Cues Ti on a Rio

5/10/2018 Cues Ti on a Rio - slidepdf.com

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MAESTRIA EN INGENIERIA VIAL.MÓDULO I: “VIAS FERREAS.” 1

CUESTIONARIO

1.- En una vía férrea explicar que es la superestructura e

infraestructura (presentar un diseño grafico), explicar.

ESTRUCTURA DE LAS VÍAS FÉRREAS

Como partes esenciales en la constitución del camino de rodadura que se

ofrece a los trenes, se consideran la infraestructura y la superestructura.

La infraestructura es la parte que da origen a la línea, con sus cortes y

terraplenes, viaductos, puentes, alcantarillas, túneles, y en general, contodas las obras de arte y de fábrica necesarias para el establecimiento de la

superficie sobre la que se asienta la vía.

PUENTES: Un puente es una construcción, por lo general artificial, que

permite salvar un tramo ferroviario de un accidente geográfico o cualquier

otro obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, un cuerpo

de agua, o cualquier obstrucción.

SECCION TRANSVERSAL DE UNA VIA FERREA

Zanja deCoronación

MedioCorte

Cuneta

Cuneta

Sub-Balasto

Balasto

Durmiente

Riel

MediaLadera

Suelo deFundación

SUPERESTRUCTURA

INFRAESTRUCTURA

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo



http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%B1%C3%B3n_(geomorfolog%C3%ADa)



http://es.wikipedia.org/wiki/Valle



http://es.wikipedia.org/wiki/Carretera



http://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_de_agua













TUNELES: Un túnel es una obra subterránea de carácter lineal cuyo

objeto es la comunicación de dos puntos, para realizar el transporte de

personas, materiales entre otras cosas. Normalmente es artificial.

Los túneles se construyen excavando en el terreno, manualmente o con

máquinas. Los sistemas habituales de excavación subterránea son medios

mecánicos, voladuras y manual.

Los medios mecánicos mediante minador puntual (rozadora), minador a

sección completa o TBM (Tunnel Boring Machine) o con maquinaria

convencional (martillo picador, excavadora...)

Perforación y voladura mediante explosivos.

Manual, método derivado de la minería clásica del carbón de las cuencas

asturianas, en el que los operarios pican con martillo neumático la sección a

excavar y otra partida de obreros desescombran manual o semi-

manualmente.

La superestructura es la vía propiamente dicha, con el balasto, sub-

balasto, los durmientes, los rieles, los aparatos de vía, y también los

elementos precisos para asegurar la circulación de los trenes, como las

señales, y enclavamientos.




RIEL

Se denomina riel, carril o raíl a cada una de las barras metálicas sobre las

que se desplazan las ruedas de los trenes. Los rieles se disponen como una

de las partes fundamentales de las vías férreas y actúan como soporte,

dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. Lacaracterística técnica más importante del ferrocarril es el contacto de la

rueda con pestaña y el riel, siendo sus principales cualidades su material,

forma y peso, cuya sección transversal se muestra en la siguiente figura:

El peso de los rieles, de nuestro país la red ferroviaria está

conformada por rieles de 60, 65 y 75 lb/yd, lo que equivaldría a 30, 32

y 35 Kg/m. Con el peso del riel se aumenta la resistencia de la vía, en la

que también influye de modo principal, el número de durmientes y el

espesor de la capa de balasto.

La longitud se toma usualmente de 12 a 15 m y para los rieles más

pesados se emplea de 18 m de largo.

SUJECIÓN DEL RIEL (FIJACIONES).

Las sujeciones del riel son elementos que hacen posible la continuidad

estructural de la vía. Las fijaciones constituyen el elemento más importante

de la relación riel durmiente, debido a su función de mantener el riel

perfectamente adosado al durmiente y garantizar su estabilidad sobre el

mismo. Las funciones de las sujeciones, son:

• Fijar los rieles a los durmientes, proporcionando estabilidad vertical y lateral

necesaria.

• Mantener el ancho o trocha de la vía y poder efectuar variaciones o

transiciones de trocha.

• Transmitir los esfuerzos dinámicos ejercidos por el material rodante de la

estructura de vía.

• Impedir el movimiento longitudinal de los rieles sobre los durmientes.

• Absorber parte de las vibraciones producidas por el material rodante.

http://es.wikipedia.org/wiki/Tren



http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_f%C3%A9rrea







tirafondo

Las sujeciones rígidas clásicas, que son elementos clavados, como las

escarpias o atornillados como los tirafondos, como se ilustra en la figura.

por uno de sus extremos y por el otro sirve de sujeción sobre el patín del

riel.

Clavos elásticos, que combinan la sencillez de los elementos clavados

con la ventaja de la elasticidad, incrementando su conservación y

facilitando su montaje. Entre este tipo de sujeciones se tiene a Calvos

Dorken, T-flex, Elastic flex, J-flex, etc.

Sujeciones elásticas de lámina o grapa, que presenta una chapa de acero

elástico, denominado grapa o lámina elástica que es unida a otros

elementos como una chapa de gaucho, casquillo aislante de plástico,

mediante un tornillo de acero o tirafondo en caso de tener durmiente demadera. Entre los principales tipos de estas sujeciones, están las

sujeciones RN, CIL, C4, Heyback , etc.

Sujeciones elásticas de clip, que cuentan con un elemento soporte de

diferente forma para poder sujetar el patín del riel. La principal sujeción

de este tipo es la Pandrol, como se muestra en la figura.




Otros tipos de sujeción son la sujeción de cuña y cojinete, sujeciones

elásticas de lámina o grapa, etc.

JUNTAS DE LOS CARRILES.

Es la unión longitudinal de dos rieles consecutivos. Se efectúa por medio

de piezas denominadas bridas (eclisas). Las juntas mas recomendadas son

las que se encuentran suspendidas, es decir, cuando la junta se encuentra

entre dos durmientes, esto produce menor desgaste en los extremos del

riel ya que se considera como una junta elástica, trabajando a flexión.

Las bridas o Eclisas son perfiles metálicos de secciones apropiadas para

ajustarse a los rieles de rodamiento longitudinalmente a través del alma.

La función de las bridas (eclisas) es el de unir los extremos de los rieles

de manera que sus ejes longitudinales coincidan. Se proyecta la brida de

manera que el par de bridas en la junta, produzcan el mismo momento deinercia del riel. Las bridas se fijan entre sí y a los rieles, por medio de

tornillos que tienen la cabeza en forma de pico de pato, que no permite el

aflojamiento y son asegurados utilizando arandelas elásticas.




DURMIENTES O TRAVIESAS:

Los durmientes (llamados en otros países traviesas) son elementos

estructurales que se sitúan en dirección transversal al eje de la vía, el

durmiente recibe tensiones que le transfiere el riel y las transmite atenuadas a

la caja de balasto; finalmente la plataforma recibe atenuadas por el balasto, lastensiones que habrán de ser compatibles con su capacidad resistente y

deformación.

BALASTO

El balasto es la capa de piedra partida que se tiende sobre la explanación o

plataforma y sirve de asiento a los durmientes. La colocación del balasto en la

vía, responde a varios fines como:

1° Repartir en superficie amplia de la explanación la presión de los durmientes,

que apoyando directamente sobre el terreno podrían hundirse en él.

2° Constituir con los durmientes un lecho elástico para descanso de los rieles, y

para recibir de éstos los esfuerzos que le transmiten, al pasar, los trenes.

3° Contrarrestar el desplazamiento de los durmientes, al proporcionarles una base

con las múltiples aristas vivas de las piedras.

4° Sanear el asiento de la vía, ya que con el balasto se forma una capa permeable.

Riel

Durmientes

Balasto

Plataforma

Altura debalasto entre

30 a 50 cm




SUBBALASTO

El subbalasto es la capa de áridos situada por debajo del balasto y sobre la

plataforma de la vía, con una granulometría bien graduada y un porcentaje

de finos bajo, tiene por objeto: proteger la plataforma contra la erosión,

drenar el agua de lluvia, mejorar el reparto de las cargas sobre laplataforma y mantener el balasto fuera del alcance de elementos extraños

(evita que los finos se vayan hacia arriba y los gruesos hacia abajo).

PLATAFORMA

Es la superficie de terreno que se ofrece para que sobre ella se coloque la

superestructura. Su anchura depende, como es natural, de que se

establezca una o más vías, y del ancho de éstas. Esta superficie de

plataforma tiene cierta inclinación transversal, a una o dos aguas para el

debido saneamiento, es decir con inclinación para el drenaje, como se

muestra en las siguientes figuras, la inclinación que suele ser de 3%. En

caso de terrenos muy húmedos y arcillosos, el saneamiento tiene que ser

especial, utilizando carbonilla, arena, piedras gruesas, placas de hormigón

y aun tubos de drenaje. Recientemente se ha empleado para algunos de

estos casos, y en vía ya establecida, inyecciones de cemento, en forma

parecida a lo que se utiliza para reforzar la cimentación de las

construcciones.

Plataforma de la vía con una sola inclinación.

http://ferrocarriles.wikia.com/wiki/Balasto



http://ferrocarriles.wikia.com/wiki/Plataforma_de_la_v%C3%ADa







El establecimiento de una plataforma rígida ha sido objeto de diversas

pruebas y aplicaciones parciales en estos tiempos de empleo de un

material como el hormigón, que tan bien se presta a diversas soluciones;

pero resulta limitado el campo de su utilización, por su costo elevado y

sobre todo, porque para las velocidades algo crecidas, la elasticidad de lavía con balasto y durmientes de madera es, hasta ahora insustituible.

Plataforma de la vía con dos aguas

APARATOS DE VÍA

Los aparatos de vía tienen por objeto realizar bien el desdoblamiento o el

cruce de las vías, aún cuando adoptan formas variadas, derivan todas ellas

de los aparatos fundamentales: el desvío, que permite el paso de los

vehículos de una vía sobre otra y la entrevía, que permite realizar la

conexión entre dos vías.

Aparatos de vía (Sapo).

2.- Que es la Adherencia aplicado al campo ferroviario (rueda de riel y

riel).

En el ferrocarril convencional los vehículos se apoyan sobre el camino de

rodadura por intermedio de rotativos metálicos, esta interrelación entre vehículo y

camino de rodadura se concreta por la utilización de la adherencia rueda-carril

para la transmisión de los esfuerzos de propulsión y frenado.




La adherencia incide de forma fundamental, sobre la geometría del trazado de una

línea, ya que las rectas y curvas de las rampas y pendientes estarán condicionadas

a través de la adherencia, por las características de tracción y frenado del material

rodante, que sobre las mismas vaya a circular.

Factores que influyen en la adherencia: 1) El estado de la vía, con la nivelación y las curvas que pudiera contener.

2) El estado de la superficie de contacto rueda-carril; la adherencia se mejora de

dos maneras:

- Con arena.

- Por limpieza del carril, con detergentes químicos u otros métodos más

sofisticados.

3.- Explicar que es la trocha. (Presentar un diseño grafico).

El ancho de vía o trocha de una vía férrea es la distancia entre las caras internas

de los rieles, medida 14 mm por debajo del plano de rodadura en alineación recta.




http://es.wikipedia.org/wiki/Riel_(transporte)








LÍNEAS DE VÍA ANGOSTA, VIA STANDART Y VÍA ANCHA

Esta clasificación corresponde al nivel de servicio que prestan las líneas

férreas, sin tener en cuenta si es una línea principal o secundaria, es decir

que una línea principal no necesariamente debe ser de línea ancha o que

una secundaria sea de línea angosta, ya que ello dependerá de los aspectosde servicio que son relacionados a la construcción.

LÍNEAS DE VÍA ANGOSTA…….………..……750 A 1025 mm.

LINEAS DEVIA STANDART…………………….……1.435 mm.

LINEAS DE VÍA ANCHA……………………….1.200, 1.800 mm.

En Bolivia se utiliza una LÍNEAS DE VÍA ANGOSTA ya que la trocha

utilizada es la Trocha METRICA = 1000 mm.

4.- Determinar las ventajas y desventajas de la trocha Ancha y trocha

angosta. Se ha establecido como trocha ancha y trocha angosta los anchos de vía

ferrea de las siguientes características:

LÍNEAS DE VÍA ANGOSTA…….………..……750 A 1025 mm.

LINEAS DE VÍA ANCHA……………………….1.200, 1.800 mm.

Desde el punto de vista de la Economía y durabilidad.

A la hora de construir una línea ferroviaria se suelen tener ciertos

parámetros a considerar, por ejemplo las vías anchas (trocha ancha) son

mejores en cuanto a rendimiento, ya que son más económicas para el

tráfico pesado, pero la construcción de las vías estrechas (trochas

angostas) son más económicas, pero no muy recomendables para el tráfico

pesado.

Esto parte a que, cuanto mayor sea el ancho (la trocha), mejor es -o será-

la estabilidad del tren en movimiento, cuyo factor es de suma importancia,

ya sea para confort de los pasajeros, o la integridad de la carga

transportada.

La estandarización del ancho de vía -o trocha- es deseable en cualquier

parte del mundo, porque así todas las unidades pueden acceder a todas las

líneas y/o estaciones de la red en cuestión, pero muchas veces esto no es

posible, y solo por cuestiones económicas, sino que también entran en

juego razones geográficas.




5.- Cual es la trocha estándar y por qué se llama así. Cuál es su nombre

a nivel Internacional.

El ancho de vía estándar -o trocha estándar- es el empleado como víanormal en la mayoría de los ferrocarriles Europeos y del resto del mundo

(aproximadamente un 60% de la extensión total de líneas de ferrocarril), -

1.435 mts-, pero a raíz de unos cambios de conceptos en las diferentes

compañías ferroviarias durante años, se han empleado otros anchos como

ser el ancho -conocido como GWR que era nada más y nada menos que

de 2.140 mm-. El ancho de 1.435 se lo conoce como “ancho Stephenson”,

y tal como había escrito anteriormente, es el considerado “normal”

internacional, es más conocido como internacional, o europeo aunque el

uso preferible es el de estándar. Se le dio el nombre de trocha estándar al ancho de Via 1.435mm. en la

conferencia de ferrocarrileros de BERMA en 1887.

6.- Calcular y diseñar una via en tangente y en curva, determinar el

peralte, longitud de curva de transición, sobre ancho de trocha y la

flecha.

Datos:

Trocha métrica.Radio = 300m.

Desarrollo de la curva = 750m.

Velocidad de circulación= 60 Km/h.




7.- Por que la relación entre el radio y la flecha para una cuerda de

20m. se da por R= 50/f. y para cuerdas de 10m. R= 12.5/f.

8.- Cual es la diferencia entre una curva sencilla, curva compuesta delmismo sentido y curva compuesta de sentidos contrarios, presentar un

diseño grafico.

Las curvas circulares se clasifican en dos grupos diferentes: curvas

sencillas o curvas compuestas, las cuales pueden ser curvas en el mismo

sentido o curvas en sentido contrario.

La curva sencilla es la que tiene un solo valor de radio a lo largo de todo

su desarrollo como muestra la figura 1.6.

La curva compuesta en el mismo sentido, o curva de radio múltiple, esta

constituida por una sucesión de curvas, cuyas curvaturas (1/Ri) son

diferentes, pero del mismo signo y tienen puntos de tangencia comunes

como muestra la figura 1.7.

La curva compuesta de sentidos contrarios esta constituida por dos

curvas cuyas curvaturas (1/Ri) son de signo opuesto, teniendo un punto de

tangencia común, como muestra la figua 1.8.




En las figuras 1.9, 1.10 y 1.11 se muestran lso diagramas de curvaturas

correspondientes a las curvas esquematizadas de las figuras 1.6, 1.7 y 1.8.

los de flechas serian análogos combinando únicamente la escala de las

ordenadas.




9.- Para el peralte explicar que es la fuerza centrifuga y que es la

fuerza centrípeta.La Norma de RENFE, ni las distintas publicaciones consultadas de

temática ferroviaria, hablan de velocidad específica en el ferrocarril. A

pesar de que el concepto es exactamente el mismo, en el caso del

ferrocarril se suele hablar de velocidad máxima en curva, o velocidad

máxima admisible en función del radio y el peralte. No obstante, por

simplificar y aunar conceptos, se habla a menudo de velocidad específica

también en el ferrocarril, obviamente refiriéndonos siempre a esta

velocidad máxima en curva, que viene marcada por la geometría de la vía

y cuya definición desglosaremos en este apartado.

Cuando un vehículo circula por un tramo curvo de la vía, se ejerce una

aceleración centrífuga sobre la propia vía y sobre los objetos o personassituadas en el interior del vehículo. Esta aceleración centrífuga se

mantiene a lo largo de toda la curva circular y afecta, a partir de un

determinado valor, a las condiciones de circulación y a la comodidad del

viajero. Esta causa además puede comprometer la seguridad de los

vehículos.

La fuerza centrífuga tiende a desplazar el vehículo en sentido radial y

hacia fuera de la curva y aparece como reacción a la aceleración

centrípeta, producida por el cambio de dirección del vector velocidad.

Figura 1 – Aparición de la fuerza centrífuga en curva




Para compensar el efecto desestabilizador de la fuerza centrífuga, se

proporciona a los tramos curvos un cierto peralte, que en ferrocarriles se

define como la diferencia de cota entre los dos carriles de la vía (en mm) y

se consigue mediante la elevación gradual del carril exterior sobre el

interior.En plena curva, el diagrama de fuerzas que actúan sobre el vehículo (en el

plano transversal a la trayectoria del mismo) es como el que se muestra en

la Figura 2, dónde las únicas fuerzas que encontramos son la fuerza

centrífuga (Fc) y el peso propio del vehículo (P).

Figura 2 – Equilibrio de fuerzas en curva

En el plano de la vía aparece la fuerza centrífuga, que tiende adesequilibrar las condiciones de la marcha y actúa transversalmente a la

trayectoria del vehículo. Si peraltamos la curva, disminuye su valor

“efectivo”. La fuerza resultante en el plano de la vía es:

F = Fc. Cosα – senα.

donde Fc es el valor de la fuerza centrífuga, P el peso del vehículo y α, la

inclinación del plano de la vía.

La inclinación del plano de la vía suele tomar valores pequeños, por lo

que podemos considerar que senα ≈ α ≈ tanα = h/d, donde h es el peralte

de la vía y d la distancia entre carriles. Del mismo modo, podemos asumir

que cosα ≈ 1, con lo que podemos rescribir la expresión 4.1 del siguiente

modo:

F = (M*V2 / R) – P*(h/d).




donde M es la masa del vehículo, V la velocidad y R el radio de la curva.

Teóricamente, es posible dotar a cada curva de un peralte „teórico‟ (y

valga la redundancia) de tal modo que esta fuerza resultante (F ) sea nula.

Sin embargo, en la práctica, existe un peralte máximo (fijado porNormativa), de tal modo que los trenes rápidos circulan necesariamente

con insuficiencia de peralte, o lo que es lo mismo, con una aceleración

transversal sin compensar (γsc) cuya expresión es:

Ysc = (V2 / R) – (h / d)*g.

Despejando la velocidad de la expresión 4.3 (y aplicando un factor de

conversión para pasarla a km/h) obtenemos la expresión general de la

velocidad máxima en curva en ferrocarril:

Siendo:

Vferrocarril = velocidad máxima en curva, en km/h.

R = radio de la curva en m.

γsc = aceleración transversal sin compensar, en m/s2.

g = aceleración de la gravedad, en m/s2.

h = peralte (en mm).

d = distancia entre carriles (en mm).

Para cada uno de los pequeños tramos en que ha quedado dividido el

trazado, calculamos esta Vferrocarril “específica”, asociada al radio que

hemos obtenido para cada uno de ellos al procesar la información

cartográfica.




10.- calcular la velocidad máxima admisible suponiendo un peralte

límite de 160 mm. Para un radio R= 250m., R= 300m., R= 400m., R=

500m. y R= 1000m.

Para una curva de radio R, se puede obtener el valor de la velocidad

máxima admisible a partir de la expresión:

En la que asc representa la aceleración sin compensar en el plano de

rodadura y h2 el peralte máximo admitido.

Es posible despejar V de la expresión anterior y se obtiene:

Si recordamos que V= (v / 3,6) y tenemos en cuenta los valores de asc dados,

podemos obtener el valor de V máxima admisible para valores elegidos de h2, s y

R, sustituimos estos valores en la expresión anterior.

En el caso de RENFE, que posee S=1,738mm, la aceleración sin compensar se

limita a 0,65m/seg2, y de acuerdo con la expresión

I= (S* asc) / g.

Se deduce una insuficiencia de peralte de 115mm. En este caso, la velocidadmáxima admisible, supuesto un peralte limite de 160mm, viene dada por la

expresión:




Velocidad máxima admisible suponiendo un peralte límite de 160 mm.Para un radio R= 250m.

Vmax = 71,15 Km/h.


Vmax = 77,94 Km/h.


Vmax = 90 Km/h.


Vmax = 100,62 Km/h.





Vmax = 142,30 Km/h.

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