr un costo mínimo o una rentabilidad máxima de la inversión realizada.

Para el correcto diseño de la operación es necesario partir de los siguientes puntos:

Volumen total de la demanda a transportar. Distribución a lo largo del tiempo (estacionalidad). Distribución espacial.

Estas tres características configuran lo que se ha llamado perfil de la demanda.

Junto al perfil de la demanda, la frecuencia, entendida como número de salidas al día o por intervalo medio entre salidas, suele ser también un dato de entrada, porque es un atributo básico del producto, teniendo tal incidencia sobre la demanda que se acostumbra a presentar cifras de demanda y la frecuencia para la que se ha calculado.

Con la frecuencia conocida, el problema del dimensionamiento del parque se realiza en dos niveles:

1. Determinar el número de trenes o de composiciones necesarias para realizar el servicio, para poder ofrecer la frecuencia necesaria con su horario, disponer de la reserva y los vehículos para mantenimiento que se estimen necesarios.

2. Determinar la capacidad de cada uno de los trenes y de los posibles coches o composiciones de refuerzo.

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Número de Trenes Necesarios El perfil de la demanda suavizada, la frecuencia y las características del material permitirán establecer una programación teórica de los servicios, que será normalmente diferente a lo largo de las diferentes horas del día, de los distintos días de la semana, e incluso tendrá aumentos y reducciones en las diversas épocas del año para acomodarse a los picos y valles que registra tal demanda.

Esta programación teórica dará lugar a una determinada necesidad de trenes, siendo necesario estudiar posteriormente la capacidad de cada tren.

Tipos de necesidades de material rodante: Junto a los servicios de viajeros previstos, al dimensionar el parque se debe considerar otras posibles necesidades. Los estados en los que se pueden encontrar los vehículos son los siguientes:

Servicio: Tiempo en que los trenes están circulando en servicios productivos, es decir, con viajeros que pagan por el servicio de transporte.

Rotaciones: Incluye el tiempo del tren parado a disposición de los clientes, y los periodos muertos entre servicios que son necesarios para la subida y bajada de viajeros, abastecimiento del tren y limpieza del mismo.

Reposicionamiento: Trenes están circulando, sin servicio de viajeros, para posicionarse en el lugar donde deben iniciar el próximo servicio productivo.

Reserva: Vehículos en condiciones de funcionar inmediatamente para suplir a otros por cualquier tipo de incidencia.

Mantenimiento: Incluye todos los tipos de mantenimiento. También se computan los vehículos que aunque no se les estén realizando labores de mantenimiento se encuentran inútiles para el servicio por causas técnicas.

Disponibles. Vehículos a disposición del operador que no tienen asignado ningún servicio por no ser necesarios. Esta situación, indeseada, se puede generar por dos causas:

Estacionalidad de la demanda que provoca un desaprovechamiento cíclico del material, pero siendo su tendencia rentable en el conjunto del año.

Parque de material sobredimensionado para las necesidades reales del servicio.

Para el dimensionamiento del parque de trenes es necesario consolidar las necesidades según se indica:

Trenes necesarios en total = Trenes necesarios para el servicio básico, rotaciones y reposicionamiento + Trenes necesarios para reservas + Trenes necesarios para mantenimiento

Productividad del material: Como se puede observar de las situaciones definidas, sólo los vehículos en servicio están aportando valor, mientras que los vehículos que se encuentran en el resto de la situaciones son consumidores netos de recursos sin realizar aporte real de valor. Por ello, la relación más relevante de la productividad del material es tiempo en servicio sobre la totalidad de tiempo del periodo considerado.

Una alta productividad del material puede obtenerse en los siguientes casos:

Relaciones de alta o muy alta frecuencia, que ofrecen la posibilidad de reutilizar el material.

Vehículos que atienden líneas con estacionalidades complementarias, economías de red.

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Tiempo de rotación bajo en relación con el tiempo de servicio comercial, importante en relaciones de no muy alto tiempo de viaje y elevada frecuencia.

Sistema de mantenimiento orientado a una alta disponibilidad. Baja estacionalidad de la demanda en el servicio que se va a atender, porque

predominan los viajes por motivos familiares o porque están bien equilibrados los viajes por trabajo y ocio.

Es difícil esperar alta productividad del material en los siguientes escenarios operativos:

Baja frecuencia, ya que si hay poca frecuencia, es difícil que cuando un tren llega a destino y está listo para salir nuevamente, coincida con un otro horario de salida.

Material asignado en exclusiva a una línea, ya que en los períodos de menor demanda en tal línea, el material queda sin utilización.

Escasa cohesión de la red del operador. Elevados tiempos de rotación. Contrato de mantenimiento orientado a reducir el costo explícito del mantenimiento sin

anteponer la disponibilidad. Relaciones con alta estacionalidad, por ejemplo cuando predomina la motivación

vacaciones.

Trenes Necesarios para el servicio. El primer sumando de los trenes necesarios son los que se emplean para el servicio. Cada una de las unidades menores en que se suponga dividida la línea puede analizarse separadamente, ya que normalmente precisa de sus propios recursos de material.

Como se trata de lograr un óptimo aprovechamiento del material, se parte de la base del número mínimo de trenes necesarios, sin considerar al principio los necesarios para refuerzos, incidencias, retrasos, etc. El número de vehículos depende tanto del tiempo empleado en el servicio, más la rotación mínima, como del número de frecuencias que se ofrecen. También deben de considerarse a estos efectos los movimientos de reposicionamiento, en caso de que se hagan tráficos que requieran este tipo de movimientos de forma regular, que no es lo habitual.

En general, las necesidades en una línea o tramo de línea, suponiendo un periodo o intervalo entre trenes homogéneo, se pueden deducir de la frecuencia y tiempo de viaje del servicio básico. La fórmula que da el número de trenes necesarios es, la siguiente:

N= [(Tiempo de viaje + rotación mínima) x 2]/Periodo entre salidas Redondeando el resultado por exceso.

En los servicios de Cercanías suelen ofrecerse muy altas frecuencias con pequeños periodos de paso entre trenes. En los servicios diurnos con una cierta cadencia o armonía en el horario, puede trabajarse con el número de salidas diarias por sentido cuando se trata de bajas frecuencias, y con el periodo o intervalo entre trenes en servicios con medias y altas frecuencias.

El resultado puede ser presentando en dos cuadros que ofrecen el número mínimo de trenes en función de la frecuencia y del tiempo de viaje. Estos responden a dos tipos de servicios diferentes: Servicios de muy alta frecuencia y tiempo de viaje pequeño (cercanías), y servicios de medios y altos tiempos de viaje con toda la gama de sus frecuencias posibles.

Debe de observarse que la aplicación de la fórmula o de las tablas se debe realizar para el periodo del día de mayor frecuencia, ya que es este el que determinará las mayores necesidades de material. Para el resto de horarios con menor frecuencia, la fórmula ofrecerá otras necesidades menores. La diferencia entre ambas necesidades denotará una subutilización del parque de efectos normalmente perniciosos que deben evitarse en lo posible.

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Necesidades mínimas de trenes en servicio de alta frecuencia y bajo tiempo de viaje (Cercanías)

Tiempo de viaje más rotación (min) Intervalo entre trenes (min) 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3 14 17 20 24 27 30 34 37 40 4 10 13 15 18 20 23 25 28 30 5 8 10 12 14 16 18 20 22 24 6 7 9 10 12 14 15 17 19 20 7 6 8 9 10 12 13 15 16 18 8 5 6 8 9 10 12 13 14 15 9 5 6 7 8 9 10 12 13 14 10 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 4 5 5 6 7 8 9 10 10 15 3 4 4 5 6 6 7 8 8 20 2 3 3 4 4 5 5 6 6 25 2 2 3 3 4 4 4 5 5 30 2 2 2 3 3 3 4 4 4 40 1 2 2 2 2 3 3 3 3 45 1 2 2 2 2 2 3 3 3 60 1 1 1 2 2 2 2 2 2

Nota: se supone que en el recorrido de retorno el tiempo de viaje es el mismo. Fuente: García, A., Hernádez A., Rodríguez, P. (1998)

Necesidades mínimas de trenes en servicio de medios y altos tiempos de viaje

Tiempo de viaje más rotación mínima horas (por sentido) Trenes al día por sentido (min)

Periodo entre trenes (h) 1 2 3 4 5 6 7

1 1 1 1 1 1-2 1-2 1-2 2 1 1 1-2 1-2 2-3 2-3 2-3 3 1 1-2 2-3 2-3 2-3 3-4 3-4 4 4 1 1 2 2 3 3 4 3 1 2 2 2 4 4 5 3 1 2 2 2 4 4 5 2 1 2 3 4 5 6 7 1 ½ 1 2 4 5 7 8 10 1 2 4 6 8 10 12 14 ½ 4 8 12 16 20 24 28 ¼ 8 16 24 32 40 48 56

Notas: se supone que en el recorrido de retorno el tiempo de viaje es el mismo. Las necesidades indicadas (cuando se señala más de una cifra) son: la primera, las necesidades mínimas, y la segunda, en el supuesto de que los horarios comerciales no se puedan adaptar a la disponibilidad del material. Los casos en fondo gris son combinaciones de tiempos de viaje y frecuencia muy infrecuentes. Fuente: García, A., Hernádez A., Rodríguez, P. (1998)

De las dos tablas anteriores se pueden deducir las siguientes consecuencias:

Las necesidades de material crecen al aumentar la frecuencia, al reducirse el periodo entre trenes.

Para una misma frecuencia, las necesidades de material se incrementan al crecer el tiempo de viaje y/o de rotación.

Los crecimientos de necesidades son “a saltos”, es decir, que sólo cuando la suma del tiempo de viaje más la rotación (sumados en ambos sentidos) saltan por encima de un múltiplo del periodo se produce la necesidad adicional de un tren más.

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Por ello, es preciso analizar cada caso concreto porque en ocasiones un pequeño incremento de tiempo de viaje supone un importante aumento de los recursos necesarios, mientras que otras veces un significativo incremento de tiempo de viaje no se traduce en mayores costos por este concepto. Tiempos de exceso: Cuando el doble del tiempo de viaje más la rotación mínima es múltiplo del periodo, tiempo entre salidas, hay un aprovechamiento óptimo del material. En este caso no existe ninguna posibilidad de escoger los horarios si se opera con el número mínimo de trenes. En efecto, los horarios vienen dados por la cadencia resultante de sumar el periodo a la hora de la primera salida.

Al contrario, cuando el número de trenes necesarios es el resultado de redondear por arriba al cociente de la división citada, se produce un cierto remanente de tiempo en las rotaciones que puede emplearse en aumentar las mismas sobre el mínimo imprescindible, y a la vez escoger dentro de unos cortos límites los horarios de salida. Puede considerarse un pequeño incremento del número de paradas sin costo adicional. Las rotaciones: En el cálculo de los vehículos estrictamente necesarios para atender los servicios programados, se ha tenido en cuenta que éstos deben estar a disposición de los viajeros con un cierto tiempo de antelación respecto de la salida, y después de la llegada. También hay que realizar en ciertas labores auxiliares: limpieza, descarga de escusados, carga y descarga de provisiones, etc., que en cierta forma paralizan el material durante un tiempo, y aumentan por lo tanto la necesidad de disponer de material, y por ello el costo asociado a dicha disponibilidad. Estos son los tiempos llamados de rotaciones en los que pueden distinguirse:

las rotaciones programadas: tiempo entre la llegada de un vehículo a la estación y su salida y,

las rotaciones mínimas: tiempo mínimo que puede estimarse en la programación para volver a considerar disponible el vehículo desde que ha llegado hasta que está en condiciones de salir. La diferencia entre la rotación real y la rotación mínima obedece a que en ciertas ocasiones se debe programar por diversas razones la salida del tren a una hora posterior a la que estaría disponible: horarios cadenciados, necesidades comerciales, o simplemente falta de demanda a la hora en que podría salir.

Reducir el tiempo de la rotación es de gran importancia porque interviene de forma directa en el dimensionamiento del parque. Puede recordarse que la expresión que permite conocer el mínimo de los vehículos necesarios para un servicio de alta frecuencia y cadenciado es la siguiente:

N= [(Tiempo de viaje + rotación mínima) x 2] / Periodo entre salidas por ello, a igualdad de tiempo de viaje y de tiempo entre salidas (periodo), una reducción de la rotación mínima supone una reducción del tiempo bloque empleado, y del número de vehículos necesarios.

Rotación y utilización de vía en estaciones: La reducción de los tiempos de rotación no sólo tiene incidencia en el número de vehículos necesarios, sino que además supone la menor utilización de la vía en las estaciones. Por otra parte, parece razonable que si el tiempo de utilización de vía en la estaciones es un recurso escaso, y el uso por un tren u operador excluye a otros, se traslade el costo de oportunidad al usuario, por lo que la tasa de estación puede que llegue a contemplar este aspecto al igual que ocurre en los aeropuertos y en muchas estaciones de autobuses. En la medida en que esto sea así, la reducción del tiempo de rotación tendrá una mayor incidencia sobre la reducción del costo para el operador.

El gestor de la estación debe a su vez favorecer la reducción de los tiempos de rotación, para lo cual deberá adecuar el diseño de la estación a estos fines. Las existencia de andenes de servicio, zonas de estacionamiento con foso, bocas de carga de agua o combustible y de descarga de escusados, y la elevada capacidad del control de acceso al tren son acciones en las que la

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estación puede contribuir a la reducción del tiempo de rotación según las operaciones que sea preciso realizar en este proceso.

Operaciones a realizar durante las rotaciones: La naturaleza y tipo de las operaciones a realizar en los tiempos de rotación varía según los servicios y las características del material.

Las posibles operaciones a realizar en el tiempo de rotación son las siguientes:

Bajada de los viajeros, Revisión del tren a efectos de recuperar objetos perdidos u olvidados, Limpieza interior del tren, Limpieza exterior (total o parcial) del tren, Bajada del suministro y dotaciones de servicios al viajero sobrantes y subida de la

nueva dotación, Carga de agua, Carga de combustible, Descarga de escusados, Revisión de seguridad o de mantenimiento de niveles del tren, Revisión del tren previa a su entrega a la explotación, Subida de viajeros.

De estas operaciones, sólo la subida y bajada de viajeros son imprescindibles dentro del concepto de rotación, y la limpieza interior suele serlo en todos los servicios excepto en algunas rotaciones de vehículos de Cercanías. El resto dependerá de las características operativas del material y del diseño de la explotación.

Necesidades del Material para Mantenimiento y Reservas.

Mantenimiento.

Las labores de mantenimiento son consumidoras de recursos, ya que durante el tiempo en que los vehículos están siendo mantenidos se excluye poder dedicarlos a otros fines productivos. En la práctica, el número de trenes en mantenimiento será un coeficiente multiplicador del número de vehículos necesarios para el servicio. Como orientación puede señalarse que este coeficiente nunca debe superar el valor 0,15, pero se tiende a reducir, y con los más modernos sistemas de mantenimiento orientado a la disponibilidad puede, en ciertas circunstancias trabajarse con un coeficiente de 0.

Obviamente, es diferente cuando en el servicio hay periodos de menor demanda en los ciclos diarios o semanales, que los servicios en que la demanda es mucho más uniforme. En el primer caso, los tiempos que se pueden dedicar al mantenimiento sin menoscabo del servicio son mayores, pero cuando se refiere a vehículos inmovilizados para el mantenimiento, se alude a vehículos que no están disponibles en las horas en que hay mayor necesidad de servicio. Como se ha señalado, recientes experiencias indican que si el diseño del mantenimiento se orienta hacia la disponibilidad, puede conseguirse que la totalidad de los vehículos estén a disposición del operador en las horas de más demanda, realizándose el mantenimiento por la noche.

Reservas. Se llama Reserva a la situación de aquellos vehículos que se encuentran disponibles para poder sustituir a los programados inicialmente en el caso de avería o incidencia.

No deben considerarse como Reserva ni los vehículos que están en mantenimiento, ni los vehículos que realizan refuerzos puntuales, si bien será decisión del operador utilizar o no estas Reservas para refuerzos.

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Las situaciones de Reserva deben ser contempladas con relativa precaución dados los altos costos que supone la disponibilidad del material, y que su propia existencia implica cargar la cuenta de resultados de una forma muy importante. Es necesario reducir estas situaciones al máximo, especialmente en lo que se refiere a los periodos de más alta demanda de viajeros, y siempre que no se disponga de un parque de material sobredimensionado. Ello debe de hacerse, por supuesto, manteniendo el más alto nivel de calidad.

Habitualmente hay tres conceptos para los que se utiliza la palabra Reserva:

Vehículos disponibles para sustituir en poco tiempo a cualquier vehículo averiado durante el servicio,

Vehículos que se encuentran en mantenimiento, pero en condiciones de poder salir en un momento determinado,

Vehículos que se utilizan para refuerzos puntuales ante grandes avalanchas de la demanda.

En lo que aquí se trata se hará referencia solamente al primer concepto como sinónimo de Reserva, ya que el segundo forma parte de los necesarios para Mantenimiento, y el tercero de los vehículos productivos para atención de puntas, que en caso de un buen dimensionamiento del parque podrían no ser necesarios.

La utilización de Reserva puede tener su origen en tres tipos de problemas de forma más general:

Avería ocurrida a última hora de un vehículo programado para hacer servicio, incluyendo las averías en ruta.

Interceptaciones en la línea u otro tipo de incidencias que obliguen a sustituir a partir de un punto determinado a un tren que se encuentra ya circulando y que ha quedado atrapado por un corte de vía u otra situación análoga.

Vehículos que se utilizan puntual y excepcionalmente para incidencias consistentes en una afluencia extraordinaria y no prevista de viajeros.

Por lo tanto, se resume:

La Reserva supone un recurso para hacer frente a situaciones imprevistas manteniendo el mejor nivel de calidad.

La eficacia de la Reserva dependerá del tiempo en que tarde en sustituir al vehículo averiado o que no puede continuar realizando el recorrido.

Capacidad del Tren La capacidad ofrecida en una línea a lo largo de un día puede obtenerse multiplicando el número de frecuencias por la capacidad de cada tren si todos los trenes son iguales en plazas. Si los trenes fuesen de capacidades diferentes, se sumaría la multiplicación de las frecuencias atendidas por cada tipo de tren por la capacidad de dicho tipo de tren.

Es posible que se haya decidido no atender toda la punta diaria con incrementos de la frecuencia en dicha hora punta, sino que una parte del incremento se afronte con un incremento de la capacidad de cada tren. En este caso, los trenes se dimensionan en cuanto a plazas máximas para dicha hora punta. Entonces, deben de considerarse hasta tres cifras diferentes de plazas:

A efectos de la adquisición del material, éste debe dimensionarse para las plazas necesarias en la hora punta.

A efectos de conocer la capacidad del sistema, para compararla con la demanda y determinar los viajeros transportados, deben utilizarse las plazas necesarias para la media del día, si bien en la hora punta debe de contabilizarse la capacidad máxima.

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A efectos del cálculo de los costos de operación, deben de contabilizarse las plazas en los coches realmente circulados, puesto que pudiera ocurrir que, se reduzcan las composiciones en la horas pico.

Aprovechamiento vertical primario (AVP): Debe de tenerse en cuenta que es imposible conseguir cada día un aprovechamiento del 100%, por lo que se alude al Aprovechamiento vertical primario (AVP) para dimensionar la capacidad de los trenes. Este aprovechamiento es el que podría obtenerse en el día, y supuesto que el dimensionamiento se hace sobre el total de los viajeros, adaptado en su caso la capacidad en hora punta de la forma que se ha indicado.

Por ejemplo, en un día la demanda prevista es de 3.000 viajeros, se han programado 5 frecuencias por sentido. Se supone que no hay hora punta. Si no se tuviese en cuenta el Aprovechamiento Vertical Primario, el número de plazas por tren sería de 3.000/10=300, pero resulta evidente que aunque no haya estacionalidad, es imposible que la demanda sea idéntica a todas las horas a la oferta (aunque en cómputo diario sí lo sea); que, por ejemplo, los viajeros que desean ir a las 10 en plaza de fumador clase preferente sean exactamente igual a las plazas que a esta hora se ofrece de esa clase, etc.

El aprovechamiento de diseño no puede ser el 100% aunque se realice el dimensionamiento para atender la demanda del día, por varias razones:

El material rodante normalmente realiza varios viajes al día en horas con demanda algo diferente.

Hay siempre incertidumbres en la previsión de la demanda. Las preferencias de los clientes, si hay varias clases, suelen ser variadas. Es difícil adaptar la capacidad del tren (con incrementos discretos) a la demanda (que

tiene incrementos continuos).

La práctica aconseja utilizar para el AVP valores entre 0,9 y 0,95.

Valores más altos deben emplearse si hay pocas clases en el tren, o si la frecuencia es muy baja. En el diseño de las operaciones suele dimensionarse el material con cifras de aprovechamiento inferiores, por ejemplo del 70-80%. Se trata de formas diferentes de entender el diseño, ya que es frecuente emplear estas cifras para considerar, además de los efectos citados, la estacionalidad anual, ya que generalmente con esta demanda es que se inicia el diseño.

El AVP es un parámetro de diseño. Si posteriormente se ajusta la capacidad a la demanda por disponer de composiciones de capacidad variable, o por otro tipo de medidas, el aprovechamiento vertical real será mayor al primario. Si la oferta es muy uniforme a lo largo del año, el aprovechamiento será menor.

Con estas consideraciones, el número de plazas con las que hay que dimensionar cada tren es la siguiente:

Plazas = [Demanda del día x (1/ AVP) x CC] / Frecuencias Debe recordarse que cada tipo de material ofrece (por coche o por unidad mínima de capacidad), una longitud útil que permite unas plazas equivalentes que deben modularse con el coeficiente de capacidad deseado en función del tipo de servicio para hallar las plazas reales.

3.6. Costos en la Operación Ferroviaria. A la hora de plantear las operaciones de una empresa, es importante tener presente el sistema de contabilidad de gestión que se aplicará, con el fin de evaluar los resultados de las diferentes formas de operación. Es preciso realizar una reflexiones sobre la contabilidad de gestión del operador ferroviario, que tiene una cierta complejidad por las características particulares del

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negocio. El problema básico es el sistema de imputación de costos a las diferentes unidades económicas o funcionales en que se considere dividido el negocio. Esta imputación se debe realizar de manera que las decisiones concretas que se basen en la contabilidad de gestión conduzcan a los resultados deseados para la empresa en su conjunto.

Por otro lado, las decisiones sobre el nivel de actividad, y la asignación de los recursos escasos y susceptibles de usos alternos en diferentes productos, requieren instrumentos de control económico rigurosos, siendo los problemas básicos que deben abordarse son los siguientes:

Clasificación de los gastos con tres criterios: Operativos, comerciales, administrativos, generales y financieros, Directos e indirectos, Fijos y variables (semifijos, y semivariables).

Determinación de los centros de costo/beneficio a los que se deben imputar los costos e ingresos. A su vez, posibles agrupaciones y divisiones de los mismos.

Criterios de imputación de costos, criterios de reparto de los costos indirectos, determinación de costos estándar, imputación de la subactividad, etc.

Reflexiones sobre el tipo de costos que deben emplearse para cada tipo de decisión.

Clasificación de los Costos Entre otras muchas clasificaciones de los costos, suele practicarse la que los divide de la siguiente forma:

Costos de producto: el costo de fabricar el producto o servicio. Costos comerciales: los costos de su venta, promoción y distribución Costos comunes o generales: los costos generales de la empresa que sirven a

ambos fines Costos financieros: los costos asociados a la remuneración del capital ajeno invertido

en la empresa.

La contabilidad financiera debe conocer los costos del producto para valorar las existencias como paso previo a la determinación del beneficio. Sin embargo, en una empresa de servicios, como el transporte ferroviario, al no haber existencias de productos terminados, ya que los servicios se consumen en el momento que se producen, no es preciso conocer los costos operativos para los fines que persigue la contabilidad financiera. Sin embargo, desde el punto de vista de la contabilidad de gestión es conveniente el conocimiento de los costos operativos.

Los costos de la operación constituyen el suelo por debajo del cual no se puede vender sin pérdidas, y son menos cambiantes en función de la estrategia de la empresa y de la situación de la competencia que lo que pudieran ser los costos comerciales o financieros. Una minimización de los costos operativos conduce a una minimización de los costos totales, maximizando el beneficio.

Por otra parte, los costos del producto o del servicio permiten formular comparaciones entre varias empresas o unidades productoras del mismo bien o servicio, analizar la evolución del costo operativo a lo largo del tiempo, o medir la eficacia del sistema productivo, lo que no sería posible si se empleasen los costos totales, pues éstos incluyen los costos comerciales y generales que nada tienen que ver con la eficacia de la producción. Debe destacarse que el conocimiento de los costos operativos permitirá la mejor toma de decisiones operativas.

Margen bruto y margen neto: Una vez conocido el costo de producción u operativo, la diferencia entre el ingreso obtenido por la venta del bien o servicio y dicho costo de producción u operación es lo que se llama margen bruto, y con él se deben de cubrir los costos comerciales, generales y financieros.

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Costos Directos e Indirectos, Fijos y Variables

De acuerdo con la definición de la unidad de cuenta de resultados realizada, en este caso el tren/fecha, se pueden agrupar los costos por dos criterios fundamentales:

Serán costos operativos directos todos los que puedan ser imputados directamente a un tren/fecha,

Serán indirectos los costos que, siendo operativos, puedan ser compartidos por varios trenes/fecha.

A su vez, y por lo que se refiere a los fijos/variables:

Serán costos fijos, aquellos que no varíen con el volumen de producción, Costos variables o proporcionales son aquellos que van cambiando a medida que

oscila el volumen de la producción.

Los Centros de Imputación de Ingresos y Costos. Es preciso definir a qué centros se van a imputar los costos operativos, como paso previo a la formulación de las cuentas de resultado de los centros de costo/beneficio.

Los centros elementales de costo permitirán clasificar además los costos en directos e indirectos. Un costo determinado puede ser directo si los centros de costo se definen de una manera, e indirecto si se definen de otra.

El Tren/fecha como Centro de Imputación de Costos. El centro mínimo de imputación de costos que se ha adoptado es el tren/fecha, el cual es el conjunto de ramas que en algún momento de su recorrido circula el mismo tren, así como todos los adicionales y desdoblados del mismo, y siempre referido a una determinada fecha de circulación.

Este centro de imputación de costos permite, por agregación de los costos de un tren/fecha durante un periodo, normalmente un año, determinar el costo total del tren durante el periodo, y en todo caso, tomar decisiones sobre la variable más importante relativa a los costos operativos que es el tipo de material empleado y su composición o capacidad por fecha.

Agregación y desagregación de costos de un tren/fecha: Solamente en algunos casos puede ser necesario realizar una asignación de costos a un nivel inferior al de tren/fecha: una rama, por ejemplo, o a un tramo del tren, pero se trata de un caso particular. La agrupación de costos de tren/fecha para un periodo por tipos de productos, por relaciones de tráfico, o por trenes que emplean un mismo tipo de material, permitirá conocer las distribuciones de los costos totales del producto, de la relación o de los trenes operados con ese tipo de material.

Sin embargo, el hecho de que el centro de imputación de costos finales sea el tren/fecha, no implica que sea un centro adecuado para establecer una Cuenta de Resultados.

La Línea como Centro de Imputación de Ingresos y Resultados Operativos. Es preciso delimitar el ámbito del menor centro de costo/beneficio que debe considerar el operador ferroviario, y al que se asignará una Cuenta de Resultados.

Ya se ha señalado que un tren/fecha tiene sus propios costos, que son perfectamente conocidos después de aplicar los criterios de asignación de costos. Un tren/fecha tiene también sus propios ingresos directos que normalmente son conocidos casi de forma inmediata.

Problemas de imputación de ingresos a un tren/fecha: La imputación de ingresos a un tren/fecha concreto tiene más dificultades que la asignación de costos. Por varias razones:

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Según el sistema de venta, con reserva o sin ella, puede ocurrir que se conozca el número de viajeros en un periodo, un día por ejemplo, y no se conozca con detalle la imputación de los ingresos a cada tren o frecuencia, salvo que se adopte un sistema de información para vincular cada viajero a sus ingresos concretos, lo que probablemente dificulte las operaciones de embarque.

Puede haber ingresos que no se asignen en su totalidad a un billete, o que se liquiden de forma diferente: por ejemplo un billete de ida y vuelta o un bono de varios viajes, o un pase para viajar durante un periodo, etc. Estos ingresos requieren una operación adicional para la imputación a un tren en concreto, pero resulta más fácil imputarlo a una línea o relación de tráfico.

Finalmente, hay ingresos que unos trenes inducen sobre otros, de forma que la supresión de un tren supone una pérdida de ingresos mayor que los ingresos directos imputados a ese tren, ya que se pierden los que no se pueden imputar directamente pero que sí son del tren, y además los que el tren induce sobre los demás.

Agrupación de ingresos por líneas: Es más razonable agrupar las operaciones para asignar ingresos, y para definir centros de costo/beneficio basándose en el concepto de línea, entendiéndose como la unidad mínima de la Cuenta de Resultados.

Una línea está constituida de una forma muy general por un conjunto de trenes y ramas que sirven una relación de tráfico natural u homogénea; es decir, que atienden las necesidades de movilidad entre dos puntos que son extremos naturales de corrientes de tráfico, además de todos los que se producen entre intermedias e incluso algunas prolongaciones.

Una línea tendrá durante un periodo:

Sus costos operativos: suma de los costos de todos los trenes que la integran en las fechas que forman parte del periodo considerado.

Sus ingresos: la suma de los ingresos que pueden imputarse directamente a los trenes, los que se pueden imputar a la línea pero no a cada tren, estando incluidos en ellos además los que cada tren induce sobre los demás.

Su margen bruto: obtenido por la diferencia entre sus ingresos y sus costos operativos.

La línea coincide con lo que en la aviación se denomina ruta.

Agregación de resultados de líneas: La agregación de los márgenes brutos de todas las líneas dará el margen bruto de las operaciones, y al restar los gastos comerciales, generales, administrativos y financieros comunes, se obtiene el margen neto global. Definición de las líneas: Lógicamente un tren y su inverso deben considerarse siempre en el mismo grupo de trenes a efectos de gestión, ya que lo normal es que los viajeros de ida vuelvan en el mismo tren si se trata de relaciones en las cuales no hay mucha frecuencia. En la línea, pueden agruparse trenes con las siguientes características:

En un servicio de Cercanías, serían todos los trenes que a lo largo del día cubren una relación entre dos estaciones terminales.

En un servicio Interurbano, con elevada frecuencia entre dos puntos, serían todos los trenes homogéneos que realizan dicho servicios en ambos sentidos.

En recorridos de muy larga distancia y baja frecuencia, línea sería un tren con sus ramas, adicionales y desdoblados, y sus correspondientes inversos.

En líneas de Alta Velocidad, los trenes que ofertan un producto en una determinada relación entre dos puntos.

Desde otro punto de vista, el ámbito mínimo de la línea quedaría fijado por las siguientes consideraciones:

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Desde el punto de vista de los ingresos y los clientes, es preciso agrupar aquellos trenes y/o ramas cuyos ingresos dependen los unos de los otros por formar un conjunto de oferta a los viajeros.

Desde el punto de vista de la producción, no se fraccionará un tren en varias líneas por la dificultad añadida que supone repartir los costos del tren entre cada una de las líneas en que se realizaría tal división.

Componentes del Costo Operativo. El costo operativo, costo de producción en una empresa industrial, incluirá todos aquellos componentes de los costos totales que son necesarios para realizar la operación del tren.

Componentes actuales del costo operativo: Los elementos del costo operativo se puede agrupar de la siguiente manera:

Costos de la disponibilidad del material: fundamentalmente amortización, alquileres, seguros y costos financieros asociados a las inversiones en la adquisición o remodelación del material.

Costos del mantenimiento del material rodante. Costos de la formación de los trenes y las maniobras. Costos del personal operativo. Costos de energía de tracción.

Sistema de Imputación La imputación de costos e ingresos a los trenes y líneas respectivamente, persigue construir una Cuenta de Resultados de cada una de las líneas que ofrezca la mayor información posible para la toma de decisiones. Los datos relevantes para la toma de decisiones son diferentes según el tipo de decisión que se quiera adoptar, y en general no coinciden con los datos que ofrece la contabilidad financiera, más orientada a la información del pasado que a la gestión hacia el futuro.

Costos de absorción o costos variables: En primer lugar es necesario optar por alguna decisión en cuanto al sistema de imputación de costos entre las alternativas posibles:

Sistema de los costos de absorción: Al producto se le imputan todos sus costos variables más una parte de los fijos, por diferencia se obtiene su margen o resultado total,

Sistema de los costos variables: Consiste en imputar sólo los costos variables al producto, obteniendo por diferencia con los ingresos el margen de contribución. Tras sumar el margen de contribución de todas las agrupaciones realizadas, del total se restan los costos fijos para obtener el resultado del conjunto.

Ambos sistemas tienen sus utilidades:

Normalmente el margen de contribución de los productos: Ingresos menos costos variables, que se obtiene del primer sistema es más relevante que el margen total de cada producto para la mayor parte de las decisiones a corto plazo que debe de tomar una empresa en funcionamiento.

El sistema de los costos de absorción basado en el margen total: Ingresos menos costos variables menos reparto de los costos fijos, ofrece información más relevante para planificar la cartera de productos o las políticas de precios a medio y largo plazo.

Para aprovechar las utilidades de ambos sistemas, se puede emplear uno mixto consistente en:

De los ingresos de cada línea se restan los costos variables, y se obtiene así el Margen de contribución de la línea.

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Del Margen de contribución de cada línea, se restan a continuación los costos fijos

directos, obteniendo el Margen de contribución directo. Del Margen de contribución directo, se resta la parte imputada a la línea de los costos

fijos indirectos, obteniendo con ello el Resultado antes de gastos financieros de cada producto, en esta caso la línea.

El Proceso de Imputación de los Costos Una vez definida la clasificación de los costos, es preciso definir los criterios que hacen posible la imputación de costos a los trenes/fecha. En el caso más complejo, es preciso dar varios pasos:

Determinar primero cuál es el índice más adecuado para el reparto del costo. Definir el costo estándar o el costo unitario de cada unidad del índice consumido,

dividiendo el importe total del costo por una cantidad adecuada de unidades. Finalmente, multiplicar dicho costo unitario o estándar por el número de unidades

consumidas por el tren/fecha.

Cuando se trata de un costo directo, no es necesario realizar este proceso, puesto que el costo se imputa de forma directa e inmediata al tren/fecha que lo produce. Sin embargo, cuando se trata de un costo indirecto para el tren/fecha, es preciso determinar la unidad de asignación, el índice, correspondiente para asignar el costo al tren/fecha.

Imputación de los costos variables: Los costos variables varían según una unidad determinada. Por ejemplo los costos de mantenimiento se miden por kilómetro recorrido por el vehículo; los costos de consumo de energía por tonelada kilómetro bruta; la comisiones por venta de billetes como un porcentaje de valor del propio billete; y los costos de las atenciones al viajero por el número de viajeros con derecho a la prestación de que se trate.

Imputación del costo fijo: Los costos fijos son independientes de cualquier unidad que los relacione con su generación. Normalmente se usa el tiempo como índice para relacionar su reparto. Así ocurre con las amortizaciones de los vehículos, los costos fijos del personal, etc.

En el caso de los costos fijos, se requiere determinar el número de unidades de dicho índice a asignar al centro en un periodo determinado, con un doble objetivo:

De un lado, para calcular el valor unitario de lo consumido dividiendo el costo total por el número total de unidades consumidas o que serán consumidas por todos los trenes.

De otro lado, para asignarlo a cada uno de los diferentes centros multiplicando el costo unitario así obtenido por el número de unidades asignadas.

Asignación de Costos a Trenes/Fecha Tipos de Costos Fijos Variables

Directos

Este tipo de costo no es muy frecuente que se produzcan. En el caso de generarse, se imputan al tren/fecha que genera directamente el costo.

Se imputan al tren/fecha que genera directamente el costo.

Indirectos

En primer lugar se selecciona el indicador de costo más adecuado. Luego se calcula el costo estándar del recurso, mediante la división del costo total por el consumo total. Se imputan después multiplicando el costo unitario por las unidades de costo cuya disponibilidad requiere el tren/fecha.

El costo unitario del recurso suele estar definido, y se imputa en función de las cantidades del recurso consumidas por el tren/fecha.

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3.7. Resultados de la Operación Ferroviaria

Índices de Operación En la actividad del operador de transporte ferroviario, el Output fundamental es la plaza.km para viajeros o la tonelada.km para cargas, unidades que se ofrecen al mercado. Los costos unitarios deben referirse a las plazas.km producidas y utilizadas, por lo que el costo para el operador es:

Costo total (CT)= Costo unitario (Bs/plaza.km) * plazas.km producidas Los ingresos se vinculan al tráfico realizado, medido en viajeros por kilómetro (viajeros.km), se estima por medio del ingreso medio que son las unidades monetarios, en promedio, que paga un viajero para recorrer un kilómetro.

Ingresos (I)= Ingreso medio (Bs/viajero.km)*Tráfico(viajeros.km) A continuación se definen algunos de los indicadores más significativos:

Indicadores de la Oferta o Capacidad Plazas: Las plazas que ofrece un tren dan una idea de su capacidad máxima, en un momento determinado. Es habitual en los servicios de medias y largas distancias, considerar las plazas sentadas o acostadas, y por tanto, el número de plazas que se emplea será el número de asientos y, literas y camas. En el servicio de Cercanías, lo más frecuente es considerar como plazas la capacidad total del tren, incluyendo plazas tanto sentadas como de pie.

Plazas.km: Las plazas.km se obtienen de multiplicar las plazas que tiene el tren en un tramo de su recorrido por los kilómetros recorridos en cada tramo, y a su vez de sumar el resultado de las plazas.km de cada uno de los tramos. La unidad de las plazas.km es básica a la hora de determinar la oferta del tren y las relaciones de aprovechamiento de la misma, y es equivalente a los asientos.km de la aviación. Se emplea la denominación de plazas.km ya que como se ha señalado, normalmente una plaza se corresponde con un asiento aunque algunos servicios como los de Cercanías pueden tener más plazas que asientos.

Kilómetro.tren: El kilómetro.tren (km.tren o también denominado tren.km) es el resultado de sumar los recorridos realizados por cada uno de los trenes que integran la línea durante el periodo considerado. Un tren es un conjunto de vehículos que circulan acoplados entre ellos. Si, llegado a un punto del recorrido, una parte de los vehículos se segrega y siguen independientes del otro, cada una de las dos ramas en que se ha dividido el tren inicial continúa como un tren independiente.

Por ejemplo, una línea en la que la oferta consiste, por cada sentido, en una frecuencia al día, integrada por un tren formado por dos ramas que realizan juntas, el recorrido A-B de 533 km, y en B se segregan las ramas para continuar cada rama remolcada por una máquina diferente: la primera continúa a C por 204 km remolcada por una máquina diesel, y la otra hasta D unos 132 km con locomotora eléctrica. La producción de la línea en cuestión es cada día de:

2 x (533+204+132) km.tren = 1.738 km.tren al día, en ambos sentidos.

y la producción anual sería de: 1.738 x 365 = 634.370 km.tren año.

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Kilómetro.vehículo (km. coche, km.locomotora, km.electrotrén, etc.): Un tren, en cada tramo de su recorrido, se integra normalmente por varios vehículos: si se trata de un tren remolcado, se compone de una locomotora y de varios coches; si es un tren autopropulsado, de un conjunto de unidades acopladas entre sí. La unidad de producción km.vehículo, también vehículo.km, es la suma de los recorridos en kilómetros de los diferentes vehículos que integran un tren. No suele aplicarse la unidad de km.vehículo únicamente sino por las clases de vehículos: km.coche, km.locomotora, km.electrotrén, etc.

Los km.tren en los trenes con material autopropulsado coinciden con los km.vehículo, puesto que pueden circular en un tren, dos o tres unidades autopropulsadas acopladas entre sí.

Composición media: De lo expuesto se deduce que siempre los km.vehículo serán iguales o superiores a los km.tren, y el cociente entre los km.tren y los km.vehículo, se denominará composición media.

En el ejemplo anterior y suponiendo que el tren lleve 1 locomotora diesel de A a C, 1 locomotora eléctrica de B a D, 13 coches de A a B, de los cuales 7 continúan a C y 6 a D, y 2 furgones (uno por rama), el número de km.vehículos (por clases) son los siguientes:

Locomotora diesel: 2 x (533+204) = 1.474 km.locomotora diesel al día, Locomotora eléctrica: 2 x 132 = 264 km.locomotora eléctrica al día, Km.coches: 2 x [[7 x (533+204)] + [6 x (533+132)]] = 18.298 km.coche al día, Km.furgones: 2 x [[1 x (533+204)] + [1 x (533+132)]] = 2.804 km.furgones al día.

Por lo tanto, la composición media sería de: Locomotoras medias: (1.474+264) km.locomotora / 1.738 km.tren = 1 locomotora, Coches medios: 18.298 km.coche / 1.738 km.tren = 10,52 coches, Furgones medios: 2.804 km.furgones / 1.738 km.tren = 1,61 furgones.

Se presentan diferencias de un día para otro, de manera que el cálculo de la producción anual no es tan fácil como multiplicar por 365 días la producción diaria, sino que sería la sumatoria de cada uno de los días.

Por ejemplo si se realiza el cálculo de los km.tren y km.vehículo de un tren autopropulsado; en este caso un Electrotrén que realiza el recorrido de A a G (576 km) y a F (510 km), circulando acoplados entre A y E (280 km). Además hay 20 días al año que circula reforzado con un segundo Electrotren entre A y G.

La producción en km.tren al año es la siguiente:

[2 x (280+296+230) x 365] = 588.380 km.tren al año. La producción en km.vehículo es de

[2 x (576+510) x 365] + (2x20x576) = 815.820 km.vehículo al año En resumen, la composición media es de: 815.820/588.380 = 1,386 electrotrenes/tren.

Toneladas.km brutas (TKB): Una parte importante de los costos se miden por la carga total del tren, que se ha de medir en toneladas. kilómetro brutas (TKB).

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Estas toneladas.km han de diferenciarse de la unidad básica de medida de los tráficos de mercancías, que es el producto de las toneladas de carga transportadas por los km recorridos (tk). Esta definición equivale a los viajeros.km (vk) en el tráfico de viajeros. Ambas (tk y vk) se consideran las unidades de tráfico en el ferrocarril, y suelen sumarse entre sí para medir la actividad de transporte de una empresa que se dedique a ambos tipos de tráfico.

Como unidad de producción, se habla de toneladas.km brutas, puesto que se refiere a la masa total del tren, sumándose carga comercial del tren y la propia masa del tren vacío. En cada tramo de su recorrido, un tren tiene una masa total que se puede descomponer de la siguiente forma:

Componentes que integran la masa total de un tren Masa de la locomotora en condiciones de prestar servicio (con su personal de conducción, herramientas y combustible a tope) + Masa de los vehículos remolcados vacíos pero en condiciones de prestar servicio (con sus tripulaciones y provisión) + Masa de los viajeros que van en el tren y de sus equipajes + Masa de las mercancías que se transporten en el tren = Masa total del tren en toneladas.

La determinación de la masa del tren en el modo ferroviario, no es tan determinante como en la aviación, donde existen unas muy severas limitaciones de peso. En general, unas pequeñas diferencias en el peso real sobre el peso calculado, no tienen gran incidencia, y por tanto no es necesario ser especialmente riguroso en el cálculo de las masas de los trenes. Por tanto, para las locomotoras y unidades diesel, se considera el peso del servicio en orden de marcha con la capacidad de combustible al máximo. Masa de los viajeros: Se supone como 80 kg el peso medio de cada uno de los viajeros con sus equipajes. Este parámetro puede presentar oscilaciones, por la poca incidencia que tiene este parámetro en el consumo y en la carga admisible del tren, no es necesario realizar un gran ajuste.

Para facilitar el cálculo de la masa del tren, se puede suponer una ocupación total de las plazas, evitándose tener que obtener el dato real de viajeros en cada momento para sumarlo a la masa del tren vacío, y al calcularse el porcentaje de freno y la capacidad de arrastre de la locomotora con esta base, se evita incurrir en minoraciones de peso. Toneladas kilómetro brutas completas (TKBC): Una vez determinada la masa del tren en cada tramo de su recorrido, las toneladas.kilómetro brutas completas (TKBC) son la sumatoria de la masa del tren en cada tramo por la longitud en km de dicho tramo. Suponiendo una ocupación fija solo se variará la masa del tren cuando cambie la composición del mismo. Por lo tanto, es necesario dividir el recorrido del tren en sus diferentes tramos para el cálculo de las TKBC.

Toneladas kilómetro brutas remolcadas (TKBR): Si la masa que se multiplica por la longitud de cada tramo de un tren no es la masa total del tren en el tramo, sino sólo la masa de los vehículos remolcados, excluyendo la masa de la locomotora, se obtiene otro índice llamado toneladas.kilómetro brutas remolcadas (TKBR), menor que las TKBC. Las TKBR ha sido tradicionalmente el empleado en los ferrocarriles para el reparto de los consumos energéticos.

Ello, sin embargo, no tiene ninguna base técnica. La locomotora debe moverse, y su masa incide de forma importante respecto a la masa total del tren.

Por ejemplo, un Tren con composición de 10 coches tiene una masa de aproximadamente unas 150 Tm, y su locomotora de 90 Tm. El empleo del indicador de las TKBR para calcular la energía del tren indicaría que es necesaria una energía para mover 150 Tm, mientras que en el caso de que se consideren las TKBC, la masa sería de 240 Tm, es decir, un 60% mayor.

Se puede deducir que el uso de las TKBC para el reparto entre los diferentes trenes que consumen energía de un centro de suministro común, perjudica a los trenes más largos y pesados

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frente a los más cortos y ligeros, donde la masa de la locomotora tiene un consumo importante con relación a la masa remolcada. Por otra parte, este sistema de imputación perjudica a los trenes autopropulsados, cuya masa total se contabiliza en las TKBR, frente a los remolcados, que excluyen la masa de la locomotora. En conclusión, se recomienda el uso del indicador TKBC como unidad representativa del movimiento de la masa de los trenes, y en casos muy excepcionales podría ser utilizada la TKBR.

Ejes.kilómetro (eje.km): Los ejes de un tren son la suma de cada uno de los vehículos que lo integran, normalmente los ejes de cada vehículo son los siguientes:

4 ó 6 ejes en las locomotoras, 4 ejes en los vehículos remolcados: coches, furgones y vagones convencionales. Algunos vehículos articulados tienen también una pareja de ejes por cada 2 coches

además más otra pareja de cierre por el conjunto del tren.

Indicadores de la Demanda Viajeros: Es el número de personas que en algún momento determinado se suben al tren. Lógicamente se cuenta como un viajero subido, aunque éste también debe realizar la operación de bajada. Por tanto, una operación de subida en una estación y genera una de bajada en otra. Para un tren/fecha determinado, se indican tres parámetros que se miden en la unidad viajeros: Viajeros evolucionados (Ve): Son todos los que se suben al tren en un momento de su recorrido. El uso de este indicador para medir la utilización de un tren es muy limitado, es un buen índice de ciertos costos como: la Tasa de estación o el costo de venta de un billete, o las prestaciones a bordo, que se miden en función del número de viajeros evolucionados.

Viajeros máximos (Vx): Es cuando simultáneamente hay más viajeros en el tren.

Viajeros medios (Vm): Es el número de viajeros que en promedio hay en un momento determinado del recorrido del tren. Se obtiene dividiendo los viajeros.km que se mueven en el tren por los kilómetros que recorre el tren. Este indicador da mejor idea del aprovechamiento económico, ya que los viajeros máximos pueden ir durante un recorrido muy corto en el tren.

Vm = Vk / km.tren De las definiciones anteriores se deduce que los viajeros evolucionados, los viajeros máximos, y los viajeros medios coincidirán necesariamente en un tren que no realice ninguna parada intermedia. Lo más normal es que el tren haga paradas intermedias, el número de viajeros evolucionados será normalmente mayor que el de los viajeros máximos, y éste que el de los viajeros medios. Es posible también que el número de los viajeros evolucionados y los viajeros máximos no sean iguales, y sin embargo los viajeros máximos sí sean iguales a los viajeros medios, en general:

Ve ≥ Vx ≥ Vm Viajero.kilómetro (Vk): La unidad de viajero no ofrece un indicador suficientemente representativo sobre el tráfico, ya que pueden realizar recorridos muy diferentes. Es decir, no es lo mismo un viajero que realice 30 km, que un viajero que realice 538 km, ni en ingresos ni en cantidad de tráfico. Por lo tanto, la unidad de tráfico de viajeros es el viajero.km, cantidad que se obtiene sumando los recorridos en kilómetros que hacen los pasajeros que viajan en un tren determinado. Recorrido medio del viajero (Rv): El recorrido medio de los viajeros se obtiene dividiendo los viajeros.km entre los viajeros evolucionados, y ofrece una idea del recorrido que por término medio realizan los viajeros que suben al tren:

Rv = Vk/Ve

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En algún caso es útil referirse al recorrido medio de los viajeros máximos, concepto éste que no tiene una materialización física, ya que los recorridos los realizan todos los viajeros que suben al tren, los viajeros evolucionados, y por tanto dividir los viajeros.km entre los viajeros máximos es algo así como asignar a unos viajeros recorridos que realizan en realidad otros. Sin embargo, se expone el concepto por su utilidad práctica:

Rvx = Vk/Vx

Indicadores del Aprovechamiento del Tren Utilización del tren (U): La utilización del tren (U), también llamada ocupación de forma inadecuada por cuanto no refleja el grado de ocupación del tren, se obtiene dividiendo el número de viajeros evolucionados, entre las plazas ofertadas por el tren.

U = Ve / P No es un índice muy representativo del rendimiento económico del tren, ya que una plaza de un tren puede utilizarse varias veces, y por tanto la utilización puede llegar a ser superior al 1. De hecho, hay algunos trenes que registran utilizaciones superiores al 1.

Saturación del tren (IS): La saturación del tren (IS) se obtiene dividiendo los viajeros máximos por los viajeros medios, y de alguna manera mide la punta de demanda de un tren a lo largo de su recorrido. Un índice de saturación muy alto indica que se está desaprovechando plazas, debería dimensionarse en los tramos puntas de su recorrido, lo cual se puede resolver aumentando la oferta en el tramo de máxima saturación, aumentando la capacidad del propio tren o poniendo en circulación otro que atienda sólo ese tramo, para poder bajar la oferta en el resto del recorrido adecuándola de mejor forma a la demanda.

IS = Vx/Vm Rotación de viajeros (IR): El índice de rotación de viajeros (IR) mide de alguna manera cómo los viajeros que bajan del tren son sustituidos por otros. Se obtiene mediante la relación entre los viajeros máximos y los viajeros evolucionados:

IR = Vx/Ve De esta definición, y de los conceptos expuestos se deduce que: IR < 1 Aprovechamiento total del tren (A): El aprovechamiento total del tren (A), normalmente se llama Aprovechamiento, tiene por objeto medir la adecuación entre la oferta medida en plazas.km y demanda medida en viajeros.km, equivale al concepto de aprovechamiento de la aviación (pasajeros.km entre los asientos.km), aquí se obtiene dividiendo viajeros.km entre las plazas.km.

A = Vk/Pk Este índice sí ofrece una idea mucho más efectiva de la utilización real de la capacidad ofertada, ya que la oferta en plazas.km tiene una buena correlación con los costos de operación, y los viajeros.km guardan una elevada correlación con los ingresos del tráfico.

Aprovechamiento Vertical y Horizontal El aprovechamiento del tren se puede lograr de formas diferentes afectando su gestión, ya que el aprovechamiento se origina por la combinación de diferentes fenómenos, que conviene identificar.

Por ejemplo, sea un tren Madrid-Valencia con única parada en Albacete. Si la distancia(supuesto) Madrid-Albacete es de 250 km y la de Albacete a Valencia de otros 250 km, siendo la capacidad del tren es de 300 plazas, significando una oferta de 300 plazas x 500 km = 150.000 pk.

En el viaje de ida suben al tren en Madrid 150 viajeros y continúan todos ellos hasta Valencia.

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Los viajeros.km = 150 v x 500 km = 75.000 vk, El aprovechamiento A= vk/pk = 75.000 / 150.000 = 0,5.

En el viaje de vuelta salen de Valencia 300 viajeros (tren completo) de un grupo de seguidores de fútbol, y se bajan todos en Albacete, continuando el tren vacío hasta Madrid,

En este caso, el tráfico es 300 v x 250 km = 75.000 vk, El aprovechamiento: A = 75.000 /150.000 = 0,50.

En el viaje de ida y en el viaje de vuelta el aprovechamiento ha sido igual (0,5) pero generado de dos formas bien diferentes: en el primer caso “pocos” viajeros han hecho todo el recorrido, y en el segundo el tren ha ido completo la mitad del recorrido y vacío la otra mitad, las consecuencias sobre la gestión de ese tren (si el sistema de producción lo permitiese) serían completamente diferentes: en el viaje de ida habría que emplear un vehículo de capacidad y costo menor (con un tren de 150 plazas sería suficiente), mientras que en el viaje de vuelta (si no fuera por otros condicionantes de la producción) haría falta un tren de 300 plazas, pero sólo circulando entre Valencia y Albacete.

Por lo tanto, el indicador de Aprovechamiento del tren por sí mismo no es relevante a la hora de tomar decisiones, porque un determinado índice de aprovechamiento puede obtenerse de formas muy diferentes, y cada una de estas formas tiene unas consecuencias diferentes en orden a la gestión.

Una primera distinción proviene de si el aprovechamiento se ha obtenido por llevar muchos viajeros con poco recorrido o pocos viajeros con mucho recorrido: Se llama aprovechamiento vertical (Av) al que da una idea del “aprovechamiento” de los asientos, y sería parecido al concepto de utilización expuesto anteriormente, es decir, se obtendría dividiendo los viajeros máximos por las plazas:

Aprovechamiento vertical Av = Vx / P El aprovechamiento horizontal (Ah) es una la relación entre el recorrido medio del viajero y el recorrido medio de las plazas o tren. En la práctica, este índice, si se conocen los viajeros máximos, se obtiene dividiendo los viajeros medios por los viajeros máximos:

Aprovechamiento horizontal Ah = Vm / Vx De donde se deduce que:

Av x Ah = (Vx/P) x [(Vk/km) / Vx] = Vk / Pk = A Es decir, que el aprovechamiento total (A) es el resultado de multiplicar el aprovechamiento vertical (Av) por el aprovechamiento horizontal (Ah).

El Aprovechamiento horizontal da idea del recorrido medio de los viajeros con relación al recorrido del tren, es decir, que la pérdida de aprovechamiento horizontal significa que los viajeros hacen recorridos relativamente cortos en comparación con los del tren; sin embargo, se calcula dividiendo los viajeros medios entre los máximos, sin relación aparente con los recorridos. Esta relación existe a través de la propia definición de viajeros medios, ya que:

Ah = Vm / Vx = (Vk/km tren) / Vx= (Vk/Vx) / km tren = Recorrido medio del viajero máximo (Rvx) / Recorrido del tren = Ah

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De donde puede deducirse que el aprovechamiento horizontal es exactamente el cociente entre el recorrido medio del viajero máximo entre el recorrido del tren, dando la idea del aprovechamiento horizontal del recorrido.

Cálculo del aprovechamiento a partir de los viajeros evolucionados: Es muy frecuente que de un tren no se conozcan los viajeros máximos, pero sí los viajeros evolucionados y los viajeros.km. La cifra de viajeros máximos es posible de obtener, pero presenta una mayor complicación, por lo que el cálculo del aprovechamiento vertical y horizontal es posible que no se pueda realizar en base a los viajeros máximos por falta de datos.

No se presenta este problema con el aprovechamiento total, ya que para obtener éste solo se precisa conocer los viajeros.km y las plazas.km.

En este caso, es posible que se conozca o se pueda deducir el Índice de rotación (IR) que, según se ha expuesto, relaciona los viajeros evolucionados con los viajeros máximos.

Si es así, se sustituyen los viajeros máximos en las fórmulas de cálculo del aprovechamiento vertical y horizontal por los viajeros evolucionados multiplicados por el Índice de Rotación (IR), es decir:

Aprovechamiento vertical Av = (VexIR) / P Aprovechamiento horizontal Ah = Vm / (VexIR)

Este índice de rotación no debe variar mucho en un tren de unas fechas a otras, de forma que conocido el Índice de Rotación de un tren durante un determinado periodo, se puede aplicar el mismo a los viajeros evolucionados conocidos en otro periodo para estimar a través de él los viajeros máximos.

Por otra parte, en caso de que no sea conocido dicho Índice, se puede estimar en base a un tabla obtenida de los datos de unos 100 trenes semejantes obtenida por ajustes estadísticos.

Ejemplo de cálculo de los parámetros de utilización de un tren Por ejemplo, un tren que en una fecha determinada ofrece 300 plazas a lo largo de todo su recorrido. Los viajeros subidos y bajados en cada una de las estaciones son los siguientes:

Estación Km Subidos Bajados A la salida A(origen) 0 250 250

B 200 25 50 225 C 300 10 100 135 D 350 135 0

De los datos disponibles, pueden obtenerse cada uno de los parámetros de la utilización del tren:

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Viajeros evolucionados (los que se suben en algún momento al tren, y que coinciden con todos los que se bajan):

Ve = 250 + 25 + 10 = 285. Viajeros máximos (los que lleva el tren en el trayecto de su recorrido con más viajeros). En este caso es el trayecto entre A y B, donde lleva 250 viajeros.

Vx = 250 (entre A y B). Viajeros.kilómetro: Es la suma de los recorridos de todos los viajeros. Se puede obtener por tramos:

Entre A y B: 250 v x 200 km = 50.000 vk, Entre B y C: 225 v x 100 km = 22.500 vk, Entre C y D: 135 v x 50 km = 6.750 vk.

Total del recorrido del tren: 50.000 + 22.500 + 6.750 = 79.250 vk

Plazas.kilómetro. Es la suma de los recorridos de las plazas ofertadas por el tren. En este caso la composición del tren no varía en todo el recorrido, y por ello, las plazas.km se pueden obtener multiplicando las plazas totales por el recorrido del tren:

P = 300; y Pk = 300 plazas x 350 km =105.000 pk. Viajeros medios. Los viajeros medios son lo que por término medio lleva el tren a lo largo de su recorrido, y se obtienen dividiendo los viajeros.km por el recorrido del tren. En este caso:

Vm = 79.250 vk /350 km = 226,5 viajeros. Es decir, que a efectos del tráfico global del tren es como si hubiese llevado a lo largo de su todo su recorrido 226,6 viajeros. A esta cifra se podría haber llegado realizando la media de los viajeros de cada tramo ponderada con su longitud.

Recorrido medio del viajero. Es el recorrido que, por término medio, realiza cada uno de los viajeros que suben al tren, y se obtiene dividiendo los viajeros.km por los viajeros (evolucionados o máximos según se quiera obtener el recorrido medio del viajero evolucionado, o del viajero máximo):

Rv = vk / Ve = 79.250/285 = 278 km. Rvx = vk / Vx = 79.250/250 = 317 km.

Saturación del tren (IS). Se obtiene dividiendo los viajeros máximos por los medios.

IS = Vx / Vm = 250/226,6 = 1,103. Indica que en el tramo más saturado (entre las estaciones A y B) éste ha llevado un 10,3% más de los viajeros medios que ha llevado a lo largo del recorrido. Rotación del tren (IR). El Índice de Rotación se obtiene dividiendo los viajeros máximos entre los viajeros evolucionados:

IR = Vx / Ve = 250/285 = 0,87. Indica que un 13% de los viajeros que se han ido bajando del tren han sido sustituidos por otros, renovándose el pasaje.

Aprovechamiento total (A). El Aprovechamiento se obtiene dividiendo los viajeros.km transportados entre las plazas.km ofertadas:

A = vk /pk = 79.250/ 105.000 = 0,75. Es decir, que las plazas.km ofertadas se han aprovechado el 75%.

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Aprovechamiento vertical (Av). El Aprovechamiento vertical (Av) se obtiene dividiendo los viajeros máximos por las plazas ofrecidas:

Av = Vx / P = 250/300 = 0,83. Viene a significar que en el momento de máxima ocupación del tren, se aprovechan el 83,3% de las plazas ofertadas, y no coincide con el Aprovechamiento total del tren, ya que este porcentaje de plazas sólo se aprovecha durante una parte del recorrido, debiendo complementarse con el Aprovechamiento horizontal para obtener el Aprovechamiento total. Aprovechamiento horizontal (Ah). Se obtiene dividiendo los viajeros medios por los viajeros máximos:

Ah = Vm / Vx = 226,6/ 250 = 0,906. Viene a significar que por término medio, los viajeros realizan el 90,6% del recorrido del tren, como se puede comprobar dividiendo el recorrido medio del viajero máximo (Rvx) por el recorrido del tren:

Ah = 317/350 = 0,906. Se comprueba además que el aprovechamiento vertical por el aprovechamiento horizontal es igual al aprovechamiento total At:

At = Av x Ah = 0,83 x 0,906 = 0,75 es decir, que en este caso el 75% de las plazas.km han sido aprovechadas, y ello se descompone en un aprovechamiento vertical del 83% (en el momento de máxima ocupación han ido ocupados el 83% de las plazas), y el horizontal del 90% (el recorrido medio del viajero ha sido del 90% del recorrido del tren).

En el ejemplo puede observarse la escasa relevancia del parámetro de viajeros evolucionados. En efecto, imaginemos que en la estación B en lugar de subir 25 viajeros y bajar 50, subiesen 125 viajeros y bajasen 150. El número de viajeros evolucionados, pasaría a ser:

Ve = 250 + 125 + 10 = 385, es decir, el número de viajeros evolucionados habría aumentado de forma muy significativa (pasando de 285 a 385) sin que se vieran afectados los viajeros máximos ni el aprovechamiento vertical u horizontal ni el número de viajeros medios. Los principales índices del tren (los relativos al aprovechamiento) no habrían cambiado su valor pese a haber cambiado de forma significativa los viajeros evolucionados. Y todo ello, porque los viajeros.km y los viajeros por tramos han seguido idénticos.

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Beneficios B. Los resultados económicos de la operación pueden calcularse a partir de las variables básicas de la siguiente forma: Beneficio operativo (Bs) = Ingreso Medio(Bs/viajeros.km)*Tráfico(Viajeros/km) – costo unitario(Bs/plaza.km)*plaza.km producidas Si se vincula el beneficio con el aprovechamiento, resulta:

Beneficio operativo (Bs)= [Ingreso Medio(Bs/viajeros.km)*Tráfico(Viajeros/km)] – [costo unitario(Bs/plaza.km)*plaza.km producidas/Aprovechamiento)]

ACTIB

Rentabilidad Operativa RE. Desde el punto de vista del operador resulta relevante la rentabilidad sobre los activos, se puede expresar la rentabilidad a partir del valor de lo trenes, que es el activo más relevante desde el punto de vista económico:

operación laen empleados treneslos deValor (%) A

CTIRE

Esta sencilla ecuación muestra los ejes sobre los cuales se puede actuar para mejorar la rentabilidad, lo cal podría venir de un aumento del tráfico, del aprovechamiento, disminución del costo unitario operativo y del valor de los trenes empleados en la operación.

Calidad del Servicio. El servicio ferroviario no debe operarse únicamente con criterios económicos, pues podría caer en una degradación paulatina del servicio y de los bienes usados en la explotación. La visión general de la Calidad, según Joseph Juran se resume a continuación:

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La eficacia consiste en la optimización conjunta de los aspectos antes indicados, en especial el control de la calidad del servicio prestado puede concretarse y medirse a través de las siguientes relaciones:

Cumplimiento de la programación del servicio: representado por la cobertura del número de kilómetros recorridos por el material móvil, o las horas del servicio de los trenes del parque.

Cobertura de intervalos: consiste en la regularidad del servicio prestada en cada tramo, horario y línea de la red.

Velocidad comercial: parámetro de medida por tramos horarios (hora, punta, valle, media) de la velocidad media de un trayecto; considerada como el cociente de distancia recorrida y tiempos invertidos en una línea.

Disponibilidad de trenes e instalaciones: relación del cociente entre los trenes o instalaciones útiles para el servicio de viajeros frente al parque total de los mismos en un periodo de tiempo o en una hora concreta del día.

Confiabilidad de trenes e instalaciones: valor del número de averías por kilómetros recorridos por el material móvil para sus diversos grupos funcionales (mecánico, eléctrico y neumático) y de las diversas instalaciones (subestaciones, línea aérea, escaleras mecánicas, ascensores, maquinas billeteras, torniquetes, etc.) normalmente por unidad de tiempo.

Trenes socorridos: es el número de trenes que en un determinado periodo de tiempo han debido ser desalojados de sus viajeros o han precisado ser remolcados para su retirada de la línea de trenes.

Nivel de limpieza: relación que mide el grado de limpieza de trenes y estaciones, valorándose tanto la realización de programas de operaciones periódicas de limpieza, desinfección y eliminación de insectos y alimañas, como nivel de calidad ante usuarios y operadores.

Calidad de la vía: relación de roturas de carriles y defectos posibles (deformaciones, desgaste ondulatorio, deformaciones por laminación y faltas de nivelación), así como el parámetro K normalizado de la vía e interrelacionado con el concepto “a” de danza de durmientes, parámetro “b” relativo al estado del material móvil y el valor formulado en el comité D-71 ORE.

Reclamos de usuarios: medición subjetiva de la satisfacción de clientes de la red en diversos aspectos: trato recibido, información al viajero, seguridad percibida, etc. Y en general imagen que detecta el usuario.

Seguridad: medido por en número de sucesos porcentuales al número de viajeros en aspectos relacionados con la inseguridad en la red ferroviaria a causa de atracos, robos, violaciones, etc.

Vandalismo: relación del número de acciones intencionadas contra las instalaciones y trenes: roturas de cristales, graffitis, rotura de asientos y paneles, etc.

Fraude: relación que mide el número de usuarios que viajan sin compra de pasaje o permiso de cortesía.

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4. GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO. Se entiende por Mantenimiento al conjunto de acciones técnicas y administrativas que aseguran la mayor efectividad de los equipos y productos industriales. El objetivo genérico del mantenimiento es minimizar las fallas y agilizar las reparaciones, buscando su óptimo de funcionamiento.

Este “óptimo” debe tener en cuenta costos directos, de mano de obra, equipos de vigilancia y repuestos, y costos indirectos ligados a la indisponibilidad, inseguridad y envejecimiento.

La operación del mantenimiento necesita de unos conocimientos interdisciplinarios, pues las causas de falla, los métodos de detección y las acciones correctoras abarcan un amplio margen de tecnologías. Pero además su operación se ve afectada por un cúmulo de factores que condicionan su actuación. Desde el diseño de la instalación o producto, hasta la política empresarial frente a proveedores y clientes, afectan a la función de mantenimiento dentro de la empresa.

Básicamente el Mantenimiento se ve afectado por dos tipos de factores:

Los inherentes al propio sistema a mantener, como su confiabilidad y mantenibilidad, que determinan la frecuencia y tipos de fallas, duración del proceso de diagnóstico, complejidad de las tareas de recuperación, dificultad de verificación y puesta en funcionamiento, etc.

Los externos al propio sistema a mantener, como la logística de aprovisionamiento, la administración de tareas, la organización de recursos, etc.

Lo que hace que el tiempo disponible para el funcionamiento productivo del sistema se vea condicionado por la actividad global de la empresa.

4.1. Importancia del Mantenimiento. En primer lugar cualquier función dentro de una empresa industrial debe tener en cuenta la función de mantenimiento. Muchas decisiones y actuaciones repercuten en la mantenibilidad final de equipos y productos, y por tanto en el costo, la eficacia, la calidad y el servicio de los productos suministrados. Por otra parte, las operaciones de mantenimiento de equipos y productos repercuten sobre las operaciones de cualquier función dentro de la empresa. Los conceptos básicos sobre Mantenimiento son necesarios en cualquier eslabón de la cadena empresarial.

Los conceptos básicos de mantenimiento deben estar presentes en cualquier actuación dentro de la empresa, ayudando a mejorar la eficacia interna de cualquier función específica y colaborando a evaluar las repercusiones de cualquier decisión o actuación en la mantenibilidad de equipos, instalaciones y productos.

La calidad del mantenimiento concierne a todos los eslabones de la cadena empresarial y no es una responsabilidad aislada de un departamento específico. La incidencia del diseño en la confiabilidad y mantenibilidad del producto es evidente, lo que hace que el mantenimiento deba ser contemplado desde esta fase inicial. El elevado costo de las cadenas actuales de producción en cualquier sector industrial hace que sea vital la adecuada disponibilidad y mantenibilidad de los equipos e instalaciones productivas de fabricación, lo que convierte al mantenimiento en un aspecto clave también en esta fase. Tanto en la planificación y utilización de los bienes de producción como en el servicio postventa, el mantenimiento es un tema importante a considerar dentro de la gestión. El período de garantía ofrecido al cliente se ha convertido en un importante argumento de venta para muchos productos. La propia seguridad de los equipos, instalaciones y productos industriales se ve afectada por la idoneidad de las tareas de Mantenimiento.

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4.2. Objetivos del Mantenimiento Ya se ha definido al mantenimiento como el conjunto de las acciones técnicas y administrativas que aseguran la optimización de la eficacia de los equipos y productos industriales. Esta definición presupone un criterio de optimización que oriente al mantenimiento en su conjunto y permita establecer los límites razonables para su ejecución. Un sobremantenimiento, orientado simplemente al funcionamiento óptimo de equipos y productos puede ser tan inadecuado en una empresa industrial como un mantenimiento insuficiente.

Para distinguir el trabajo que debe realizar mantenimiento y por otra parte para evitar que ocurra un solapamiento de funciones con alguna otra actividad de la organización, es importante conocer el tipo de funciones que debe realizar típicamente la unidad de mantenimiento. En la mayoría de estas la unidad de mantenimiento debe ejecutar algunas de las siguientes funciones:

a) Instalar, adaptar, modificar y/o retirar equipos o instalaciones con el fin de mejorar la producción.

b) Conservar, reparar e inspeccionar los equipos de producción, herramientas e instrumentos, manteniéndolos en buenas condiciones de funcionamiento.

c) Seleccionar y adiestrar al personal calificado que trabaje en las distintas labores de mantenimiento y conservación.

d) Planificar y programar el trabajo de mantenimiento. e) Disponer de los equipos, instrumentos e instalaciones de producción cuando se

amerite realizar trabajos de mantenimiento planificados. f) Fabricar partes y accesorios para máquinas. g) Conservar y reparar la planta física, oficinas, mobiliario, equipo de oficina, cocina,

sanitarios, áreas verdes y de esparcimiento, etc. h) Elaborar, supervisar y controlar la contratación de los servicios externos requeridos

para el mantenimiento en general. i) Revisar las especificaciones técnicas y económicas para la adquisición de nuevos

equipos y maquinaria a fin de garantizar su adecuación con la normativa de mantenimiento y operaciones.

j) Velar por la adecuada administración de los planes de lubricación. k) Proporcionar los servicios de limpieza y aseo a toda la planta física sobre todo en

relación con los equipos y maquinaria de producción. l) Velar por la adecuada disposición de desechos y desperdicios en general. m) Llevar las estadísticas necesarias para conocer el desempeño de la gestión de

mantenimiento. n) Requerir y controlar el inventario de materiales y repuestos necesarios para cumplir

con los planes de mantenimiento y cubrir posibles emergencias. o) Velar por el funcionamiento y adecuado empleo de los dispositivos de seguridad en

toda la empresa. p) Asesorar a las demás dependencias con relación a la compra, modificación y/o

desincorporación de equipos. q) Elaborar y controlar los presupuestos de mantenimiento.

Sin embargo, los objetivos de mantenimiento se resumen en pocos que comprendan el significado de la función de mantenimiento y de sus fines, para cumplir con cada una de las actividades que le sean asignadas dentro de la empresa. En términos generales la función de mantenimiento debe:

“Garantizar la seguridad y eficiencia operacional de la planta y componentes del sistema productivo total”

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y por lo tanto, le son asignados generalmente los siguientes objetivos más amplios:

a) Respaldar las operaciones de la empresa o institución asegurando la máxima disponibilidad de las instalaciones.

b) Prolongar la vida útil de los equipos e instalaciones cuando se justifique económicamente.

c) Garantizar la seguridad del personal y de las instalaciones y la conservación del medio ambiente.

d) Minimizar el tiempo y el costo de ejecución de las actividades de mantenimiento.

Como se aprecia estos objetivos cubren no solo los criterios técnicos de la función de mantenimiento sino también los de carácter económico, ya que muchas decisiones de mantenimiento deben tomarse desde un punto de vista estrictamente económico.

Estrategias de Mantenimiento Para abordar el Mantenimiento existen tres estrategias fundamentales que corresponden por otro lado en cierta medida a un desarrollo histórico del concepto de Mantenimiento.

La estrategia correctiva se basa en la detección de fallas seguida de una acción correctora. El mantenimiento correctivo centra por tanto su atención sobre la detección de los fallas y la actuación rápida, adecuada y eficaz.

La estrategia preventiva se basa en actuaciones de vigilancia y corrección realizadas con una frecuencia que garantice que no se llegará a producir la falla. El Mantenimiento Preventivo actúa periódicamente sobre equipos y productos para evitar las fallas.

La estrategia predictiva se basa en analizar el proceso de deterioro progresivo de los equipos y productos para predecir el momento en que se producirá la falla y actuar con anticipación suficiente. El mantenimiento predictivo vigila y evalúa los síntomas de falla para actuar a tiempo.

Naturalmente la estrategia apropiada depende del tipo de sistema a mantener y de los costos asociados al empleo de cada estrategia. Una estrategia correctiva presupone su aplicación sobre un sistema reparable, sin consecuencias catastróficas de la falla.

Existen otras estrategias colaboradoras de apoyo a estas estrategias fundamentales:

El mantenimiento en uso realizado por el propio usuario del equipo o producto, que se convierte así en un medio adecuado de vigilancia y actuación. Este tipo de mantenimiento está generalmente ligado a una estrategia preventiva. El mantenimiento en proyecto en que se integran condicionantes de mantenimiento en el diseño de equipos y productos, y que estará ligado a estrategias preventivas o predictivas, y a la incorporación desde el proyecto de medios de vigilancia y evaluación del proceso de envejecimiento.

El mantenimiento de oportunidad en que se aprovechan períodos de parada de las instalaciones, equipos o productos para realizar revisiones y acciones correctoras.

Estas estrategias colaboradoras pueden ser un medio eficaz de minimizar costos. También pueden encontrarse otros tipos de políticas de mantenimiento y también otras denominaciones además de las reseñadas anteriormente.

Comparación entre Estrategias Si se comparan entre si las tres estrategias fundamentales puede llegarse a algunas conclusiones importantes.

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Analizando las tareas necesarias en cada tipo de estrategia, se observa que éstas se reducen al mínimo en el caso preventivo, en que se actúa "automáticamente" en períodos prefijados; las otras dos estrategias necesitan un diagnóstico previo (más complejo en el predictivo) antes de iniciar la acción correctora.

CORRECTIVO PREVENTIVO PREDICTIVO Medida del deterioro Detección del Falla Interpretación Localización del Falla Decisión Desmontaje Desmontaje Desmontaje Corrección o Sustitución Corrección o Sustitución Corrección o Sustitución Montaje Montaje Montaje Pruebas Pruebas Pruebas

Esta aparente ventaja de preventivo queda matizada si se tienen en cuenta las veces (la frecuencia) en que se actúa sobre el sistema.

El mantenimiento correctivo actúa solo en caso necesario, pero sus actuaciones no son programables y ello lleva consigo una mala gestión de los recursos. La dificultad para predecir el tipo de falla, y el momento en que se detectará, hace seguramente inoportuno el proceso de corrección, tanto para la producción, en el caso de equipos, como para el usuario, en el caso de productos.

El mantenimiento preventivo tiene la ventaja de que es programable a efectos de gestión de los recursos, pero sus actuaciones de vigilancia o correctoras son en muchos casos innecesarias.

El mantenimiento predictivo también actúa, como el correctivo, en caso necesario. Puesto que predice el tipo y momento de la falla, permite programar con gran exactitud la actuación con anticipación. Pero requiere una información fidedigna y previa.

Un primer análisis comparativo sugiere que el mantenimiento preventivo tiende a actuaciones conservadoras que producen un sobremantenimiento o mantenimiento excesivo más allá de lo necesario, por tanto de costos comparativamente más altos.

Para ajustar adecuadamente los períodos de revisión del mantenimiento preventivo, se hace necesario un análisis profundo de la posibilidad de fallas. Este conocimiento detallado se utiliza más eficazmente con una estrategia predictiva.

Tanto el avance de los conocimientos tecnológicos sobre causas de falla y evolución del deterioro, como el disponer de medios de vigilancia más adecuados, hace que sea posible un mantenimiento predictivo en muchos casos, quedando cada vez más desplazada en la práctica la estrategia preventiva, y conservándose en uso el mantenimiento correctivo para aquellos casos razonablemente no accesibles al predictivo.

Como puede decirse que el mantenimiento se realiza fundamentalmente a través de dos tipos de actuaciones:

Programadas, en que las tareas se realizan en períodos determinados, y que corresponden conceptualmente a las estrategias preventiva y predictiva. La ventaja fundamental de este tipo de actuaciones es que pueden planificarse, estudiando adecuadamente se frecuencia idónea y la extensión de las tareas a realizar en cada intervención.

Es habitual que las tareas se planifiquen a tres niveles:

1. Trabajos de rutina, con el sistema en funcionamiento, a intervalos cortos. 2. Trabajos menores, con el sistema parado, a intervalos medios y preferiblemente

coincidentes con paradas funcionales del sistema.

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3. Trabajos mayores, con el sistema parado exclusivamente para mantenimiento, Y realizado con largos intervalos. No Programadas, al producirse una falla, y que corresponden conceptualmente a una

estrategia correctiva, pudiendo utilizarse para un mantenimiento de oportunidad. Su desventaja es la dificultad intrínseca de situaciones que se presentan sin previo aviso, generalmente con carácter de urgencia, para los que a pesar de todo hay que prever personal, repuestos y equipamiento.

Resultados del mantenimiento Las tareas de mantenimiento suponen, en general, costos. Por ello los gastos de mantenimiento, en la economía global de las empresas, son lo suficientemente importantes para que se analicen en profundidad. Los costos motivados por una falla pueden resumirse en los tres apartados siguientes:

Costo directo de reparación: Operaciones de mantenimiento. Costo de inversión: Depreciación. Pérdidas en la producción, plazos diferidos, paros en otras máquinas o secciones,

etc.: Costos de indisponibilidad o penalización.

De entre estos tres costos, muchas veces el directo de reparación es el de menor importancia frente a los otros dos que siempre están también presentes; por tanto, es preciso analizar los costos de mantenimiento sin despreciar ninguno de esos tres apartados. Por otra parte, es muy difícil hacer comparaciones con otras empresas, aún del mismo tipo y en coyunturas similares, que sean realmente representativas; por ello, cada empresa debe controlar con precisión sus costos de mantenimiento y encontrar el método que le permita juzgarlos y justificarlos.

Un ejemplo sencillo puede ilustrar la incidencia en los costos que tiene la elección de la estrategia de mantenimiento adecuada. Se comparará, de forma simplificada, el costo total de una reparación de una máquina-herramienta según se realice la actuación de Mantenimiento de forma programada o no.

El costo de una avería reparada a través de un Mantenimiento No Programado tiene el desglose siguiente:

Operación Tiempo de reparación(horas)

Tiempo de máquina parada (horas)

Detectar avería y solicitar reparación 0,0 0,2 espera al técnico de mantenimiento 0,0 1,5 preparación del trabajo 0,1 0,1 localizar falla 1,0 1,0 seleccionar elemento nuevo 0,2 0,2 montaje y pruebas 0,5 0,5 retirarse de la máquina 0,1 0,0

Tiempo Total 1,9 3,5 Total de horas Bs.

Costo de trabajo Bs. 18.000 por hora 1,9 34.200 Costo de máquina Bs. 20.000 por hora 3,5 70.000 Costo de material 6.000

Costo Total: 110.200

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En cambio, si la corrección se hubiera realizado por Mantenimiento Programado los costos hubieran sido:

Operación tiempo de reparación (horas)

tiempo de máquina parada (horas)

Detectar avería y solicitar reparación 0,0 0,0 espera al técnico de mantenimiento 0,0 0,0 preparación del trabajo 0,1 0,0 localizar falla 0,0 0,0 seleccionar elemento nuevo 0,0 0,0 montaje y pruebas 0,5 0,5 retirarse de la máquina 0,1 0,0

Tiempo Total 0,7 0,5 Total de horas Bs.

Costo de trabajo Bs. 18.000 por hora 0,7 12.600 Costo de máquina Bs. 20.000 por hora 0,5 10.000

Costo de material 6.000 Costo Total: 28.600

En este ejemplo sencillo, frente a los 110.200 bolívares de costo en el primer caso, la misma operación, realizada por mantenimiento programado, sólo habría ocasionado unos costos de Bs. 28.600. sin embargo conviene es conveniente matizar esta aparente ventaja del mantenimiento programado.

En general, los costos correctivos de reparación disminuyen al crecer los de mantenimiento programado, pero solo hasta un cierto nivel, ya que siempre existirán reparaciones imprevisibles e inevitables. Por otro lado la frecuencia de las actuaciones programadas a lo largo de la vida de la máquina incrementa el costo global de mantenimiento. Incluso existe la posibilidad de excederse al efectuar reparaciones innecesarias o cambios no precisos.

La relación entre la frecuencia programada y los distintos Costos puede representarse en general de la forma indicada en la figura Costo – Frecuencia:

1. La curva 1 indica los costos del Mantenimiento Programado. Evidentemente, esta curva

es una recta, cuya pendiente quedará determinada por los costos de cada actuación y su frecuencia.

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2. La curva 2 representa los costos directos por mantenimiento no programado correctivo, que decrecerán lógicamente con la frecuencia de mantenimiento programado realizado.

3. La curva 3 muestra la incidencia de los paros no programados, en que es necesario corregir la falla por mantenimiento correctivo, originan unas perturbaciones (en la producción o utilización) que equivalen a unos costos.

4. La curva 4 representa los costos por depreciación de los equipos, que disminuyen al aumentar la frecuencia del mantenimiento preventivo. Podría incluso esta curva adquirir valores negativos si el mantenimiento realizado llegará a mejorar el estado de los equipos, por ser mayor la influencia de las mejoras introducidas en ellos que la depreciación surgida por el uso.

5. La curva 5 indica los Costos totales de Mantenimiento (1 + 2). 6. Los Costos globales para la Empresa están representados en la curva 6 (3 +4 +5,

equivalentes a 1+2+3+4).

Varios comentarios surgen como consecuencia de estas curvas.

En primer lugar, estos gráficos sugieren un marco general de actuación en cuanto a la definición del óptimo económico que acota los márgenes de las acciones de mantenimiento. Conceptualmente se comprueba que existen zonas de costo mínimo a las que deben tender como objetivo los planes de mantenimiento.

En segundo lugar, la dificultad de conocer con exactitud estas curvas en toda su extensión (lo que implica un conocimiento profundo de todas las partidas de costo en diferentes posibles grados de actuación de mantenimiento) no impide que puedan tomarse decisiones en función de ellas para planificar el mantenimiento.

Es suficiente conocer con una aproximación adecuada los costos de la situación real en que se encuentra el mantenimiento que se realiza en un momento dado, y evaluar las mejoras que una decisión puede aportar a esa situación. El ejemplo sencillo expuesto al principio de este apartado da una idea del tipo de evaluaciones que pueden realizarse, como base para la toma de decisiones.

Es suficiente por tanto estimar la repercusión en costos de una modificación incremental en los planes de mantenimiento en un cierto sentido para decidir la conveniencia de su implantación.

Todo ello da un carácter dinámico a los planes de mantenimiento, en que un continuo proceso de análisis de la situación real en cada momento (evaluación de Costos totales + estimación de mejoras incrementales) conduce a una modificación dinámica del plan de mantenimiento tendente al óptimo económico.

Este planteamiento realista, pero basado en el marco conceptual de los gráficos de la figura, tiene en cada momento presentes las condiciones actuales y las limitaciones del proceso de mantenimiento (cambios organizativos, medios existentes, disponibilidad de repuestos, variaciones de la estructura de costos, etc.), y por lo tanto puede ajustarse de forma eficaz a la realidad, siguiendo sus evoluciones y tendiendo progresivamente a resultados económicamente óptimos.

En tercer lugar, y siempre dentro del marco conceptual que representan, las curvas de la figura indican que:

En general un mantenimiento exclusivamente correctivo (situación A) estará en una zona de costos decrecientes, que inducirán a implantar una estrategia preventiva (situación B). Esto será más evidente si se analizan los costos globales (curvas 6) que si sólo se tienen en cuenta los costos de mantenimiento (curva 5).

El incremento de la frecuencia de actuaciones programadas acabará produciendo una elevación de costos totales de mantenimiento por encima de un mínimo M1 cuando la frecuencia de las revisiones se incremente más de lo razonable desde un punto de

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vista tecnológico. Si los períodos de revisión y parada se realizan con demasiada frecuencia, se producirá una situación de sobremantenimiento reflejada en la curva 5 con una elevación de los costos innecesaria.

Esta situación induce al empleo de una estrategia predictiva para evitar el sobremantenimiento, desde el punto de vista de garantizar un número mínimo de fallas.

Si además durante las revisiones y paradas se introducen mejoras en el equipo o producto, por ejemplo a través de nuevos niveles tecnológicos, la depreciación por uso disminuirá (curva 4), afectando positivamente al costo por inversión para la empresa.

4.3. Clasificación de las Causas de Falla. Para que se produzca una falla en un sistema, éste debe alcanzar un determinado nivel de deterioro que impida su adecuado funcionamiento. El deterioro del sistema se producirá a lo largo del tiempo, unas veces lenta y progresivamente, y otras en forma brusca, dependiendo de las causas que lo originan. El análisis y sistematización de estas posibles causas constituye un prerrequisito tanto para el estudio conceptual de las técnicas de mantenimiento como para los planteamientos correctores prácticos sobre un sistema real, ya que la posibilidad de falla viene determinada por el tipo de causa que lo produce.

El conocimiento de las causas y posibilidades de falla facilitará su detección, y por tanto el diagnóstico que llevará a determinar las acciones correctoras necesarias.

La falla de un sistema o elemento puede deberse a un conjunto de causas que pueden clasificarse en dos grandes grupos.

Por un lado estarán las causas ligadas al propio funcionamiento del sistema, que produce un deterioro progresivo de sus elementos constitutivos, y que se denominan causas intrínsecas de falla. Por ejemplo, en los sistemas fundamentalmente mecánicos este envejecimiento se deberá a causas tales como fatiga, desgaste, corrosión, alteración del lubricante, etc., fenómenos todos ellos ligados al número de ciclos de funcionamiento o al simple transcurso del tiempo.

Por otro lado están las causas no ligadas al propio funcionamiento del sistema y que se denominan causas extrínsecas, o externas. Ya que estas causas no son en principio dependientes de los ciclos de funcionamiento del sistema ni del transcurso del tiempo, su aparición, desde el punto de vista del sistema, es aleatoria y en la mayor parte de los casos producirán fallas aleatorias cuyo análisis estará ligado a una estrategia de macrodiagnóstico.

Las causas extrínsecas de falla provienen de:

a) Sobrecargas fortuitas. b) Operaciones inadecuadas c) Errores del proyecto en cuanto a: diseño, fiabilidad de los datos de diseño, estimación

de propiedades de materiales y componentes, estimación de las solicitaciones. d) Errores de construcción en cuanto a: fabricación de componentes, materiales

utilizados, ajustes y tolerancias, montaje, control de calidad. e) Errores de Mantenimiento: repuestos inadecuados, montaje inadecuado, operaciones

inadecuadas.

El carácter aleatorio, desde el punto de vista del sistema, de estas causas extrínsecas de falla, hace que necesariamente deban ser evaluadas exclusivamente por procedimientos estadísticos.

Hay que tener en cuenta que los daños producidos por estas causas extrínsecas pueden acelerar la aparición de fallas deterministas. Por ejemplo una lubricación defectuosa puede acelerar el desgaste de una pieza. Además una mala actuación de mantenimiento puede producir "fallas

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infantiles" sobre los elementos sustituidos. La idea intuitiva de que una actuación de mantenimiento disminuye la probabilidad de falla en el futuro inmediato es desgraciadamente errónea y resalta la importancia de una buena operativa de Mantenimiento.

Causas Intrínsecas de falla. Estas causas intrínsecas, ligadas al propio funcionamiento del sistema, se ajustan conceptualmente a una estrategia de Mantenimiento Predictivo, con tal de que el fenómeno de deterioro progresivo sea suficientemente conocido y evaluable.

Por ejemplo, en elementos muy comunes en los sistemas mecánicos, tales como engranajes o rodamientos, es posible una determinación bastante precisa de su vida útil, debido al progresivo conocimiento del comportamiento de los aceros en cuanto a la fatiga superficial. Existen formulaciones precisas que permiten cuantificar esta vida útil.

De la misma forma las teorías sobre el avance de grietas de fatiga en materiales sometidos a solicitaciones cíclicas permiten evaluaciones bastante ajustadas de la vida útil residual. Así, tanto los daños producidos en un eje en su funcionamiento normal, como los debidos a situaciones accidentales, pueden evaluarse en forma de daño acumulado a lo largo del tiempo.

Desde hace no muchos decenios hay formulaciones que permiten evaluar el desgaste de los sistemas mecánicos. Este es un caso arquetipo de causa intrínseca de falla, ya que está omnipresente en cualquier equipo o instalación, y es uno de los factores de envejecimiento progresivo en las máquinas. Los modelos de evaluación del desgaste pueden por tanto servir de ejemplo de los recursos tecnológicos de los que actualmente se disponen para plantear un Mantenimiento Predictivo sobre bases científicas.

Por otra parte, en los últimos decenios se ha producido un gran desarrollo en el estudio del deterioro progresivo de los sistemas eléctricos y electrónicos. Hasta los sistemas más típicamente "mecánicos" (como los utilizados para el transporte: aviones, trenes, automóviles, etc.), incorporan cada vez más dispositivos electrónicos, de forma que, desde el punto de vista de mantenimiento, su incidencia en el sistema global se hace predominante. Equipos relativamente simples, como una lavadora, tienen como parte fundamental accionamientos eléctricos e incorporan automatismos electrónicos.

Los modelos existentes para evaluar la posibilidad de Falla de componentes eléctricos y electrónicos se basan en su mayor parte en consideraciones sobre el deterioro progresivo de los materiales utilizados debido a reacciones de tipo electroquímico, regidas por la ecuación de Arrhenius, que, como es sabido, permite determinar la extensión de una reacción química irreversible. Según esto el deterioro de los componentes eléctricos y electrónicos es exponencialmente dependiente de su temperatura de funcionamiento, y del voltaje utilizado.

Se ha comprobado que estos modelos permiten realizar predicciones adecuadas de las posibilidades de Falla.

Causas Extrínsecas. Estas causas extrínsecas, no ligadas al propio funcionamiento del sistema, se ajustan conceptualmente a una estrategia de Mantenimiento Correctivo, y debe actuarse sobre ellas en cuanto se detecten.

Ejemplos típicos de estas causas son las ligadas a operaciones de mantenimiento o reparación inadecuadas. En muchos casos un montaje inadecuado de elementos rotativos da lugar a la aparición de vibraciones importantes que producen unas tensiones oscilatorias indeseables y un funcionamiento inaceptable del equipo.

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El desbalance residual tras el cambio de neumáticos, el descentrado de una polea en la transmisión por correa de un ventilador o del piñón de ataque del motor de arranque, la desalineación lineal o angular entre ejes acoplados, la lubricación insuficiente de un cojinete, son casos que pueden servir de referencia de cómo pueden evaluarse las repercusiones de montajes y manutenciones defectuosas, y por tanto de las precisiones exigibles en las operaciones de mantenimiento.

El corte (o microcorte) en la alimentación eléctrica de un sistema electrónico puede producir su falla, del mismo modo que un error en su manejo por parte del operador.

Resulta difícil establecer modelos que permitan evaluar la posibilidad de estas fallas fortuitas, pero parece lógico establecer una probabilidad independiente del número de horas (o ciclos) de operación del sistema, puesto que no se trata de fallas ligados a deterioro progresivo durante el funcionamiento.

Fallas infantiles Dentro de las causas extrínsecas de falla, algunas de ellas tenderán a producir el mal funcionamiento durante el período inicial, típicamente aquellas que proceden de un mal diseño, fabricación o instalación.

Por ejemplo, un control de calidad inadecuado tanto en el aprovisionamiento de materias primas como en el proceso de fabricación, puede dar lugar a:

Fisuras en un eje de un sistema mecánico. Un chip defectuoso en un sistema microelectrónico, etc., que tenderán a causar Fallas

infantiles al principio de la vida del producto.

Otro ejemplo típico es el período inicial de rodaje necesario en muchos elementos mecánicos: las piezas fabricadas dentro de tolerancias nunca tendrán las formas y dimensiones previstas en el diseño: el perfil de un diente de un engrane no es una evolvente de círculo, la forma del eje no es cilíndrica, etc. El desgaste producido en el período inicial de funcionamiento tiende a limar esos defectos de fabricación mejorando el ajuste entre las superficies en contacto, y acercándolo a la situación prevista en el diseño. Pero este desgaste inicial en el rodaje es, por su propia naturaleza, más difícil de evaluar que el desgaste progresivo "normal" tras un funcionamiento prologando. Una mala operación durante el rodaje, o un error en su evaluación durante el diseño, pueden dar lugar a situaciones de falla en el período "infantil" de funcionamiento del sistema.

Estos ejemplos ilustran el hecho experimental de que la posibilidad de falla durante el "período infantil" de funcionamiento de un sistema es generalmente mayor que la que existe tras un funcionamiento prolongado.

Conviene aquí insistir en que tras una actuación de mantenimiento el sistema vuelve siempre en cierta medida a una nueva situación infantil, por lo que resulta siempre prudente un período de vigilancia y comprobación tras las acciones correctoras, en cierta medida similar al de puesta en marcha inicial.

Bases para el cálculo de la posibilidad de Falla. Un análisis riguroso de las causas de falla de los equipos y productos reales permite, en unos casos, evaluar y en otros acotar la posibilidad de que una falla se produzca en un elemento determinado, y asimismo fijar la exactitud y precisión adecuada con que deben realizarse las acciones correctoras.

Una clasificación sistemática de causas de falla y un historial de cada una de ellas, permitirá un conocimiento al menos estadístico de su posibilidad de existencia. Los conocimientos técnicos adecuados permitirán clasificar muchas de estas causas como intrínsecas y por tanto predecibles.

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Otras causas permanecerán con un carácter aleatorio típico de las extrínsecas. Tanto en uno como en otro caso se podrá acotar estadísticamente la probabilidad de existencia de estas causas de Falla de los distintos elementos y sobre ellas construir, también estadísticamente, la fiabilidad de los subconjuntos y del sistema global.

Evaluación de la Posibilidad de Falla. La posibilidad de falla del sistema global dependerá, evidentemente, de la posibilidad de sus elementos constituyentes. Parece lógico, para cuantificar las predicciones de falla de elementos, que se recurra a alguno de estos procedimientos:

a) analizar las experiencias anteriores sobre elementos iguales o similares, en condiciones de funcionamientos iguales o similares. Es decir, recurrir al historial previo (propio o ajeno) y deducir de él un modelo de comportamiento.

b) realizar experiencias conducentes a la falla sobre elementos iguales en condiciones iguales. Es decir, recurrir. a la experimentación para elaborar el modelo de comportamiento.

c) basarse en teorías de falla tecnológicamente contrastadas sobre elementos similares. Es decir, aprovechar un cúmulo importante de experiencias previas de las que ya se ha deducido un modelo de comportamiento.

d) utilizar normativa existente, cuyas directrices elaboradas por expertos integrarán amplias experiencias previas y planteamientos teóricos.

Estrategia según Tipo de Falla Con carácter general puede decirse que los conocimientos técnicos han ido históricamente transformando las fallas impredecibles en estadísticamente predecibles, sin conocimiento de las causas pero acotando su probabilidad, y posteriormente en tecnológicamente predecibles por conocimiento del fenómeno físico causante, aunque aún con un cierto carácter estadístico que engloba los factores todavía no conocidos.

A grandes rasgos los dos tipos de causas de Falla estudiados (extrínsecas e intrínsecas) llevan a dos estrategias de Mantenimiento apropiadas para la reparación (correctiva y predictiva). Además una actitud de análisis perseverante y continuo debe llevar a un proceso permanente de mejora de la metodología de mantenimiento, con tendencia a una Estrategia Predictiva creciente, acompañada de actuaciones correctivas cada vez más acotadas.

Razones para un Mantenimiento Predictivo Las máquinas, equipos e instalaciones sufren un proceso de envejecimiento a lo largo de su funcionamiento. El desgaste de sus piezas móviles altera holguras y tolerancias de fabricación. La fatiga superficial en los contactos entre miembros modifica la rugosidad y la fricción. La oxidación cambia las propiedades de los lubricantes. La corrosión varía las características de los materiales empleados.

Se producen así una serie de fenómenos que, actuando simultáneamente, hacen que la máquina, equipo o instalación se vayan separando progresivamente de las condiciones de funcionamiento para las que fueron diseñados.

Este deterioro progresivo puede aparecer desde el primer momento, en el caso del desgaste, o a partir de un cierto tiempo como en el caso de la fatiga superficial. Pero sus efectos son tolerables durante un período en que todavía las condiciones de funcionamiento no se alejan básicamente de las de diseño.

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Durante ese período la tasa de envejecimiento progresivo se produce a un ritmo lento y que en primera aproximación puede considerarse constante, ya que muchas de las causas que lo producen dependen del número de ciclos de funcionamiento o del simple transcurso del tiempo.

Un diseño adecuado, que tenga en cuenta este envejecimiento progresivo, permitirá que la máquina, equipo o instalación se encuentren en condiciones tolerables de funcionamiento durante un período suficientemente largo, compatible con las prestaciones exigidas.

El estado actual de conocimiento técnico permite evaluar, desde un punto de vista estadístico, las tasas de envejecimiento correspondientes a muchos de estos fenómenos aislados: desgaste, fatiga, corrosión, etc.

Pero a partir de un determinado momento los distintos procesos de envejecimiento empiezan a interaccionar entre sí.

Las holguras producidas por el desgaste aumentan las tensiones de contacto, alterando los espesores de película, lo que dificulta la lubricación, incrementando la fricción y la temperatura, que favorecen el desgaste y la oxidación. La incipiente fatiga superficial aumenta la rugosidad del contacto, alterando las condiciones de deslizamiento relativo, incrementando la fricción y elevando la temperatura en ese elemento de la máquina, equipo o instalación.

Efectos como los citados, donde interaccionan varias causas de envejecimiento, hacen que a partir de un instante determinado la tasa de deterioro varíe exponencialmente, llevando en un tiempo relativamente corto a la máquina, equipo o instalación a un modo de funcionamiento intolerable, muy alejado de las condiciones de diseño, y que llevan indefectiblemente a situaciones catastróficas. El estado actual de conocimientos técnicos dificulta modelar la evolución del envejecimiento en estas condiciones de interacción, por que de lo anterior se deduce:

El diseño debe evaluar las tasas de envejecimiento progresivo debido a la actuación independiente de las distintas causas, calculando el período de funcionamiento tolerable y ajustándolo a las prestaciones exigidas a la máquina, equipo o instalación.

Dado el carácter puramente estadístico de los modelos de previsión de que en general se dispone es conveniente planificar métodos de verificación del estado de funcionamiento de máquinas, equipos o instalaciones, para comprobar, sobre todo en las fases finales de funcionamiento tolerable previsto, que las condiciones siguen estando dentro de lo admisible y que no es necesaria acción correctora.

Deben planificarse métodos de detección del inicio del envejecimiento exponencial que permitan emprender acciones correctoras, en general de sustitución de elementos, antes de que las condiciones de funcionamiento alcancen situaciones intolerables.

Dada la complejidad en general de la máquina, equipo o instalación, y de los factores de envejecimiento, deben planificarse métodos de diagnóstico que permitan localizar el elemento sobre el que debe actuarse y la razón del falla incipiente.

El MANTENIMIENTO PREDICTIVO, cuyo objetivo es actuar sólo en el momento oportuno realizando sólo la acción correctora necesaria, lleva por tanto implícito:

Un conocimiento, previsto desde el diseño o adquirido empíricamente durante el funcionamiento, de la tasa de envejecimiento progresivo.

Una metodología y un proceso de VERIFICACIÓN del estado de funcionamiento. Una metodología y un proceso de DETECCIÓN del inicio de la tasa exponencial de

envejecimiento. Una metodología y proceso de DIAGNÓSTICO de la acción correctora necesaria.

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Requisitos para un Mantenimiento Predictivo.

El mantenimiento predictivo tiene como objetivo actuar solamente en el momento oportuno sobre aquel elemento en que es necesaria la corrección para evitar la falla del equipo o producto, y siempre bajo el concepto genérico de minimizar los costos globales.

Pero para ello se requiere un conocimiento profundo de las características de los equipos, que permita predecir adecuadamente el tipo y momento de la falla. Además se deberán conocer los costos derivados de la actuación de mantenimiento para aplicar criterios de optimización.

El mantenimiento predictivo hace necesario procedimientos de captación de información sobre el equipo para determinar su estado y, en función de la evolución previsible, determinar las intervenciones necesarias en el momento oportuno.

Los pasos para establecer un mantenimiento predictivo en equipos y productos son:

a) Conocer suficientemente el sistema real a través de los modelos de análisis de fallas adecuados, de forma que pueda evaluarse la posibilidad del falla.

b) Definir magnitudes que puedan ser indicadoras del estado del sistema en cuanto a su proximidad a la falla. Estas magnitudes representativas pueden ser medibles o no, dando en uno u otro caso síntomas cuantificables de la evolución del sistema.

c) Establecer para cada tipo de falla la causa que lo motiva y la relación física con la evolución hacia la falla.

d) Definir para cada tipo de falla la variable medible más significativa (temperatura, vibración, ruido, etc.) como síntoma de la proximidad de la falla.

e) Establecer el procedimiento de medida adecuado como medio de vigilancia del estado del sistema, definiendo el equipo de medición preciso, su localización, método y precisión de la medida, etc.

f) Fijar los valores (o gradientes) admisibles para la magnitud medida, que, de sobrepasarse, serán indicación de proximidad de la falla, lo cual implica un conocimiento profundo tecnológico del equipo o producto, teniendo en cuenta las condiciones reales de severidad en su utilización.

g) Generar una política de intervenciones según el óptimo costo global y de acuerdo con el estado del sistema en cada momento. En función de ella se planificará la distribución y frecuencia de inspecciones, la política de repuestos, la realización de paradas, y el largo etc. que constituye el plan de mantenimiento.

Razones para un Mantenimiento Correctivo. El mantenimiento predictivo debe generalmente ir acompañado de uno correctivo ya que el funcionamiento de la máquina, equipo o instalación puede verse afectado por causas accidentales, tales como sobrecargas imprevistas, defectos del material o de la fabricación, etc.

El diseño debe contemplar en cierta medida estas causas accidentales de falla, aplicando los adecuados coeficientes de seguridad, y además la fabricación debe establecer procedimientos de control de calidad que garanticen que éstas causas accidentales de falla se reduzcan a un mínimo aceptable.

Sin embargo el compromiso entre economía y seguridad hará siempre despreciar la probabilidad de que determinados defectos, sobrecargas, etc., se presenten en la práctica.

Por otro lado el falla considerada como accidental puede deberse a una incorrecta evaluación de la tasa de envejecimiento, bien por defecto de diseño, bien por desconocimiento del efecto, o bien por inadecuación de historial de Fallas (inexistente o incompleto) que no permite una determinación empírica confiable.

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La actuación de mantenimiento, en estos casos de causa accidental del falla, tiene necesariamente que ser de tipo correctivo.

La vigilancia sobre la máquina, equipo o instalación, con vistas a realizar un MANTENIMIENTO CORRECTIVO lleva también implícita:

Una metodología y un proceso de VERIFICACIÓN del estado de funcionamiento. Una metodología y un proceso de DETECCIÓN de Fallas. Una metodología y un proceso de DIAGNÓSTICO de la acción correctora necesaria.

Razones para el rodaje El período inicial de funcionamiento de una máquina, equipo o instalación, tiene, según se ha razonado, un riesgo comparativamente mayor de falla hasta que sus piezas se han "asentado" definitivamente. Durante este período infantil conviene controlar las condiciones de funcionamiento y vigilar especialmente los posibles síntomas de Falla.

Puede decirse que en este período de rodaje hay que aplicar una estrategia CORRECTIVA intensificada.

De la misma forma debe realizarse un proceso similar cada vez que se realiza una nueva intervención de Mantenimiento, realizándose pruebas de funcionamiento tras la arrancada y verificando la eficacia de la acción correctora realizada, también con una actitud de estrategia correctiva intensificada.

4.4. Modelos Estadísticos en el Mantenimiento Un modelo es, por definición, la representación de una cosa. Dicho de otra manera, es una definición, en términos del lenguaje o en términos matemáticos, de las relaciones existentes entre las diferentes partes de un sistema. Tal definición debe ser lo suficientemente clara y específica para permitir el estudio del comportamiento del sistema en una gran variedad de circunstancias; evaluar sus resultados actuales y estimar sus posibles resultados futuros.

Algunos fundamentos esenciales para la aplicación de un determinado modelo se resumen de la siguiente manera:

a) El modelo debe seleccionarse con base a los objetivos del estudio (naturaleza, cualidades y exactitud de los resultados) y las decisiones a tomar en función de dichos objetivos.

b) El modelo será válido en la medida de la calidad de los datos. La naturaleza de las variables a manejar es factor determinante.

c) Todo modelo ofrece un carácter de sistema. La variación de cualquier elemento produce un efecto sobre los resultados, aunque ningún elemento es determinante absoluto de dichos resultados.

d) El modelo debe ser suficientemente sencillo como para facilitar su comprensión. e) Debe existir un justo balance entre la simplificación del modelo y la calidad de los

resultados esperados. Los aspectos omitidos en aras de la simplificación tendrán un efecto sobre la calidad de los resultados y por tanto en las decisiones que se tomen.

El comportamiento de una variable varía de acuerdo a las circunstancias del caso. En tal sentido, existen modelos estadísticos, suficientemente estudiados, los cuales se ajustan a determinados comportamiento y circunstancias de la variable a estudiar.

Algunos ejemplos son los siguientes: Lineal, Normal, Binomial, Poisson, Exponencial, Lognormal, Weibull (para Confiabilidad), Gumbell (para Mantenibilidad), y otros.

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Distribución Lineal Si el valor de “Y” varía con respecto a “X” por un factor (m) llamado pendiente de la resta y un valor constante “b”, se representa por medio de una Distribución Lineal, cuya ecuación básica es la siguiente:

Y = mX + b Distribución Normalice Se dice que la Distribución Normal es primera y principal. Primera en antigüedad (De Moivre 1667-1745; Laplace 1749-1827; Gauss 1777-1855) y principal por cuanto ha sido punto de partida para el estudio de otras distribuciones.

La distribución normal es útil para modelar la parte senil del comportamiento de las fallas, cuando estas se producen por causas intrínsecas. Los dispositivos que presentan un solo mecanismo de envejecimiento claramente dominante, tales como el desgaste, suelen quedar bien representados por distribuciones de este tipo; las lámparas eléctricas son otro ejemplo típico.

Cuando la probabilidad individual (Px) es aproximadamente 0,50 (50%) y el número de intentos (n) es muy grande, se está en presencia de una Distribución Normal y puede calcularse la probabilidad de que el evento en cuestión ocurra un número determinado de veces (X) mediante la siguiente fórmula:

2

21

21)(

t

etf

Donde:

µ = Media o valor esperado.

σ = Desviación típica. Ejemplo: un importante auditorio tiene 1000 tubos fluorescentes, de los cuales solo se conoce su vida promedio estimada por el fabricante, unas 3000 horas. Se desea sustituir colectivamente las lámparas con la idea de reducir la interferencia con las actividades del auditorio y los costos indirectos. Sin embargo, debe respetarse la norma operativa que exige un nivel mínimo de iluminación de 90%.

En este caso se determina la distribución adecuada y sus parámetros. Algunas referencias recomiendan el uso de la distribución normal con un coeficiente de variación de 0,3.

Por lo tanto si µ=3000 y el coeficiente de variación es igual a 0,3; σ=0,3*3000=900. El valor Z correspondiente al percentil 10 superior, cola derecha de la distribución, es 1,28; por lo tanto:

horas 1848900

)3000(28,1

28,1)(

x

x

xZ

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Distribución Binomial Si se llevan a cabo una serie de n ensayos, teniendo cada uno la misma probabilidad de éxito p, suponiendo que cada ensayo es independiente, es decir que la realización de uno no afecta la probabilidad de éxito del siguiente, entonces, la probabilidad individual f(x) de que ocurra un determinado evento (X) es equivalente a una fracción tal que 100p será la probabilidad de ocurrencia, se está frente a una Distribución Binomial. Esta distribución estadística modeliza comportamientos aleatorios con dos posibles situaciones mutuamente excluyentes, como pueden ser las de funcionamiento s y falla f de equipos. Si se llaman a estas posibles situaciones funcionamiento s y f, y a sus probabilidades correspondientes p=P(s) y falla q=P(f), se cumple que:

p+q=1

La probabilidad de que entre n casos o estados ocurra x veces uno de los dos sucesos, por ejemplo si se quiere conocer la posibilidad de funcionamiento p de n equipos:

xnxxnx qpxnx

nqpxn

xf

)!(!!)(

Ó,

n,0,1,2,.... x)1()!(!

!)()(

xnx ppxnx

nxXPxf

Ejemplo: cuál será la probabilidad de extraer no más de 2 condensadores defectuosos, al muestrear cinco, en un lote del cual se sabe que existe el 10% de componentes con defectos.

En este caso n=5, x=2, p=0,10 (componente defectuoso) y q=1-0,10=0,90.

994,090,010,0)!25(!2

!590,0.10,025

)2( 3232

f

Distribución De Poisson La distribución de Poisson es un caso particular de la distribución binomial, se dice que una variable aleatoria se distribuye según la Distribución de Poisson cuando el evento ocurre constantemente con muy baja frecuencia y la variable toma valores enteros y positivos. Esta distribución discreta es frecuentemente usada en la gestión de inventarios. Se usa también en lugar de la distribución binomial, cuando se manejan probabilidades de fallas bajas.

Cuando “n” es un valor muy grande y “p” es muy pequeño, tal que el producto “np” es un número positivo y pequeño que también se denomina λ (np=λ), se dice que la distribución de la variable responde al la Distribución de Poisson.

Como regla práctica, empírica, la Distribución de Poisson es aplicable cuando la variable aparece 2 o menos al año. Para calcular la probabilidad (P) de que en “n” intentos el evento en cuestión ocurra “X” veces se hace mediante la siguiente fórmula:

!)()(

xnpexP

xnp

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Donde:

P = probabilidad de c defectos o fallas. X = número de defectos P = tanto por uno de defectos n = tamaño de la muestra np = número medio de defectos

Ejemplo 1: la probabilidad de falla de un circuito de alarma electrónico es del 0,003. Calcular la probabilidad de que fallen 3 unidades de una serie de 3000.

015,0!3

)003,0.3000()3(3

003,0.3000 eP

Ejemplo 2: Se pintan grandes cantidades de superficies, de diferentes tamaños, y que en promedio, se detectan dos (2) defectos por superficie inspeccionada. No se sabe cuanto es “n” ni cuanto es “p”, pero estamos estimando el valor de “np” en 2.

a) Se desea saber cual es la probabilidad de que se consiga una superficie sin ningún defecto

135,0)0(!0)2()0(

02

p

ep

Se concluye que el 13.5 % de todas las superficies inspeccionadas no tendrán ningún defecto. Dicho de otra manera, el 86.5 % de las superficies tendrá al menos un defecto.

b) Se desea saber cual es la probabilidad de que se consiga solo un defecto, o hasta 2, 3 ,4, 5 o 6 defectos en las superficies examinadas.

27,0)1(!1)2()1(

12

p

ep

Se concluye que el 27 % de todas las superficies inspeccionadas tendrá solo un defecto.

c) Para 2, 3 y 4 defectos las probabilidades serían:

P(2) = 27 % P(3) = 18 % P(4) = 9 % P(5) = 9 % P(6) = 9 %

Los cálculos se muestran en el siguiente cuadro, sabiendo que np = λ = 2:

Estimado !

)(x

expx

6 0.012 5 0.036 4 0.090 3 0.180 2 0.270 1 0.270 0 0.135

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En el problema anterior cual será de probabilidad de que la superficie pintada tenga 4 o menos defectos.

En este caso se calcula p(X≤4):

945,0)4(090,0180,0270,0270,0135,0)4(

)4()3()2()1()0()4(

XpXp

pppppXp

Distribución Exponencial La distribución exponencial es una distribución continua que algunas veces se utiliza para modelar el tiempo que transcurre antes de que ocurra un evento. En algunas ocasiones la distribución exponencial se utiliza para modelar el tiempo de vida de un componente. Por otra parte hay una relación cercana entre la distribución exponencial y la distribución de Poisson. Se dice que una variable aleatoria tiene un distribución exponencial cuando toma valores enteros y positivos con probabilidad f(x) y el evento ocurre con baja frecuencia.

Como regla práctica, empírica, la Distribución Exponencial es aplicable cuando la variable aparece más de cinco (5) pero menos de nueve (9) veces al año. En esta distribución se supone que la tasa de fallas es constante a lo largo del tiempo y de valor r. La función de densidad de probabilidad f(x) de la distribución exponencial tiene un parámetro, que representa una constante positiva λ = rt cuyo valor determina la localización y forma de la función. Esta función viene dada por la siguiente ecuación:

tt etRyetf )()(

También suele escribirse como:

rtetP 1)(

En donde:

P(t) = Probabilidad de Supervivencia o confiabilidad

r = La rata de falla de la componente (fallas por unidad de tiempo)

t = El tiempo de referencia

Los parámetros fundamentales de la distribución serían:

MEDIA = M = rt VARIANZA = V = rt DESVIACIÓN ESTÁNDAR = DS = rt

Ejemplo 1: Un medidor de nivel de sólidos de sondeo electromecánico que trabaja en un ambiente de polvo adherente que da lugar a una vida media de 2000 horas, tras las cuales el cable que

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sostiene el peso queda trabajo en la polea por el depósito de polvo adherente, y el instrumento deja de funcionar. Para este caso la tasa de fallas r es de 1/2000=0,0005.

La confiabilidad durante un periodo de 10 horas será:

%)5,99(995,01)10( 10.0005,0 e

P

Y al cabo de 2000 horas de funcionamiento, su vida útil, la confiabilidad pasa a ser:

%)36(36,01)2000( 2000.0005,0 e

P

Ejemplo 2: De un equipo electrónico importante se conoce que, en las últimas 5000 horas de operación, ha tenido 12 fallas que han degradado seriamente al sistema en el que se encuentra. La última falla del equipo ocurre un viernes en la tarde y su reparación se completa justamente a la hora de la salida, 4 pm. El próximo lunes la compañía será auditada por un grupo de técnicos a fin de dar el visto bueno para un financiamiento, serán evaluadas las instalaciones. ¿Saldría usted de la ciudad ese fin de semana?.

La confiabilidad de equipos reparables se aplica luego de cada reparación, cuando el reloj interno del equipo, a los fines de cálculo de confiabilidad, se pone en cero. Si está previsto que la visita termine a las 12 pm del día lunes, debe calcularse la probabilidad de falla acumulada desde el fin de la última reparación hasta ese instante. En este caso el tiempo acumulado es igual a 68 horas, por lo que R(t)=e-λ68 y como λ = 12/5000, R(t)=84,9%. Existe por lo tanto una probabilidad cercana a 15% de que ocurra una falla antes del término de la visita. Seguramente no debe correr el riesgo y escoge permanecer de guardia el fin de semana.

Ejemplo 3: Un determinado equipo viene fallando una vez cada dos meses calendario. Equivalente a una Rata de Fallas de 0.5 fallas por mes o 6 fallas al año

a) Se desea calcular la probabilidad de que el equipo NO falle en los próximos 12 meses; esto es la “Probabilidad de Supervivencia” o probabilidad de que NO ocurran 1, 2, 3, 4, etc. fallas. Los resultados se señalan en la columna “Probabilidad de Ocurrencia” del siguiente cuadro.

b) b) Si un determinado repuesto se utiliza cada vez que ocurre una falla del equipo en cuestión, ¿cual es la probabilidad de éxito de un pronóstico de consumo de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, piezas en los próximos 12 meses?.

Por la ley de probabilidad complementaria se tiene:

)(1)(1)()(

1ocurrencia de adProbabilidciasuperviven de adProbabilid

sPoPoPsP

La probabilidad de éxito de un pronóstico de consumo de 1, 2, 3,….., 9 piezas para los próximos 12 meses se muestra en la columna “Probabilidad de Éxito” del siguiente cuadro.

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Demanda estimada 12*

12. Estimadot

Probabilidad de Supervivencia para

t=12 meses

R(t)=e-λt

Probabilidad de éxito (%)

P(o)=1-P(s)

1 1 0.37 63 % 2 2 0.14 86 % 3 3 0.05 95 % 4 4 0.02 98 % 5 5 0.007 99.3 % 6 6 0.002 99.8 % 7 7 0.0009 99.91 % 8 8 0.0003 99.93 %

Distribución Lognormal Se emplea para caracterizar las fallas iniciales en la primera fase de la vida del componente y las variaciones de la confiabilidad del componente debidas a diversidad de factores relativos al entorno de trabajo tales como la temperatura, la presión, vibraciones, etc. En esta distribución el logaritmo de la variable está distribuido normalmente. Si los logaritmos de las variables se distribuyen según la Distribución Normal, se supone que se trata de ante una distribución Log normal, cuyas características fundamentales son:

Ln(xi) está distribuido normalmente

µ es la media de dicha distribución

σ es su desviación estándar, dada por la siguiente ecuación:

dxex

xfx

2

2

2)(ln

*2..

1),,(

Comparando esta expresión con la de la distribución normal, se observa que son idénticas con la diferencia de que en lugar de x se utiliza ln x.

Distribución de Weibull. Se tenía la idea de que las probabilidades de falla se esociaban con el grado de envejecimiento de los elemenos físicos de equipos o sistemas. Luego se comprobó que la mayoría de los equipos y componentes, al igual que los seres humanos, tienen un período de vida a lo largo del cual pasan por etapas muy bien definidas. Una gráfica que sirve para representar las etapas del ciclo de vida es la “Curva de la Bañera”, cuyo estudio surgió entre 1930-1940.

Una distribución estadística versátil para el estudio y caracterización de la confiabilidad es la distribución de Weibull, quien fuera investigador y docente de la Universidad de Estocolmo, realizó desde el año 1939 estudios sobre la teoría estadística aplicada a la fatiga de materiales. La Ley de Weibull es una función continua de tres parámetros muy flexible para utilizar. En función del valor que adopten sus parámetros, puede ajustarse a una gran variedad de resultados experimentales asociados a la confiabilidad.

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Considerando la ecuación;

tdttr

etPs 0)(

)(

Se sabe que la evaluación de la integral es complicada debido a la naturaleza de r(t), por lo que Weibull para sustituir la integral llegó a la siguiente consideración:

kVtetPs )/)(()(

Siendo los tres parámetros de la ecuación los siguientes:

Parámetro de posición, que en la distribución normal representa la media de la población.

VParámetro de escala, tal como TMEF o edad característica de la falla.

Parámetro de forma que describe el índice de variación de la rata de fallas r(t).

En la ley de Weibull la rata de fallas r(t) se obtiene de la siguiente forma:

dttPstdPstr

)()()(

dte

dtV

tVke

tr K

K

Vt

KVt

))/)((

1)/)(( )(*)(

1)()( K

Vt

VKtr

Si <1 la rata de fallas r(t) disminuye con el tiempo, lo que caracteriza las fallas iniciales del equipo.

Si =1 la rata de fallas r(t) es constante, correspondiéndose con la etapa de operación normal.

Si 1 la rata de fallas r(t) aumenta con el tiempo, lo que describe la etapa de desgaste del equipo.

Específicamente se cumple que si y se obtiene la distribución exponencial y V es el TPEF.

Haciendo una representación de la rata de fallas y sus distintos valores en función del tiempo se obtiene la conocida “Curva de la Bañera” donde se aprecian las bien diferenciadas etapa de arranque, operación normal y etapa de desgaste.

4.5. Parámetros de Mantenimiento. El proceso productivo no acontece por si solo, sino por la combinación de una serie de factores, que relacionados eficientemente resultarán en un proceso productivo. Antes de continuar se hará una breve disertación para explicar los términos eficacia, eficiencia y productividad.

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La eficacia está relacionada con el logro de una meta, este término responde a dos preguntas: ¿se logró la meta?, ¿era la meta apropiada?, no se relaciona con el costo de lograr la meta sino por el alcance y características de la meta, matemáticamente se podría definir como:

propuestos resultadoslogrados resultadoseficacia

La eficiencia se relaciona con el costo del logro de la meta y consiste en comparar los recursos que se invirtieron con los que se debieron gastar para realizar determinada actividad. La relación matemática para definir la eficiencia es:

gastados nsumos)recursos(i

osplanificad nsumos)recursos(ieficiencia

La productividad es la relación entre la cantidad física de bienes y servicios obtenidos en un periodo determinado y la cantidad de insumos gastados en lograrla, puede cuantificarse de la siguiente manera:

gastados recursos de cantidad

obtenidos servicios o productos de cantidaddadproductivi

Incidencia de la disponibilidad en el proceso productivo. Las variables que inciden directamente sobre la calidad del proceso es la disponibilidad funcional, la cual es definida como “la probabilidad de que un equipo esté operando o se encuentre disponible para su uso durante un periodo de tiempo determinado”. Efectivamente la disponibilidad tiene mucha importancia en el cálculo de los factores de efectividad en general, al evaluarse la influencia de la disponibilidad de un equipo sobre la efectividad global del sistema.

El siguiente diagrama muestra los parámetros fundamentales de Mantenimiento y la interrelación entre ellos.

A cotinuación se definen los parámetros y en apartes siguientes se tratan en detalle. CONFIABILIDAD: Es la probabilidad de que un equipo o instalación no falle durante un cierto tiempo predeterminado, operando en las condiciones establecidas. También es conocida como la probabilidad de supervivencia.

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MANTENIBILIDAD: Es la probabilidad de que un equipo pueda ser puesto o restaurado a su condición operativa en un período de tiempo dado, cuando el mantenimiento es ejecutado de acuerdo con procedimientos preestablecidos.

DISPONIBILIDAD: Es la probabilidad de que un equipo o instalación esté en condiciones de operar satisfactoriamente, durante un período de tiempo dado.

REDUNDANCIA: Es sinónimo de reduplicar. Se refiere a la instalación de uno o varios equipos adicionales al necesario para realizar el trabajo. Por ejemplo, un equipo hace el trabajo y se instala otro idéntico por razones de previsión o seguridad. Como referencia, en la aeronáutica algunos sistemas están triplicados.

EFECTIVIDAD DE SISTEMA: Es la probabilidad de que un equipo o instalación opere a toda capacidad durante un período de tiempo dado.

Respecto al diagrama se pueden hacer algunas consideraciones; entre otras las siguientes:

1. El objetivo ulterior, superior a cualquier otro, es la efectividad del Sistema Total Empresa.

2. La efectividad de cualquier sistema operativo resulta de la combinación de su disponibilidad y la existencia de equipos que pueden usarse de manera alterna (redundancia).

3. La Disponibilidad es la resultante combinada de la Confiabilidad y la Mantenibilidad, aunque ninguna de las dos es determinante absoluta.

4. Las fallas son fenómenos aleatorios; se puede tener la certeza de que van a ocurrir. El valor 100% de la Confiabilidad (probabilidad de no fallar) solo existe cuando el equipo no está operando. Cuando el tiempo tiende a infinito, la Confiabilidad tiende a cero porque hay la certeza de que ocurrirá al menos una falla.

5. La Mantenibilidad es probabilidad de éxito en la ejecución del Mantenimiento.

Confiabilidad. El estudio de la confiabilidad de los sistemas se remonta con anterioridad a la Segunda Guerra Mundial. Este concepto ha tomado importancia por las consecuencias dramáticas y espectaculares que han producido las fallas en las industrias aeronáutica, espacial y nuclear fundamentalmente.

Debe resaltarse que la confiabilidad no es una predicción, sino la probabilidad del funcionamiento correcto de un dispositivo o sistema. Entonces se define como confiabilidad a la “probabilidad de que un equipo o dispositivo lleve a cabo una determinada función bajo condiciones fijadas durante un periodo de tiempo determinado, es decir entre 0 y t”.

En el desarrollo de los procesos productivos se ha exigido continuamente el máximo rendimiento y la minimización de costos, imponiéndose por lo tanto el manejo de los siguientes conceptos en las instalaciones industriales y de servicios:

Simplificación, la cual consiste en la eliminación de toda actitud innecesaria en los negocios, aplicándose a los métodos, bienes y actividades.

Estandarización, es el uso de materiales, equipos y políticas iguales en determinados procesos, considerándose que la estandarización es el límite de la simplificación.

Integración, basado en el concepto de sistema, donde el medio exterior o interior deben tenerse en cuenta en la toma de decisiones y establecimiento de normas, directrices y objetivos.

Normalización, un sistema es estandarizado e integral tiende a normalizarse, permitiendo que sus usos específicos y sus características conocidas se apliquen a otros procesos.

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132

Lo anterior indica que la confiabilidad de un proceso productivo no solo viene dada en función del cuidado y seguimiento del comportamiento de dicho proceso sino de su propia constitución integral como sistema, dada muchas veces por su concepción y diseño.

Parámetros empleados en el estudio de la confiabilidad: El tiempo promedio entre fallas (TPEF o MTBF), el cual indica el intervalo de tiempo más probable entre un arranque y la aparición de una falla. A medida que aumente el TPEF se incrementa la confiabilidad.

Probabilidad de Supervivencia Ps(t), considerada un término sinónimo de la confiabilidad y expresa la aptitud de un sistema o equipo a no fallar mientras esté en servicio.

Rata de fallas r(t), se define como la probabilidad de falla casi inmediata de un equipo al llegar a “t” horas de operación, se expresa en unidades de fallas por hora.

En resumen se tiene que la probabilidad de supervivencia es:

tdttr

etPs 0)(

)(

Confiabilidad y vida de los componentes de una población.

Curva de esperanza de vida de una población.

La probabilidad de supervivencia de los elementos o componentes que constituyen una población se puede estimar de la siguiente manera de acuerdo a la figura anterior:

)(1)()()(No

tNfNo

tNfNoNo

tNstPs

Ps(t): Confiabilidad

Ns(t): Número de componentes que sobreviven al tiempo t

Nf(t): Número de componentes que han fallado al tiempo t

No: Número total de componentes al inicio de la prueba (t=0)

Derivando la ecuación se obtiene:

)(*1)(dt

tdNfNodt

tdPs

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133

donde dt

tdPstf )()( y define la probabilidad de falla casi inmediata al tiempo t, en otras

palabras es la función de densidad de probabilidades que caracteriza a esa población de componentes.

Multiplicando los componentes de la ecuación por Ns(t) se obtiene:

dttdNf

NotNstNs

dttdPs )(*)()(*)(

como Ns(t)/No=Ps(t) se reagrupan términos y resulta:

dttNstdNf

dttdPs

tPs )()()(*

)(1

como –dPs(t)/dt = f(t) se establece que

)()()( trtPstf

en otras palabras se define que la rata de fallas es el cociente entre la función de densidad de fallas y la confiabilidad,

dtPstdPstr)(

)()(

dttrtPstdPs )()()(

t

dttrtPs0

)()(ln

tdttr

etPs 0)(

)(

Cuando la rata de fallas es constante r(t) = k, es decir no depende de t, resulta una función exponencial de gran interés, donde k se expresa en fallas/hora y es el inverso de TPEF, resultando que:

TPEFt

etPs

)(

El estudio de la confiabilidad está, por lo tanto, subordinado al uso de modelos estadísticos que definen los parámetros que caracterizan la probabilidad para la ocurrencia o aparición de cada dato en un estudio o ensayo, revelando la distribución de probabilidades de dicha población. Las distribuciones más utilizadas son:

Distribución Normal Distribución Binomial Distribución de Poisson Distribución Exponencial Distribución de Weibull

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134

Vida de un equipo

En la vida económica de una maquinaria o instalación pueden distinguirse varias etapas muy bien diferenciadas, siendo un resumen de estas las siguientes:

a) Vida infantil. Lapso de asentamiento en el comportamiento de un producto. En este periodo las fallas son más probables que en lapsos posteriores, ya que la mayoría de los defectos de calidad aparecen aquí.

b) Vida útil. Es el periodo en que el equipo mantiene una confiabilidad razonablemente alta y estable, situándose este entre la vida infantil y el periodo de desgaste acentuado. El mantenimiento es casi constante en sus parámetros de costos, esfuerzo y frecuencia.

c) Vida probable. En general se entiende como el plazo en el cual ocurren la mayoría de las fallas. Es equivalente a la moda en una distribución de frecuencias.

d) Vida media o promedio. Es el promedio de las vidas a la falla. e) Vida mediana. Es aquella en que la mitad de las piezas han fallado. f) Vida extendida. Es el lapso en el cual se opera un equipo en contra de toda razón

técnica aparente aunque económicamente no convenga seguir operándolo, pero por condiciones de emergencia, prestigio o capricho se sigue utilizando.

g) Vida total. El plazo cuando se retire de operación al equipo por cualquier causa. h) Vida económica. Es el concepto más interesante de manejar, ya que es el lapso en el

cual es económico operar un equipo en lugar de desecharlo, sustituirlo, reconstruirlo, venderlo, etc.

Algunas de las consideraciones que más afectan a la vida económica, según su importancia o probabilidad de ocurrencia, son:

Ajustes a programas integrales de mantenimiento. Previsión de futuros acontecimientos. Cambios de precios de combustibles, repuestos y materiales de mantenimiento. Cambio del costo de mano de obra. Costos de oportunidad. Obsolescencia de diseño. Cambios de la economía del sector o ramo industrial. Cambios de la economía de la región o país. Cambios sociales de costumbres o de actitudes. Aparición de productos nuevos o sustitutos. Cambios políticos.

En el ámbito industrial los periodos de vida de un equipo suelen caracterizarse de la siguiente forma:

Periodo de arranque o vida infantil. Periodo de operación normal. Periodo de desgaste y/o obsolescencia.

Periodo de arranque o vida infantil. Como ya se dijo en este periodo se encuentran los equipos nuevos o recién reconstruidos. Las fallas son debidas a:

Defectos de partes y materiales. Errores humanos. Componentes fuera de especificación durante la instalación o ensamblaje. Son característicos de este periodo los siguientes aspectos:

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El índice de fallas es decreciente, a medida que transcurre el tiempo de operación la rata de fallas r(t) decrece.

Los equipos de una planta recientemente arrancada se encuentran en este periodo.

Estos problemas deben ser corregidos por el grupo de arranque hasta que la frecuencia de fallas disminuye y se hace constante.

Durante esta etapa se debe sobrevigilar los equipos y sistemas. No conviene abusar del equipo aunque debe probarse en todos sus rangos de capacidad y rendimiento.

Algunos autores recomiendan una inspección completa entre las 200 a 700 horas de operación. Debe destacarse que cada vez que a un equipo o instalación se le hace una reparación general (over-haul, parada de planta), comienza un nuevo periodo de vida con otro periodo de arranque. A continuación se ilustra una ejemplificación del efecto de las tareas de mantenimiento en la confiabilidad

El periodo de arranque no ha sido descrito con exactitud matemáticamente, sin embargo este se puede caracterizar para algunos componentes mediante el uso de la distribución log-normal, siendo la confiabilidad:

dxxex

tPs )2/)(ln( 22

21)(

donde:

desviación estándar del Ln de los datos

media aritmética del Ln de los datos.

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136

Vida útil o periodo de operación normal. Es el periodo bajo el cual los equipos o instalaciones mantienen una confiabilidad más o menos alta y estable. Este lapso se ubica entre el periodo de arranque y el de obsolescencia cuando el desgaste comienza a ser severo.

Este periodo se caracteriza por:

Cubre la mayor parte de la vida de un equipo. El índice de fallas es constante, es decir la rata de fallas r(t) no varía significativamente

mientras transcurre el tiempo. Las fallas durante este periodo se deben a:

Sobrecargas repentinas del equipo. Ocurren aleatoriamente, por lo tanto no se pueden predecir. Uso inapropiado y en condiciones no adecuadas del equipo.

El estudio de la vida de un equipo en esta etapa se fundamenta en la consideración de que la rata de fallas r(t) es constante, lo cual viene expresado por la ecuación exponencial de la probabilidad de supervivencia:

)( 0)( tdttr

eetPst

donde 1/TMEF y viene medido en fallas por hora.

Cabe destacar que la distribución exponencial representa la etapa de operación normal y es ampliamente utilizada en los estudios de confiabilidad.

Periodo de desgaste. Esta etapa se caracteriza por un deterioro progresivo del equipo al cumplir éste con su vida útil proyectada. Este periodo se caracteriza por:

Un incremento significativo de la rata de fallas r(t). Las fallas se producen por:

Fatiga de materiales Desgaste en sus distintas formas Corrosión.

Cuando un equipo entra en este periodo debe considerarse su desincorporación o reparación general de acuerdo a los estudios técnicos y económicos que se realicen. Sin embargo deben tenerse en cuenta, por lo tanto, los mecanismos de depreciación de un bien, siendo estos, en rasgos generales, los siguientes: Depreciación Física. Debido al desgaste por el uso durante el servicio.

Depreciación Funcional. Debida al cambio de especificaciones en la calidad o atributos del producto. Lo cual hace que un equipo se deprecie aunque siga siendo capaz de llevar a cabo su propósito original.

Depreciación Tecnológica. Se produce cuando surgen nuevos y mejores diseños haciendo que una maquinaria se haga anticuada.

Depreciación Monetaria. Aplicada al capital invertido.

Por último, cabe destacar que la reparación de un equipo no lo devuelve íntegramente a sus condiciones originales tal como se aprecia en la figura siguiente.

A continuación se muestra como sería el comportamiento mecánico esperado de una pieza bajo distintas políticas de mantenimiento

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137

Las etapas en la vida de un equipo: Arranque: Al iniciar operaciones del equipo, por primera vez o después de una reparación mayor, son numerosas las fallas por unidad de tiempo (secuela de los trabajos realizados). A medida que se van haciendo las correcciones del caso, la rata de fallas va disminuyendo. Esta es la “Etapa de Arranque” o “Período de Vida Infantil”. En esta etapa predomina el mantenimiento correctivo.

Operación normal: En algún momento del tiempo la rata de fallas normaliza su comportamiento; empieza a comportarse con pequeñas desviaciones alrrededor de un valor central. Se trata de comportamiento y por tanto puede normalizarse a un vivel alto, medio o bajo. Lo deseable es que se normalice al nivel más bajo posible. Esta es la “Etapa Normal” o “Período de Vida Adulta”.

Es la etapa de mayor rendimiento. Operadores y mantenedores deben tratar de conseguir la máxima duración posible de esta etapa, aplicando las mejores prácticas operacionales y siguiendo óptimas estrategias de manrenimiento. Esto significa reducir la frecuencia de las fallas y disminuir los tiempo fuera de servicio por razones operacionales o por acciones de mantenimiento. Desgaste: En cierto período, la rata de fallas empezará a mostrar tendencia ascendente. A medida que pasa el tiempo se hace mayor el número de fallas por unidad de tiempo. Esta es la “Etapa de Desgaste” o “Período de Vida Senil”. Las características, consecuencias y duración de la etapa de desgaste serán consecuencia de lo vivido en las etapas anteriores. Es la etapa para las reparaciones mayores.

La curva de vida útil de un equipo. En este caso el parámetro K que describe el índice de variación de la rata de fallas r(t), se ha llamado β.

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138

Mantenibilidad. Es posible que un equipo o instalación que funcione, deje de hacerlo en algún momento, lo que implica que ha pasado de un estado operativo a uno no operativo. Si el equipo funciona bajo un régimen de operación continua, veinticuatro horas al día, trescientos sesenta y cinco días al año, toda situación que lo coloque en estado fuera de servicio se considera una falla.

Al fallar un equipo conviene repararlo o ponerlo de nuevo en estado operativo para que continúe prestando servicio. La acción de repararlo y arreglo de fallas se denomina mantenimiento. El mantenimiento permite aumentar la probabilidad de que el sistema continúe funcionando de manera eficiente, mientras menos falle un equipo su confiabilidad es mayor. Mantenibilidad es la probabilidad de que un componente, equipo o instalación que ha fallado pueda ser restaurado completamente a una condición operacional satisfactoria dentro de un periodo de tiempo dado, cuando la ejecución del mantenimiento se efectúa de acuerdo a procedimientos preestablecidos. Este concepto es una función que permite medir la capacidad de un equipo o componente de pasar de un estado inoperativo a uno de operación satisfactoria. La mantenibilidad además comprende aspectos de carácter administrativo, como economía y facilidad de mantenimiento y entre sus axiomas se destacan:

Tiempo: el menor posible. Material: mínimo, comercial, económico. Mano de obra: la menor y menos calificada posible.

Los problemas derivados de una mala mantenibilidad permanecen mucho tiempo después que desapareció la “ventaja” de un diseño barato o improvisado.

Una vez ocurrida la falla es fundamental corregirla y regresar el equipo al estado operacional. El tiempo transcurrido entre el inicio y final de la falla se conoce como tiempo fuera de servicio o también como tiempo de duración de la falla.

Los factores que inciden o que deben considerarse para conseguir una buena mantenibilidad pueden ser agrupados en dos categorías, los factores operacionales y los factores de diseño. Factores operacionales que inciden en la mantenibilidad:

a) Tipo de falla. La complejidad de esta y el tiempo para localizarla inciden definitivamente en la duración de la falla.

b) Técnicas y procedimientos para localizar la falla. Disposición de información sobre fallas anteriores, listas de verificación, estándares de mantenimiento.

c) Disposición de herramientas, equipos e instrumentos de prueba y calibración. d) Adiestramiento del personal. El adiestramiento deficiente puede traducirse en

rusticidad en el trabajo y desconocimiento del equipo y originar serios problemas. e) Orden y control del personal. Calidad de la supervisión, control del trabajo,

comunicación, cantidad de especialistas. f) Medio ambiente. Ubicación geográfica del equipo, dónde se efectuará la reparación. g) Tiempo de procura. Repuestos y materiales disponibles al momento de la

intervención. h) Gerencia y políticas de mantenimiento.

Factores relacionados con el diseño y que tienen una fuerte incidencia sobre la mantenibilidad no solamente implican el desarrollo y construcción del equipo de manera que facilite el mantenimiento, sino que brinde la posibilidad de mejorar la mantenibilidad del equipo, estos son:

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a) Características del equipo. Origen, tecnología y forma de instalación. b) Estandarización, simplificación y modularidad. Diseños que permitan la fácil

remoción de las partes, reemplazar sin mucho trabajo. c) Accesibilidad. Debe procurarse que las partes y accesorios del equipo sean

accesibles sin necesidad de tener que remover otras partes. Aquí también se considera la visibilidad ya que una parte puede ser accesible pero requerir de fuentes luminosas especiales para realizar el trabajo.

d) Intercambiabilidad y reemplazabilidad. Cuidar que las partes sean tanto intercambiables como reemplazables. Se debe prestar atención a la fabricación de los repuestos en cuanto a tolerancias, ya que pueden originarse problemas que eviten el reemplazo de un componente si el repuesto no coincide con las características requeridas en la pieza original.

e) Nivel inicial de repuestos recomendados. Debe seguirse las recomendaciones del fabricante en cuanto al nivel mínimo de repuestos disponibles, así como también llevar un historial de fallas para conocer los niveles requeridos en función del tiempo que operen los equipos y las fallas ocurridas.

Considerados los factores anteriores como variables que afectan la mantenibilidad, se tiene que el parámetro que caracteriza a la mantenibilidad es el Tiempo Promedio Para Reparar o también el Tiempo Promedio Fuera de Servicio, que se define como el total de horas inoperables dividido entre el número de acciones de mantenimiento.

El tiempo transcurrido entre que el equipo es desconectado hasta que es entregado de nuevo a producción para seguir operando puede descomponerse en varios tiempos. Los elementos que integran el tiempo de falla

a) Enfriamiento del equipo. Es el tiempo transcurrido desde que el equipo es desconectado y el instante que las condiciones del mismo permitan intervenirlo.

b) Localización de la falla. Lapso empleado para identificar y localizar la falla. c) Espera por materiales. Es el tiempo invertido esperando por repuestos, servicios

externos, trabajos de taller u otros retrasos similares. d) Reparación. Tiempo empleado en reparar la falla. e) Administrativo. Tiempo que se gasta en actividades propias del sistema administrativo

de la empresa y esta distribuido en casi todo el tiempo que dure la falla. f) Arranque y calibración. Luego de realizados todos los trabajos y no estando

pendientes otras actividades que signifiquen retraso se realiza el arranque del equipo, se calibra y se entrega al grupo de operaciones.

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La función de Mantenibilidad M(t). La función de mantenibilidad expresa la probabilidad de que un equipo sea reparado antes del tiempo t. Gráficamente la mantenibilidad en función del tiempo presenta características semejantes a la rata de fallas, es constante durante la mayor parte de la vida útil del equipo y al final aumenta por el desgaste de éste. A continuación se muestra una aproximación de la función de la mantenibilidad.

La rata de reparación es la probabilidad de que un equipo sea reparado en un tiempo t+dt, sabiendo que no lo fue en el tiempo t.

El Tiempo Promedio Para Reparar es la esperanza matemática de la función de mantenibilidad.

La función de densidad está dada en función de la rata de fallas, número promedio de reparaciones completadas por unidad de tiempo, y ya se mencionó que es constante en la mayoría de la vida útil del equipo.

constantet )(

La función de densidad resulta como:

tetq )(

y la mantenibilidad, viene dada por:

1)(0 tt edtetM

Esta ecuación aplicada a un número determinado de componentes que han fallado representa el porcentaje de componentes que serán reparados dentro del periodo de tiempo especificado. Si se aplica a un solo componente representa la probabilidad de que pueda efectuarse el trabajo dentro de un tiempo máximo permisible t.

Distribuciones de Mantenibilidad En general, la Mantenibilidad se puede estudiar aplicando diferentes distribuciones estadísticas, pero la distribución estadística más utilizada para el estudio de la Mantenibilidad es la “Distribución de Gumbell Tipo I”. Es aplicable a todos los casos, incluyendo casos por fatiga o corrosión. En la actualidad existen varios programas computarizados para los cálculos; sin embargo, una de sus grandes ventajas consiste en ser solucionable utilizando formatos funcionales en papel de utilización sencilla.

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141

La Distribución Exponencial es aplicable a acciones de corta duración, generalmente intercambio de piezas estándar. La simplicidad es la mayor ventaja de esta distribución. Su principal desventaja es las limitaciones en cuanto a aplicabilidad.

La Distribución Log-Normal se caracteriza porque el logaritmo de la variable se distribuye normalmente. Es aplicable a situaciones de acciones cercanas unas a otras, de duración más o menos semejantes y ocasionales acciones de mayor duración. Su principal desventaja es la complejidad de su tratamiento analítico.

La variable fundamental es el Tiempo Para Reparar – TPR y el Tiempo Promedio Para Reparar se puede calcular aritméticamente mediante la fórmula:

n

TPRTPPR

n

1

En donde:

TPR = Tiempo para reparar

n = Número de corridas

TPPR = Tiempo promedio para reparar

La ecuación para la distribución de Gumbell, su fórmula básica es:

)(

)(utaeetTP

En donde:

P (T t) = Probabilidad que el tiempo real sea igual o menor al estimado. Probabilidad de éxito en la ejecución.

t = Tiempo previsto. Definido por Planificación.

T = Tiempo real de ejecución

a = Parámetro de forma de la distribución

u = Parámetro de posición de la distribución

e = 2.7182818, u y a son los coeficientes de la distribución de Gumbell Tipo I y definen la situación vigente.

Como propiedades de la distribución:

a) El valor de “a” viene dado por la expresión:

21

3YY

a

En donde:

Y1 = El tiempo de reparación correspondiente a la probabilidad 37%

Y2 = El tiempo de reparación correspondiente a la probabilidad 95%

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142

b) El valor de u viene dado por la expresión:

1

u

En donde es el tiempo de reparación correspondiente a la probabilidad 37%

c) Se puede demostrar que:

auTPPR 5778,0

CONSIDERACIONES 1. La Mantenibilidad está influenciada por varios factores, entre otros los siguientes:

Las características de los equipos a mantener. La modularidad; la manera como están ensamblados, distribuidos e instalados. La estandarización; el grado de estandarización y normalización entre ellos. La accesibilidad; determinada por factores físicos, operativos y administrativos. El tiempo para la ubicación de la falla; incluyendo:

Tiempo para detectar la falla (saber que existe). Tiempo para el diagnóstico previo (saber qué hacer). Tiempo para utilización de equipos de medición, prueba y otros apoyos para

diagnóstico). Otros.

Los tiempos de espera; incluyendo los relacionados con: Herramientas y equipos auxiliares (transporte, manejo de materiales,

izamiento, etc.). Servicios de apoyo (transporte, ventilación, vapor, aire comprimido, etc.). Otros. El tiempo de ejecución propiamente dicho y sus factores tales como: Planificación, Programación y Logística preliminar. Número de técnicos y artesanos utilizados. Destreza de técnicos y artesanos.

Otros. El tiempo de recepción del trabajo, incluyendo:

Revisión por el ejecutor. Revisión por el solicitante. Recepción formal del trabajo. Otros.

2. El “Tiempo de ejecución” está conformado por varios tiempos parciales; entre otros los siguientes:

a) Tiempo desde que el equipo sale de servicio hasta que se puede iniciar la acción correctiva

b) Tiempo empleado en la identificación de la causa. c) Tiempo efectivo de reparación. d) Tiempo en espera de recursos, materiales o equipos. e) Tiempo requerido para regresar al equipo a servicio activo.

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3. La Mantenibilidad mide una probabilidad y por tanto se estudia a través de modelos probabilísticos. Por la misma razón, no es una garantía absoluta de éxito.

4. Los “Tiempos Para Reparar” son históricos y reflejan la situación del sistema y el ambiente. Por lo tanto, la Mantenibilidad es un reflejo válido de la realidad que se está viviendo.

5. El éxito, tal como se ha definido, resulta de comparar el “Tiempo Real” (contrastado) con el “Tiempo Previsto” (contratante). El Tiempo Previsto es definido por la Planificación Técnica de la actividad. Por tanto se concluye que si no hay Planificación la Mantenibilidad no se puede aplicar. La probabilidad de éxito de la ejecución es imposible de medir.

6. El “Tiempo Real” es el de la ejecución; tal como se ha definido, se conoce después de realizado el trabajo. Para que sea procedente y válida la comparación con el Tiempo Previsto, la ejecución debe realizarse en la forma y manera considerada para establecer dicho Tiempo Previsto (Planificación Técnica de la actividad).

7. Por tanto se confirma que si no hay Planificación, la Mantenibilidad no se puede aplicar y demás se concluye que para aplicar la Mantenibilidad la ejecución de las actividades debe ser fiel a su planificación.

8. Para mejorar la Mantenibilidad hay que reducir el “Tiempo Promedio Para Reparar”. Esto se logrará reduciendo proporcionalmente los “Tiempos para Reparar”. Es imposible reducir a todas y cada una de las acciones de ejecución la misma cantidad de tiempo; lo factible es reducir aproximadamente el mismo porcentaje de tiempo a cada acción.

APLICACIONES Además del innegable valor y aplicación analítico-probabilístico de la función, la Mantenibilidad tiene otras áreas de aplicación, entre las cuales se destacan las siguientes.

Para efectos de Planificación Estratégica-Funcional y Planificación Técnica puede aplicarse el concepto de “Índice de Mantenibilidad”. Se calcula mediante la fórmula:

87601 TPTCIM

En donde:

IM = Índice de Mantenibilidad

TC = Tiempo total para mantenimiento correctivo

TP = Tiempo total para mantenimiento preventivo

8760 = Horas por año (para sistema de operación continua, 24 hrs/dia x 365 dias/año)

Ejemplo 1: El “Índice de Mantenibilidad” aplicado al pasado es equivalente al “Factor de Servicio”. Un determinado sistema de operación continua, durante el pasado año, estuvo fuera de servicio por mantenimiento correctivo durante 292 horas y por mantenimiento preventivo otras 146 horas.

Se desea conocer el “Factor de Servicio” o “Índice de Mantenibilidad” de ese sistema y durante ese período.

87601462921

IM

Significa que el sistema estuvo disponible para producción durante el 95 % del tiempo.

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Ejemplo 2: El “Índice de Mantenibilidad” aplicado al futuro contribuye a la Planificación Estratégica-Funcional y a la Planificación Técnica. Además, permitirá evaluar los riesgos de no poder cumplir con los requerimientos establecidos.

Según los requerimientos de producción para los próximos doce meses de operación continua, un determinado sistema debe estar en condiciones de funcionar adecuadamente durante el 95% del tiempo. Aplicando el “Índice de Mantenibilidad” se tiene:

4388760

195,0

TM

TM

Significa que mantenimiento dispone solamente de 438 horas en el período (12 meses) para realizar todas sus labores que requieren poner fuera de servicio el sistema.

Mediante una adecuada Planificación Estratégica-Funcional y una confiable Planificación Técnica se podrá distribuir dicho tiempo (438 horas) entre mantenimiento preventivo, mantenimiento correctivo, y reparación mayor.

Pudieran existir limitaciones insalvables y por tanto un alto riesgo de no poder satisfacer el requerimiento de operación al 95 %. Tal situación se conocería con suficiente anticipación como para introducir los correctivos necesarios.

ejemplo 3: El diseño de las instalaciones es una de los factores determinantes del éxito de la función mantenimiento. Por tanto, los responsables deben intervenir en las etapas de diseño, aportando sólidos razonamientos técnicos que puedan considerarse como parámetros de diseño.

La contribución de mantenimiento en la etapa de diseño incluye provisión, acopio, reserva de tiempos para las labores de preventivo, correctivo, inspección y reparaciones mayores.

Para todos los efectos del diseño, los requerimientos de funcionamiento son determinantes. Influyen en el diseño del sistema, la selección de los equipos y los sistemas periféricos y de apoyo.

Tomando el ejemplo anterior:

4388760

195,0

TM

TM

El tiempo total para mantenimiento (438 horas por año) tiene que distribuirse con base a la Planificación. Algunas opciones, con propósitos puramente ilustrativos y no considerando todos los factores, son las siguientes:

Opción “A” No se considera “Reparación Mayor” y se decide que se aplicarán estrategias de “Inspección en Línea”.

Esta política de mantenimiento supone un esfuerzo adicional en mantenimiento preventivo a objeto de reducir el tiempo fuera de servicio por correctivo. Opción “B” La logística de los materiales requiere tiempos significativos (de reposición, de entrega, de almacenaje, etc.) y las políticas de materiales de la empresa establecen limitaciones para los inventarios de partes y repuestos.

A nivel de diseño conviene entonces considerar mayores tiempos para preventivo y considerar una “Reparación Mayor” dentro del tiempo para correctivo.

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Ejemplo 4: El estudio del “Indice de Mantenibilidad” aplicado al pasado contribuye a establecer relaciones causa-efecto entre los “Tiempos de Ejecución” y los factores que afectan la Mantenibilidad.

Si por ejemplo se tiene un estudio que demuestra que el “Tiempo de Ejecución” está afectando en mayor grado por el tiempo empleado para determinar la causa de los servicios solicitados.

La causa pudiera ser insuficiencia o carencias de información respecto a casos anteriores. Y las carencias de información causadas a su vez por registros mal llevados, insuficiente actividad predictiva, información no actualizada, etc.

La identificación de las causas reales de las demoras en los diagnósticos previos, permitirá establecer las medidas correctivas y preventivas, cuyos resultados mejorarán el desempeño de la función mantenimiento.

Disponibilidad La operación de un proceso productivo estará caracterizado fundamentalmente por el régimen de operación y funcionamiento de los equipos en planta, por lo que la Disponibilidad es la probabilidad de que un equipo esté en condiciones de operar satisfactoriamente, durante un período de tiempo dado. Mide la probabilidad que un determinado equipo esté disponible, aprovechable para producir, en las condiciones y calidad establecidas.

La Disponibilidad calculada es válida para un determinado tiempo, definido por el período durante el cual se mantienen constantes los valores de sus parámetros primarios.

Se puede calcular a partir de los índices “Razón de Servicio” (RS) y “factor de servicio”, y sus parámetros primarios son “Tiempo Promedio entre Paradas” - TPEP - y “Tiempo Promedio Fuera de Servicio” - TPFS.

Cuando los equipos funcionan continuamente, es decir 24 horas, 8760 horas al año, se entenderá que si el equipo está fuera de servicio es por la ocurrencia de una falla o debido a la ejecución de labores de mantenimiento preventivo. Sin embargo hay sistemas que debido a sus características de diseño se les puede efectuar mantenimiento sin paralizar el equipo. Para las instalaciones antes mencionadas la caracterización de los tiempos de operación y fuera de servicio es la siguiente:

Tiempos de operación de una instalación de producción continua

TO: Tiempo de operación TF: Tiempo de duración de la falla

Donde se definen los siguientes parámetros:

Tiempo Total de Operación TTO=TO1+TO2+TO3+TO4+TO5 Tiempo Total de Falla TTF=TF1+TF2+TF3+TF4 Tiempo de Servicio TS=TTO+TTF

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Cuando el funcionamiento del equipo indica que el mismo está sujeto a intervalos de tiempo discretos, tales como horarios de operación de 8 horas, 12 horas, medio día, etc. Se le puede realizar el mantenimiento preventivo cuando está apagado y se considera en este caso que una falla ocurre cuando se requiere que el equipo funcione o entre en servicio y no puede hacerlo.

Tiempos de operación incluyendo paradas administrativas

PA: Parada administrativa

En este caso los tiempos que caracterizan la operación de estos equipos deben incluir las paradas administrativas. Siempre debe diferenciarse cuando un sistema de producción es continuo o discreto para distinguir entre una falla y una parada administrativa.

Entonces la disponibilidad de un equipo, en general, viene dada por la siguiente relación:

estudiado intervalo del totalTiempo

servicio de scondicioneen totalTiempoD idadDisponibil

o en otros términos:

).(

.TPFSTPEPk

TPEPkD

Conociendo que:

TPEP: Tiempo medio entre paradas TEF/n TPFS: Tiempo medio fuera de servicio TF/n k: Número de ciclos de reparación n: Número de fallas

También para un equipo en particular puede estimarse la disponibilidad de la siguiente forma:

)(

)(HNRHFEHT

EquipoHNRHFEHFIHPPHMPHTDE

Siendo:

HT: Horas totales del periodo. HMP: Horas de paro por servicio de mantenimiento preventivo. HPP: Horas de paro “programado” de mantenimiento. HFI: Horas de paro “no programado” por fallas propias del equipo. HFE: Horas por fallas externas. HNR: Horas por no requerirse del equipo.

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147

Como se ha ilustrado en la figura de efectividad del sistema, la disponibilidad es influenciada por otros dos parámetros denominados confiabilidad y mantenibilidad, lo cual implica que mejorando alguno de estos indicadores se mejora la disponibilidad. Sin embargo, debe resaltarse que no se dispone de una formulación general que defina esta relación de manera directa.

Por otro lado, la Disponibilidad puede ser calculada mediante Modelización Markoviana.

Las cadenas Markovianas son procesos estocásticos (gobernados por el azar) en los que se consideran todos los posibles estados que puede tomar un sistema, para describir la transición entre ellos. Son procesos sin memoria y la probabilidad de transición es independiente del tiempo. El estado Ei en el tiempo t + t depende solamente del estado en que se encontraba el sistema en el tiempo “t” inmediatamente anterior.

Aplicadas al cálculo de Disponibilidad se considera:

Los estados del sistema son solo dos: en funcionamiento y fuera de servicio. Los cambios de estado son producidos por eventos “falla” (de estado operativo a fuera

de servicio) o “reparación” (de fuera de servicio a opertivo). Los tiempos para fallar y los tiempos para reparar son descritos por la ley Exponencial. Se acepta que la rata de fallas (fallas por unidad de tiempo) viene dada por la ecuación

TPEF1

Se acepta que la rata de reparación (reparaciones por unidad de tiempo) viene dada por la ecuación

TPPR1

CONSIDERACIONES

1. La Disponibilidad mide una probabilidad y por tanto se estudia a través de modelos probabilísticos. Por la misma razón, no es una garantía absoluta de éxito.

2. Los valores “Horas Produciendo u Operable” y “Horas Fuera de Servicio” reflejan la situación del sistema y el ambiente. Por lo tanto, la Disponibilidad es un reflejo válido de la realidad que se está viviendo.

3. Aplicada al pasado, la Disponibilidad coincide con el “Factor de Servicio”, definido éste como:

periodo elen horas de Totaloperando Horas

FS

El FS es un valor histórico; tiene que haber transcurrido el tiempo. Es un ayer. Por tanto no es un valor probabilístico (es determinístico).

4. La Disponibilidad es dependiente de la Confiabilidad y la Mantenibilidad. Por lo tanto está afectada por varios factores; entre otros los siguientes:

Por lo que respecta a Confiabilidad:

Requisitos de rendimiento del sistema Limitaciones en logística de materiales Diseño de las instalaciones Restricciones administrativas

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148

Por lo que respecta a Mantenibilidad:

Eficiencia de la mano de obra Efectividad logística Diseño de las instalaciones Confiabilidad de la planificación Restricciones administrativas

5. La redundancia aumenta la Disponibilidad. Un equipo hace el trabajo pero se instalan dos o tres. Se aumenta la probabilidad de que el sistema opere pero se duplica o triplica la inversión. El principio de balance económico es determinante.

APLICACIONES Además del innegable valor y aplicación analítico-probabilístico de la función, la Disponibilidad tiene otras áreas de aplicación, entre las cuales destacaremos las siguientes.

1. La Disponibilidad puede aplicarse para evaluar estrategias en procesos de Planificación Estratégica-Funcional y Planificación Técnica. Por ejemplo:

Se espera que un sistema funcione el 95% de las veces que se requiera para operar y en los próximos doce meses se utilizará unas 60 veces.

Se desea saber cuántas veces es permisible que el sistema no funcione.

Según la estrategia operacional, RS = 0.95

Indisponibilidad = 1 0.95 = 0.05

Fallas esperadas = (0.05) (60) = 3

2. La Disponibilidad puede aplicarse para establecer la relación óptima entre los respectivos “Tiempo Promedio en Operación” (o entre fallas) y “Tiempo Promedio Fuera de Servicio”. Partiendo de la ecuación básica:

TPFSTPEPTPEPRS

Dividiendo ambos términos del miembro derecho de la ecuación por TPEP, se obtiene:

TPEPTPFS

RS

1

1

Asignando valores se puede elaborar la siguiente tabla: PARA UN “RS” DE: LA RELACIÓN TPFS/TPEP DEBE SER:

0.999 0.0001(*) 0.99 0.01 0.98 0.02 0.97 0.031 0.96 0.042 0.95 0.053 0.90 0.111

(*) Cuando la Disponibilidad tiende a 100 %, la relación TPFS/TPEP tiende a cero. No hay tiempo para paradas.

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149

3. La Disponibilidad puede aplicarse para estimar el “Número de Paradas” permisibles. De la ecuación:

producción de corridas de Numerosutilizable o oproduciend Horas

TPEP

producción de corridas de Númeroservicio de fuera Horas

TPFS

Se deduce que para una operación continua, el “Numero de corridas de Producción” está determinado por el número de interrupciones; esto es el “Número de Paradas” (NP).

Reemplazando y despejando se obtiene:

TPEPNP sutilizable Horas

Considerando que cuando RS tiende a 100 %, TPEP es mucho mayor que TPFS, tanto que TPFS tiende a cero, se concluye que para RS = 1 el TPEP tiende al tiempo total (T).

A continuación se revisan tres ejemplos de aplicaciones de estos principios, variando en cada caso la Razón de Servicio. Primer ejemplo: Sea RS = 0.99 y T = 8760 horas (un año de operación continua). El TPEP será:

TPEP = (0.99) (8760) = 8672 hrs. (para un año)

00011,08672

11

TPEPNP

Resultado que se puede interpretar de diferentes maneras; por ejemplo:

11 (once) paradas en cada 100.000 horas de operación

11 (once) paradas en cada 4.167 días de 24 horas (aprox.)

11 (once) paradas en cada 11 años, 5 meses y 2 días (aprox.)

1 (una) parada cada 9.091 horas de operación (aprox.)

1 (una) parada cada 379 días de 24 horas (aprox.)

1 (una) parada cada año y 14 días (aprox.)

Segundo ejemplo: Sea RS = 0.95 y T = 8760 horas (un año de operación continua)

TPEP = (0.95) (8760) = 8322 hrs. (para un año)

00012,08322

11

TPEPNP

12 (doce) paradas en cada 100.000 horas de operación

12 (doce) paradas en cada 4.167 días de 24 horas (aprox.)

12 (doce) paradas en cada 11 años, 5 meses y 2 días (aprox.)

1 (una) parada cada 8.333 horas de operación (aprox.);

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150

1 (una) parada cada 347 días de 24 horas (aprox.)

1 (una) parada cada 11 meses y 17 días (aprox.)

Tercer ejemplo: Sea RS = 0.90 y T = 8760 horas (un año de operación continua)

TPEP = (0.90) (8760) = 7884 hrs. (para un año)

00013,07884

11

TPEPNP

12 (doce) paradas en cada 100.000 horas de operación;

12 (doce) paradas en cada 4.167 días de 24 horas (aprox.)

12 (doce) paradas en cada 11 años, 5 meses y 2 días (aprox.)

1 (una) parada cada 8.333 horas de operación (aprox.), equivalente a:

1 (una) parada cada 347 días de 24 horas (aprox.)

1 (una) parada cada 11 meses y 17 días (aprox.)

4. a Disponibilidad puede aplicarse para estimar el máximo “Tiempo Promedio Fuera de Servicio” permisible. Por ejemplo:

Un sistema de bombeo de operación continua consta de 10 (diez) bombas. El conjunto tiene un TPEF de 700 horas. Se requiere que dicho sistema opere con una disponibilidad del 96%.

Se desea saber cuál es el máximo “Tiempo Promedio Fuera de Servicio” permisible para esas condiciones de operación.

TPFSTPEPTPEPRS

Reemplazando con los datos del problema y resolviendo algebraicamente:

horas 2996,0672-700TPFS

70070096,0

Máx

TPFSMáx

Por lo tanto, si durante el tiempo para el cual se establece RS = 0.96 la sumatoria de los tiempos fuera de servicio de todas las 10 bombas es mayor a 29 horas, el sistema no operará con una disponibilidad de 96%.

Efectividad de Sistemas Un sistema está formado por componentes, cada uno tiene un tiempo de vida aleatorio. Por lo tanto, el tiempo de vida del sistema también es aleatorio. Con frecuencia los especialistas en confiabilidad conocen las distribuciones de probabilidad de los tiempos de vida de los componentes y desean determinar la distribución de probabilidad del sistema. En la práctica puede ser muy difícil calcular directamente la distribución del tiempo de vida del sistema a partir de las

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distribuciones de los tiempos de vida de los componentes. Como los tiempos de vida de estos son independientes, esto puede realizarse mediante la simulación.

Para modelar la confiabilidad de sistemas complejos a partir de la confiabilidad de cada elemento constituyente, el primer paso es obtener una representación simple de un sistema complejo, mediante el uso de técnicas tales como diagramas de bloques funcionales, árboles de falla o cadenas markovianas.

Diagramas de bloques Esta técnica permite mostrar la arquitectura de un sistema mediante bloques que representan a los elementos específicos. La interconexión entre los bloques es básicamente de dos tipos: en serie y en paralelo.

Sistemas en serie

En la conexión en serie, la falla de un bloque ocasiona la falla del sistema. Un ejemplo de este tipo de conexión son dos bombas colocadas en serie con el fin de obtener una columna de agua determinada. La falla de una de las dos será suficiente para impedir que el suministro de la columna de agua deseada. Esta conexión se representa como:

Como la probabilidad de que se presente un evento, es el producto de las probabilidades de dichos eventos, se infiere que la confiabilidad es el producto de las confiabilidades de sus componentes, es decir:

P(s)=P(s1).P(s2).P(s3). … .P(sn)

En el caso de que todos los componentes tengan una distribución exponencial, siendo para el componente 1 P(s1)=e-V1.t, resulta:

P(s)=e(-v1-v2-v3…vn)t

Efectividad de Sistema es la probabilidad de que un sistema opere a toda capacidad durante un período dado.

Ejemplo: sean dos válvulas de solenoide (a y b) en serie en un circuito con rata de fallas de 0,05 fallas/año. La confiabilidad del conjunto para t igual a un año es:

V(conjunto)=Va+Vb=0,05+0,05=0,1/año

P(sconjunto)= e-v.t = e-0,1x1 = 0,905

Sistemas en paralelo En la conexión paralela, el sistema falla si todos los elementos fallan. La conexión en paralelo o “de redundancia” puede ser activa o pasiva.

Redundancia activa: Sucede cuando ambos elementos funcionan simultáneamente, y uno asume el servicio faltante de manera total o parcial al fallar el otro. Un ejemplo común son dos

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152

transformadores con capacidad máxima de 6 Mva cada uno funcionando en paralelo y absorbiendo, en condiciones normales, 3 Mva de carga individualmente.

Redundancia pasiva: Se presenta cuando un elemento se encuentra sin funcionar a la espera de la falla del otro, momento en el cual se conecta mediante conmutación manual o automática. Por ejemplo, dos computadoras de control de procesos que actúan una como respaldo de la otra.

Las conexiones en paralelo aumentan la confiabilidad, a costa de una mayor complejidad en el sistema. En teoría la mayor confiabilidad se obtiene con redundancias pasivas.

En estos sistemas la probabilidad que se presente un evento se deriva de la probabilidad de falla, no confiabilidad, del producto de la no confiabilidad de sus componentes, es decir:

P(f)=P(f1).P(f2).P(f3). … .P(fn)

Donde:

P(s)=1-P(f)=1- P(f1).P(f2).P(f3). … .P(fn)

En el caso de que todos los componentes del sistema tengan una distribución exponencial, y siendo P(s1)=e-V1.t, resulta:

P(s)=1-(1- e-V1.t). (1- e-V2.t). (1- e-V3.t). (1- e-V4.t)…. Ejemplo: dos válvulas solenoide en paralelo en un circuito con probabilidades individuales de falla/año de 0,05. Para que el sistema funcione con éxito, basta que una cualquiera o ambas válvulas operen correctamente, la confiabilidad del sistema para t=1 es:

P(s)=1-(1- e-0,05.1). (1- e-0,05.1)=1-0,00238=0,9976

Cálculo de la efectividad La expresión “que un sistema opere” debe interpretarse como que la Infraestructura, Sistema, Equipo o Dispositivo (ISED) objeto del estudio no falle si está en plena operación (confiabilidad) o como que esté en condiciones de operar siempre que es requerido (disponibilidad).

La expresión “a toda capacidad” debe interpretarse como la función que el ISED debe cumplir, según los requerimientos de operación durante el tiempo de referencia para el estudio. Por tanto,

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153

esta “capacidad” no necesariamente es la capacidad de diseño, la capacidad instalada, la capacidad real o la capacidad efectiva.

El objetivo debe ser maximizar la probabilidad de que el ISED opere a toda capacidad, siempre, o esté en todo momento disponible para operar a toda capacidad.

La expresión “un período dado” debe interpretarse como el tiempo establecido como referencia para el estudio. Debe ser un período en el cual el ISED no sufrirá cambios significativos ni en sí mismo, en el entorno operacional o en la cantidad y calidad de la función que de él se espera.

Para determinar la Efectividad de Sistema es necesario conocer:

a) Los “Estados” del ISED. Se refiere a las diferentes maneras como pueden presentarse los elementos del ISED.

b) La contribución relativa (%) que hace cada estado a la producción del sistema. c) El aporte (en términos relativos) que hace cada estado a la Efectividad del Sistema.

La “Probabilidad de Estado” se refiere a la probabilidad de ocurrencia de cada uno de los estados. Se aplica el Desarrollo Binomial o su tabulación en el Triángulo de Pascal.

xnxxnx qpxnx

nqpxn

xf

)!(!!)(

Donde:

p: probabilidad de ocurrencia o de supervivencia P(s)

q: probabilidad de no ocurrencia q=1-p o de falla P(f)

n: número de pruebas o elementos

x: cantidad a estimar probabilidad.

Expresándolo en términos de disponibilidad:

xnx

xnx

RSRSxn

PE

fPsPxn

PE

)1(

)()(

Ejemplo: Considerando solo dos estados: Operando u Operable (O) y Fallado o Fuera de Servicio (F)

El número de estados será siempre 2n, siendo “n” el número de elementos del ISED. El siguiente cuadro ilustra este principio:

Un equipo 21 = 2 O, F

Dos equipos 22 = 4 OO, OF, FO, FF

Tres equipos 23 = 8 OOO, OOP, OPO, POO, OPP, POP, PPO, PPP

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La “Contribución a Producción” se refiere a la cuota (%) que proporciona cada estado a la producción del ISED. La configuración del ISED tiene particular importancia en este aspecto.

Cada vez que se produce un estado (Probabilidad de Estado) se agrega al sistema lo que proporciona dicho estado (Contribución a Producción). La aportación a la probabilidad de que el Sistema opere a toda capacidad durante el tiempo de referencia para el estudio será:

Aporte a Efectividad de Sistema = Probabilidad de Estado x Contribución a producción

CONSIDERACIONES 1. Por ser una “probabilidad”, es un parámetro adimensional; es una fracción porcentual; no

tiene unidades.

2. Se refiere a un determinado ISED. El que es objeto del estudio. No es aplicable a ninguno otro.

3. La Efectividad del Sistema depende de muchos factores; entre otros los siguientes:

La configuración del ISED. Se refiere a la condición básica del diseño. El ISED puede ser de muchos componentes (complejidad estructural) y/o de

componentes de gran dificultad (complejidad técnica). El entorno operacional que además de fijar exigencias y condiciones operativas,

también es influido por el ambiente interno y externo.

4. El factor tiempo es importante. Si se utiliza el concepto de Confiabilidad, el tiempo de referencia para Efectividad del Sistema será el mismo tiempo “t” utilizado para el cálculo de confiabilidad de todos y cada uno de los elementos del sistema.

Si se utiliza el concepto de Disponibilidad, el tiempo de referencia para Efectividad de Sistema será el tiempo durante el cual el Tiempo Promedio Entre Fallas (TPEF) y el Tiempo Promedio Fuera de Servicio (TPFS) del sistema no varían.

Los parámetros fundamentales de cada uno de los elementos del ISED. Su Disponibilidad y sus determinantes Confiabilidad y Mantenibilidad.

5. Los algoritmos de cálculo de Efectividad del Sistema responden a sólidos principios estadísticos (distribución Exponencial, pruebas de Bernoulli, y otros).

Aplicaciones Mediante cinco ejemplos se revisan aplicaciones, con comentarios, de los principios de Efectividad de Sistema.

Primer ejemplo: Dos equipos en serie

Segundo ejemplo: Dos equipos en paralelo, sin redundancia

Tercer ejemplo: Dos equipos en paralelo, con redundancia, opciones uno u otro

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Cuarto ejemplo: Dos equipos en paralelo, con redundancia, confiabilidad mejorada

Quinto ejemplo: Dos equipos en paralelo, opciones uno, otro, o ambos.

Para hacer más demostrativos los ejemplos se han tomado condiciones especiales, tales como:

Para todos los casos se utilizan los mismos datos de los equipos (dos equipos, CA=0,90 y CB=0,80), excepto en el cuarto ejemplo.

Se establecieron condiciones operativas muy especiales.

Todas las consideraciones están subordinadas a los respectivos ejemplos y por lo tanto no necesariamente son de aplicación universal.

Ejemplo 1: Un sistema compuesto por dos equipos (A y B), funcionalmente en serie, actualmente en operación continua, con respectivas confiabilidad de CA = 0,90 y CB = 0,80

Se desea conoce la “Efectividad del Sistema”, en las condiciones dadas.

Reflexiones previas:

1. La confiabilidad de “A” es propia y particular de ese equipo. No es aplicable a otro equipo. Depende de sus “Tiempos Antes de Fallar” (TAF) y se caracteriza por su “Tiempo Promedio Entre Fallas” (TPEF).

2. Dichos parámetros están afectados y reflejan la situación real de dicho equipo y su entorno operacional.

3. Cualquier cambio en la condición del equipo, su entorno operacional, o en ambas cosas, producirá cambios significativos en el sistema y por tanto la confiabilidad del equipo no será la misma.

4. Para determinar la Confiabilidad de “A” fue necesario establecer un tiempo de referencia (Probabilidad que “A” no falle en las próximas X horas). Los cálculos no se muestran en el ejemplo.

5. Dicho tiempo será el tiempo de referencia para el estudio y por tanto será el mismo para la Confiabilidad de “B” y para la “Efectividad Sistema”

6. La confiabilidad de “B” es propia y particular de ese equipo. Son aplicables las mismas consideraciones hechas para “A”.

A continuación la hoja de trabajo para este ejemplo.

ESTADOS CONDICIÓN A B

PROBABILIDAD DE ESTADO

CONTRIBUCIÓN A PRODUCCIÓN

APORTE A EFECTIVIDAD

1 O O (.90) (.80) = .72 1.00 (100%) 0.72(72%)

2 O F (.90) (.20) = .18 0 0

3 F O (.10) (.80) = .08 0 0

4 F F (.10) (.20) = .02 0 0

Efectividad del Sistema: 72% (0.72)

Algunas aclaratorias:

1. Si la Confiabilidad de “A” es .90, su Desconfiabilidad será .10 Igualmente, si CB = .80, su Desconfiabilidad será .20 Se aplica la ley de probabilidades relativa a los límites y complemento.

2. “Probabilidad de Estado” es la probabilidad que ocurra el estado indicado. Se aplica la ley de probabilidades relativa a eventos independientes y excluyentes.

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3. “Contribución a Producción” es la cuota de producción que aporta cada estado. En este ejemplo, siendo un sistema funcionalmente en serie, se requiere que operen ambos equipos simultáneamente para que el sistema cumpla la función deseada.

4. “Aporte a Efectividad” es la contribución que hace cada estado al sistema. El estado “1” (ambos equipos operando u operables) aporta o aportaría el 100% de la función, pero ocurre solamente el 72% de las veces. Por lo tanto, su contribución al sistema es solo una setenta dozava parte de la función que el sistema debe cumplir.

5. Sumando los aportes de cada estado se tendrá la efectividad del sistema. En este ejemplo sería 72 + 0 + 0+ 0 = 72

6. El resultado final Efectividad de Sistema = 72 significa que el sistema en cuestión (y solo él) operando en las condiciones indicada (y solamente en esas condiciones) será efectivo un 72% de las veces que opere.

Ejemplo 2: Un sistema compuesto por dos equipos (A y B), funcionalmente en paralelo, tal que uno cualquiera hace el 50% de la función, actualmente en operación continua, con respectivas confiabilidad de CA = 0,90 y CB = 0,80. Por condiciones de operación se utiliza uno u otro pero nunca ambos.

Se desea conoce la “Efectividad del Sistema”, en las condiciones dadas.

Cabe destacar que el sistema y los equipos son idénticos al ejemplo anterior pero se modifica la estructura del sistema (ahora en paralelo) y se pone como condición que cada equipo puede realizar el 50% de la función.

A continuación se muestra la hoja de trabajo para este ejemplo.

ESTADOS CONDICIÓN A B

PROBABILIDAD DE ESTADO

CONTRIBUCIÓN A PRODUCCIÓN

APORTE A EFECTIVIDAD

1 O O (.90) (.80) = .72 1,0 (100%) 0,72 2 O F (.90) (.20) = .18 0,5 (50%) 0,09 3 F O (.10) (.80) = .08 0,5 (50%) 0,04 4 F F (.10) (.20) = .02 0,0 (0,0%) 0,00

Efectividad del Sistema: 0.85 (85%)

Cabe destacar que siendo los equipos de los dos anteriores ejemplos, idénticos en todo, hasta en su Confiabilidad, en el segundo caso la Efectividad del Sistema aumenta trece puntos (de 72 a 85) debido a la configuración del sistema (funcionalmente en paralelo y se acepta que cada equipo puede hacer 50% del trabajo).

Ejemplo 3: Un sistema compuesto por dos equipos (A y B), funcionalmente en paralelo, tal que uno cualquiera hace el 100% de la función, actualmente en operación continua, con respectivas confiabilidad de CA = 0,90 y CB = 0,80. Por condiciones de operación se utiliza uno u otro, pero nunca ambos.

Se desea conoce la “Efectividad del Sistema”, en las condiciones dadas.

A continuación se muestra la hoja de trabajo para este ejemplo.

ESTADOS CONDICIÓN A B

PROBABILIDAD DE ESTADO

CONTRIBUCIÓN A PRODUCCIÓN

APORTE A EFECTIVIDAD

1 O O (.90) (.80) = .72 1 (100%) 0,72 2 0 F (.90) (.20) = .18 1 (100%) 0,18 3 F 0 (.10) (.80) = .08 1 (100%) 0,08 4 F F (.10) (.20) = .02 0 (0,0%) 0,00

Efectividad de Sistema: 98% 0.98

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Comparando este ejemplo con el anterior surgen algunas consideraciones. Entre otras las siguientes:

Para propósitos ilustrativos respecto a la Efectividad de Sistemas, en cada caso se han puesto condiciones operativas especiales.

La diferencia significativa entre los dos sistemas es configuración. Aunque los equipos son idénticos en todo, hasta en su confiabilidad, en el primer caso cada equipo puede hacer solo el 50% mientras que en el segundo caso cada uno puede hacer el 100% de la función.

Estando el sistema en operación con el equipo “A”, si este falla se restablece la condición operativa del sistema de inmediato con el equipo “B”. Son equipos alternos; el uno es respaldo del otro (redundancia). Por condición del ejemplo, nunca operarán al mismo tiempo ambos equipos, por lo tanto no existe la probabilidad de falla simultánea.

Ejemplo 4: Un sistema compuesto por dos equipos (A y B), funcionalmente en paralelo, tal que uno cualquiera hace el 100% de la función, actualmente en operación continua, con respectivas confiabilidad de CA = 0,90 y CB = 0,90. Por condiciones de operación se utiliza uno u otro, pero nunca ambos.

Se desea conoce la “Efectividad del Sistema”, en las condiciones dadas.

Cabe destacar que el sistema es exactamente el mismo que en el ejemplo anterior (con equipo alterno, redundancia) excepto que se ha mejorado la confiabilidad del equipo B en aprox. 10% (de 0,80 a 0.90)

A continuación se muestra la hoja de trabajo para este ejemplo.

ESTADOS CONDICIÓN A B

PROBABILIDAD DE ESTADO

CONTRIBUCIÓN A PRODUCCIÓN

APORTE A EFECTIVIDAD

1 O O (.90) (.90) = .81 100% 81 2 O F (.90) (.10) = .09 100% 9 3 F O (.10) (.90) = .09 100% 9 4 F F (.10) (.10) = .01 0 0

Efectividad de Sistema: 99% 0.99

Mejorar la confiabilidad del equipo B es labor conjunta entre ingenieros de proceso, operadores, mantenedores, y funciones de apoyo. (concepto de sistema y trabajo en equipo).

Lograr un incremento de 1% en Efectividad del Sistema es (en este ejemplo) resultado de mejorar la confiabilidad de B en aprox. 10%. Debe existir un balance costos-beneficios para justificar el plan de mejoramiento de la Confiabilidad (concepto de balance económico).

Para el aumento de la Efectividad del Sistema no hubo (en este ejemplo) inversión de capital. Reducir la frecuencia de fallas y disminuir los tiempo fuera de servicio serían las contribuciones de Mantenimiento. El ejemplo ilustra una de las tantas maneras como Mantenimiento se convierte en función generadora de beneficios. Ejemplo 5: Un sistema compuesto por dos equipos (A y B), funcionalmente en paralelo, tal que uno cualquiera hace el 100% de la función, actualmente en operación continua, con respectivas confiabilidad de CA = 0.90 y CB = 0.80. Por condiciones de operación se utiliza uno, otro, o ambos.

Se desea conoce la “Efectividad del Sistema”, en las condiciones dadas.

Cabe destacar que el sistema es exactamente el mismo del segundo ejemplo. Cada equipo puede realizar solo el 50% de la función del sistema. El sistema cumplirá su función solamente cuando estén operando ambos equipos. En el presente quinto ejemplo se ha modificado la condición operativa (de uno u otro pero nunca ambos se modificó a uno, otro, o ambos).

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Aplicando la ley de probabilidades para eventos independientes y no excluyentes se tie

P(A U B) = P(A) + P(B) P(A/B)

P(uno, otro, o ambos) = P(A) + P(B) P(A y B)

Pf (A U B) = Pf (A) + Pf (B) Pf (A/B)

Pf (A U B) = 0.10 + 0.20 (.10)(.20)

Pf (A U B) = 0.28

Ps (sistema) = 1 0.28 = 0.72

El sistema será efectivo (100% de la función que de él se espera) siempre que estén funcionando ambos equipos y esa condición ocurre el 72% del tiempo.

La Efectividad del Sistema será = (.72) (100) = 72

Comparando estos resultados con los del segundo ejemplo se aprecia una disminución de 13 puntos en la Efectividad del Sistema. En efecto, al operar al mismo tiempo “A” y “B” existe la probabilidad de falla simultánea en ambos equipos. Esta probabilidad no existe si la condición de operación es uno u otro pero nunca ambos.

Ejemplo 6: Un sistema en una estación de bombeo formada por 4 motores a gas trabajando en paralelo. El sistema opera con 3 unidades u una en reserva y que no opera sino bajo estas condiciones. Se establece que “O” cuando el equipo está operando y “P” cuando está parado. El modelo de funcionamiento es el siguiente:

Motores → 1 2 3 4 Estado 1 O O O O Estado 2 O O O P Estado 3 O O P P Estado 4 O P P P Estado 5 P P P P

El comportamiento de este sistema puede ser simulado por una distribución binomial considerando una confiabilidad dada de P(s)=0,90; la cual debe obtenerse de un estudio de confiabilidad.

Para los cálculos se tiene que:

Estado del sistema

Número de equipos en operación

Unidades paradas

Contribución como % de la Capacidad

Máxima 1 4 0 100 2 3 1 100 3 2 2 67 4 1 3 33 5 0 4 0

Suponiendo P(s)=0,90 se calcula la probabilidad de que con las 4 unidades, ninguna esté parada, 1 parada, 2 paradas, 3 paradas y las 4 paradas, usando la fórmula de la distribución binomial:

xnxxnx qpxnx

nqpxn

xf

)!(!!)(

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Donde n es el espacio muestral o cantidad de experimentos, x es la cantidad de éxitos o en este caso la cantidad de equipos parados, p es la confiabilidad y q la no confiabilidad, q=1-p. entonces la probabilidad de que las 4 máquinas estén operativas (Estado 1) es:

6561,010,0.90,0)!44(!4

!410,0.90,044

)4( 04444

xf

Y por es contrario que todas estén inoperativas (Estado 5):

0001,010,0.90,0)!04(!0

!410,0.90,004

)0( 040040

xf

En resumen:

Estado F(x) 1 0,6561 2 0,2916 3 0,0482 4 0,0036 5 0,0001

Por lo tanto la efectividad del sistema será:

Estado Probabilidad de unidades operando Capacidad Contribución al

sistema 1 0,6561 1,00 0,6561 2 0,2916 1,00 0,2916 3 0,0482 0,67 0,0322 4 0,0036 0,33 0,0012 5 0,0001 0,00 0,0000

0,9811

Lo que quiere decir, que de cada 100 horas de operación probablemente el sistema operará 98,11 horas.

Capacidad efectiva del sistema El concepto de Capacidad Efectiva del Sistema permite la transformación de un parámetro probabilístico (Efectividad de Sistema) en un parámetro medido en términos de unidades producidas. (Capacidad Efectiva).

En términos del rendimiento del sistema es la utilidad o valor esperado, en términos cuantitativos, cuando el sistema es operado y mantenido de acuerdo políticas, normas y procedimientos preestablecidos.

En términos de la demanda, la Capacidad Efectiva es el nivel de demanda que se puede satisfacer con la producción del sistema, considerando el comportamiento del sistema en términos de su comportamiento dentro del correspondiente contexto operacional. Es decir, el estudio de sus fallas (Confiabilidad) y su capacidad de reparación (Mantenibilidad)

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160

PROCESO DE CÁLCULO

El principio fundamental se puede expresar de la siguiente manera: Si la utilidad del resultado de una alternativa es “U” y la probabilidad de obtener tal resultado es “p”, la utilidad de la situación será “Up” ((Von Neumann y Morgenstern).

La capacidad máxima del sistema Ui es la mayor utilidad o valor que el sistema es capaz de producir. Se puede considerar en términos de la capacidad de diseño o bien según la capacidad real en la situación ideal de ausencia total de fallas.

Se denomina Factor de Efectividad () la probabilidad de que un sistema opere a su capacidad máxima instalada durante un período calendario dado.

La expresión “capacidad máxima instalada” pone de manifiesto que debe considerarse la capacidad real, la cual no necesariamente es la capacidad de diseño. En este sentido el contexto operacional dentro del cual debe funcionar el sistema tiene influencias significativas.

El Factor de Efectividad es: Probabilidad. Es un valor máximo. Está referido a la capacidad real del sistema. La Confiabilidad también es probabilidad pero difiere del Factor de Efectividad por cuanto es un valor circunstancial (no máximo) y se refiere al comportamiento de las fallas, sin considerar los volúmenes producidos.

Por otra parte, el Factor de Efectividad difiere del concepto de Disponibilidad por cuanto ambos son probabilidad pero la Disponibilidad es un valor circunstancial (no máximo) válido para el período durante el cual el sistema no modifique sus Tiempo Promedio en Servicio y Tiempo Promedio Fuera de Servicio y no considera los volúmenes producidos.

CÁLCULOS La Capacidad Efectiva del Sistema viene dada por la expresión

Us = α . Ui En donde:

Us = Capacidad Efectiva del Sistema

α = Factor de Efectividad

Ui = Capacidad máxima del sistema

CONSIDERACIONES Y APLICACIONES La Capacidad Efectiva se expresa en las mismas unidades de producción, las cuales por lo general son las misma de la capacidad de diseño y también coinciden con las unidades para medir la demanda. La variedad es casi infinita.

Además de medir el rendimiento del sistema, la Capacidad Efectiva permite medir los déficits o los excesos de capacidad instalada y en consecuencia orientar las decisiones a que hubiera lugar.

La Capacidad Efectiva difiere del concepto de Factor de Servicio ya que éste se refiere al pasado; por tanto no tiene valor predictivo. Tampoco permite medir las deficiencias o excedentes de capacidad.

Asociada a los parámetros económicos, la Capacidad Efectiva permite establecer valores óptimos para establecer máximos rendimientos del sistema.

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4.6. El Sistema de Mantenimiento Cualquier Sistema de Mantenimiento es un ordenamiento de elementos relacionados o conectados entre sí para formar una unidad organizacional integral, con el fin de lograr determinados objetivos dentro de un cuadro de limitaciones dadas. El Sistema de Mantenimiento facilita los procesos decisorios, promueve un alto desempeño de la función y posibilita el control de la gestión. Los elementos, objetivos y ordenamiento tienen aspectos que son comunes y aplicables a todos los casos, como también aspectos que son propios, particulares y exclusivos de cada caso. Por tanto se puede concluir que no existe un sistema de mantenimiento universal, aplicable de manera total y absoluta a todos los casos posibles.

Sistema de mantenimiento y sistemas de información No puede existir un sistema de mantenimiento eficiente si no se dispone de una fuente confiable y oportuna de datos. Sin embargo, según las circunstancias de cada caso, un Sistema de Mantenimiento puede funcionar eficientemente con sistemas manuales y hasta rudimentarios para el manejo y procesamiento de la información, o con sofisticados programas computarizados, o con complejos sistemas de información asistidos por computadora.

Un Sistema de Mantenimiento Asistido por Computadora es una valiosa ayuda. Sin embargo, solo proporciona información organizada; no resuelve porque es incapaz de decidir.

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Para todos los efectos, deben seguirse los principios de “Gerencia del Dato”. El principio fundamental es crear valor agregado a través de la información.

Los principios de Gerencia del Dato incluyen:

Aseguramiento y control de calidad del dato Proceso de captura del dato Procesos de preparación y registro del dato Control de calidad de la base de datos Emisión de informes regulares (generados automáticamente por el sistema) Emisión de informes especiales (generados según requerimientos específicos y

eventuales)

Cada informe, regular o especial, debe ser de utilidad real, práctica y amigable para el usuario; por lo tanto, debe tener un diseño preliminar, según los mejores intereses del usuario.

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5. MANTENIMIENTO FERROVIARIO El mantenimiento de una vía férrea es un aspecto esencial de la gestión de la organización ferroviaria, la cual incide de forma sustancial en la calidad del servicio. A pesar de la creciente tendencia a la mecanización en la mayor parte de las operaciones, la proporción de los costos de la mano de obra en el costo total sigue siendo significativo.

El mantenimiento comprende dos acciones principales:

1. El mantenimiento normal, cuyo fin es que la vía se encuentre en todo momento en estado adecuado para la circulación de los trenes u otros equipos relacionados con la vía.

2. La renovación de la vía, o mantenimiento mayor, que se caracterizan por la sustitución sistemática de los elementos de la vía sometidos a desgastes o fallas imprevistas. Estas pueden ser de mayor o menor magnitud en relación con su condición y requerimiento.

5.1. Finalidad del Mantenimiento de la Línea Férrea. Garantizar la operatividad de la vía al 100 % de su disponibilidad durante los itinerarios

de trenes u otros usos de la vía. Garantizar el confort y la seguridad tanto de los usuarios como del equipo rodante. Aumentar la vida útil de los materiales de la vía. Minimizar los costos de mantenimiento.

Evolución del mantenimiento de la vía férrea. El mantenimiento de la vía es uno de los aspectos que históricamente ha generado mayores costos de conservación en el ferrocarril, considerando tanto la ejecución del mantenimiento normal además de las sustituciones puntuales de algunos tramos de vía y grandes operaciones de sustitución programada.

En una primera época se hacia por el método previsivo, es decir se intervenía al mismo tiempo la vía preventiva y manualmente los defectos detectados por el personal encargado de la vía férrea.

Después de la Primera Guerra Mundial el mantenimiento comenzó a realizarse de una manera sistemática, programada por períodos y tramos ferroviarios según su condición. Unas eran renovaciones integrales, otras renovaciones parciales.

En la actualidad, la mejor calidad de los elementos de la vía ha permitido establecer revisiones cíclicas que se adaptan a la naturaleza de cada tramo y a las necesidades del tráfico en el mismo. Para ello se establecen inspecciones periódicas cuyos resultados generan un programa periódico que, por lo general es anual y por tramos. Un importante desarrollo ha sido la bateadora, que es una máquina de vía utilizada para la nivelación y compactación del balasto, dotada de bates vibrantes que se introducen en la capa de balasto y lo compacta enérgicamente bajo las traviesas para dotarlas de un asiento estable y una posición exacta.

A su vez puede ser también una bateadora niveladora, siendo así una máquina de vía que, además de batear, mide los defectos del trazado de la vía y los corrige, colocándola en su posición exacta en planta y alzado, también hay bateadoras ligeras o individuales, se trata de una herramienta ligera que permite realizar la nivelación traviesa por traviesa en operaciones de sustitución de las mismas.

Rehabilitación de la vía férrea. Según el concepto general, rehabilitar es habilitar de nuevo, poner en actividad algún equipo o sistema que ha estado inoperante o fuera de servicio por un tiempo determinado, más o menos

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largo y cuya rehabilitación, comprende el mantenimiento y/o reemplazo de la mayoría de sus componentes y accesorios.

En la rehabilitación de una vía férrea, generalmente un tramo, se debe considerar dos aspectos fundamentales:

a) El costo de la rehabilitación incluye materiales, mano de obra y equipo utilizados en la misma.

b) El tiempo que dura la rehabilitación desde la inspección técnica, la planificación y la ejecución de la misma.

c) Rehabilitación bajo tráfico.

Una rehabilitación, de acuerdo a las necesidades, puede realizarse en una vía férrea por sectores, de acuerdo a sus condiciones y destinos, permitiendo el tráfico ferroviario con restricciones de velocidad en los trenes a fin de garantizar:

a) Tráfico con velocidad controlada. b) Cumplimiento del servicio de trenes. c) Seguridad ferroviaria.

Los sectores más críticos se pueden programar para reemplazo total y continuo en días de tráfico no programado.

Normalmente los parámetros que reflejan el estado global de la vía suelen ser los siguientes:

Nivelación longitudinal, considerando normales desviaciones de hasta 1 mm. Nivelación transversal, considerando normales desviaciones de 0,6 mm. Perfil en planta de la vía. Considerando normal desviaciones hasta 1,5 mm. Flechado de vías. Variación del ancho de vía. Estado de la superficie del carril, considerando en este valor longitudes de onda de

1,50 a 1,90 m.

Iniciación al mantenimiento de la vía férrea: La base técnica de la vía férrea consiste en mantenerla equilibrada mediante el "anclaje" que ofrecen el peso de los durmientes y su empotramiento dentro del balasto o de la placa, todo lo cual contrarresta las tendencias al movimiento de la misma, motivada por los cambios de temperatura de los rieles, los movimientos por reemplazo de durmientes, nivelación y alineación de la vía, y otras reparaciones de cualquier clase, que alteren la posición de estos elementos, porque tienden a disminuir dicho anclaje provisionalmente, favoreciendo o propiciando consecuentemente el deslizamiento de la vía.

a) Rieles: Es por esto que para el reemplazo de los rieles, por ejemplo, se debe tomar en cuenta la temperatura de los rieles y la temperatura media o de equilibrio, y realizar este reemplazo a la hora que los rieles estén sometidos a mínimas contracciones, lo que sólo sucede cuando la temperatura del riel esta próxima a su temperatura media.

b) Durmientes: Los cambios de durmientes deben hacerse salteados, teniendo como patrón la tercera parte de los durmientes en una longitud de 18 metros. Otros accesorios de los durmientes, como fijaciones y asientos de los rieles, etc., se pueden reemplazar en cualquier época del año, pero no deben aflojarse las fijaciones seguidas de varios durmientes consecutivos.

c) Nivelación: En general, las diferentes formas conocidas para nivelar la vía, ya sea manual o con máquinas calzadoras mecanizadas, tienden a desconsolidar la vía y a hacerla perder su propia estabilidad, aunque sea ocasionalmente, por esto estos

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trabajos deben hacerse siguiendo ciertas reglas generales, dependiendo del tipo de vía si es clásica o elástica.

1. Con la vía clásica, las juntas de rieles actúan como disipadores y la nivelación puede realizarse en cualquier tiempo y forma (manual o mecanizada).

2. No deben realizarse levantes de la vía mayores de 100 mm (4”) de un sólo envión, para proteger los rieles, además por la realimentación del balasto hasta un nuevo pase de levante.

3. En la vía elástica, hay que tener en cuenta la temperatura del día, debido a sus variaciones y a que el riel largo soldado se elonga sin disipación de calor en tramos cortos, debido a la longitud del riel soldado, por lo que es recomendable realizar la nivelación cuando la temperatura ambiental sea moderada.

4. En el caso de que fuera estructuralmente necesario (por una emergencia, por ejemplo), sería necesario reducir la velocidad de los trenes en los tramos bajo emergencia.

5. En general, deben imponerse precauciones limitando la velocidad de los trenes si se comprueban tramos de vía desconsolidados.

d) Alineación: Aunque la alineación no desconsolida sensiblemente la vía, aún cuando los extremos de los durmientes queden bien balasteados, se deben seguir las reglas de la nivelación. Para llevar la vía a su correcta alineación, el movimiento debe limitarse a no más de 10 mm en un solo jalón.

Tanto la nivelación como la alineación, deben realizarse con referencias topográficas si el procedimiento es manual y, si es mecanizado con calzadoras computarizadas, se hace con el procedimiento establecido en el equipo, (láser, sistema de alineación por cuerdas o 3 puntos ).

a) Balasto: Dependiendo de su mayor o menor contaminación, se criba y retorna a su lecho ó se completan los niveles de relleno del balasto, tanto vertical como horizontalmente. Si se requiere reponer balasto por desplazamiento del mismo, se realiza de acuerdo a las cantidades necesarias. El vaciado de balasto sobre la vía se realiza con vagones especiales llamados balasteros, dosificando según lo requerido en los puntos defectuosos o, con vaciado de camiones y posterior acomodo del balasto sobre la vía con otros equipos.

b) Entorno de la vía: Es importante conservar las condiciones naturales alrededor de la vía, así como las artificiales para protegerla de su ambiente, como por ejemplo, las cunetas y contracunetas, taludes, bordes de plataformas de la vía, sistemas de drenaje y sus cabezales, maleza sobre y al lado de la vía férrea, las cuales se deben atacar con herbicidas adecuados para proteger la flora y la fauna, en caso de cercanías a cursos de agua natural como son los morichales, lagunas, ríos, etc.

c) Demanda del mantenimiento: La necesidad del mantenimiento se evalúa valorando: 1. El daño sufrido por los distintos componentes y accesorios de la vía. 2. Las características físicas relacionadas con la resistencia de la vía,

como son: rigidez, módulo de vía, etc. 3. Disposición geométrica de la vía: alineación, nivelación, peralte,

alabeo, ancho de vía. 4. El daño a éstos elementos de la vía señala la necesidad de

mantenimiento y su importancia para el sistema ferroviario en sí.

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5.2. Filosofía y Tendencias del Mantenimiento de la Vía Férrea. El mantenimiento de la vía férrea debe estar enfocado hacia la determinación y eliminación de las debilidades en cuanto a las condiciones de la vía, usando criterios técnicos por parte del personal de planificación, de inspección, de dirección y de ejecución, que está involucrado en la preservación de la vía férrea.

Por extensión se debe instruir al personal que opera los trenes sobre la ejecución, en grado óptimo, de las maniobras que se realizan, a fin de no causar daños a la estructura ferroviaria, para así establecer criterios de Mantenimiento Integral.

a) Se deben detectar las necesidades del mantenimiento y orientar los objetivos de programas hacia la solución de los problemas, para lo cual se debe:

1. Identificar los defectos. 2. Determinar las acciones más prioritarias. 3. Especificar el procedimiento más recomendable para resolver el

problema. b) Objetivo: Detectar debilidades de mantenimiento y establecer criterios de

Mantenimiento Integral. c) Meta: Detectar las necesidades de Mantenimiento y orientar los objetivos del programa

hacia la solución de problemas. d) Metodología: Impartir instrucción conceptual. e) Producto: Lineamientos para establecer métodos y técnicas a utilizar en un programa

de mantenimiento.

Estadísticas de mantenimiento de la vía férrea. La vía férrea debe estar disponible permanentemente para el tráfico ferroviario, a fin de evitar demoras en los itinerarios de trenes, sea cual fuera el propósito de éstos. Se aplican estadísticas para medir la condición de la vía férrea: disponibilidad física y uso de la disponibilidad.

Disponibilidad Física (DF) y Condición Fuera de Servicio(FS):

Es la condición que debe tener la vía férrea, en un porcentaje acordado con el Departamento de Operaciones Ferroviarias, a fin de estar disponible el mayor tiempo de uso posible. Con las siguientes fórmulas se cuantifica esta relación:

100*)totaleskmservicioenkmDFa

100*)totaleskm

FSkmtotaleskmDFb

100*1)totaleskm

FSkmDFc

Uso de la Disponibilidad(UD): Es el tiempo que la vía férrea es utilizada para el tráfico ferroviario y se mide en comparación con la disponibilidad física y el número de horas de tráfico programadas. Usando la siguiente fórmula, siendo una de las más prácticas y universales:

100*totaleskm

FSkmtotaleskmUD

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Logística para el mantenimiento de la vía férrea.

El mantenimiento de la vía férrea debe programarse, a menos que sea un defecto de la vía que tenga que corregirse de inmediato.

En todo caso y debido a que los materiales ferroviarios en Venezuela, son de importación y los que no, de producción muy especializada y limitada, y debido a la escasa demanda del mercado ferroviario, se debe mantener una cantidad, determinada por el ciclo de vida de cada uno de los componentes y accesorios, así como una cantidad adicional para cubrir reemplazos por accidentes, o por deterioro prematuro.

Previsiones para cubrir emergencias o paradas no programadas:

a) Mantener una logística para la resolución de fallas imprevistas en cuanto a la reserva del material, su disponibilidad inmediata, su traslado y el personal disponible para una resolución del problema, así como de los equipos auxiliares de trabajo.

b) Mantener una logística en cuanto a la preparación continua del personal utilizado en las tareas del mantenimiento.

c) Mantener una logística en cuanto a la comunicación inmediata entre los que reportan el defecto de la vía y los que ejecutan la tarea de resolver el problema.

d) Mantener una logística para el suministro de alojamiento y manutención del personal involucrado en las emergencias.

e) Mantener un stock de repuestos disponibles para cubrir emergencias con daño irreversible a la vía, de un 5 % por lo menos, del total de kilómetros de las vías principales, según sus características.

5.3. Planificación del Mantenimiento. El mantenimiento de la vía férrea se debe planificar a través de la organización del mismo, debe analizarse y estudiarse cuidadosamente, considerando sus particularidades específicas. Estas son:

a) Unidades de mantenimiento: Son las responsables directas de la ejecución. b) Tecnología del mantenimiento: Si es manual o automatizado. c) Régimen de trabajo: Días hábiles, días feriados, días continuos y horarios. d) Tipos de producción del trabajo: Rendimiento por longitud/horas o días, rendimiento

por clase de material ferroviario, rendimiento por hora disponible, etc. e) Calificación de la fuerza de trabajo: Calificación del personal requerido para el

mantenimiento (labor directa y labor indirecta). f) Medios técnicos disponibles: Material ferroviario, equipos y personal de apoyo

externo (mecánicos, electricistas, servicios de combustibles, lubricantes y grasas, soldadores, etc.).

Definición de Zona Homogénea de Vía. El seguimiento de las fallas en la vía ferroviaria permite afirmar que aunque se tienen tramos con la misma edad, condiciones y carga acumulada, se puede encontrar que muchos de estos no presentan el mismo envejecimiento y deterioro. Por otro lado se tiene también el caso de tramos, con menos tiempo operacional, que presentan más deterioro que otros tramos más solicitados. Por otra parte, se conoce también que, aunque la carga aplicada por el tren en un tramo de vía sea igual, los esfuerzos recibidos por la misma no lo son.

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Esto demuestra que las características no se pueden determinar directamente, sino por el contrario, adaptarla a la especificidad de cada Zona Homogénea de Vía (ZHV) en lugar de cada tramo o sector de vía. La ZHV permite su uso como instrumento de gestión de mantenimiento.

Zona Homogénea de Vía (ZHV) son aquellos tramos de vía con desgastes, esfuerzos y condiciones operacionales similares que adicionalmente puedan presentar una condición homogénea en cuanto a edad, superestructura, condiciones ambientales, diseño y trazado.

Por ejemplo, según el comportamiento de las ZHV, los tramos ferroviarios podrían agruparse en grupos o familias como los siguientes:

Aparatos de Vía Terminales sobre concreto. Aparatos de Vía Terminales sobre balasto. Aparatos de vía intermedios sobre concreto. Aparatos de vía intermedios sobre balasto. Aparatos de vía suplementarios sobre concreto. Aparatos de vía suplementarios sobre balasto. Curvas con radio menor a 600 m sobre concreto. Curvas con radio menor a 600 m sobre balasto. Curvas con radio mayor a 600 m sobre concreto. Curvas con radios mayor a 600 m sobre balasto. Largos rieles soldados y otras categorías de acuerdo a la vía.

Sistemas de control técnicos administrativos Los sistemas de control técnicos administrativos consisten en procedimientos que tengan como objetivo la captación, evaluación y utilización de información tanto técnica como administrativa de las actividades más sobresalientes y pertinentes del Departamento o Gerencia de Mantenimiento de las Vías Férreas y las Estructuras.

Los sistemas empleados pueden llevarse manualmente o automáticamente y se utilizan como herramientas de trabajo destinadas a lograr que el mantenimiento de las vías férreas sea oportuno eficaz y económico.

Visión general del mantenimiento de las vías férreas y sus estructuras. El Departamento o Gerencia de Mantenimiento de las Vías y Estructuras, no solo mantiene la superestructura ferroviaria sino también la infraestructura: puentes, drenes longitudinales y transversales, carreteras de acceso, estaciones, galpones de almacenamiento, talleres.

Debido a que el personal de mantenimiento de vías realiza su trabajo a todo lo largo de la geografía de la red ferroviaria, fuera del ámbito de las oficinas y alejados la mayor de las veces muchos kilómetros de las estaciones de la red, su actuación dentro de la organización es a veces desconocido y poco apreciado. Sin embargo cuando se analizan las distintas actividades de la organización para fines de descripción de cargos y establecimiento de rangos salariales, se sorprenden los analistas al darse cuenta sobre la intensidad y lo inmediato del impacto de lo que se hace, como lo hacen y con que lo hacen.

La característica general de los trabajos es su diversidad y la movilidad de la gente que lo ejecuta. Se pueden identificar cerca de 60 clases diferentes de actividades de mantenimiento asociados con distintas clases de cuadrillas (1 hombre por cada 2 km de longitud de vía generalmente) que se mueven continuamente cientos de kilómetros de un lado a otro fuera del ámbito de la vía férrea y dentro de ella propiamente.

Visto lo anterior, es fácil comprender la importancia y significación de los sistemas de control del área técnica y los del área administrativa.

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Organización funcional La estructura de la organización va en relación directa con las funciones de la organización y para el caso de una Gerencia o Departamento de Mantenimiento de Vías y Estructuras se hace necesario identificar las grandes áreas afectadas por el mantenimiento:

Patios y Estaciones Puentes y Alcantarillas Vía Principal Apartaderos Cambiavías Señales Cercas y Carreteras de acceso Pasos a Nivel Túneles

Las áreas antes descritas tienen un denominador común llamado la progresiva de referencia, parámetro de gran significación a la hora de los análisis de los costos de mantenimiento y la evaluación del comportamiento estructural de los distintos elementos que conforman la vía férrea y sus estructuras.

Por otra parte la diversidad de las actividades es grande y cada una debe ser identificada sin ambigüedades y con ella debe ir acompañada tres parámetros fundamentales de referencia:

La unidad de medida de la actividad. La cantidad de unidades realizadas. Las horas – hombre empleadas en la ejecución de la actividad.

En ciertas actividades se hace necesario identificar también algunos parámetros de referencia física del material por ejemplo en el caso de las traviesas, si son de madera o de hormigón, si pertenecen a un puente, a un cambiavías, a un paso a nivelo a la vía regular.

Cuando se trata de rieles se debe identificar su longitud y peso por ejemplo riel de 12 metros 100 libras/yd o UIC60, de 18, 24 o riel soldado.

Descritas en forma general las áreas de afectación del mantenimiento y los parámetros que deben acompañar la identificación de cada actividad, se puede visualizar una estructura organizacional que se responsabilice del mantenimiento de las áreas antes descritas.

De tenerse en cuenta que la estructura va a ser mayor o menor según sea el tamaño de la red ferroviaria y variará de acuerdo a parámetros geográficos y estructurales propiamente del trazado ferroviario. La experiencia será en estos casos la mejor aliada del planificador.

Si se agrupan las áreas descritas, puede considerarse a las cuadrillas especializadas para tomar cargo de la ejecución de los distintos trabajos en respuesta a las solicitudes de mantenimiento que surjan dentro de ellas. O pueden agruparse varias áreas en una y crear la estructura adecuada para su mantenimiento. Por ejemplo:

Una cuadrilla con dedicación exclusiva al mantenimiento de cambiavías Para el mantenimiento de puentes y alcantarillas. También se puede considerar una cuadrilla dedicada exclusivamente al mantenimiento

de edificios, galpones y talleres en las estaciones respectivas o, Una cuadrilla dedicada únicamente a la nivelación y alineación continua.

Sea cual fuese el resultado de la organización estructural, el parámetro cuadrilla es el más importante en los asuntos del mantenimiento y son ellas las responsables directas de movilizarse a

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donde sea necesario y ejecutar lo que sea necesario cuando sea necesario para suprimir o mitigar un problema de mantenimiento.

La cuadrilla, en sí, es la que proporciona el parámetro de fuerza laboral o capacidad de hacer y es la que consume horas-hombre de labor directa en la realización de la actividad.

Por encima de la estructura de las cuadrillas, se debe colocar la estructura de supervisión técnica-administrativa en donde se encuentran personas con cargos de Supervisores de una o más cuadrillas. Por encima de estos, se encuentran a su vez personas con cargos de Supervisores Generales de varios supervisores y por encima de los Supervisores Generales se encuentra el Superintendente como jefe responsable de todo el departamento. Si la vía se encuentra dividida en varios tramos de muchos kilómetros, la estructura se repite para cada tramo y a la cabeza de los superintendentes de tramo se nombra un Gerente de División de Mantenimiento de Vías y Estructuras. Cabe destacar que la estructura resultante debe ser eficaz, oportuna y de bajo costo.

Reglas sobre el uso de los controles Antes de pensar sobre el control en sí mismo es requisito primordial que se establezcan algunas reglas de aplicación para los controles a saber:

Uno o varios controles por cada cuadrilla Los controles deben ser fáciles de llevar en el campo Los controles se llevan por sectores Debe haber una manera de registrar cada actividad Cada registro debe ser completo y de acuerdo a un formato previo establecido Cada control de cuadrilla debe ir firmado por el Supervisor respectivo Los controles de cada cuadrilla deben ser asimilados en una base de datos De la base de datos se diseñan los informes respectivos de la gestión del

mantenimiento. Cada vez que se sale de un sector y se entra en otro, se requiere un nuevo control

Las inspecciones La actividad más importante del Departamento de Vías y Estructuras y base de sustentación de todas las demás actividades es la inspección de las instalaciones. Su importancia deriva en que es el origen de todas las decisiones inmediatas, mediatas y a futuro relacionadas con el mantenimiento.

Desgraciadamente, se le resta importancia en muchas organizaciones en donde el mantenimiento preventivo se sustituye por un mantenimiento diferido o por excepción. No debe olvidarse que el objetivo fundamental del mantenimiento de las vías férreas y sus estructuras es el de garantizar a la empresa que el servicio de transporte de pasajeros y de carga se lleve a cabo dentro de unas normas mínimas de seguridad que reduzcan el riesgo potencial de un descarrilamiento.

Las inspecciones deben tener sus propios controles entre ellos la frecuencia, el área de inspección y los elementos y parámetros que constituyen los controles de la inspección.

La evaluación de los registros producto de las inspecciones dictan las medidas o acciones que deben tomarse para corregir las solicitudes del mantenimiento las cuales algunas serán a corto plazo y otras a mediano plazo. De esas mismas inspecciones pueden resultar acciones inmediatas como la de reducción de velocidades, órdenes de pare o ejecución de trabajo al siguiente día. Los registros y evaluación de los mismos conllevan a una o varias de las actividades de mantenimiento necesarias para corregir, dentro del parámetro de tiempo y costos, una determinada condición.

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Flujograma de controles

Diseño de los controles No es objetivo del presente tema analizar el diseño de los controles de inspección y de las cuadrillas de trabajo. Sin embargo puede afirmarse que el mismo va a depender de la creatividad del analista de sistemas y de las necesidades del usuario que en este caso es el Departamento de Vías y Estructuras.

Es conveniente, sin embargo, hacer hincapié en que los diseños sean de estructuras simples, claras y fáciles de llevar por el usuario. Debe tenerse en cuenta que siempre la información debe ser llenada a la intemperie y con mucha incomodidad a veces.

Mientras más clara, precisa y sencilla sea la información más fácil será su evaluación y clasificación posterior para alimentar la base de datos correspondiente.

Debe considerarse también que con la ayuda de los procesadores actuales y la existencia de paquetes para el diseño y la creación de bases de datos, el trabajo de automatizar la generación de informes se hace muy sencillo y no hay justificación alguna salvo por razones económicas, el disponer del equipo adecuado y la asistencia de analistas para mantener al día la información que se debe generar en cualquier momento.

La planificación de los trabajos Se ha tocado muy superficialmente las ideas sobre los elementos de la superestructura, su mantenimiento y la necesidad de tener controles técnicos-administrativos adecuados que registren lo que se hace y generen informes de resultados.

Pero la generación de informes de los trabajos realizados es solo un aspecto del proceso de la gestión técnico-administrativa, la cual debe continuar con las fases de planificación a corto, mediano y largo plazo y con una fase final de seguimiento de los planes los cuales deben permitir una comparación de los resultados actuales con aquellos que fueron planificados para un determinado período de tiempo y establecer una eficacia de la gestión de mantenimiento.

No debe confundirse el rendimiento de resultados con la eficacia de lo hecho. Los índices de eficacia hay que definirlos previamente para luego medir aquellos índices planificados contra los logrados. Por ejemplo, los índices más significativo para conocer sobre la actuación del mantenimiento de la vía férrea siempre han sido:

Reducciones de velocidad vigentes en los distintos tramos. Número de descarrilamientos ocurridos dentro de un periodo determinado de tiempo. Demoras del tráfico regular de trenes imputadas por causas de los trabajos de

mantenimiento. Índice de frecuencia de accidentes personales, etc.

Por supuesto que los rendimientos altos de la gestión deben impactar muy de frente sobre los índices de eficacia pero en muchos casos se puede experimentar que no es así. Un caso muy común es aquel en donde se corrige el defecto pero no se corrige la causa y el defecto reaparece. Tal vez se ha programado levantar 500 juntas en un mes determinado y se ha logrado hacerlo pero al mes siguiente se encuentran juntas con problemas de inestabilidad de suelos o

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contaminación del balasto, repitiéndose de nuevo en muchas de ellas el trabajo del mes anterior. Luego el rendimiento ha sido bueno pero la eficacia ha sido mala.

Finalmente, la mejor referencia hacia fuera, que el Departamento de Mantenimiento de Vías puede tener, es la ausencia de descarrilamientos imputables a la vía y la existencia de un número pequeño de reducciones de velocidad. Ello redunda en el aporte individual de mantenimiento de vías hacia el logro total de la prestación del servicio de transporte de carga y de pasajeros de forma segura, eficaz y oportuna.

5.4. Pruebas y Análisis de la Estructura y el Vehículo.

Sistemas de Medición En la actualidad diversos sistemas de medición pueden ser ensamblados e integrados sobre los vehículos ferroviarios, permitiendo la exploración a alta y de baja velocidad para intervenciones de “mantenimiento por condición” o mantenimiento predictivo.

Se pueden evaluar varias configuraciones de acuerdo a las exigencias y al presupuesto de la empresa. Los sistemas de medición pueden ser ensamblados e integrados sobre:

Vehículos especializados desarrollados por la empresa contratista. Vehículos especializados suministrados por el cliente Vehículos comerciales (locomotoras/trenes de pasajeros/trenes de mercancías)

Muchos sistemas de medición pueden ser instalados sobre los vehículos independientemente del ancho de vía, y estos deben funcionar:

Con operadores a bordo y análisis en tiempo real. Sin operadores a bordo y con recuperación automática de los datos (sin personal).

Medición de la vía Muchos de los sistemas de medición de la vía adoptan técnicas innovadoras basadas en tecnologías optoelectrónicas sin contacto.

Los sistemas tradicionales basados en dispositivos mecánicos en contacto con los carriles o dispositivos sin contacto que se basan en técnicas inerciales, muestran las limitaciones siguientes:

Baja precisión de medida debido al desgaste de los sensores de medición de contacto y a las vibraciones que se producen.

Calibración continua de los sistemas de medición debido al desgaste de las partes en contacto.

Baja velocidad de inspección; se requiere la elevación de los sensores de medición durante la inspección sobre las agujas.

No hay sincronización perfecta en el espacio entre los datos de la geometría de la vía y los del perfil del carril.

Medición efectuada en condiciones de vía sin carga.

Los Sistemas de Medición Inerciales muestran las limitaciones siguientes:

Los sistemas inerciales no pueden medir de manera precisa cuando la velocidad es muy baja (menos de 10 km/h).

En caso de paradas eventuales, hay discontinuidades en la medición. Vida reducida de los sensores de medida debido a la instalación directa sobre el bogie,

con las consiguientes solicitaciones / vibraciones. No hay sincronización perfecta en el espacio entre los datos de la geometría de la vía y

los perfil del carril.

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Sistemas de medición con tecnologías optoelectrónicas

Estos sistemas para medición de la vía no presentan las limitaciones mencionadas, algunas ventajas son:

La medición integrada del perfil del carril y de la geometría de la vía constituye el mejor soporte para un análisis preciso de correlación de la línea.

La precisión de la medición es más elevada pues la geometría de la vía se obtiene directamente mediante el perfil real del carril (no mediante un software de proceso/filtrado de las señales).

Estos sistemas pueden además realizar mediciones a muy baja velocidad. De esta manera es posible cubrir cualquier parte de la línea.

En el diseño y construcción del vehículo, todos los componentes de los sistemas han sido estudiados para ser modulares y normalizados, con el fin de incrementar el nivel de integración. Por esta razón, diversos sistemas de medición (para medir fuerzas, aceleraciones, etc.) pueden ser fácilmente integrados a bordo de un vehículo.

Es posible integrar varios sistemas de medición y para poder analizar varias mediciones (por ejemplo: geometría de la vía, desgaste ondulatorio del carril, descentramiento de la línea aérea, etc.) de manera integrada.

Las mediciones que provienen de los diversos sistemas pueden estar sincronizadas (en el tiempo y en el espacio).

Geometría de la vía El sistema para la Medición de la Geometría de la Vía puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales (locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías).

El sistema adquiere, en cualquier condición ambiental, varios parámetros que pueden ser procesados a bordo y en la oficina, con el fin de examinar las condiciones de la vía y de evidenciar las exigencias de mantenimiento. A bordo y en la oficina están disponibles los informes analíticos de los defectos y los índices de calidad.

El sistema para la Medición de la Geometría de la vía debería estar dotado de software para el proceso en tiempo real y el análisis de los datos adquiridos.

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Perfil del carril El sistema para la Medición del Perfil del carril puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales (locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías).

El sistema adquiere, bajo cualquier condición ambiental, el perfil del carril que puede ser procesado a bordo y en la oficina con el fin de calcular los desgaste de los carriles y de elaborar los informes correspondientes.

El sistema para la Medición del Perfil del carril debería estar dotado de software para el proceso en tiempo real y el análisis de los datos adquiridos.

Desgaste ondulatorio

El sistema para la Medición del Desgaste ondulatorio del carril puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales (locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías).

El sistema adquiere, en cualquier condición ambiental (lluvia, nieve) el desgaste ondulatorio del carril que puede ser procesado a bordo y en la oficina y elabora los informes correspondientes.

El sistema para la Medición del Desgaste ondulatorio del carril debería estar dotado de software para el proceso en tiempo real y el análisis de los datos adquiridos.

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Defectos de superficie

El Sistema para la Detección de los Defectos de Superficie puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales (locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías).

El sistema se compone de un conjunto de cámaras instaladas sobre el boggie o debajo de la caja y adquiere una serie de imágenes que se refieren a la infraestructura de la vía.

Las imágenes posibilitan la detección automática del desgaste ondulatorio, de los defectos de superficie del carril, de las fijaciones faltantes, de los defectos de las traviesas, etc. Los defectos pueden ser clasificados según el tipo y el tamaño, utilizando software de análisis especialmente diseñado para ello.

Medición de la línea aérea Los sistemas para la medición de la línea aérea adoptan técnicas innovadoras basadas en tecnologías optoelectrónicas sin contacto. En comparación a los sistemas tradicionales, algunos de estos sistemas, muestran las siguientes ventajas:

En lo que respecta a los sistemas de medición del desgaste y de la geometría, no hay partes en movimiento y esto supone un ciclo de vida más largo y una disponibilidad mayor de los dispositivos. No hay necesidad de calibración continua debido a la configuración estática de todos los componentes.

Precisión elevada para las mediciones del desgaste y de la geometría obtenidas por medio de tecnología óptica.

Las mediciones integradas del desgaste del hilo y de la geometría de la línea aérea son el mejor soporte para un análisis preciso de correlación de los hilos de contacto.

El sistema puede efectuar las mediciones aún con altas velocidades. De esta manera, es posible auscultar sin ninguna interferencia con el tráfico ferroviario.

El sistema de medición es altamente modular. La integración del análisis puede ser extendida también a otros tipos de medición (curvatura de la vía, peralte, etc.).

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El conjunto de las mediciones examinadas (es decir geometría de la línea aérea, desgaste de los hilos, interacción fuerzas/aceleraciones, arcos eléctricos, tensión/corriente, etc.) que se derivan de los diversos sistemas de medición está perfectamente integrado (sincronizado en el tiempo y en el espacio) ofreciendo una visión completa sobre el estado de la infraestructura de la línea aérea.

Geometría de la línea aérea También se han desarrollado sistemas para la medición de la geometría del hilo de la línea aérea: de contacto y sin contacto. Estos sistemas pueden ser instalados sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales: locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías.

Los sistemas adquieren varios parámetros que pueden ser procesados a bordo y en la oficina, con el fin de examinar las condiciones de la línea aérea y de evidenciar las exigencias de mantenimiento. A bordo y en la oficina están disponibles los informes analíticos de los defectos.

Ambos sistemas deben estar dotados de software para el procesado y análisis en tiempo real de los datos adquiridos, también permiten el análisis detallado en la oficina con cálculo de los índices de calidad.

Desgaste del hilo de contacto Algunos sistemas para la medición del desgaste del hilo de contacto pueden ser instalados sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales (locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías).

El sistema adquiere varios parámetros que pueden ser procesados a bordo y en la oficina, con el fin de auscultar las condiciones del hilo de contacto y de evidenciar las exigencias de mantenimiento. A bordo y en la oficina están disponibles los informes analíticos de los defectos. Obviamente estos sistemas deben estar dotados de software para el proceso en tiempo real y el análisis de los datos adquiridos.

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Interacción del pantógrafo

Los sistemas de Medición de la Interacción del pantógrafo pueden ser instalados sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales (locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías).

El sistema adquiere, en cualquier condición ambiental, varios parámetros que pueden ser procesados a bordo y en la oficina, con el fin de explorar las condiciones del pantógrafo y de la línea aérea.

Inspección Visual El sistema para la Inspección visual de la vía es un Sistema de Control Vídeo para la inspección de la infraestructura ferroviaria, también conocido como la "perspectiva del maquinista".

Este sistema suele estar compuesto por dos cámaras instaladas sobre el techo del vehículo (una por cada lado). Las imágenes vídeo de una o ambas cámaras pueden ser visualizadas en tiempo real sobre un monitor instalado internamente al vehículo y guardadas sobre un aparato de vídeo en formato VHS, DV o DVC-PRO.

De esta manera, el operador puede controlar directamente la condición de la infraestructura de la vía y relacionar este análisis a los defectos adquiridos por otros sistemas para la medición de la vía.

Mediante software se puede transformar las imágenes en formato MPEG, además de recuperar y extraer las imágenes que se refieren a defectos particulares de la vía.

Arcos eléctricos Los Sistemas para la Medición de los Arcos Eléctricos pueden ser instalados sobre locomotoras especializadas o comerciales.

El sistema mide la radiación óptica emitida por el cobre del hilo durante el arco eléctrico. La medición se realiza en la gama de longitud de onda apropiada en cualquier condición ambiental. Los datos resultantes pueden ser procesados a bordo y en la oficina con el fin de identificar las características de los arcos eléctricos de la línea aérea. La velocidad de medición puede oscilar entre 0 y 350 km/h y la Frecuencia de muestreo hasta 1 MHz. Esta es una forma eficaz de combatir los efectos perniciosos de este fenómeno.

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Parámetros eléctricos El Sistema para la Medición de los Parámetros eléctricos puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales: locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías.

Estos sistemas son capaces de adquirir, en cualquier condición ambiental, los parámetros eléctricos que pueden ser procesados a bordo y en la oficina, con el fin de identificar las propiedades de la corriente eléctrica captada por la línea aérea.

Calidad de rodadura El análisis de la calidad de rodadura es importante tanto para la seguridad del vehículo como para el confort de los pasajeros.

En el estudio de las fuerzas de interacción que actúan en el punto de contacto rueda-carril y de los movimientos oscilatorios a los cuales el vehículo está sujeto durante la marcha. En este caso se utilizan diversos parámetros para cuantificar tanto la seguridad del vehículo contra el descarrilamiento como el confort de los pasajeros. Además, de este tipo de análisis también pueden ser detectados algunos tipos de defectos de la vía.

Interacción rueda-carril El Sistema para la Medición de las Fuerzas de Interacción Rueda Carril permite realizar la medición instantánea de las fuerzas laterales y de la fuerza vertical, ejercidas por las ruedas sobre los carriles, con el fin de verificar la seguridad de marcha (UIC 518).

El Sistema para la Medición de las Fuerzas de Interacción Rueda Carril puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales (locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías).

Se recomienda que el Sistema para la Medición de las Fuerzas de Interacción Rueda Carril esté dotado de software para el proceso en tiempo real y el análisis de los datos adquiridos.

Instrumentación de la rueda de la locomotora

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Aceleraciones del vehículo

El sistema para la Medición de las Aceleraciones del Vehículo adquiere las aceleraciones a las cuales el vehículo está sujeto durante la marcha. Esta medición tiene por objeto el control de la estabilidad, de la calidad de rodadura y del confort de los pasajeros.

El sistema para la Medición de las Aceleraciones del Vehículo puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales: locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías.

Contacto rueda-carril

El sistema para la Medición de la Geometría del Contacto Rueda-Carril permite la medición de varios parámetros relacionados con la geometría tanto de la rueda como del carril. Esta medición apunta al control del confort de los pasajeros y de la seguridad de marcha.

De igual forma este sistema para la Medición del Contacto Rueda-Carril puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales: locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías.

Perfil de rueda se dispone de distintos sistemas para la medición del perfil de la rueda están disponibles, en este caso se hará mención a dos de ellos: Aparato Portátil para mediciones estáticas con vehículo parado y Sistema Óptico para mediciones dinámicas con vehículo en movimiento. Comúnmente el aparato portátil para la medición del perfil del carril se compone de un sensor de contacto instalado sobre un boggie móvil dotado de transductores de posición. Este aparato mide también el perfil del carril.

Sistema óptico – Medición dinámica En la actualidad se está desarrollando un sistema para la adquisición del perfil de la rueda durante la marcha del vehículo. Este sistema será capaz de medir el perfil de la rueda con el fin de controlar el desgaste y verificar las condiciones de los órganos de rodadura de los vehículos.

Este Sistema de Medición será instalado sobre el margen de la vía, y permitirá la adquisición del perfil del carril también durante la marcha de los vehículos: locomotoras, trenes pasajeros o de mercancías.

El perfil de la rueda puede ser utilizado bien para decidir sobre su reperfilado o para el análisis de la geometría de contacto rueda/carril (conicidad equivalente). El sistema estará dotado de software para el análisis en la oficina.

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Exploración de la telecomunicación El Sistema para el reconocimiento o exploración de las telecomunicaciones también puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales: locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías.

El sistema adquiere varios parámetros que pueden ser procesados a bordo y en la oficina con el fin de revisar las condiciones del sistema de Telecomunicación.

El Sistema para la exploración de las telecomunicaciones debe estar dotado de software para el proceso en tiempo real de los parámetros adquiridos. En la actualidad se recomienda considerar tecnologías basadas en GSM.

Exploración de la señalización Los sistemas para la exploración de la Señalización puede ser instalado sobre cualquier vehículo ferroviario como por ejemplo vehículos especializados y comerciales: locomotoras, trenes de pasajeros o de mercancías.

El sistema adquiere varios parámetros que pueden ser procesados a bordo y en la oficina con el fin de examinar las condiciones del sistema de señalización y las exigencias de mantenimiento. Los informes analíticos de los defectos están disponibles a bordo y en la oficina.

El sistema para el reconocimiento de la señalización está dotado de software para el proceso en tiempo real y el análisis de los datos adquiridos.

Además, el sistema puede adquirir las corrientes sobre los carriles producidas por la tracción eléctrica con el fin de analizar sus influencias sobre las corrientes de señalización.

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Sistemas de Posicionamiento Los sistemas de posicionamiento son sistemas integrados cuya función es la de obtener una medición precisa de la distancia y de la velocidad de los vehículos ferroviarios o de otros medios de transporte dotados de control de la distancia y de la velocidad.

El sistema de base se compone de un generador de impulsos óptico. Para mejorar la precisión de la medición de la posición, se pueden opcionalmente usar otros sistemas complementarios, que incluyen:

Sensor Radar de efecto Doppler Data Tag y Transpondedor Sistema de corrección del posicionamento con sensores láser Red DGPS

El Sistema de Posicionamiento puede ser integrado con un sistema de gestión de la ruta que permite procesar y administrar informaciones sobre la marcha, tales como: estaciones, informaciones sobre la línea, punto kilométrico (creciente / decreciente) y puntos singulares de la línea (puentes, túneles, pasos a nivel, etc.).

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