VÍA EN PLACA: APLICACIÓN A ENTORNOS METROPOLITANOS

8/19/2019 VÍA EN PLACA: APLICACIÓN A ENTORNOS METROPOLITANOS

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VÍA EN PLACA: APLICACIÓN A ENTORNOS METROPOLITANOS

JOSE ANTONIO PAÑERO HUERGA

Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

RESUMEN

El fuerte incremento de tráfico, que las redes ferroviarias urbanas y periurbanas están experi-

mentando, obliga a buscar soluciones frente a la degradación de la vía capaces de minimizar

los costes de mantenimiento y reducir la capacidad de la infraestructura reservada a las opera-

ciones de conservación.

Entre las mejoras en infraestructura orientadas a proporcionar respuestas a estos problemas,

cabe destacar la vía en placa, desarrollada fundamentalmente para la minimización de las ope-

raciones de mantenimiento, el aligeramiento de viaductos, la reducción de la sección en túne-

les, el diseño de estaciones que faciliten las labores de limpieza de la vía así como para subsa-


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nar la falta de disponibilidad de material suficiente para balasto y sus dificultades de transpor-

te al interior de las ciudades.

A todo lo anterior debe añadirse que las últimas innovaciones introducidas en la vía en placa

han permitido obtener algunos diseños que están especialmente adaptados a los problemas

específicos de las zonas metropolitanas: reducción de ruidos y vibraciones, posibilidad de

circulación de vehículos de emergencia sobre la plataforma ferroviaria… Es por ello, que el

uso de la vía en placa en tramos urbanos se está incrementando convirtiéndose en una alterna-

tiva real a la vía clásica con balasto.

1.- VÍA EN PLACA

La vía en placa se caracteriza por la sustitución del balasto por un material más rígido (hormi-

gón o asfalto) característico de los pavimentos viarios. Independientemente del tipo de mate-

rial adoptado, estructuralmente se distingue: plataforma, placa base, placa principal, sujecio-

nes, carriles, elastómeros y, en su caso, elementos intermedios (ya sea placas metálicas, blo-

ques propiamente dichos, traviesas o losas).

La plataforma constituye la superficie que va a servir de apoyo a los diferentes elementos que

componen la vía en placa. Sus características son fundamentales en el comportamiento gene-

ral de la vía en placa ya que una plataforma de escasa capacidad portante y sin un drenaje

profundo eficaz puede generar un proceso de socavación bajo la placa. Conviene, por tanto,

mejorar las características de la plataforma mediante estabilizaciones, zahorras, suelo-

cementos en caso de suelos mediocres.


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La placa de base se sitúa sobre la plataforma con objeto de proporcionar una base uniforme a

la placa principal así como para mejorar el reparto de cargas sobre el terreno y minimizar los

efectos destructivos del agua al formar, a modo de cobertura, una protección de la parte supe-

rior de la plataforma. Los materiales mayoritariamente empleados van desde suelos estabili-

zados con betún, cemento o cal hasta conglomerantes hidráulicos como el hormigón. En cual-

quier caso, hoy en día la mayoría de los sistemas de vía en placa utilizan losas de hormigón

como placas de base.

Sobre la placa de base se sitúa la placa principal que constituye el conjunto que soporta los

carriles, los cuales pueden fijarse directamente a ella por medio de los elementos de sujeción,

o bien, a través de bloques prefabricados (bloques, traviesas o losas). Según los diferentes

tipos de estructura de vía en placa, variará su forma y habrá que considerar diferentes aspec-

tos. A este respecto, en función del material que se adopte para la sustitución del balasto, co-

mo ya se ha visto anteriormente, dos son las tipologías de placa principal: placas de hormi-

gón, las más habituales, y placas de asfalto.

Las placas principales asfálticas se pueden considerar como unos sistemas de vía en placa

híbridos entre los tradicionales y los de hormigón en los que la capa elástica del balasto es

sustituida por una o varias capas asfálticas que confieren un cierto grado de elasticidad a la

vía en placa. En estos casos el resto de elementos de la vía con balasto son necesarios, en es-

pecial el conjunto traviesa-sujeción-carril.

Por su lado, las placas principales de conglomerantes hidráulicos introducen una fuerte rigi-

dez a la vía que debe corregirse mediante la interposición de elementos elásticos denominados

elastómeros entre el carril y la placa. Los elastómeros, que se pueden disponer en diferentes


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emplazamientos, adoptan formas muy diversas: tipo asiento, tipo banda continua o tipo en-

volvente. En cualquier caso, en todos los sistemas de vía en placa se coloca algún tipo de elas-

tómero entre el carril y su base de apoyo (ya sea la placa principal, una chapa metálica, un

bloque de hormigón o una traviesa). Además, en algunas soluciones se disponen otros niveles

elastoméricos entre el elemento de apoyo del carril y la placa principal e incluso entre las pla-

cas de base y principal, con objeto de aumentar la elasticidad del conjunto y disminuir las

cargas dinámicas al paso de los vehículos ferroviarios.

Sobre las placas principales de hormigón, los carriles pueden apoyarse de forma directa o me-

diante traviesas, las cuales, a su vez, pueden incorporarse de dos formas: hormigonando la

placa una vez colocadas las traviesas de tal forma que éstas queden embebidas en aquélla al

producirse el fraguado del hormigón, constituyendo un conjunto solidario y monolítico; o,

interponiendo algún elemento, de naturaleza elástica, entre la placa principal, en general hor-

migonada in situ, y las traviesas que soportan los carriles. Asimismo cabe mencionar que en

los modelos constituidos por losas prefabricadas de hormigón se suelen dejar las zonas de

apoyo y sujeción de los carriles dotándolas de una forma similar a la de los extremos de las

traviesas, realizando la misma función que si éstas hubieran estado embebidas de forma mo-

nolítica en la placa.

Por último, el elemento que materializa la fijación de los carriles a sus respectivos soportes

son las sujeciones que en este tipo de superestructuras, al presentar mayores cargas dinámicas,

conviene que sean muy elásticas y con la mayor superficie de contacto posible. En general, las

sujeciones se suelen clasificar en sujeciones directas, indirectas o mixtas. Con las primeras, el

carril se encuentra sujeto directamente a la placa principal o al elemento intermedio (traviesa

o bloque). En cambio, en las sujeciones indirectas el carril no está sujeto directamente a su


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apoyo sino que se interpone una placa metálica que aumenta la elasticidad del sistema. Las

sujeciones mixtas constituyen una tipología mixta donde además de existir la placa, el carril

se encuentra unido directamente a la placa principal.

2.- TIPOLOGÍAS DE VÍA EN PLACA

Existiendo numerosas formas de clasificar la vía en placa, aquí se va a adoptar una clasifica-

ción de doble que caracteriza los sistemas de vía en placa comerciales según su número de

niveles elásticos así como según sus elementos constitutivos. La ventaja de esta clasificación

reside en que se considera tanto los elementos que los componen, dato necesario para conocer

su dominio de aplicación más conveniente, como el número de elementos elásticos que van a

controlar su comportamiento.

En base a los niveles elásticos, se distinguen:

sistemas de un solo nivel elástico, cuando disponen únicamente de un elastómero bajo el

patín del carril que proporciona elasticidad al sistema;

sistemas de dos niveles elásticos sin bloque intermedio, en general, consisten en la dispo-

sición de una placa metálica entre patín y losa separada de ambos por sendos elastómeros;

sistemas de dos ó más niveles elásticos con bloque intermedio, que se caracterizan por que

al menos dos de los elementos que confieren elasticidad al sistema se encuentran separa-

dos por un bloque, generalmente de hormigón (ya sea un bloque propiamente dicho, una

traviesa o una losa de hormigón).

En lo que respecta a los niveles constitutivos la primera distinción de realiza atendiendo al

tipo de sujeción, distinguiendo entre sujeciones continuas y discretas. En el primer caso, el


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Figura 1. Corte transversal de un sistema de carril embebido.

Tabla 1. Clasificación de los sistemas comerciales de vía en placa más habituales.

2.1.- Sistemas de carril embebido

Los sistemas de carril embebido se

caracterizan por la sujeción continua del carril

adhiriéndolo a una canaleta por medio de un

elastómero que, además de fijar el carril, tiene

propiedades elásticas que amortiguan las

vibraciones producidas por el paso de lostrenes. Esta canaleta puede estar hecha en una

losa de hormigón, o ser metálica y estar

soldada o sujeta a la losa o al tablero metálico

de un puente.


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El elastómero más habitual, que adhiere el carril a las paredes y fondo de la canaleta, es el

corkelast que se vierte en estado líquido una vez alineado el carril y se solidifica rápidamente

lo que permite el paso de trenes a las pocas horas.

La principal ventaja del sistema es la eliminación de las flexiones del carril entre apoyos de

traviesas que conlleva a su vez otras interesantes ventajas como: el bajo coste de manteni-

miento debido tanto a la ausencia de fijaciones mecánicas que constituyen la principal causa

de deterioro por fatiga del carril como a la innecesaria realización de alineaciones de vía; la

amortiguación de ruidos y vibraciones del carril por la mezcla elastomérica que lo soporta; la

estanqueidad del corkelast impidiendo la penetración de agua, aceite, detergentes u otras sus-

tancias químicas en la canaleta de hormigón o metálica; la posibilidad de circulación de vehí-

culos no ferroviarios sobre la placa lo que hace que el sistema sea particularmente adecuado

en pasos a nivel así como en túneles y estructuras permitiendo el acceso de vehículos de

emergencia (ambulancias, bomberos, etc.); o, la reducción de espesor de la superestructura

desde la base de la placa a la cabeza de carril que permite una reducción apreciable del diáme-

tro de perforación de túneles, de la profundidad de excavación en soterramientos y de los can-

tos de los tableros de las obras de paso ferroviarias.

Sin embargo, su más grave inconveniente es la gran precisión que se necesita en la construc-

ción de la placa y las acanaladuras, ya que la corrección de errores en planta o alzado es casi

imposible sin picar la vía.

El origen del sistema de carril embebido se debe a las investigaciones que sobre sistemas de

vía con bajo mantenimiento emprendieron los Ferrocarriles Holandeses hace más de 25 años.

En la actualidad, el sistema de vía en placa de carril embebido más empleado es el Edilon que


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se está utilizando principalmente en estaciones, como la de Atocha en Madrid y en túneles

como el de Cantoblanco en la red de Cercanías en Madrid debido a la ventaja de permitir la

circulación de vehículos tanto para la limpieza como para las operaciones de salvamento.

2.2.- Sistemas de apoyo directo del carril

Estos sistemas se caracteri-

zan por la sujeción directa

del carril a la placa principal

mediante la interposición de

una banda elástica continua

entre ambos. Al ser la placa

de una gran rigidez, toda la

suspensión elástica que requiere el carril debe ser proporcionada por la sujeción.

El acabado superior de la placa principal debe presentar el perfil definitivo necesario para la

colocación del carril que, en general, se fija mediante tirafondos y espiga de nylon embutidas

directamente en el hormigón con ayuda de algún mortero de resina epoxi. Dada la escasa

flexibilidad del sistema ante la reparación de averías y defectos que puedan surgir tras la cons-

trucción, el acabado debe ser muy perfecto. No obstante, este grave inconveniente ha sido la

principal causa del abandono del sistema.

El prototipo de vía más característico de este sistema es el que se conoce como vía PACT

(Paved and Concrete Track) que fue desarrollada en Inglaterra hacia el año 1965 como resul-

tado de dos proyectos de investigación previos para el desarrollo de equipos que permitieran

Figura 2. Sección tipo del sistema de vía en placa de apoyo “in situ” del carril

colocado en el tramo Ricla-Calatorao de la línea ferroviaria Madrid-Barcelona.


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rimental de 390 m de Waghäuls. No obstante, en La Rochelle (Francia) se está experimentan-

do la vía APPITRACK que tiene la peculiaridad de empotrar los tirafondos de la placa metá-

lica directamente por vibración en el hormigón fresco.

2.5.- Sistemas de bloques recubiertos de elastómero

En los sistemas de bloques recubiertos de elastómero, se sustituye la placa metálica dispuesta

entre el carril y la losa de hormigón del caso anterior por un bloque, generalmente de hormi-

gón, que se encuentra incrustado en el hormigón de la placa principal. El elastómero que ro-

dea lateral e inferiormente el bloque puede venir adherido al bloque desde fábrica o puede

construirse directamente in situ mediante el vertido de un material elastomérico tipo corkelast

como en el carril embebido. En cualquier caso, al quedar recubierto el bloque con un material

elastómerico, se garantiza en el sistema una adecuada amortiguación de la carga vertical así

como la necesaria elasticidad.

La principal vía de este sistema es la Sonnevi-

lle, caracterizada por montar el carril sobre

bloques recubiertos de una goma que otorga

flexibilidad vertical y lateral al sistema. Esta

vía se colocó en 1993 en el túnel bajo el canal

de la Mancha en una longitud de 100 km. Tras

esta experiencia, la SNCF ha abandonado su uso a favor de los sistemas de traviesas recubier-

tas de elastómero que presentan la ventaja de mantener mejor el ancho de la vía. En España, la

variante más utilizada son los bloques Edilon que se posicionan sobre la placa principal me-

diante corkelast. Esta solución se está utilizando ampliamente en ferrocarriles metropolitanos

Figura 4. Esquema del sistema de vía en placa de

bloques recubiertos de elastómero tipo Edilon.


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como es el caso del Metro de Madrid. Por último, cabe reseñar la existencia de otros prototi-

pos como la vía Blokkenspoor NS montada en el túnel de Schiphol en el aeropuerto de

Ámsterdam en 1986, muy similar a la vía Sonneville.

En definitiva, por las experiencias existentes con el sistema, parece ser que el sistema es ade-

cuado para su implantación en túneles por la reducción de gálibo que supone y para velocida-

des no muy elevadas.

2.6.- Sistemas monolíticos con traviesas

Los sistemas monolíticos con traviesas

se caracterizan por disponer las travie-

sas directamente embutidas en la losa

de hormigón de la placa principal soli-

darizando el conjunto traviesas-placa principal.

Se trata, al igual que los sistemas de apoyo del carril sin traviesas, de un sistema relativamente

rígido, residiendo la totalidad de la elasticidad en la sujeción. Así, la técnica empleada para

conferir elasticidad al sistema consiste en colocar una placa de acero intermedia entre el carril

y la losa con sendos elastómeros como en el caso del sistema de apoyo indirecto del carril.

Estos sistemas presentan la ventaja de permitir una mecanización casi total en su proceso de

montaje posibilitando alcanzar rendimientos muy altos de construcción así como la posibili-

dad de corregir el posicionamiento de la vía en alzado, no sólo a través del sistema de suje-

ción del carril, sino también durante el proceso de construcción.

Figura 5. Esquema de la vía monolítica con traviesas Rheda clásica.


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para ello, las traviesas de hormigón se introducen a presión vibrando en el hormigón fresco.

Esta variante presenta los inconvenientes de emplear equipos especialmente diseñados que,

permitiendo un mecanizado total del montaje, reducen sus ámbitos de aplicación así como de

problemas para la ejecución de peraltes mayores a 150 mm.

Desde el año 1988, se ha instalado con carácter experimental en muchos tramos de ensayo en

Alemania y recientemente, en el año 2002, se ha montado una longitud de más de 42 km en la

línea Köln-Rhein/Main.

2.7.- Sistemas de traviesas recubiertas con elastómero

Los sistemas de vía en placa de

traviesas recubiertas con elastóme-

ro se caracterizan porque las tra-

viesas, que están empotradas en la

placa principal, quedan recubiertas

inferior y lateralmente por un material de tipo caucho cuya principal función es proporcionar

elasticidad transversal y amortiguación adecuada al sistema. Así, estos sistemas presentan un

doble plano de elasticidad separado por una masa intermedia. De este modo, se consigue que

las traviesas trabajen como si estuvieran articuladas, quedando libres en parte, pudiendo de

esta forma realizar un giro al paso de las cargas móviles. Se reproduce así el efecto elástico y

de absorción de energía del balasto.

El interés de estos sistemas reside en una captación selectiva de los tipos de frecuencias noci-

vas, en los niveles donde se manifiestan: las altas frecuencias que se transmiten por el propio

Figura 6. Sistema Stedef del tramo experimental Oropesa-Las Palmas.


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carril en nivel de sus sujeciones elásticas a las traviesas y las bajas frecuencias, por el elastó-

mero que recubre la traviesa.

El prototipo más característico de este sistema es la vía Stedef ideada por Roger Sonneville en

1964. Se caracteriza por la disposición de traviesas bibloque envueltas lateral e inferiormente

por un colchón neumático realizado con un elastómero de estructura celular cerrada, con bur-

bujas microscópicas llenas de nitrógeno.

Su capacidad para amortiguar vibraciones la hace especialmente adecuada para entornos ur-

banos. Sin embargo, su implantación en el soterramiento de las vías de Cercanías en Getafe

en el 2000 ha sido una pésima experiencia. Los problemas de ruidos y vibraciones son cons-

tantes, e incluso tras cambiar a cazoletas de mayor elasticidad siguen existiendo. Pese a ello,

es una solución muy utilizada en túneles y estaciones de líneas de la SNCF y la RATP. En

España también se encuentra montada en estaciones como Málaga o Sevilla-Santa Justa.

2.8.- Sistemas de traviesas apoyadas sobre losa

En estos sistemas de vía en placa, las

traviesas se disponen directamente

sobre la placa principal sin estar em-

butidas. De este modo se aumenta la

elasticidad del sistema con respectos a los sistemas monolíticos aunque el grueso de ésta es

proporcionada por la sujeción salvo en el caso de que la placa principal sea de asfalto. Hasta

ahora todos los sistemas de fijación de la traviesa a la losa consisten en la disposición de al-

gún elemento metálico de acople a través de un orificio situado en centro de la traviesa.

Figura 7. Esquema del sistema de traviesas apoyadas sobre losa BTD.


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Dentro de esta familia las vías más características son la Getrac y la ATD, ambas con placa

principal asfáltica. En lo que respecta a vías de losa de hormigón, son pocos los prototipos

existentes destacando la vía BTD (Betontragschicht mit Direktauflagerung) desarrollada por

la empresa Heilit+Woerner, que usa exclusivamente traviesas monobloque.

2.9.- Sistemas de losa flotante con traviesas

Una variación de los sis-

temas de traviesas apo-

yadas sobre losa son los

sistemas de losa flotante

con traviesas. Estos sis-

temas se caracterizan por

aumentar la elasticidad

del sistema con la interposición de mantas elastoméricas bajo las traviesas. En la actualidad

este sistema sólo se ha empleado en sistemas ferroviarios tranviarios dadas la ventajas que

presenta en reducción de ruidos y vibraciones.

2.10.- Sistemas de losas apoyadas con mortero no elástico

Los sistemas de losas apoyadas con morteros no elásticos constituyen una variante de los sis-

temas de traviesas apoyadas sobre losas en los que las traviesas se aproximan tanto que se

fusionan dando lugar a una losa prefabricada que se apoya sobre la placa principal mediante

un mortero que carece de características elásticas.

Panel230

Viga-carril

230

Manta elástica

Manta acanaladaMaterial elástico

Traviesa

Material elástico

Hormigón en masaGeotextil

Figura 8. Ejemplo del empleo de las mantas CDM a un sistema ferroviario tranvia-


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placa principal de un mortero elástico bituminoso que ha ido evolucionando con el tiempo. En

general, las losas se fijan mediante unos topes circulares colocados en la placa principal. Las

últimas evoluciones han sustituido las losas macizas por losas perforadas en el centro por

permitir un ahorro importante en mortero bituminoso.

En la actualidad, la placa japonesa es la que en más kilómetros se ha implantado: línea Sanyo

(Osaka-Hakata) en 1975 de 281 km; línea Tohoku (Tokio-Marioka) en 1982 de 451 km; línea

Jeoetsu (Omiya-Niigata) en 1982 de 256 km; línea Hokuriku (Takasaki-Nagano) en 1997 de

117 km; etc. Por su lado tanto la OBB austriaca como la FS italiana, han diseñado sendas vías

muy similares a la japonesa que se diferencian de ésta por introducir dos niveles elásticos en

las sujeciones.

3.- APLICACIÓN A ENTRONOS METROPOLITANOS

En muchas ciudades no es extraño encontrar un “barrio de la estación”, una zona de viviendas

denominada así por haber crecido, desde hace varias décadas, entorno a la primitiva y siempre

periférica estación ferroviaria de la localidad. Desde su origen, las instalaciones ferroviarias

se situaron en las zonas periféricas de las ciudades donde, además de existir suficiente suelo

libre libre para albergar sus instalaciones y demás actividades anexas, interferían lo menos

posible con las tramas urbanas. De este modo la línea ferroviaria se convirtió en una frontera

imaginaria al desarrollo de las ciudades.

Con el paso del tiempo, esta concepción primitiva ha desaparecido y la expansión de las ur-

bes, de forma muchas veces incontrolada, ha hecho que hoy en día muchas de esas instalacio-

nes hayan sido integradas en la trama urbana, ocupando grandes extensiones de terreno que se


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han convertido en un anhelado y preciado suelo para las administraciones locales, ya que su

liberación podría proporcionarles espacios nuevos para llevar a cabo actuaciones urbanísticas.

A este hecho, se le une la mala imagen asociada a los barrios próximos a las instalaciones

ferroviarias forjada inicialmente por la insalubridad y suciedad derivada de la tracción tradi-

cional con carbón de los trenes que no ha desaparecido todavía debido a la incipiente preocu-

pación por el medio ambiente donde las vibraciones y ruidos suponen una reducción impor-

tante de la calidad ambiental así como el impacto visual que supone la catenaria.

En esta perspectiva, la vía en placa se presenta como una estructura que proporciona solucio-

nes a los ruidos y vibraciones, la seguridad de las circulaciones ferroviarias, al suelo ocupado,

a las operaciones de limpieza y a las operaciones de mantenimiento y conservación.

3.1.- Túneles

La minimización del impacto visual de las infraestructuras ferroviarias en zonas urbanas obli-

ga, en muchos casos, a soterramientos. Y es precisamente en túneles donde la vía en placa ha

tenido una de sus primeras aplicaciones debido al elevado coste del mantenimiento de la vía

con balasto en los túneles urbanos por los condicionantes que la propia explotación impone.

En efecto, para que las operaciones de mantenimiento de la vía y de la línea área de contacto

puedan realizarse cumpliendo las normas adecuadas de calidad deben llevarse a cabo fuera del

horario de servicio de los usuarios. Es impensable la realización de los mencionados trabajos

con la red en servicio cuando en muchos tramos urbanos la frecuencia entre trenes puede al-

canzar los 2 minutos. Sin embargo, las experiencias llevadas a cabo con cada uno de los dife-

rentes sistemas de vía en placa descritos anteriormente no conducen a los mismos resultados.


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Los sistemas de vía en placa de

carril embebido al contrario de

cualquier otro sistema de vía en pla-

ca no precisan de un espesor de placa

donde recibir o alojar las fijaciones o

bloques de soporte del carril. La altu-

ra total entre la base de la placa y la

cabeza de carril es prácticamente el

espesor impuesto por el cálculo de

resistencia de la placa más la altura

del carril. La diferencia entre la altu-

ra mencionada y las de otros sistemas

no sólo es muy significativa respecto

a la vía sobre balasto, sino también

apreciable respecto a la que exigen

otros sistemas de vía en placa. Esta

circunstancia permite ahorros nota-

bles o ventajas muy apreciables en

relación con los gálibos que la vía

exige o permite.

Otra ventaja de las vías en placa con carril embebido es la posibilidad de circulación de vehí-

culos neumáticos a lo largo de la plataforma ya que la superficie superior de la placa es inde-

pendiente de la del sistema de fijación y puede hacerse incluso enrasar con el nivel de la cabe-

za de carril. No obstante, aunque la superficie superior de la placa no se haga enrasar con la

Figura 11. Reducción de la sección en túneles obtenida con

los sistemas de vía en placa de carril embebido.

Figura 12. Vista del acabado del sistema de vía en placa

de carril embebido Edilon instalada en los túneles

de Cantoblanco en la red de Cercanías de Madrid.


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cabeza de carril, ésta queda, en el caso de placas de hormigón, como máximo a 10 cm bajo la

parte superior del carril, lo que no representa un obstáculo serio para casi ningún tipo de vehí-

culo. Asimismo, esta falta de obstáculos simplifica y acelera significativamente la evacuación

a pie de los pasajeros de unidades que, por cualquier causa, queden detenidas en la vía.

En lo que respecta a lossistemas de apoyo directo del carril se han utilizado en los túneles

de Monte McDonald (14,6 km) y Monte Shaughnessy (1,8 km) en la nueva línea del Paso

Rogers, de la Canadian Pacific Railroad. De estas experiencias se ha descartado, en particu-

lar, su uso en túneles y, en general, en cualquier tipo de línea por la dificultad de realizar co-

rrecciones o reparaciones en la propia vía así como por el nulo amortiguamiento de ruidos y

vibraciones. La resolución de este último problema se logra con lossistemas de apoyo indi-

recto del carril de los que no existe apenas experiencia internacional de uso en túneles.

Los sistemas de bloques recubiertos de elastómero se han empleado tradicionalmente en

muchas obras de túneles urbanas. Al ser los bloques independientes uno del otro, el montaje

es más complicado que aquellos que emplean traviesa o un elemento rígido de unión entre

cada pareja de tacos, pues en estos casos la propia configuración de los elementos garantiza la

posición relativa de ambos carriles. Para garantizar la geometría de vía en el montaje es nece-

sario utilizar una estructura auxiliar con suficiente rigidez como para mantener en la posición

adecuada los tacos durante la fase de hormigonado. La falta de experiencia en la puesta en

obra de este tipo de sustentación de vía ha dado lugar en alguna ocasión a errores graves en el

montaje es por ello que este tipo de vía se desaconseja para su instalación en túneles.

Otro de los sistemas de vía en placa muy empleados en túneles son lossistemas monolíticos

con traviesas que permiten unas reducciones de unos 25 cm con respecto a la vía con balasto.


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Ello permite, como en el carril embebido, bajar la cota de la superficie de rodadura del carril

aumentando el espacio libre del túnel o también ser utilizado para construir desde el principio,

túneles de sección transversal más pequeña. En túneles es además posible formar una junta de

separación perfectamente marcada entre la subbase y la placa soporte que facilita, en caso

necesario, el levante de la placa en caso de reparación o renovación. El principal inconvenien-

te para su uso en tramos metropolitanos es la evacuación de pasajeros en caso de avería que

requiere el enrase de la solera al nivel de la traviesa con el correspondiente sobrecoste.

La opción desistema de traviesas

recubiertas por elastómero fue

desarrollada en Francia para su colo-

cación en túneles en sustitución de la

vía con balasto. Se colocó por pri-

mera vez en el túnel de Bozberg en

Suiza. Posteriormente se ha colocado en muchas líneas de la SNCF y de la RATP tanto en

líneas de metro clásico como redes de cercanías. Su principal inconveniente para uso en túne-

les, es como el caso de los sistemas monolíticos con traviesas la dificultad de evacuación por

la riostra que une entre sí los bloques.

Son pocas las experiencias internacionales de aplicación de lossistemas de traviesas apoya-

das sobre losa empleadas en túneles ya que la disposición de las traviesas directamente sobre

la placa principal dificulta las operaciones de evacuación. Asimismo cabe reseñar que la

mayoría de las tipologías utilizan pavimentos bituminosos como placa principal, material

cuyo uso no se aconseja en túneles debido a su inflamación y generación de humos en caso de

incendio.

Figura 14. Vista de la vía con traviesas recubiertas de elastómero

STEDEF empleada en la estación de Chatelêt-Les Halles de París.


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Los sistemas de losas flotantes con travie-

sas, como se ha mencionado en el capítulo II,

se emplean casi exclusivamente en sistemas

tranviarios. Su disposición en túneles no su-

pone ningún ahorro en sección tal y como se

aprecia en las siguientes imágenes ya que los

sistemas amortiguadores de ruido y vibracio-

nes ocupan prácticamente el mismo espacio

que la banqueta de balasto de la vía clásica.

El sistema de losas apoyadas con mortero no elástico constituyen un prototipo de vía en

placa todavía en fase experimental que se asemeja a la vía en placa con traviesas apoyadas

sobre losa donde el problema de la evacuación se resuelve uniendo las traviesas hasta propor-

cionar una superficie apta. Esta tipología de vía no

presenta ventajas importantes en reducción de sec-

ción de túneles.

Por último lossistemas de losas flotantes sin tra-

viesas constituyen las tipologías de vía en placa uti-

lizadas por los ferrocarriles japoneses y austriacos

para sus líneas de alta velocidad.

En la tabla 2 se resume el comportamiento de cada

tipología de vía en placa en túnel.

Figura 15. Vista de la vía de losas flotantes con traviesas

Figura 16. Imagen del sistema de vía de losa

flotante sin traviesas austriaco OBB-BÖRR


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Tabla 2. Resumen del comportamiento de los distintos tipos de vía en placa en túneles.

TIPO DE VÍA SECCIÓNDEL TÚNELCIRCULACIÓNDE VEHÍCULOS

EVACUACIÓNDE PASAJEROS

OTROSASPECTOS

Carril embebido Mucho menor a la vía clásica PosibleBuenas

condicionesReparación geomé-

trica cara

Apoyo directoMenor

a la vía clásica No posibleBuenas

condicionesMucho ruidoy vibraciones

Apoyo indirecto Menor a la vía clásica No posibleBuenas

condiciones Poca experiencia

Bloques recubiertos conelastómeros

Menor a la vía clásica No posible

Buenascondiciones Montaje complicado

Monolítico con travie-sas


Condiciones aceptables

Remplace de ele-mentos posible

Traviesas recubiertasde elastómero


MalasCondiciones


Traviesas sobre losa Menor a la vía clásica No posibleMalas

condicionesHumos en caso de

incendioLosa flotante con tra-viesas

Similara la vía clásica No posible

Condiciones aceptables Montaje complicado

Losas sobre mortero noelásticoMenor a la vía clásica No posible Buenascondiciones Poca experiencia

Losa flotante sin travie-sas


Buenascondiciones


De acuerdo con el análisis realizado, las mejores opciones de vía en placa para su colocación

en túneles son el carril embebido en caso de que las velocidades no sean muy elevadas y, por

lo tanto, no sean presumibles alteraciones geométricas por el paso de los vehículos y los sis-

temas monolíticos con traviesas o los sistemas de losas flotante sin traviesa en caso de veloci-

dades más elevadas.

3.2.- Vibraciones

Las vibraciones constituyen fenómenos perturbadores complejos provocados por el despla-

zamiento vertical del conjunto rueda, eje y vagón que tienen dos orígenes fundamentalmente:

el régimen vibratorio en carril inducido por el desplazamiento de una carga -tren- que lo de-

forma siguiendo una curva aproximadamente sinusoidal que se desplaza a la velocidad de

avance del tren; y el excitamiento del sistema constituido por la estructura de la vía y el vehí-

culo debido a los defectos aleatorios existentes sobre la superficie de rodadura del carril.


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una elasticidad extra a la vía sin balasto. Así, en lossistemas bloques o traviesas recubier-

tas de elastómero es exactamente el material elástico situado entre el bloque o traviesa y la

placa principal que las caracteriza el que absorbe las vibraciones. En cambio, en lossistemas

de losa flotante el material elástico se sitúa entre losas de hormigón cumpliendo la misma

función. Cabe mencionar que dentro de este grupo deben incluirse las vías bituminosas (sis-

tema de traviesas sobre losa bituminosa) ya que el propio asfalto proporciona la elasticidad

extra al sistema.

Por su lado, lossistemas con dos niveles elásticos tienen un comportamiento más deficiente

ante las vibraciones que obligan a disponer dispositivos correctivos en el carril o bajo sus pla-

cas de apoyo transformando el sistema de vía en una tipología híbrida con respecto a las de

losa flotante, incrementando consecuentemente el espesor y el coste de la superestructura.

Por último, es importante poner de relieve que los

sistemas con un nivel elástico (sistemas de apoyo

directo del carril), que se han recogido en la tabla 1

a solos efectos de su importancia histórica, están en

desuso en la actualidad exactamente por el hecho de

que son extremadamente rígidos obligando en caso

de precisar correcciones de geometría a picar la placa.

En virtud de lo anterior, el sistema de vía en placa más adecuado para la atenuación de las

vibraciones es el carril embebido aunque los sistemas de más de dos niveles elásticos e inclu-

so los sistemas de dos niveles elásticos con medidas suplementarias antivibraciones pueden

alcanzar un nivel de atenuación próximo al de las vías clásicas con balasto.

Figura 17. Medida de atenuación de vibraciones

Mediante carril estuchado en el Metro de Sevilla.


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Para el resto de sistemas de vía en placa (apoyo directo e indirecto del carril, traviesas so-

bre losa y losas con mortero no elástico) se obtienen niveles aceptables de reducción de

emisiones sonoras con la utilización de hormigones porosos como se ha descrito anteriormen-

te para los sistemas japoneses de losas flotantes sin traviesas o para las placas monolíticas

alemanas con traviesas.

En virtud de lo desarrollado anteriormente, no pare-

ce existir un sistema de vía en placa que destaque

sobre los demás en relación a las emisiones de ruido.

En general, todos los sistemas de vía en placa pre-

sentan emisiones sonoras superiores a la vía clásica

y, por lo tanto, deben implantarse soluciones com-

plementarias para reducirlos. Por último, es impor-

tante mencionar que en muchos trazados urbanos la solución más efectiva para eliminar las

emisiones de ruido son los soterramientos de las líneas que trasladan el problema de selección

de una tipología de vía a su comportamiento en túneles que se ha analizado anteriormente.

3.4.- Mantenimiento

Con el incremento del tráfico ferroviario en los entornos urbanos, las bandas horarias para la

conservación se han convertido en uno de los tópicos más importantes para los administrado-

res ferroviarios de todo el mundo que unido al interés por reducir al máximo los costes de

mantenimiento asegurando el correcto funcionamiento del sistema ha tenido como conse-

cuencia la consideración de la vía en placa como una alternativa a la vía clásica sobre balasto.

Figura 19. Instalación de bloques porosos de

hormigón en vía de traviesas sobre losa ATD.


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Las operaciones de mantenimiento de la vía en placa se pueden clasificar en:

mantenimiento preventivo o regular, que incluye la inspección visual, el amolado periódi-

co del carril para eliminar las deformaciones debidas al desgaste o la lubricación de los

aparatos de vía;

mantenimiento correctivo o irregular, que consiste en la reparación de fracturas o grietas,

la mejora de las condiciones de aislamiento eléctrico o correcciones locales de la geome-

tría de la vía.

De entre todas las operaciones de mantenimiento y conservación de la vía sin balasto debe

destacarse la corrección geométrica. Si bien en las vías clásicas constituyen operaciones que

se realizan casi sistemáticamente en la vía en placa debido a su rigidez es un tipo de operacio-

nes que se tiene tendencia a evitar debido a las dificultades y sobrecostes que representan. Por

ello, durante la construcción debe cuidarse mucho la geometría de la vía. Sin embargo, no

todas las tipologías de vía en placa tienen los mismos requerimientos de conservación y man-

tenimiento como se pondrá de manifiesto a continuación.

En los sistemas de carril embebido al sujetar de modo continuo el carril y carecer, por tanto,

de sujeciones puntuales, el desgaste del carril se produce mucho más dilatadamente en el

tiempo reduciéndose, en consecuencia, la frecuencia de operaciones de mantenimiento pre-

ventivo. Del mismo modo, la conservación correctiva necesaria también se reduce ya que:

el soporte continuo del carril reduce las tensiones a que queda sometido el carril disminu-

yendo notablemente el riesgo de fracturas o grietas;

en caso de rotura del carril, su sistema de sujeción continua permite la transmisión de las

tensiones a la placa soporte a lo largo de una corta longitud del carril;

no existen elementos deteriorables por las inclemencias climáticas en las sujeciones.


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En lo que se refiere a las correcciones geométricas, en general, son poco frecuentes si la eje-

cución ha sido rigurosa. En el caso de existir, se deberá desmontar la vía y volverla a montar

en la longitud en la que el defecto pueda afectar a la conducción del material móvil.

Por su lado, lossistemas de apoyo directo e indirecto de carril, como ya se ha mencionado,

se utilizan muy poco debido a las necesidades continuas de mantenimiento preventivo y co-

rrectivo de sus elementos (frecuencias similares a la vía con balasto) así como de la imposibi-

lidad de corrección geométricas sin destrucción y reconstrucción de la vía.

En cambio, las operaciones de mantenimiento de lossistemas monolíticos con traviesas se

reducen a la inspección de las sujeciones y el control de la fisuración durante los primeros

meses tras la puesta en servicio. Una de sus principales ventajas, como ya se menciono en el

apartado dedicado a túneles, es la posibilidad de formar una junta de separación perfectamen-

te marcada entre la subbase y la placa soporte que facilita, en caso necesario, la sustitución de

elementos deteriorados y, en consecuencia, la corrección geométrica.

En general, se calcula que las reducciones de costes de mantenimientos pueden alcanzar el

20% en relación con la vía de balasto tradicional. Y su vida útil se estima del orden de 40 a 50

años, si bien incluso en el caso de que se rompa la placa de apoyo debido a grandes fisuras,

seguirá existiendo un efecto de sujeción semejante al existente en vía con balasto, de forma

que las cargas de tráfico pueden absorberse con las traviesas.

Por su lado, lossistemas de bloques o traviesas recubiertas de elastómero tienen su gran

talón de Aquiles en la falta de total estanqueidad de los recubrimientos elastoméricos que en

caso de congelación del agua infiltrada se reduce considerablemente la vida útil de los


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elastómeros. Aparte de esto, las operacio-

nes de conservación e inspección durante

la explotación se centra en el sistema de

sujeción. Se aconseja realizar periódica-

mente revisiones de la eficacia del apriete

de las sujeciones. Asimismo, la sustitución

de elementos deteriorados es posible como

en el caso de las vías monolíticas con tra-

viesas.

Los sistemas de traviesas apoyadas directamente sobre la losa soporte tienen la ventaja de

la sencillez de montaje, reparación y renovación. Entre ellas cabe reseñar las ventajas de los

materiales bituminosos por la sencillez de reconstrucción en caso de descarrilamientos ya que

el asfalto puede elaborarse rápidamente con la maquinaria usual empleada en carreteras aun-

que se deben alcanzar unos requisitos más exigentes, ya que su vida útil debe ser de 60 años.

Ello se consigue con una mezcla bien compacta, rica en aglomerante.

El comportamiento de los sistemas de losas frente a las operaciones de conservación es simi-

lar al de lossistemas monolíticos de traviesas: las operaciones de mantenimiento deben cen-

trarse en las sujeciones y, en caso de requerir correcciones geométricas sus elementos son

fácilmente remplazables.

En el siguiente cuadro se extracta el comportamiento de cada una de las tipologías de vía en

placa frente a las operaciones de mantenimiento y conservación.

Figura 20. Comprobación de apriete en la sujeción Nabla

de una vía de traviesas recubiertas de elastómero Stedef.


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Tabla 3. Resumen del comportamiento de los distintos tipos de vía en placa frente a las operaciones de mantenimiento.

TIPO DE VÍA REPARACIÓN PRE-VENTIVAREPARACIÓN CO-

RRECTIVACORRECCIÓN GEO-

MÉTRICA

Carril embebido Muy dilatadaen el tiempoMuy dilatadaen el tiempo Complicada

Apoyo directo FrecuenteMuy frecuenteen el tiempo

Necesidad dereconstrucción

Apoyo indirecto Frecuente Muy frecuenteen el tiempo Necesidad dereconstrucción

Bloques recubiertoscon elastómeros

Periódica sobretodode sujeciones

Problemas con las filtracio-nes de agua

Remplace deelementos posible

Monolítico con traviesas Periódica sobretodode sujecionesRemplace de

elementos posibleRemplace de

elementos posibleTraviesas recubiertas deelastómero


Problemas con las filtracio-nes de agua


Traviesas sobre losa Periódica sobretodode sujecionesRemplace de

elementos posibleRemplace de

elementos posibleLosa flotantecon traviesas




Losas sobre morterono elástico Periódica sobretodode sujeciones Remplace deelementos posible Remplace deelementos posibleLosa flotantesin traviesas




De acuerdo con lo anteriormente expuesto, la tipología de vía en placa que permite una mayor

reducción tanto de las operaciones como los costes de mantenimiento es el carril embebido

aunque, en caso de requerir, correcciones geométricas esta es de complicada realización. El

resto de familias salvo las de apoyo directo e indirecto del carril tienen un comportamiento

similar con la salvedad de los sistemas de bloques o traviesas recubiertas de elastómero en las

que debe extremarse las precauciones en caso de que puedan darse ciclos de congelación y

descongelación del agua infiltrada.

4.- CONCLUSIONES

El fuerte incremento de tráfico que están experimentando las redes ferroviarias urbanas y pe-

riurbanas obliga a los gestores de infraestructura a buscar soluciones frente a la degradación

de la vía que a su vez reduzcan tanto la necesidad de bandas como los costes de las operacio-

nes de mantenimiento. Dentro de este contexto, la vía en placa, desarrollada en Japón para

líneas de alta velocidad con objeto de reducir el mantenimiento a la vez que las cargas y velo-


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cidades de los trenes aumentan, se presenta como una alternativa clara a la vía clásica sobre

balasto en ámbitos metropolitanos.

En la elección de una u otra alternativa influye fundamentalmente el hecho de que el montaje

de la vía con balasto es muchos más económico mientras que, en contrapartida, en la vía en

placa las operaciones de mantenimiento son prácticamente inexistentes. En el ámbito urbano

existen además otros condicionantes que van a inclinar la balanza hacia el uso de la vía sin

balasto.

En primer lugar, la reducción de las operaciones de mantenimiento permite mantener más

tiempo en explotación comercial las infraestructuras minimizando la afección que dichas ope-

raciones puede tener sobre el entorno: menos ruidos y vibraciones en horas nocturnas en las

que se llevaría a cabo la conservación, menos emisiones de gases contaminantes a la atmósfe-

ra de las ciudades ya de por sí bastante contaminados (recuérdese que las maquinarias de

mantenimiento son mayoritariamente de tracción diesel para minimizar el riesgo de electrocu-

ción), etc.

En segundo lugar, el trazado de infraestructuras en entornos metropolitanos obliga en muchas

ocasiones a la construcción de obras de infraestructura singular (especialmente túneles y via-

ductos). La vía en placa está especialmente recomendada para su uso en túneles ya que, ade-

más de reducir las secciones de túneles a excavar, proporciona unas condiciones adecuadas

para la evacuación de los pasajeros en caso de avería, incidencia, accidente o incendio. La

mencionada recomendación puede extenderse también a los viaductos donde la vía en placa

con un menor espesor en relación a la banqueta de balasto, permite aligerar las estructuras con

el consiguiente ahorro en el coste.


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Por último, no debe olvidarse que en los entornos urbanos las estaciones son mucho más fre-

cuentes y la instalación de vía en placa tiene la ventaja de facilitar las operaciones de limpieza

y evitar las siempre complicadas operaciones de bateo y perfilado de la banqueta de balasto

por la existencia de los andenes.

Las mayores reticencias al uso de la vía en placa en zonas urbanas vienen derivadas de la alta

rigidez del sistema que son origen de muchas emisiones de ruido y vibraciones. Sin embargo,

las grandes inversiones dedicadas a la investigación en estos campos han dado lugar a tipolo-

gías de vía en placa capaces de atenuar los niveles de ruido y vibraciones incluso por debajo

de los valores habituales en la vía con balasto.

De acuerdo con lo anterior es lógico pensar que existen muchas tipologías de vía en placa y

que cada una de ellas tendrá unos comportamientos específicos frente a los condicionantes

que caracterizan los entornos urbanos. A pesar de ello, todas las tipologías guardan un mismo

esquema estructural compuesto de plataforma, placa de base, placa principal, elastómeros,

sujeciones, carriles y, en su caso, traviesas. Sin embargo existen diferencias intrínsecas que le

confieren comportamientos muy dispares. Así, para poder abordar el problema de conocer la

tipología de vía en placa más adecuada para afrontar una determinada problemática inducida

por el ámbito metropolitano es necesaria su previa clasificación de las tipologías comerciales

de vía en placa en familias de características similares.

Como es lógico cada tipología de vía en placa presenta un campo de aplicación específico. En

el siguiente cuadro se resume las conclusiones alcanzadas del comportamiento de la vía en

placa a cada una de los aspectos urbanos estudiados.


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Tabla 4: Resumen del comportamiento de los distintos tipos de vía en placa

TIPO DE VÍA TÚNELES RUIDO VIBRACIONES MANTENIMIEN-TO

Carril embebido Menor secciónFácil evacuac. Necesidad de

soluciones extrasBuen

comportamientoMuy dilatadaen el tiempo

Apoyo directo Dificultad deevacuación Mal comportamiento Mal comportamientoMuy frecuenteen el tiempo

Apoyo indirecto Dificultad deevacuación Mal comportamiento Necesidad de

soluciones extrasMuy frecuenteen el tiempo

Bloques recubiertoscon elastómeros

Dificultad deevacuación

Necesidad desoluciones extras

Buencomportamiento

Problemas con lasfiltraciones de agua

Monolíticocon traviesas

Facilidad deevacuación




Traviesas recubiertasde elastómero

Dificultad deevacuación


Buencomportamiento

Problemas con lasfiltraciones de agua

Traviesas sobre losa Humos en caso deincendio Necesidad de

soluciones extras Necesidad de

soluciones extrasRemplace de

elementos posibleLosa flotante

con traviesas

Mucha sección Necesidad de

soluciones extras

Buen

comportamiento

Remplace de

elementos posibleLosas sobre morterono elástico





Losa flotantesin traviesas



Buencomportamiento


De acuerdo con el análisis realizado, las mejores opciones de vía en placa para su colocación

en túneles son los sistemas de carril embebido en caso de que las velocidades no sean muy

elevadas y, por lo tanto, no sean presumibles alteraciones geométricas por el paso de los vehí-

culos y los sistemas monolíticos con traviesas o los sistemas de losas flotante sin traviesa en

caso de velocidades más elevadas. Las principales ventajas del sistema de carril embebido con

respecto a los demás son la posibilidad de circulación de vehículos neumáticos sobre la plata-

forma así como las condiciones óptimas de evacuación de pasajeros en caso de incidencia.

En lo que respecta a la atenuación de las vibraciones, el sistema de carril embebido es el más

ventajoso aunque los sistemas de más de dos niveles elásticos e incluso los sistemas de dos

niveles elásticos con medidas suplementarias antivibraciones pueden alcanzar niveles de ate-

nuación similares. En relación al ruido, no parece existir un sistema de vía en placa que desta-

que sobre los demás. En general, todos los sistemas de vía en placa presentan emisiones sono-


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ras superiores a la vía clásica y, por lo tanto, deben implantarse soluciones complementarias

para reducirlos. No obstante, la solución más efectiva ante ruidos es el soterramiento.

En virtud de lo anteriormente expuesto, la tipología de vía en placa que permite una mayor

reducción tanto de las operaciones como los costes de mantenimiento es el carril embebido

aunque, en caso de requerir, correcciones geométricas esta es de complicada realización. El

resto de sistemas salvo las de apoyo directo e indirecto del carril tienen un comportamiento

similar con la salvedad de los sistemas de bloques o traviesas recubiertas de elastómero en las

que debe extremarse las precauciones en caso de que puedan darse ciclos de congelación y

descongelación del agua que se pudiera infiltrar a través de los recubrimientos elastoméricos.

En base a los criterios anteriormente analizados, el sistema de vía en placa más adecuado para

su implantación en entornos metropolitanos es el carril embebido ya que:

las secciones de los túneles son más reducidas;

los vehículos neumáticos pueden circular por la plataforma;

la evacuación de viajeros en caso de incidencia puede relizarse a través de la plataforma;

el régimen vibratorio del carril tienen menor amplitud al carecer de traviesas y apoyar

continuamente el carril;

la frecuencia de operaciones de mantenimiento es menor.

No obstante lo anterior, a medida que la velocidad de circulación de los trenes aumenta, el

sistema de carril embebido presenta el inconveniente de la reparación de los defectos geomé-

tricos del carril. En este sentido, otros sistemas de vía en placa parecen ser más adecuados

como los monolíticos con traviesas o las losas flotantes sin traviesas.


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Por último, es importante destacar que en este trabajo no se han tenido en cuenta aspectos de

tipo económico a la hora de seleccionar la tipología de vía más adecuada para satisfacer los

condicionamientos que imponen los entornos metropolitanos debido fundamentalmente a la

escasez y poca fiabilidad de datos de este tipo. Así que una posible continuación de estos tra-

bajos podría consistir en la consideración de aspectos económicos a la hora de seleccionar las

tipologías de vía en placa así como en la extensión del trabajo a la alta velocidad donde se

dispone de más experiencia del uso de la vía en placa.

4.- BIBLIOGRAFÍA

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