GEOLOGIA APLICADA A FERROCARRILES

GEOLOGIA APLICADA A FERROCARRILES

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ContenidoINTRODUCCION1BREVE HISTORIA DE LOS FERROCARRILES DEL PERU1SITUACION ACTUAL DEL SISTEMA FERROVIARIO DEL PERU(Nuevos Proyectos):2GEOLOGIA APLICADA A FERROCARRILES4Caractersticas geolgicas en los ferrocarriles Peruanos4Construccin de Vas Frreas4ELEMENTOS DE LA INFRAESTRUCTURA.5RESISTENCIA DE DIFERENTES TIPOS DE SUELOS7

INTRODUCCION

BREVE HISTORIA DE LOS FERROCARRILES DEL PERUEl primer ferrocarril o "caballo de hierro" del Per y Amrica del Sur fue construido durante el primer gobierno de Ramn Castilla (1851) y cubra la ruta Lima- Callao. La construccin de ferrocarriles continu con el gobierno de Rufino Echenique con la lnea Tacna-Arica y en el segundo mandato de Castilla con el ferrocarril Lima-Chorrillos (este ltimo balneario de la oligarqua guanera). El ingeniero polaco Ernesto Malinowski adems haba propuesto ampliar la ruta Lima-Callao hasta el valle de Jauja.Para 1862 Manuel Pardo y Lavalle "diriga" una campaa para transformar "el guano en ferrocarriles" en sus "Estudios sobre la provincia de Jauja"(la cual deba ser la despensa de Lima); Pardo crea que construyendo una red ferroviaria a nivel nacional se fomentara el desarrollo del comercio y la industria (segn Pardo en el Per los ferrocarriles "lo haran todo").La prdica de Pardo y Lavalle tuvo eco, durante el gobierno provisional de Pedro Diez Canseco (1868) se contrat a Henry Meiggs (el Pizarro Yankee) para iniciar la lnea Mollendo-Arequipa, la cual fue terminada en 1871 durante el gobierno de Jos Balta, para 1874 la lnea mencionada ya llegaba a Puno. La fiebre ferrocarrilera fue tan grande que para su construccin el gobierno de Balta procedi a endeudarse grandemente con los capitalistas ingleses (la garanta de los emprstitos era el guano de las islas). Entre las lneas iniciadas, pero no terminadas, destacan la "Lima-La Oroya" y la de "Chimbote-Huaraz", la primera slo lleg hasta Chicla y la segunda a Tablones.La construccin de los ferrocarriles hacia la cordillera fue una proeza de ingeniera, la cual an se puede apreciar si se utiliza el ferrocarril central actual, para su edificacin Henry Meiggs utiliz un "ejrcito" de 25 mil trabajadores entre nativos peruanos y bolivianos, rotos (chilenos) y cules. Lastimosamente la crisis econmica (cada de los ingresos guaneros) que afect al estado peruano y la infausta guerra del Pacfico detuvo la construccin de las lneas ferreas a finales de la dcada del 70 (siglo XIX).Luego de la guerra contra Chile nuestros ferrocarriles quedaron destruidos, el estado peruano estaba sin fondos y sin crdito externo para repararlos. Como parte de la negociacin del contrato Grace (para cancelar la deuda externa), durante el primer gobierno de Cceres, el estado peruano entreg los ferrocarriles (destruidos) por 66 aos a los tenedores de bonos ingleses, los cuales se comprimetan a ponerlos en funcionamiento, los nuevos dueos (los bonistas) formaron la Peruvian Corporation (1890) para administrar los ferrocarriles. Para 1893 el ferrocarril central (Peruvian Corporation) lleg a La Oroya; en 1904 "La Cerro" (empresa minera que extraa cobre) conect el yacimiento de Cerro de Pasco con la Oroya; para 1908 la Peruvian conect la lnea Mollendo- Puno con Cusco y la Lima-La Oroya con Huancayo. Durante el oncenio de Legua el estado construy las lneas Huancayo-Huancavelica y Tablones-Recuay. En 1928 el estado peruano (Legua) otorg a la Peruavian Corporation el control perpetuo sobre las lneas frreas que ella administraba, con ello el Per quedaba exonerado de unos pagos establecidos en el contrato Grace (33 anualidades de 80 mil libras esterlina). Entre los principales ferrocarriles que manejaba la Peruvian Corporation estaban "el central"(Lima-Huancayo) y "el surandino" (Mollendo-Puno-Cusco).

Fig. Nro Ferrocarril central Lima- La Oroya

Durante el gobierno de Juan Velasco Alvarado (GRFA) la Peruvian Corporation fue estatizada, para adminstrar las lneas frreas el gobierno peruano cre ENAFER-PERU (la empresa nacional de ferrocarriles del Per), en los aos 90, durante el Fujimorato se inici la privatizacin de ENAFER, actualmente el ferrocarril central es administrado por FERROVIAS CENTRAL ANDINA y el ferrocarril sur andino por PERU RAIL.

SITUACION ACTUAL DEL SISTEMA FERROVIARIO DEL PERU(Nuevos Proyectos):1. Ferrocarril Nor Andino. Trasladar principalmente minerales de las zonas andinas del norte peruano al puerto de Bayvar, pero tambin se espera que potencie la agricultura y la ganadera de Piura, Cajamarca y Lambayeque.Este proyecto fue anunciado por el ex presidente Alan Garca a fines del ao 2009. Entonces habl del traslado de cuatro millones de toneladas de mineral y un milln de toneladas de combustible a los yacimientos mineros, adems de aproximadamente 500.000 puestos de trabajo directos e indirectos que se generaran con esta obra. Tambin calcul que el ferrocarril incrementara el Producto Bruto Interno (PBI) en dos puntos porcentuales a lo largo de los prximos 10 aos de su entrada en funcionamiento. Fig. Nro Ferrocarril Norandino

2. Ferrocarril Transcontinental. El Fetab, ferrocarril transcontinental, unir al Per con Brasil. Se iniciar en Bayvar y continuar por Olmos hasta llegar a Pucallpa, donde se unir al vecino amaznico.Solo en el lado peruano, la obra implicar la construccin de 1.500 kilmetros de va ferroviaria, mientras en el lado brasileo sern otros 2.500 kilmetros. El Per transportara fosfatos por esa va, y Brasil enviara su soya para la exportacin. Este sera el tren ms largo del Per.Fig. Nro Ferrocarril Trascontinental Lnea propuesta por el per

3. Ferrocarril Andahuaylas-San Juan de Marcona. Es otro proyecto que debe iniciarse en los prximos aos. Su extensin se calcula en 600 kilmetros y se dedicara al transporte de minerales, debido a que en Apurmac hay hasta cuatro proyectos mineros por empezar, los cuales generaran un volumen aproximado de 10 millones de toneladas de mineral por ao.4. El tnel Trasandino del Ferrocarril Central y el trasvase del Mantaro. El Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC) ha retomado los estudios de factibilidad del proyecto del Tnel Trasandino del Ferrocarril Central de 23.2 Km. para su entrega en concesin a la empresa Ferrocarril Central Andino (FCCA), como parte del impulso que se quiere dar al sistema ferroviario en el pas.Fig. Nro Tunel Transandino

GEOLOGIA APLICADA A FERROCARRILESCaractersticas geolgicas en los ferrocarriles Peruanos Entre el cruce de la carretera y el ferrocarril central se ubican canteras de rocas gneas intrusivas , y en este mismo se muestrearon rocas porfirticas que es una de las mejores rocas de toda la zona. La transitabilidad por la Carretera Central es peligrosa debido a los continuos deslizamientos de los cerros, una noticia reciente fue en enero de este ao, cuando un deslizamiento destruyo 400 metros de la lnea frrea Huancayo-Huancavelica Fig. Nro Deslizamiento provocado por lluvias intensas. Linea Huancayo-Huancavelica

Zonas de turbas o de arcillas muy compresibles. Zonas de nivel fretico muy superficial. Zonas de rocas alteradas. Erosiones y arrastres de materiales en laderas. Vados (zonas inundables). Lneas frreas en la proximidad de ros. Zonas de gran penetracin de la helada. Fallas geolgicas.Construccin de Vas FrreasSe denomina va frrea a la parte de la infraestructura ferroviaria formada por el conjunto de elementos que conforman el sitio por el cual se desplazan los trenes. Las vas frreas son el elemento esencial de la infraestructura ferroviaria y constan, bsicamente, de rieles apoyados sobre traviesas que se disponen dentro de una capa de balasto. Para su construccin es necesario realizar movimiento de suelos y obras complementarias (puentes, alcantarillas, muros de contencin, drenajes, etc.). Se completa la infraestructura bsica con sistemas de sealizacin (antes manuales y ahora automticas) y, en el caso de lneas electrificadas, con el tendido elctrico que provee de energa a las locomotoras.

ELEMENTOS DE LA INFRAESTRUCTURA. 1. APARATO DE VA. Un aparato de va es un dispositivo que permite la ramificacin y el cruce de diferentes vas de ferrocarril. Los aparatos de va estn formados por dos elementos bsicos: desvos y travesas. 2. BALASTO. Se denomina balasto a un tipo de rido de una granulometra variable entre 40 y 150 mm aproximadamente. Su utilizacin va desde la construccin hasta aplicaciones industriales. Un uso extendido internacionalmente es en la construccin de vas frreas, aeropuertos. . El balasto se utiliza generalmente como base de pavimentaciones, tanto de pavimentos continuos como el aglomerado como de pavimentos por piezas, como el adoquinado. De manera similar, el balasto de va cumple la funcin de aportar estabilidad a la va frrea, haciendo que permanezca con la geometra dada durante su construccin. Adicionalmente cumple otras dos funciones importantes: distribuye las presiones que trasmite la va al terreno, haciendo que sean admisibles para ste, y permite el drenaje del agua de lluvia, evitando que se deteriore el conjunto. Fig. Nro Acopiode basalto triturado procedentedela Cantera

ESPECIFICACIONES TCNICAS. Ensayo de Desgaste (Los ngeles) :El porcentaje de desgaste de la piedra partida ensayada por el procedimiento de Los ngeles (Norma ASTM C535, degradacin por abrasin de Agregados Grandes), no ser mayor del 22% como porcentaje mximo admisible. GRANULOMETRA. Granulometra admisible segn norma del ferrocarril. La granulometra debe permitir el drenaje de la formacin y debe proporcionar una trabazn adecuada entre partculas, de forma que se mantenga la estabilidad de la va 3. CATENARIA (FERROCARRIL). En ferrocarriles se denomina catenaria a la lnea area de alimentacin que transmite energa elctrica a las locomotoras u otro material motor. Lnea area de contacto en la red ferroviaria. Catenaria area flexible. La catenaria flexible consiste en dos cables principales, de los cuales el superior tiene aproximadamente la forma de la curva conocida como catenaria y se llama "sustentador"; en algunos pases hispanohablantes se denomina tambin "cable portador". Catenaria area rgida. L a catenaria rgida se distingue de las otras en que el elemento que transmite la corriente elctrica no es u n cable, sino un carril rgido.

4. ESTACIN FERROVIARIA. Una estacin ferroviaria o estacin de ferrocarril e s una instalacin ferroviaria con vas a la que pueden llegar y desde la que se pueden expedir trenes. Se compone de varias vas, con desvos entre ellas, y se delimita por seales de entrada y salida, adicionalmente son un punto de acceso al ferrocarril de pasajeros y mercancas, aunque no es una condicin indispensable para ser una estacin. Suelen componerse de andenes junto a las vas y un edificio de viajeros con servicios como venta de billetes y sala de espera. 5. RIEL. Se denomina riel, carril, ral o trillo a cada una de las barras metlicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvas. Los rieles se disponen como una de las partes fundamentales de las vas frreas y actan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente elctrica. La caracterstica tcnica ms importante del ferrocarril es el contacto entre el riel y la rueda con pestaa, siendo sus principales cualidades su material, forma y peso.

SUBESTRUCTURA. Se denomina subestructura ferroviaria al terreno que se encuentra inmediatamente debajo del balasto o de la plataforma (si es va en placa) soportando las cargas que estas transmiten, y tiene como funcin bsica proporcionar el apoyo a la superestructura de la va, de modo que sta no sufra deformaciones que impidan o influyan negativamente en la explotacin, bajo las condiciones del trfico que determinan el trazado de la va, gracias a las tcnicas de mecnica de suelos y rocas. Por lo tanto, los problemas que la subestructura presenta son determinar su capacidad portante, y conocer las causas y efectos de las deformaciones y asentamientos, para dimensionar el espesor del balasto, y conocer la degradacin geomtrica de la va. Va sobre traviesas de madera, con balasto de canto rodado. La calidad de un suelo se define por su naturaleza y su estado, variando sus propiedades de resistencia y deformacin. La naturaleza del suelo se establece gracias a la identificacin visual, granulometra, sedimentacin.

RESISTENCIA DE DIFERENTES TIPOS DE SUELOS

MATERIALTENSION ADMISIBLE(kg/cm2)

Roca coherente4.5

Banco de canto rodado, grava3 a 3.5

Arcilla seca2 a 2.5

Arena fina1 a 1.5

Arena arcillosa0.8 a 1

Arcilla hmeda0.8 a 1

Arena con granulometra uniforme0.4 a 0.6

Arcilla blanda0.2 a 0.3

TABLA. Nro Resistencia a la tensin de suelos

De acuerdo con los factores que influyen en la capacidad portante de la plataforma el problema tiene una complejidad notable. En Europa se ha establecido por clculos tanto tericos como experimentales, que las solicitaciones estn comprendidas entre 0,6 y 1 kg/cm, con lo que la plataforma de la va debe tener una capacidad portante mnima de 1,0 kg/cm. Los suelos no cohesivos, como las gravas y arenas, normalmente aportan la resistencia necesaria. Para los suelos de carcter plstico, como algunos limos y arcillas, es necesario mejorarlos. Algunos estudios especializados dan las estimaciones que se indican en la tabla. En el caso de usar balasto bajo las traviesas hay diferentes estudios sobre sus necesidades de clculo, y que pueden ser interesantes para la subestructura. Para este problema, hay que determinar la presin en la cara inferior de la traviesa, su distribucin de presiones en el balasto, conocer la capacidad portante de la plataforma y determinar la capacidad portante del suelo. Como simplificacin, los ferrocarriles mundiales clasifican sus vas segn caractersticas, y fijan el espesor mnimo del balasto segn la velocidad mxima, el tonelaje bruto anual, y el tipo de traviesa y su separacin. Considerando todas las dificultades para medir las tensiones que distribuye el balasto, los ferrocarriles han establecido criterios generales para la plataforma de la va segn sistema establecido para la construccin de caminos fijando la capacidad soportante del suelo por el ndice de California (C.B.R.), con un CBR (CALIFORNIA BEARING RATIO,) superior a 20 para la plataforma, o sistemas similares en Europa.

CONCLUSIONES El ferrocarril es uno de los modos de transporte ms apropiados para movilizar carga de industria pesada y de alto volumen, desde los centros de produccin hacia los puertos martimos ubicados en la costa peruana, alternativa que le permitir al pas ser ms competitivo a nivel mundial. Igualmente, tiene grandes ventajas con relacin a otros medios de transporte, como la seguridad, el menor impacto ambiental, el excelente control logstico y los menores costos de operacin. Teniendo en cuenta el estado actual de la red vial y los altos costos de operacin para el transporte de grandes volmenes de carga, el ferrocarril tiene una oportunidad nica para desarrollarse, y ofrecer un servicio de transporte competitivo, con nuevas opciones logsticas y econmicamente ms convenientes para el Per. Por otra parte, con el crecimiento econmico que tiene el Per, es muy importante que nuevas lneas permitan asegurar oportunidades de transporte para otros sectores diferentes a la industria cementara y carbonfera (hoy se transportan aproximadamente 70 millones de toneladas anuales de carbn por lneas frreas), y se hagan accesibles a industrias alimenticias, agrcolas, qumicas, manufactureras, textiles y de bienes de consumo en general. Otro aspecto importante para resaltar, es la falta de interconexin y el mal estado general de la red frrea nacional. Tal como en el trabajo escalonado, son muy pocos los kilmetros que actualmente estn operando en el pas, esta situacin demuestra la crtica situacin del actual sistema frreo Peruano. Por otra parte, hasta tanto las tres principales redes frreas del pas no estn interconectadas, el ferrocarril no cobrar la importancia suficiente para posicionarse como la mejor opcin para el transporte de altos volmenes de carga, donde igualmente se logre una nivelacin de tarifas, el intercambio de equipos y de nuevas tecnologas, manteniendo un plan de desarrollo integral para la red. En los ltimos cuarenta aos, los diversos cambios institucionales y las importantes iniciativas gubernamentales que no prosperaron, llevaron al declive de la actividad ferroviaria en el pas. An hoy, los problemas son complejos, debido a la poca demanda de carga, el desequilibrio financiero de los grupos concesionarios, la falta de mantenimiento de la red, el estado de la infraestructura que se ha agravado por las recientes olas invernales y la propia inexperiencia de los operadores.