Unidad_3
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TECNICATURA SUPERIOR EN MATERIAL RODANTE FERROVIARIO MATERIA: INTRODUCCION A LAS VÍAS FÉRREAS Código de la materia: C4 Nivel: II Docentes: Ing. Mariano Fernández Soler Ing. Mariano Gentile
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TECNICATURA SUPERIOR EN MATERIAL RODANTE FERROVIARIO
MATERIA:
INTRODUCCION A LAS VÍAS FÉRREAS
Código de la materia: C4
Nivel: II
Docentes:
Ing. Mariano Fernández Soler
Ing. Mariano Gentile
Unidad 3 – Construcción, Renovación y Mejoramiento de Vías
Contenido
Bibliografía general .................................................................................................................. 4
CONSIDERACIONES PREVIAS ........................................................................................... 5
INGENIERIA DE UNA RENOVACIÓN ........................................................................... 7
TÉCNICAS Y EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS DE RENOVACIÓN ...................... 8
CONTROLES DE CALIDAD .................................................................................................... 9
EJECUCION DE LOS TRABAJOS DE RENOVACION .................................................. 10
EJECUCIÓN SEMI-MANUAL ............................................................................................. 10
Tareas preparatorias ............................................................................................................. 10
Renovación de la vía ................................................................................................................ 11
RENOVACION SEMI MECANIZADA ............................................................................... 12
EJECUCIÓN TOTALMENTE MECANIZADA .................................................................. 13
NOTAS ADICIONALES SOBRE LAS OPERACIONES DE UNA RENOVACIÓN DE
VIA ............................................................................................................................................. 13
OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO DE VÍA .............................................................. 23
EVOLUCION DE LA METODOLOGIA DEL MANTENIMIENTO DE VÍA ................ 24
CONSERVACIÓN METÓDICA Ó CÍCLICA ...................................................................... 25
MANTENIMIENTO SEGÚN ESTADO .............................................................................. 27
INSPECCIÓN Y AUSCULTACIÓN DE UNA VIA ........................................................... 27
PLANIFICACIÓN DE LA CONSERVACIÓN .................................................................... 30
SISTEMAS DE INSPECCIÓN POR VÍDEO ..................................................................... 34
SEGUIMIENTO GENERAL DE LA INFRAESTRUCTURA ............................................. 36
TRABAJOS GENERALES DE VIA: ..................................................................................... 38
EQUIPOS MECANIZADOS DE MANTENIMIENTO DE VÍA ..................................... 47
ESTABILIZACION DINAMICA DE VIA ..................................................................... 47
DESGUARNECIDO SISTEMÁTICO DE BALASTO ....................................................... 50
AMOLADO DE RIELES.......................................................................................................... 54
DEFECTOS EN LOS RIELES ............................................................................................... 57
TRATAMIENTO DE JUNTAS ............................................................................................. 60
Bibliografía general
ESCUELA INGENIERIA FERROVIARIA – Universidad de Buenos Aires - La
Vía Férrea – Apuntes de la Materia Infraestructura Ferroviaria II y III –
Autor Ing. Alberto ROSUJOVSKY.
Normas Técnicas de Vía y Obra – Comisión Nacional de Regulación del
Transporte.
Normativa ALAF – Vía y Obra
Normativa Ferrocarriles Argentinos.
Cátedra de Transportes Guiados –Universidad Nacional de La Plata - Apunte
ESTRUCTURA DE VÍA Y TRAZADO – ANEXO - Autor Ing. Alberto KEIM.
Tratado de Ferrocarriles I – Vía – Autores Fernando OLIVEROS RIVES,
Andrés LOPEZ PITA, Manuel MEGIA PUENTE.
XXI Congreso Panamericano de Ferrocarriles - Conferencia “La vía férrea”
– Ings. Werner Burdich y Ing. Rudolf Becker
Fotografías provistas por Google Images.
CONSTRUCCIÓN Y RENOVACIÓN DE VIA
CONSIDERACIONES PREVIAS
Cuando un mantenimiento normal no es capaz de conservar la vía en
condiciones aceptables de explotación producto de su envejecimiento, o
cuando las exigencias del tráfico ferroviario por capacidad portante, de
confort o de seguridad son incompatibles con las condiciones de una vía
existente, aún bien mantenida, se debe proceder a su renovación total,
también denominada “renovación integral”.
Se entiende por renovación de vía el proceso que tiene por objeto el
reemplazo de todos los elementos constitutivos de la infraestructura de vía
y acondicionar esta y su entorno para su función, generalmente más
exigente que su anterior estructura. Una renovación de vía se encuadra
generalmente en el capítulo de las inversiones en infraestructura y no como
una reposición del activo. Podemos decir que una renovación de vía tiene por
objeto una mejora de la explotación por su adaptación a nuevos incrementos
de velocidad y afecta un tramo de longitud importante (unos 30 km).
Una renovación de vía también implica generalmente modificaciones de su
plataforma y una mejora de su trazado para permitir el aumento de las
velocidades de circulación, con introducción de curvas de transición en las
alineaciones curvas, una mejora de los acuerdos verticales, y la realización
de obras de saneamiento y drenaje, muros de contención, etc.
Los trabajos de renovación, salvo cuando se construye una variante de la
traza de la vía existente, no requieren la apertura de nuevas trincheras o la
construcción de nuevos terraplenes, las operaciones normales son de
ampliación de desmontes con el objeto de dotar de mayor amplitud a la vía
o el recrecido de terraplenes para obtener mayor holgura de las sendas de
inspección o soportar los ripados de vía que resulten necesarios. El
mejoramiento de la plataforma puede comprender un tratamiento con la
incorporación de una capa de arena, un tratamiento con cal o cemento y la
colocación de un geotextil o material de fieltro anticontaminante para
evitar la afección al balasto de posibles ascensos de arcillas.
El alcance de estos trabajos también puede comprender el nivelado de la
plataforma y la incorporación de un sub balasto compactado mediante
rodillos y con pendientes transversales del 3 al 4 % para un rápido desagüe
de la plataforma; este sub balasto debe tener propiedades de alta
resistencia al desgaste, escasa absorción de agua, impermeabilización y alta
capacidad portante.
También se deberá considerar la actuación sobre los elementos de drenaje
transversal, que puede suponer no sólo su ampliación en el sentido
transversal a la vía sino su sustitución mediante apeos de vía y colocación de
prefabricados de mayor sección y mejores características drenantes y
también la mejora de los drenajes longitudinales.
En cuanto a la superestructura de la vía, primeramente resulta necesaria la
determinación de las características del nuevo tipo de vía a implantar,
siendo lo usual en la actualidad pasar de una estructura armada con rieles
de corta longitud unidos mediante eclisas y apoyados sobre durmientes de
madera a un emparrillado de vía conformado por riel largo soldado fijado
mediante sujeciones elásticas sobre durmientes de hormigón, que brindan la
imposibilidad de deslizamientos longitudinales y transversales entre riel y
durmiente, lo que implica el empleo de sistemas de sujeciones elásticas de
alta capacidad de apriete.
Para posibilitar la implementación del riel largo soldado, surge la limitación
de los radios en planta, con el objeto de garantizar la estabilidad de la vía
frente al pandeo. En este sentido, una vía resulta soldable hasta 250
metros de radio con durmientes monobloque y en el entorno de los 1.000
metros con durmientes de madera sin antideslizantes y de 500 metros con
ellos. Asimismo la renovación integral de vía implica la utilización de balastos
de piedra granítica o cuarcítica de granulometrías prefijadas y adecuada
resistencia al desgaste, estableciéndose un espesor mínimo de la capa de
balasto bajo el durmiente según las características de este y el tipo a
utilizar.
Una obra de renovación integral de vía también incluye generalmente la
actualización de los sistemas de señalización, comunicaciones,
enclavamientos y también la sustitución de los aparatos de vía, resultando
necesario con frecuencia mejorar su geometría.
Las renovaciones de vía afectan la totalidad de la plataforma ferroviaria,
exigiendo la ocupación de la misma para el desarrollo de las distintas tareas
lo cual obliga a la interrupción del tráfico durante períodos de tiempo
importantes, produciendo alteraciones al servicio de transporte. Con el
objeto de minimizar las alteraciones y dificultades ocasionadas al tráfico,
resulta necesario establecer una minuciosa programación de las tareas
previstas.
Por otra parte en el desarrollo de la obra resulta necesaria la implantación
de medidas de seguridad que se reflejen en los pliegos de especificaciones,
que por lo general son de dos tipos:
De Circulación:
Corresponden a la implementación de limitaciones de la velocidad de
circulación, a prever la circulación de trenes de trabajo, así como en el caso
de vía doble a establecer precauciones de velocidad para la vía contigua.
De personal:
Tanto para los obreros de la empresa contratista como para el personal de
la propia administración ferroviaria.
También resulta necesaria una correcta programación de los proyectos dada
la importancia de cada uno de los trabajos y sus consecuencias. En dicha
programación se integran las inversiones que exigen los proyectos dentro de
las inversiones totales y la consecuencia de la ejecución de las obras en la
circulación de los trenes.
INGENIERIA DE UNA RENOVACIÓN
Una renovación de vía exige un proyecto planialtimétrico completo, debiendo
destacarse en el mismo un profundo estudio del trazado, que se efectúa con
el fin de mejorar en lo posible el anterior y posibilitar así el aumento de las
velocidades de circulación.
En un proyecto deben quedar perfectamente detallados:
· Espesores de balasto existentes bajo los durmientes, que se determinan
con anterioridad a la renovación mediante la ejecución de sondeos y
calicatas.
· Altura de la catenaria sobre el plano de rodadura, para líneas
electrificadas mediante contacto superior y distancia de la cara activa del
riel respecto a las columnas de electrificación.
· Las cotas de nivel de la vía primitiva y las cotas de la vía en proyecto, que
es la altura del plano de rodadura sobre el plano de referencia que se haya
tomado.
· Perfiles longitudinales de rasantes con valores de las pendientes y rampas
y su longitud.
· Indicación de rebajes y levantes, que consisten en la diferencia entre la
cota de la vía antes y después de la renovación.
· Estudios de las curvas circulares, con indicación de sus radios, desarrollo,
tangentes, peraltes, magnitud de las flechas, etc. Se indicará asimismo la
longitud de las curvas de transición y las progresivas kilométricas de los
puntos inicial, medio y final de las mismas.
· Otros aspectos característicos de un proyecto de renovación de vía están
constituidos por la definición del esquema de armado de la vía, la
preparación del inventario y las órdenes de compra de los distintos
materiales necesarios, previsiones de vías para estacionamiento de los
trenes de trabajo, almacenajes y logística de materiales, etc.
TÉCNICAS Y EJECUCIÓN DE LOS TRABAJOS DE RENOVACIÓN
Una renovación de la infraestructura de la vía, una vez replanteado y
estaqueado su posicionamiento y acopiados los materiales necesarios,
comprende las siguientes operaciones:
- Desguarnecido de vía y eliminación (o regeneración) del balasto existente.
- Desarme de la vía existente y montaje de la nueva superestructura
(durmientes, rieles, fijaciones, ligas de continuidad, etc.).
- Aportación del nuevo balasto de piedra con los sucesivos levantes
previstos, bateo del balasto y alineación y nivelación geométrica de la vía
hasta llegar a los niveles de vía especificados.
- Soldadura de los nuevos rieles para conformar el riel largo soldado.
- Liberación de tensiones de los rieles largos soldados.
- Nivelación, perfilado y acabado geométrico de la vía cumplimentando las
tolerancias de construcción.
Los métodos de renovación que se utilizan actualmente son
fundamentalmente de dos tipos:
Sistemas semi mecanizados de montaje, mediante el empleo de pórticos
(Método Francés) los cuales circulan sobre carriles de rodadura auxiliares o
mediante la utilización de grúas en voladizo (Método Ruso).
En nuestro país el primero de ellos se emplea en renovaciones en líneas
urbanas con ventanas de trabajo limitadas y el segundo con algunas
variantes, se aplicó en renovaciones de vía en subterráneos.
Sistemas totalmente mecanizados integrados por trenes rápidos de
sustitución, que una vez desguarnecida la vía ejecutan en forma continua y
de una sola vez el cambio de toda la superestructura, rieles y durmientes.
Aún no son de aplicación en nuestro país.
Para el uso de este sistema deben descargarse a cada lado de la vía
existente los nuevos rieles formando con ellos una vía auxiliar sin
durmientes, de ancho mayor al de la vía en servicio, que se emplea para las
operaciones necesarias de los equipos de montaje, que en general
comprenden dos pórticos transversales a la vía y una viga tendida entre
ellos, paralela a la propia vía. El procedimiento consiste en disponer
longitudinalmente en el hueco creado en la superestructura por la vía
desmontada los nuevos tramos montados sobre durmientes.
El tren de trabajo comprende chatas tipo plataformas, unas cargadas de
durmientes nuevos que se colocarán en la vía y otras vacías para cargar los
primeros tramos de la vía vieja que ha de renovarse.
El juego de pórticos levanta mediante ganchos especiales un tramo de vía
antigua y lo traslada al tramo siguiente y después traslada el conjunto de
los dos tramos superpuestos a los vagones disponibles. A continuación se
desplaza un vagón cargado de durmientes nuevos y se prepara el asiento
correspondiente a dos tramos elementales, para cuya operación existen
dispositivos especiales de enganche de durmientes. Inmediatamente se
depositan sobre el hueco abierto en la vía los dos tramos de durmientes
nuevos y se reinicia el ciclo.
A medida que el trabajo progresa los pórticos se van desplazando y los
rieles nuevos se sitúan en el emplazamiento definitivo sobre los durmientes
nuevos, mediante un dispositivo mecánico concebido para esta operación. Por
último los rieles se fijan a los durmientes.
Los rendimientos que se obtienen varían según el tipo de material que se
emplee en la renovación de vía, pero en general son del orden de los 200
metros/hora.
Un tren mecanizado de sustitución se compone principalmente de tres
partes:
- La parte de aprovisionamiento, constituida por vagones tipo plataformas
cargadas de durmientes, nuevos al ingresar a la zona de obra y que al fin del
corte de vía vuelven cargadas de durmientes producidos. El
aprovisionamiento se puede efectuar por elementos autopropulsados o bien
mediante pórticos pequeños que circulan sobre caminos de rodadura
situados sobre las propias plataformas.
- La parte de almacenamiento, que consiste en un dispositivo para el
enganche y elevación de los durmientes depositados en la vía y
posteriormente su retiro por medio de transportadores horizontales.
Posteriormente los durmientes se paletizan y se trasladan a los vagones
plataforma del tren de aprovisionamiento que ya han sido vaciadas de
durmientes nuevos.
- La unidad de renovación propiamente dicha, solidaria a la anterior, que
está constituida por un dispositivo de nivelación de la plataforma, situado
delante del tren, y que posibilita su avance, y un mecanismo para la
colocación de los durmientes colocándolos regularmente uno a uno a medida
que el tren avanza.
CONTROLES DE CALIDAD
La comprobación de que una vía recién construida se ajusta a las tolerancias
impuestas, se efectúa en general con registros automáticos continuos y por
sondeos discretos en tramos elegidos al azar.
El primer sistema garantiza el pleno conocimiento de los parámetros
geométricos de toda la sección sometida a la recepción y el segundo
posibilita conocer ciertos detalles como colocación correcta de las
sujeciones, calidad de las soldaduras, colocación de las juntas y luces de las
mismas en el caso de rieles cortos, etc.
EJECUCION DE LOS TRABAJOS DE RENOVACION
EJECUCIÓN SEMI-MANUAL
En la ejecución semi-manual se combinan el empleo de hombres y maquinaria
de vía, variando la proporción de unos y otros.
En el supuesto que está perfectamente definido el alcance de la obra a
realizar (proyecto, topografía, condiciones de circulación resultante,
condiciones de circulación de obra, etc.) y que además se han realizado las
obras de infraestructura necesarias (desmontes, ampliación de
terrraplenes, muros de contención, drenajes, etc.) para no crear atrasos en
el avance general, se comienzan los trabajos de renovación propiamente
dichos.
Un esquema de renovación es el dado por las tareas en el siguiente orden:
Tareas preparatorias
Preparación del desarme: uno o varios días antes si así lo requiere el estado
de las tuercas y bulones (en el caso de vía eclisada y se prohíbe el corte con
soplete), con autorización de la Inspección de obra se les podrá colocar un
líquido apropiado para su aflojamiento, dejando las juntas con sólo 2
bulones. Así como también, preparar el retiro de las fijaciones. La vía
quedará entonces precaucionada.
Descarga de rieles: rieles de entre 12 y 36 mts de largo con portiquines
sobre vagones playos o con máquinas biviales o barras de 288 mts desde un
tren especial de vagones playos anclando el riel a descargar en la vía a
renovar o en un punto fijo.
En zonas con acceso vial, por ejemplo pasos a nivel o plataformas de
estaciones, se pueden descargar rieles de hasta 18mts de largo desde
camiones semirremolque.
Entallado de durmientes de madera (opcional).
Descarga de durmientes: usualmente desde vagones playos o borde bajo, o
zorras playas, manualmente o con máquinas biviales. En zonas con acceso
vial, se pueden descargar desde camiones.
Renovación de la vía
Desarme de la vía existente:
Desarme de juntas o corte de rieles.
Retiro y acopio de las fijaciones existentes.
Carga de rieles existentes (manualmente con tenazas p/riel a zorras
playas, con máquinas biviales a vagones playos o con portiquines en
vagones playos; en la vía a renovar o en la contigua si existiera y
estuviese disponible). En algunos casos los rieles se reutilizan,
generalmente en vías no urbanas de menor categoría que la que se
renueva.
Retiro y acopio de durmientes existentes (manualmente, manualmente
con tenazas p/durmientes a zorras playas o con máquinas biviales a
vagones playos).
Recomposición del plano de formación y/o rebaje (retropala, pala
cargadora frontal, máquinas biviales o motoniveladora donde la
longitud de trabajo lo permita).
Distribución y escuadre de los durmientes nuevos sobre el plano de
formación (manualmente o con máquinas viales/ biviales).
Posicionamiento de los rieles sobre los durmientes (manualmente, con
ayuda de máquinas biviales o portiquines).
Colocación de las nuevas fijaciones (con tirafondeadoras, colocadora
de clepes según corresponda, etc.).
Armado de juntas intermedias que serán definitivas (para el caso de
vía eclisada con rieles cortos) o provisorias (empleo de RLS).
Armado de las juntas extremas (generalmente de combinación entre
rieles de distinto perfil entre la vía renovada y la existente).
Alineación con vía destapada.
Descarga de balasto nuevo.
Primer levante (manual con gatos de vía, pala punta corazón y pico
pisón, semi manual con palas vibratorias eléctricas tipo Jackson o con
equipamiento mecanizado pesado de vía).
Finalización de la renovación de vía propiamente dicha (la vía se puede
librar a la circulación a una velocidad que varía entre 12 a 20 km/h).
Tareas posteriores a la renovación en vía
Segunda descarga de balasto.
Segunda nivelación longitudinal y corrección de la alineación (los
trenes podrán circular a una velocidad de hasta 60 km/h en el tramo
renovado).
Tercer levante para obtener los niveles de proyecto y corrección
definitiva de la alineación (en algunos casos puede requerirse una
descarga previa de balasto).
Perfilado y barrido definitivo de la vía.
Para una vía con RLS:
Soldadura de las barras provisionales y liberación de tensiones.
Para vía con juntas eclisadas:
Regulación de las luces de juntas
Colocación de anclas (opcional acompañando a las fijaciones rígidas).
La vía nueva se entrega a la explotación para circular con los límites
de velocidad que impongan las particularidades del trazado y las
características técnicas del material rodante.
Tareas posteriores a la renovación en obrador Descarga, limpieza y
clasificación y acopio de todo el material producido según la clase
técnica correspondiente.
Carga de vagones tipo tolvas con balasto nuevo.
Preparación y carga de los materiales nuevos necesarios para el
siguiente sector de renovación.
RENOVACION SEMI MECANIZADA
Renovación de vía con pórticos
Este sistema de trabajo es conocido como el método francés, es empleado
en la Argentina especialmente para renovaciones de vía en zonas urbanas
donde los intervalos de trabajo resultan limitados.
Renovación de vía con grúas en voladizo
Esta metodología de trabajo es conocida como el método ruso, comprende
las siguientes operaciones:
Desguarnecido y cribado de balasto viejo (tarea opcional)
Levante de tramos existentes
Nivelación del balasto
Colocación de tramos con rieles cortos (provisionales o definitivos)
Descarga de balasto
Nivelación y alineación (1° y 2°)
Reemplazo de rieles cortos por barras largas (en caso de RLS)
Retiro de rieles cortos
Perfilado del balasto
Liberación de tensiones (en el caso de RLS)
Este método no se utiliza en nuestro país en la versión original. Algunos
conceptos del mismo fueron empleados parcialmente en algunas de las
renovaciones de la red de subterráneos de la ciudad de Buenos Aires.
EJECUCIÓN TOTALMENTE MECANIZADA
Se realiza con trenes de montaje de vía, se mecanizan las operaciones
realizadas a mano y las realizadas con pórticos y posicionadores por una sola
operación realizada por el conjunto de equipos que constituye el tren rápido
de renovación. Acompañan al tren de renovación dos cuadrillas de operarios,
una retira las fijaciones existentes y otra coloca las nuevas una vez que el
tren ha posicionado la enrieladura. Estos trenes de renovación no se
emplean aún en nuestro país.
Su capacidad de montaje de vía es muy alta pudiendo alcanzar los 1000
metros en una ventana de trabajo de 4 horas.
En el tren se aprovisionan y cargan cada día los durmientes y rieles nuevos y
se descargan los durmientes producidos provenientes del trabajo de
renovación de vía, tareas que se realizan en el obrador.
Por último se continúa con el desguarnecido del balasto para su renovación
total y luego se procede a la nivelación y alineación de la vía con equipos
mecanizados pesados que trabajan conjuntamente con un estabilizador
dinámico de vía.
NOTAS ADICIONALES SOBRE LAS OPERACIONES DE UNA
RENOVACIÓN DE VIA
Tren de descarga de barras largas
El transporte de rieles en barras largas de 288 mts de longitud, se efectúa
en trenes especiales, de una longitud ligeramente superior a la de las barras
que se transportan.
Las barras se descargan a ambos lados de la vía. Es preciso contar con un
punto de anclaje del extremo del riel que se ha de descargar, que puede
estar constituido por mordazas especiales acunables a la vía sobre la que se
mueve el tren rielero y a través de unos cables de longitud suficiente para
que el ángulo que forme con la horizontal sea de unos 10° o por un punto fijo
situado al lado de la vía.
Descarga de balasto
El transporte de balasto se efectúa en vagones tolva minera o hoppers, con
capacidad de entre 30 toneladas (trocha angosta) y hasta 55 toneladas
(trocha ancha), dependiendo también de la capacidad portante de la vía a
utilizar.
Estos vagones pueden descargar por el fondo, con el objeto de balastar el
centro de la vía por donde circula el tren balasto y/o lateralmente, cuando
se trata de la formación de banquinas y sendas o balastar una vía adyacente.
Un tren balasto puede distribuir como máximo el balasto necesario para un
levante de entre 80 y 100mm, sin descarrilarse.
Es preciso que el balasto se descargue cuanto antes sobre la vía nueva para
estabilizarla, sobre todo en el caso de la barra larga soldada y evitar una
deformación de la vía bajo el efecto de las variaciones de temperatura.
Liberación de tensiones en RLS
Antes de que la vía quede establecida de forma definitiva en estructura de
RLS, es preciso llevar a cabo la operación denominada liberación de
tensiones, que consiste básicamente en dar a los rieles (por calentamiento o
tracción) la longitud que teóricamente, les correspondería, a una
temperatura predeterminada que a continuación precisaremos.
Indiquemos que el momento más adecuado para realizar tal operación, según
el estado de la técnica actual, se sitúa entre el segundo levante y la
nivelación final.
La liberación de tensiones tiene por objeto garantizar que la totalidad de
los rieles que componen la estructura, queden fijados a los durmientes a una
temperatura media anual de la región donde está asentada la vía. De esta
forma, el RLS estará exento de tensiones térmicas cuando su temperatura
coincida con la de liberación y las tensiones de tracción o de compresión
debidas a las variaciones de temperatura serán así uniformes a lo largo de
toda la barra.
En general se prefiere que el riel alcance mayores tensiones de tracción que
de compresión, ya que, normalmente, es menos terrible una rotura de riel
que un pandeo/torcedura de vía. La rotura es detectable de forma
inmediata por los modernos sistemas de señalización, mientras que es
imposible prácticamente, detectar la existencia de un pandeo potencial.
En nuestra región Tl se ubica en el intervalo entre 30 y 35 °C. En países de
climas extremos como la ex URSS, resulta necesario fijar 2 temperaturas
de liberación, una tomando la temperatura media para los seis meses más
fríos y otra para los seis más cálidos.
La liberación de tensiones se completa a lo largo de todo el RLS por
sectores de trabajo consecutivos del orden de 800 metros (máximo 1200
metros).
Los RLS, conforme a lo establecido en las normas, comienzan y terminan con
un aparato de dilatación o dispositivo de dilatación, con el fin de absorber
las dilataciones de sus extremos (aproximadamente 150 metros).
Se deberá tomar la precaución de que ningún punto fijo quede localizado
dentro de un RLS (por ejemplo: puentes metálicos de tablero abierto, pasos
a nivel sin losetas, etc.).
Perfilado y compactación
Cuando la vía alcanza su trazado planialtimétrico definitivo, obtenido por
sucesivos levantes y nivelaciones longitudinales y alineaciones de vía, se
procede a compactar el balasto con máquinas compactadoras pesadas
especiales (Compactadoras de cajas y banquinas), que apisonan tanto las
cajas de balasto entre durmientes, como la parte exterior de la banquina.
Estos equipos están siendo reemplazados por los estabilizadores dinámicos.
Este trabajo se completará con la operación de perfilado y el barrido final
de la vía, que también se ejecuta con una máquina pesada de vía
(perfiladora), dando a la banquina su sección final definitiva.
Otras tareas de terminación
Limpieza general de zanjas donde se habrá depositado tierra y piedra
durante la construcción de la vía.
Tratamiento del tercer riel, donde existe este sistema de electrificación.
Colocación de postes hectométricos, postes indicadores de cambio de
rasantes, indicadores kilométricos.
Estaqueado de las curvas de transición y circulares.
Pintado de los puntos singulares. Es importante también, para una buena
visibilidad, el pintado de postes, estacas, bordes de andenes, etc.
Protección de taludes y tapeado, que consiste en la siembra de algún tipo
de hierba que estabilice con sus raíces el terreno y los proteja contra la
erosión.
OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO DE VÍA
La infraestructura ferroviaria en general, y la vía en particular, están
expuestas a continuos procesos de deterioro derivados de su propia función
como camino de rodadura del material rodante y de la actuación de agentes
externos, exigiendo el mantenimiento de la seguridad y el confort un
seguimiento y control de los parámetros más representativos, con el fin de
determinar y orientar las necesidades de mantenimiento o rehabilitación y
el alcance de las actuaciones previstas.
En consecuencia los trabajos de mantenimiento de vía tienen por objeto la
obtención de determinados estándares de calidad, que tienen su
materialización en tres aspectos básicos: seguridad, confort y regularidad,
generando estos conceptos la necesidad de definición de determinados
parámetros y el establecimiento de umbrales que delimiten las actuaciones
de conservación.
La seguridad constituye la premisa fundamental de la explotación de un
servicio ferroviario de pasajeros, requiriendo la implementación de un
sistema de control evolutivo mediante auscultaciones y seguimientos, de los
cuales se deducirá un diagnóstico precoz de aquellas falencias y/o
contingencias que pudieran afectar a la seguridad.
Una vez priorizadas las actuaciones y garantizados los niveles relativos a la
seguridad, se establecerán las acciones encaminadas a obtener mejoras en
el confort, mediante la implantación de unos umbrales de intervención y una
selección de las zonas a tratar.
Como medida cautelar ante un inconveniente que se presente en la vía, se
establecen limitaciones temporarias a la velocidad de circulación
(precauciones de vía), ajustándose las condiciones a las circunstancias, es
decir al disminuir la velocidad de circulación disminuyen los efectos
cinemáticos y las aceleraciones percibidas por los pasajeros, garantizándose
de esta manera la seguridad y el confort. El establecimiento de limitaciones
a la velocidad afecta la regularidad del servicio producto de la pérdida de
tiempo.
Muchas de las intervenciones de mantenimiento de vía tienen como objetivo
el incremento de los niveles de seguridad, otras el confort de los pasajeros
como por ejemplo el incremento del peralte en curvas. En general, todas
ellas contribuyen a la preservación de las condiciones normales de
explotación de la línea y a la regularidad del servicio.
EVOLUCION DE LA METODOLOGIA DEL MANTENIMIENTO DE VÍA
Conceptualmente el mantenimiento de la infraestructura de vía fue
evolucionando en el tiempo paralelamente a las modificaciones introducidas
en el diseño de los materiales que componen el emparrillado de vía
(durmientes de hormigón por madera dura, riel largo soldado por vías de
rieles cortos con juntas, fijaciones elásticas por rígidas, etc.) dado que los
nuevos modelos estructurales de vía requerían de menores recursos de
mano de obra para su mantenimiento y por otra parte de equipos
mecanizados y maquinaria con mayores prestaciones.
La evolución del mantenimiento de la vía puede sintetizarse de la siguiente
manera:
· El mantenimiento inicialmente se basaba en la llamada “puntada a tiempo”,
que mediante una vigilancia permanente de la vía corregía los defectos o
problemas que comprometían la seguridad de la circulación, centrando su
atención en evitar descarrilamiento de vehículos.
· Con el incremento de las velocidades de circulación el criterio anterior de
seguridad fue reemplazado por el criterio de confort de los pasajeros
dando origen a la llamada “revisión periódica” que comprendía en actuar de
forma completa sobre todos los elementos constitutivos de la vía a
intervalos fijos de tiempo con el objetivo de restituir los parámetros
originales de acuerdo a la importancia de la línea.
· Posteriormente las operaciones de mantenimiento se fueron
sistematizando dando paso a la llamada “conservación metódica ó cíclica”
que consistía en efectuar las tareas con unos ciclos de tiempo prefijados,
que contemplaban la revisión y conservación de todos los elementos
componentes de la vía y también los trabajos de mantenimiento de los
aparatos de vía y de la nivelación y alineación.
El envejecimiento de los distintos elementos componentes de la vía férrea
no resulta homogéneo, circunstancia que debe ser considerada al establecer
los ciclos de revisión. La revisión cíclica del material de vía comprende una
fase de verificación y otra de intervención.
La desaparición de los durmientes de madera, de las juntas, el progresivo
aumento del peso de los rieles, la fiabilidad de los sistemas de fijaciones
elásticas, la implantación de aparatos de vía de bajo mantenimiento (agujas
elásticas, corazones monobloque, etc.), etc.; hizo que la inspección de los
materiales componentes de la vía pierda importancia, adquiriendo una mayor
preponderancia el tratamiento de los parámetros geométricos de la vía, que
se apoyó en el empleo de equipos mecanizados pesados de alto rendimiento.
· Actualmente se emplea el “mantenimiento según estado” que consiste en
efectuar los trabajos de mantenimiento en aquellos elementos del
emparrillado de vía ó en los parámetros geométricos sobre los cuales existe
la certeza de que se está desarrollando algún tipo de defecto.
Para la implementación de este sistema de mantenimiento según estado,
resulta necesario un exhaustivo y permanente conocimiento del estado real
de la calidad geométrica de la vía y el control de los defectos y el desgaste
ondulatorio que se genera en los rieles.
CONSERVACIÓN METÓDICA Ó CÍCLICA
La conservación metódica comprende:
· Una fase llamada Revisión integral (RI) cuyo sector de aplicación es
continuo y determinado en función de un ciclo prefijado.
· Los Trabajos Fuera de Revisión Integral (FRI) cuya función es mantener el
resto de la vía en buen estado hasta la próxima RI.
· Los Trabajos Especiales que comprenden las operaciones de conservación
de vías secundarias y operaciones excepcionales.
La Revisión integral (RI) tiene por objeto la ejecución periódica de todas las
operaciones de revisión y conservación de la totalidad de los elementos de
la vía hasta la arista exterior del terraplén, quedando en un programa de
confección anual definido el tramo de vía a tratar y las operaciones a
efectuar sobre ésta.
En la conservación metódica de la vía, cada tramo de la red está sometido a
una revisión integral (RI), con una periodicidad que normalmente varía entre
3 y 12 años, en función de la importancia de la línea y las posibilidades de las
diferentes redes.
Los trabajos de mantenimiento de la vía efectuados con la Revisión Integral
tienen como objetivo por un lado, asegurar la circulación de los trenes en
condiciones de seguridad y confort satisfactorio, y por otro lado, evitar
esfuerzos excesivos sobre la vía, o una fatiga excesiva de sus elementos
constitutivos, lo cual conduciría a una degradación rápida e irreversible de
los mismos.
Durante la misma, se somete a revisión todo el material de la vía que se
encuentra en condiciones de no poder esperar a la próxima revisión cíclica,
como por ejemplo consolidación y ajuste del sistema de fijaciones y
corrección del ancho de vía, reemplazo de durmientes en mal estado y
escuadrado de aquellos en los que la falsa escuadra es tal que el patín del
riel daña el entalle en vía sin silleta o se acuña en la silleta, el desarme de
eclisas para examinar los extremos de los rieles procediendo a su rebarbado
si las rebabas implican una reducción de las luces de dilatación y la posterior
normalización de las luces de juntas con lubricación y apriete de bulones, de
existir un desgaste importante del eclisaje es necesario controlar
sistemáticamente el desgaste de las superficies de apoyo del riel y de las
eclisas y adptar las medidas necesarias para restablecer una reserva de
ajuste suficiente mediante el empleo de eclisas rematrizadas o de
suplementos graduados; la depuración de balasto etc. Para todas estas
tareas se emplean equipos mecánicos ligeros que simplifican los trabajos
manuales.
Los Trabajos Fuera de Revisión Integral (FRI) son aquellos que son
necesarios efectuar entre dos revisiones integrales consecutivas para
conservar la vía en un estado tal que los trenes puedan circular con
regularidad y confort. En estos trabajos se interviene poco en los
materiales que componen la vía, dedicándose fundamentalmente al
mantenimiento de los parámetros geométricos de la misma (nivelación,
alineación, etc.).
El calendario programa debe establecer un procedimiento para el estudio
detallado en situ de cada uno de los trabajos que deben ejecutarse, el
número de horas que es preciso emplear en cada sector y la progresión de
los frentes de trabajo. Por otra parte debe permitir la estimación de las
cantidades de materiales que será necesario abastecer Es un instrumento
de control de la gestión que permite organizar el conjunto de la
conservación de la red ferroviaria.
En la zona de Revisión Integral las prospecciones se hacen examinando en
detalle en cada zona homogénea un hectómetro por kilómetro
aproximadamente, este hectómetro debe reflejar el estado medio de la vía
y puede ser elegido tanto en curva como en recta.
Los detractores de la conservación cíclica o metódica de vía, la acusan de
dos grandes defectos, un considerable consumo de mano de obra sumado a
un estancamiento del nivel de las prestaciones.
A continuación se indican la sucesión de operaciones para realizar una
conservación metódica de vía y la relación entre los distintos sectores de la
empresa que intervienen en la conservación de la vía.
Por otra parte la conservación metódica no discrimina las necesidades de
mantenimiento de una vía relacionadas con el nivel de las prestaciones del
servicio ferroviario (velocidades de circulación, confort, etc.) que se exige
en una determinada línea férrea, ni su estado real, ya que las operaciones se
establecen y se efectúan sin considerar diferencias.
MANTENIMIENTO SEGÚN ESTADO
La organización de los trabajos de mantenimiento de la vía según su estado
se establece a
partir de un programa cíclico compuesto de:
· Inspección y auscultación de la infraestructura de vía: tarea que permite
el conocimiento del estado real de la misma, tanto del estado físico de los
materiales que la componen como del estado de sus parámetros
geométricos, posibilitando la determinación de los niveles de calidad y la
planificación del mantenimiento.
· Análisis de la información y de los datos obtenidos de las inspecciones y
auscultaciones efectuadas.
· Programación de los distintos trabajos de mantenimiento que resultan
necesarios realizar a efectos de restaurar la vía a un estado de calidad
satisfactorio según las condiciones del tráfico; implementándose los
mecanismos de gestión y la previsión de las partidas presupuestarias
necesarias para afrontar el gasto que se genera.
· Ejecución de los distintos trabajos programados y la comprobación del
nuevo estado de la infraestructura de vía.
· Nueva inspección y auscultación de la vía.
En esencia el mantenimiento de vía según estado consiste en repetir, tantas
veces como resulten necesarios, los siguientes procesos:
CONTROL / DETECCION -------- PROGRAMACION -----------
CORRECCION -------- CONTROL / DETECCION
LÍMITE DE PELIGROSIDAD
Una vez sobrepasados los valores orientativos para la conservación resulta
necesario planificar y ejecutar una conservación de vía. Si se sobrepasa el
valor límite de peligrosidad será necesario subsanar inmediatamente los
defectos de la zona afectada o establecer un tramo de precaución con
reducción de la velocidad de circulación.
Para el ancho de vía o trocha rigen los siguientes valores (en curvas de radio
reducido se aplican ampliaciones del ancho de vía):
INSPECCIÓN Y AUSCULTACIÓN DE UNA VIA
Dentro de las etapas preparatorias de la planificación del mantenimiento de
vía se encuentra la inspección y auscultación de la misma, que comprende:
· Recorridos de vigilancia a pie.
· Recorridos en cabina de trenes convencionales o en vehículos de vía, que
permitirán obtener una apreciación de carácter subjetiva del grado de
confort y la seguridad en la circulación de los trenes, debiendo estos
recorridos efectuarse a la máxima velocidad admisible.
· Auscultación mediante ultrasonido de los rieles, tanto sobre vehículos
especiales para defectos internos y en sus uniones como con equipos
portátiles en puntos singulares de la vía, aparatos de vía, etc.
· Auscultaciones dinámicas obteniéndose mediciones de las aceleraciones
laterales y verticales en la caja del vehículo, laterales y verticales en bogie
o verticales en caja de grasa, que tienen por finalidad la detección de
defectos puntuales de evolución rápida entre auscultaciones geométricas.
· Auscultación geométrica de la vía, con la obtención de los valores extremos
o pico y de las desviaciones típicas de los distintos parámetros (nivelación
longitudinal, nivelación transversal, peralte, alineación, alabeos, ancho de vía
y sus variaciones, etc.) y estado de la enrieladura (desgaste vertical, lateral
y total) y estado de la superficie de rodadura (desgastes ondulatorios).
· Estado de los materiales de vía, mediante registro continuo de la vía en
video, obteniéndose estado del perfil de balasto, defectos en superficie de
rodadura de los rieles, control de las fijaciones, control de los durmientes y
visualización de fisuras en cabezas, etc.).
· Detección de impactos de vía con equipos detectores estáticos instalados
en la vía que registran cargas estáticas y dinámicas de las ruedas
circulantes o mediante galgas extensométricas colocadas en el alma del riel
o flexímetros bajo durmientes especiales.
· Mediciones manuales de vía recién tratada y/o sin tratar, mediante reglas
(medición estática) o con carros manuales (medición cinemática) y sondeos
topográficos en puntos singulares del trazado antes de su corrección
geométrica.
Tradicionalmente, la auscultación de vía, tanto de su geometría como del
estado de los materiales que la componen, se determinaba de forma manual
mediante recorridos a pie por agentes o grupos de trabajo y de medición.
Mediante la realización de los recorridos a pie por la vía, se controlan en la
superestructura:
Estado del balasto:
· Perfilado correcto: perfil ligeramente inferior (2 cm.) en el centro del
durmiente, recto y en ausencia de relieves ó montones.
· Cepillado correcto: ausencia de polvo en la superficie de rodadura del riel.
· Anchura de banqueta: 1,10 metros desde borde del riel hasta el hombro
exterior.
· Cantidad de piedra: ausencia de pozos ó huecos especialmente en las zonas
de inserción de bates.
· Posibilidad de degradación y/o contaminación: detección de fondos de
tolva con exceso de finos segregados, aparición de polvo, etc.
Estado de la enrieladura:
· Posible presencia de defectos y/o huellas en la superficie de rodadura.
· Aspecto general de las soldaduras de rieles.
· Desfibrados.
Estado de los durmientes:
· Posible presencia de fisuras y ataques de termitas en durmientes de
madera.
· Posible presencia de fisuras en cabezas de durmientes de hormigón.
Estado de las fijaciones:
· Comprobación rápida del apriete de las fijaciones.
· Comprobación de las aislaciones.
· Comprobación del desgaste de las almohadillas
Estos recorridos establecen la necesidad de sustitución o reparación del
material deteriorado, tramos de vía con enrieladura que requiere su
tratamiento específico de amolado o aporte de piedra balasto nuevo,
permitiendo la elaboración de un listado de estudios puntuales para un
análisis más detallado de la situación.
El personal responsable del mantenimiento estudia la documentación
aportada en las diferentes auscultaciones para la planificación de los
trabajos a realizar.
Sin embargo, este método no sólo es impreciso, sino que requiere un gran
esfuerzo económico y de medios. Por otro lado, el método manual no permite
la medición de la geometría cuando la vía está sometida a cargas.
Esta circunstancia generó posteriormente el empleo de vehículos especiales
de medición de la geometría que constituyen un planteamiento preciso y que
pueden disponer de tracción propia (autopropulsados) o ser conducidos
mediante remolque en un tren normal.
A lo largo de su recorrido por una línea ferroviaria, el sistema instalado en
el vehículo de medición calcula los parámetros de geometría de vía, los
muestra de forma gráfica al operario, le informa sobre las excepciones y
registra y guarda los datos para su posterior tratamiento o análisis en
gabinete.
Las mediciones de la geometría de vía no se realizan sólo para cumplir las
reglamentaciones obligatorias vigentes en cada administración ferroviaria,
sino que el principal objetivo consiste en la obtención de una base sobre la
cual se planificarán los trabajos de conservación de forma rentable.
Con el fin de conseguir una visión de la rentabilidad de las medidas de
conservación, y como base para permitir la elección del método de
mantenimiento óptimo, se emplean vehículos de medición de la
superestructura de vía que cuentan con el correspondiente sistema de
análisis. En este sentido resulta importante el registro de la calidad actual
de los distintos parámetros geométricos de la vía en cuestión y el análisis de
la evolución de los mismos entre cada una de las mediciones realizadas,
permitiendo la elaboración de pronósticos sobre el momento en que se han
de realizar las tareas de conservación así como la realización de estudios
posteriores.
En general las administraciones ferroviarias establecen la calidad de la
superestructura de vía (trocha o ancho de vía, alineación, nivelación
longitudinal, nivelación transversal, peraltes, alabeos, etc.) definiendo las
especificaciones de la calidad de los distintos parámetros geométricos de la
vía estableciendo límites de la velocidad de circulación y determinando los
recorridos que estarán sujetos a estas directrices.
PLANIFICACIÓN DE LA CONSERVACIÓN
Los responsables de infraestructura de las administraciones ferroviarias
son los encargados de la elaboración de un programa de conservación de vía
basado en límites obtenidos para las correspondientes velocidades de
circulación, incluyendo este plan de conservación más de 30 criterios
estableciendo el nivel de errores individuales que debe mantenerse.
La euro norma EN 13848 (Aplicaciones Ferroviarias - Vía – Calidad de la
geometría de la vía) al igual que la TSI (Especificaciones Técnicas de
Interoperabilidad), define valores límite. (TSI establece valores límite
bajos, la euro norma valores límite altos). La parte 1 de la euro norma 13848
determina los parámetros de medición, la parte 2 la precisión y, de
relevancia para los objetivos de la medición, la parte 5, se ocupa de los
límites. Los límites establecidos se dividen en tres niveles:
· Umbral de actuación inmediata o de seguridad (Safety Level); la seguridad
para los ferrocarriles europeos persigue conseguir un aumento en la vida útil
de la infraestructura de vía.
· Umbral de actuación (Intervention Level)
· Umbral de atención (Alert Level).
El registro de la geometría de vía como curva espacial es una premisa
imprescindible para la correcta evaluación del estado de la vía. Una simple
medición de la altura de flechas no sería en ningún caso suficiente.
El registro simultáneo de diferentes parámetros de vía presenta las
siguientesventajas:
· Es cada vez más frecuente llevar a cabo tareas de construcción de forma
coordinada para garantizar la menor interferencia en el tráfico. Resulta por
lo tanto obvio llevar a cabo de forma simultánea, y con un mismo vehículo de
medición, el registro de parámetros importantes para cada uno de los
aspectos.
· Este registro simultáneo ofrece además la posibilidad de llevar a cabo
correlaciones entre los diferentes defectos de vía para obtener
información sobre posibles conexiones y relaciones entre los mismos.
· Un defecto en la altura de la vía o de la nivelación longitudinal podría estar
relacionado en una línea electrificada por contacto superior, por ejemplo,
con un desgaste excesivo de la catenaria. Dado que los costos ocasionados
por el empleo de un vehículo de medición son aproximadamente los mismos
que los provocados por la medición de uno o más parámetros, la rentabilidad
del vehículo aumenta con la cantidad de parámetros que se vayan a registrar
de forma simultánea. Por otra parte los vehículos de medición
multifuncionales ofrecen la ventaja adicional de mostrar todos los
parámetros medidos en tiempo real para cada punto.
La determinación de la geometría de la superestructura de vía abarca la
medición de las características geométricas de cada uno de los rieles así
como el desplazamiento relativo de un riel con respecto al otro.
Para poder cuantificar la geometría de vía, los rieles se representan como
líneas en un espacio tridimensional; estas líneas se proyectan después en
planos de dos dimensiones. En el momento en que se ha medido la geometría
de vía, resulta necesario determinar el punto geográfico para cada medición.
Como la geometría de vía influye directamente en la marcha dinámica de un
vehículo que se desplaza por la vía (la geometría actúa sobre los vectores de
aceleración lineal y rotativa del vehículo de vía), es esencial efectuar una
medición precisa para poder valorar la seguridad en el servicio.
Las administraciones ferroviarias miden la geometría de vía de forma
sistemática con el fin de detectar la reducción de la calidad geométrica de
la vía e identificar los errores. Los datos sobre el estado anterior de la vía
permiten valorar y adaptar las velocidades en función de la reducción de la
calidad y optimizar la conservación de la superestructura de vía,
utilizándose la información de la geometría para asignar a los tramos las
velocidades máximas admisibles.
Los parámetros obtenidos en las distintas mediciones deben concordar con
las correspondientes tareas: por ejemplo el bateo, el saneamiento de la
infraestructura, el esmerilado de los desgastes ondulatorios en la
enrieladura, etc. Los vehículos de medición más modernos empleados para la
medición, el registro y el análisis de la geometría de vía, están equipados con
sistemas de medición sin contacto de la geometría de vía, cuentan con
navegación por GPS integrada y medición óptica doble de la trocha de vía.
Con el sistema se miden los siguientes parámetros geométricos: nivelación
longitudinal del riel izquierdo y el derecho, altura de flechas del riel
izquierdo y el derecho, trocha de vía (medición doble), nivelación
transversal de los rieles, peraltes, alabeo según la base adoptada, curvatura
y radio de curva, inclinación longitudinal y la posición mediante GPS.
Asimismo, se miden y registran la velocidad de medición (velocidad del
vehículo de medición), la distancia recorrida, la marcación de puntos
singulares (túneles, puentes, etc.) y la temperatura ambiente.
La auscultación geométrica de las vías mediante equipos de control permite
obtener un informe documental de su estado geométrico, mediante la
medición de los siguientes parámetros:
Nivelación
· El contacto entre riel y ruedas es continuo en dirección vertical y los
desplazamientos verticales de los ejes coinciden con las irregularidades del
riel bajo carga. Esta circunstancia permite medir los defectos verticales de
longitud de onda mayores de 3 metros por doble integración de las
aceleraciones del bogie, corregida con medida del desplazamiento relativo
bogie – caja de grasa con transductores de desplazamiento (mecánico entre
coche y bogie, y láser entre eje y bogie).
· Las deformaciones de longitud de onda menor de los 3 metros, frecuencia
muy elevada, no se evalúan por integración, sino que directamente se refleja
la medida de aceleración vertical en la caja de grasa.
Alineación:
· La zona de contacto rueda – riel varía en la dirección transversal a la vía
por la existencia de un juego lateral entre ella y el eje montado. Por ello no
resulta posible la medida de los parámetros de alineación directamente por
doble integración de aceleraciones.
· El sistema de medición para la alineación consiste en:
- Cálculo de una velocidad de equilibrio teórica (sin aceleraciones laterales)
y deducción de ella de la posición teórica del eje.
- Cálculo de la posición real del eje de la vía mediante doble integración y
filtrado de la curva de aceleraciones.
- La diferencia entre posición real y teórica define los defectos de
alineación.
Peralte:
La inclinación de la caja del vehículo se mide mediante giróscopo; y una vez
corregida con los desplazamientos relativos entre caja y eje, se obtiene el
peralte.
Perfil de riel:
Calcula las diferencias entre el perfil teórico del riel y el calculado por un
sistema láser óptico.
Ancho de vía:
Se obtiene mediante mediciones con sistema láser – óptico.
Todo ello resulta factible de auscultación en un intervalo de velocidades
comprendidas entre las velocidades de explotación de los diferentes trenes
en servicio, mediante un vehículo autopropulsado o bien remolcado por una
locomotora, al eliminarse los sistemas tradicionales de medición de flechas
por palpación.
Para la medición de los perfiles de los rieles y sus desgastes se utiliza
tecnología láser y de vídeo. Los transmisores de valores de medición con
emisores láser y cámaras receptoras están montados en un bogie del
vehículo de medición; y los sistemas electrónicos y el ordenador se
encuentran alojados en el interior del vehículo, en uno de los racks.
Las unidades de medición con sistema láser están termoestabilizadas de
forma precisa, para evitar que la luz ambiental influya en la medición. Las
cámaras receptoras registran la totalidad de la sección de los rieles; desde
el patín hasta la superficie del hongo del riel. En cada proceso de medición
se registran los perfiles de los rieles y se combinan con el kilometraje de la
línea.
El sistema permite un reconocimiento del tipo de riel en tiempo real y mide
los siguientes parámetros en ambos rieles:
· Perfil completo
· Altura del riel
· Ancho de la cabeza del riel
· Inclinación del riel
· Ancho de vía y ancho mínimo
· Peso del riel (tipo)
A partir de estas mediciones, y comparando con el perfil teórico
previamente definido, pueden calcularse en tiempo real los siguientes
parámetros para ambos rieles:
· Desgaste en altura y anchura
· Desgaste de la superficie seccional de la cabeza del riel, indicado en
milímetros cuadrados o en tanto por ciento
· Desgaste del riel en hasta 9 puntos de su cabeza previamente definidos
por la administración ferroviaria.
Además el sistema marca los registros de aquellos puntos de los rieles que
se encuentren fuera de las tolerancias seleccionadas y los incluye en el
informe de errores. La conjunción de los datos de medición del ancho de vía
con la inclinación y el desgaste que presentan los rieles permite un análisis
sobre el estado general de la enrieladura. Con ayuda del sistema de
medición del perfil del riel puede medirse también la distancia entre el riel
y el contrariel en aparatos de vía.
El sistema de medición del desgaste ondulatorio sin contacto reconoce los
errores en la superficie de los rieles a lo largo de un rango de longitud de
onda de entre 10 y 900 mm, todo ello a velocidades de medición que pueden
llegar hasta 300 km/h (reduciendo la velocidad de medición pueden
registrarse también longitudes de onda más cortas). Para conseguir un
funcionamiento sin errores no es necesaria una velocidad mínima de
medición. El sistema utiliza para la medición del desgaste ondulatorio una
cuerda de medición corta, asimétrica de tres puntos, cada 5 mm se miden
las desviaciones de la cuerda y, a partir de ellas, se calcula para cada riel
una curva espacial de la nivelación longitudinal absoluta.
El sistema de medición del desgaste ondulatorio sin contacto muestra los
siguientes parámetros:
· Amplitudes del desgaste ondulatorio para ambos rieles, como valor
efectivo o como valor pico; hasta para 4 rangos de longitud de onda
definidos por el usuario.
· El sistema de medición del desgaste ondulatorio sin contacto reconoce los
errores en la superficie de los carriles a lo largo de un rango de longitud de
onda de entre 10 y 900 mm · Longitudes de onda representativas del
desgaste ondulatorio para un total de hasta 4 rangos definibles.
SISTEMAS DE INSPECCIÓN POR VÍDEO
Con ayuda de los sistemas de inspección por vídeo pueden registrarse
diferentes áreas y componentes de la superestructura de vía.
Los sistemas generan imágenes fijas a intervalos establecidos por el
usuario, por ejemplo cada 2 metros y los guardan en el ordenador. En cada
imagen se muestran y guardan datos específicos de la vía; por ejemplo,
lugar, datos del GPS e informaciones ferroviarias puntuales.
Los sistemas de inspección por vídeo suministran además, para cada una de
las imágenes recogidas una marca al servidor, que los guarda junto con los
datos de la geometría de vía. De esta forma se posibilita la asignación
precisa de cada imagen a los datos de medición. Algunos equipos de
inspección disponen de potentes instalaciones de iluminación con ayuda de
las cuales resulta posible obtener imágenes de alta calidad de noche o en
túneles.
El sistema también permite supervisar el área del punto de contacto entre
la catenaria y el pantógrafo y su entorno. Se trata de un sistema digital de
registro y tratamiento de imágenes a color, que consta de dos cámaras de
vídeo de alta resolución y de un ordenador de registro. Las dos cámaras
están instaladas en el techo del vehículo de medición; una delante y otra
detrás del pantógrafo.
El sistema de vídeo recoge imágenes fijas de la vía y su entorno desde el
punto de vista del conductor, con el fin de ejecutar una inspección
posterior. Sólo se registran imágenes en el sentido de marcha.
Supervisión de los componentes de la vía
Con el sistema de vigilancia de los componentes de vía, pueden fotografiarse
y registrarse las anomalías visibles de las superficies de ambos rieles, las
uniones eclisadas, el estado de los sistemas de fijaciones y el estado de los
durmientes.
El sistema consta de dos cámaras escáner en línea que están orientadas a
los dos rieles, una instalación de iluminación y un ordenador de registro y
evaluación. Las dos cámaras exploran la vía línea a línea con alta resolución
(por ejemplo de 1 x 1 mm), el sistema computerizado une las líneas
escaneadas con el fin de conformar imágenes completas.
El resultado son fotos de alta resolución de las áreas riel – fijaciones –
durmientes para cada lado, el izquierdo y el derecho. Los datos de las
imágenes se guardan en el ordenador de registro y, como ocurre con los
otros sistemas de inspección por vídeo, se muestra y registra información
complementaria sobre la vía, por ejemplo datos del lugar, informaciones
específicas del trayecto, etc.
Por otra parte el software de supervisión de los componentes de la
superestructura de vía dispone de un sistema de reconocimiento automático
de errores, que compara en tiempo real las imágenes obtenidas con una
plantilla definida por el usuario y marca las tomas en las que se observan
desviaciones con respecto a las muestras predeterminadas lo cual facilita la
posterior evaluación del material gráfico obtenido.
Con el objeto de un diagnóstico precoz de cualquier deficiencia en el
sistema, se realiza una revisión y estudio sistemático de los elementos que
componen la infraestructura de vía. Con el conocimiento previo y evolutivo
de las anomalías se puede minimizar cualquier afectación de la explotación
de la línea, al ser más rápida y eficaz la solución de un problema en sus
fases iniciales.
SEGUIMIENTO GENERAL DE LA INFRAESTRUCTURA
El ámbito del seguimiento general de la Infraestructura abarca: trincheras,
terraplenes, cuñas de transición, obras de fábrica, drenajes en general,
túneles y estado del cerramiento de la zona de vía.
Se desarrolla en tres fases:
· Toma de datos: mediante un recorrido a pie e inspección visual de todas las
partes a controlar. Se toman datos por escrito y fotografías. El equipo de
revisión lleva un teléfono móvil para comunicar, en caso de existir, cualquier
riesgo ó problema urgente.
· Elaboración de una base de datos documental y estudio en gabinete de la
documentación obtenida.
· Selección de zonas con problemas singulares que requieran un seguimiento
particularizado ante aspectos desconocidos a priori del problema ó si lo que
interesa es conocer cómo será la evolución del riesgo y su gravedad en el
futuro.
Se controlan los desagües, trincheras, terraplenes, túneles, puentes y
viaductos, cercos, etc.
Conjugando la inspección al terreno con las conclusiones de gabinete, se
evalúa la magnitud de las labores de corrección. Si el volumen del trabajo y
sus implicaciones son asumibles por el presupuesto de explotación se
procede a su solución inmediata.
En el caso de soluciones de elevado coste, ó desconocimiento en la gravedad
ó evolución futura del problema, se procede a un seguimiento
particularizado, el cual consiste para:
Desmontes
La necesidad de particularizar este tipo de infraestructura, viene
determinada por la presencia de:
· Importantes alturas de trinchera
· Deficiente calidad de los macizos rocosos por elevado nivel de
plegamientos y alteraciones.
· Naturaleza sedimentaria de algunas formaciones con la lógica presencia de
planos de discontinuidad por estratificación.
Se confeccionan fichas técnicas tipo, con esquemas y gráficos de las
singularidades controladas y su evolución.
Fases del seguimiento en terraplenes:
· Preparación de impresos específicos con la inclusión de planos de
localización y accesos.
· Elaboración de un informe geológico.
· Establecimiento de bases de nivelación en lugares estables dentro del
recinto del cerramiento, de manera que se asegure su mantenimiento en
condiciones operativas durante el tiempo que han de realizarse los
controles.
· Establecimiento de puntos de nivelación en coronación, consistentes en
regletas colocadas en el subbalasto y/o postes de electrificación.
· Análisis de la incidencia en las circulaciones en función de las aceleraciones
que se detecten en los medios de auscultación dinámicos.
· Inclusión y priorización en función del nivel de riesgo en el conjunto de
todos los seguimientos particularizados de la línea.
· Presentación de curvas de asientos acumulados en los informes periódicos.
· Propuesta técnica de obras de reparación.
Para la amortiguación de los asientos diferenciales producidos en las
transiciones ó pasos de las obras de arte de hormigón a las de tierra anexas
(balastado), se han diseñado y construído unos elementos denominados
cuñas de transición que consisten en la disposición en abanico de distintos
materiales, con rigideces variables, de manera que se obtenga una variación
gradual de la deformabilidad del paquete bajo la plataforma desde el punto
duro que supone la obra de arte hasta el relleno contiguo.
La concepción general para todas las cuñas de transición es la misma aunque
con detalles distintos según corresponda a estribos de viaductos u obras de
arte transversales.
Túneles
En el caso de túneles, se trata de una particularización e intensificación de
las observaciones en las secciones donde se hayan presentado problemas. En
estos seguimientos se proveen elementos de observación especiales según el
objeto de la inspección.
Puentes y viaductos
En puentes y viaductos se efectúa un control de eventuales casos de
fisuración en estructuras:
Para el control de la evolución de los fenómenos estructurales que lleven
asociadas grietas y fisuras se emplean sistemas de lectura directa para
control y registro de la evolución de los movimientos. Los resultados se
reflejan en fichas de control que permiten estudiar su evolución.
Una vez procesado el sistema de auscultaciones, se dispone de un concepto
claro del estado de la infraestructura y de la vía.
Como paso previo a las actuaciones correctoras se realiza una evaluación de
los riesgos y canalización de los procesos correctivos que significa:
· Una clasificación conceptual del problema, es decir una estimación de la
trascendencia de una incidencia si se produjera el colapso de la
infraestructura.
Puede ser leve, medio ó alto.
· Una clasificación temporal del riesgo: supone el cálculo del plazo de tiempo
a cabo del cual se entra en situación de disfunción.
· Clasificación de la entidad económica.
· Carácter singular ó repetitivo del fenómeno físico.
· Procedencia contable de los recursos económicos.
En función de los puntos anteriores se procede a corregir los defectos
como:
· “actuación sistemática”: aquella cuyo plazo de colapso es prolongado y el
carácter es reiterativo.
“actuación puntual”: carácter singular ó esporádico, pero plazo medio ó
largo como por ejemplo estabilidad de trincheras, terraplenes y túneles,
impermeabilización de estructuras, etc.
· “incidencia”: de corrección urgente por ser riesgo medio ó alto a corto
plazo ó por haberse producido como imprevisible.
TRABAJOS GENERALES DE VIA:
Las operaciones de mantenimiento más frecuentemente involucradas
consisten en: reemplazo de rieles por desgaste o rotura, tratamiento de la
superficie de rodadura de los rieles, sustitución de durmientes, fijaciones y
balasto, conservación de la geometría de la vía y trabajos de saneamiento,
explanaciones, puentes, etc.
A largo plazo es más económico mantener una buena calidad de vía. Una mala
calidad eleva de manera exponencial la rapidez de deterioro de la
infraestructura.
El mantenimiento de la infraestructura ferroviaria, engloba un amplio
abanico de posibilidades de actuación, por ejemplo para el caso de la vía con
juntas éstas suponen una discontinuidad en la estructura de vía que induce
una fatiga adicional de sus elementos y de la propia vía aumentando los
gastos de conservación de las fijaciones, los durmientes y sus asientos. Las
eclisas pueden llegar a adoptar una deformación permanente que, combinada
con los desgastes producidos por las deformaciones y los choques al paso de
los trenes, tiene el efecto del “golpeteo” clásico, que da lugar a la
deformación de los extremos de los rieles e incluso su rotura, así como la
desconsolidación de las fijaciones y los durmientes próximos a las juntas
dando lugar a un mal estado de la geometría y de sus elementos
constitutivos.
REEMPLAZO DE DURMIENTES DE HORMIGÓN
Cuando se detecta la presencia de fisuras de magnitud >= 1mm de grosor y
en toda la longitud de la traviesa, ésta deberá ser sustituída.
REEMPLAZO DE RIELES
Como resultado de las revisiones se detectan zonas superficiales con
defectos y con auscultaciones ultrasónicas se manifiestan en el interior del
carril, defectos que pueden requerir su eliminación. Se puede realizar
mediante recargue si es superficial ó cuponado si es interna.
REAPRETADO DE FIJACIONES
Se considera una sujeción deficiente cuando se inicia la pérdida de contacto
entre el bucle del clip y la placa acodada medido con galga de 0.5 mm (aún
sin llegar a la pérdida total de apriete). Cuando el número de clips sin dicho
contacto llega a un 30 % de las sujeciones sondeadas se realizará una
campaña total de apriete.
CORRECCIÓN DEL ANCHO DE VÍA.
El defecto de sobreancho tiene su origen:
· En la relajación del material de las placas de sujeción, así como en el
desgaste de los bordes activos de carril y en defectos geométricos de
fabricación de la traviesa.
· Comienza a afectar a la calidad de la rodadura a partir de valores de 4 mm
mantenidos en un 30 % de las traviesas. Para estos valores se procede a la
corrección del mismo. La actuación consiste en la instalación de placas
correctoras del ancho de forma sistemática.
· En casos puntuales que afectan a pocas traviesas, se pueden mecanizar las
placas acodadas metálicas, de modo que se suplementa la exterior y se
recorta la interior. Una vez recuperado el ancho correcto de traviesa, podrá
quedar un defecto remanente leve de alineación que se corregirá con bateo.
SUSTITUCIÓN DEL BALASTO.
· Debido generalmente a la vibración vertical de los durmientes, se genera
una fricción en la piedra con el consiguiente desgaste. Este movimiento al
paso de las cargas, hace que progrese la degradación del balasto así como el
material rodante.
· Generalmente afecta a un número limitado (seis u ocho traviesas), y se
resuelve con un desguarnecido manual y sustitución del balasto.
EN DESVIOS Y APARATOS DE DILATACION:
Los principales tipos de averías son:
· Mecanismos de accionamiento
· Obstáculos diversos
· Deterioro de la infraestructura.
Las intervenciones con las bateadoras de desvíos tienen su razón no sólo en
las deficiencias fuera de tolerancia de la geometría del desvío, considerado
como parte integrante de la vía, sino también, entre otras, por las
siguientes causas:
· Vibraciones de las traviesas adyacentes a los accionamientos, que en
ocasiones originan fallos en la comprobación de la posición de aguja
· Necesidad de regularizar la rasante o la alineación del entorno, ya sea por
otro desvío (escape o contiguo) o por la vía.
Otras tareas que se efectúan en los aparatos de vía es el tratamiento con
prensa de las partes que ocasionalmente sufran deformaciones.
Concretamente, las agujas y el corazón pueden deteriorarse por cargas
reiterativas del tráfico, ó bien por eventual descarrilo ó impacto de trenes
de trabajo. Deberá efectuarse:
· Auscultación mediante ultrasonidos las partes afectadas por deformación
ó donde se hayan realizado soldaduras.
· Seguimiento de la calidad de la rodadura en los corazones de los desvíos de
punta móvil. En caso de necesidad se interpondrán elastómeros de espesor
gradual que faciliten la transmisión de cargas.
· Control de asiento de agujas.
· Control de vibración de traviesas.
· Control de alineaciones y nivelaciones de soldaduras con regla electrónica.
INCIDENCIAS
Se llama incidencia a todo evento que genera una disfunción al proceso de
transporte ferroviario, ó que acarree situaciones de peligro para la
explotación, básicamente no son previsibles, aunque pueden afrontarse en
un mínimo período de tiempo con la implantación de guardias operativas.
Del sistema de inspecciones Auscultaciones – Seguimientos se deduce la
necesidad de realizar unas actuaciones correctoras encaminadas a mantener
en adecuadas condiciones de calidad y seguridad el tráfico.
MEJORA DE LA CALIDAD
Se trata de los trabajos que tienen por objetivo el incremento del confort
mediante calidad dinámica de la rodadura. La principal actuación en este
sentido ha consistido en los planes de adaptación del peralte en curvas a las
condiciones cinemáticas de circulación en las mismas. Así se realizó
paulatinamente un incremento del peralte tendiente a disminuír la
aceleración sin compensar, manteniéndola en 0,5 m/seg2 tomando como
límite un peralte de 150 mm, dado que los peraltes de 160 mm resultan
difíciles de conservar según las recomendaciones de la UIC.
EQUIPOS MECANIZADOS DE MANTENIMIENTO DE VÍA.
ESTABILIZACION DINAMICA DE VIA
CONSIDERACIONES BASICAS
Por medio del estabilizador dinámico la vía es sometida a vibraciones,
mediante oscilaciones horizontales, y al mismo tiempo se le aplica una carga
vertical, obteniéndose una nueva disposición de la capa de balasto que
origina un descenso de la vía por fricción.
Los grupos de oscilación dinámica con sus rodillos de guía y de presión se
encuentran arriostrados en unión por fuerza con ambos rieles, mientras
engranajes excéntricos producen una oscilación horizontal alineada
transversalmente a la vía y que simultáneamente con la fuerza vertical se
transmite a esta y al lecho de balasto.
Los parámetros que influyen en el efecto de estabilización de la vía son los
siguientes:
La frecuencia de estabilización
La carga vertical que se aplica a los grupos estabilizadores mediante
cilindros hidráulicos.
La velocidad de trabajo
La fuerza dinámica de choque, que viene dada por las masas excéntricas del
grupo estabilizador y que también varía en función de la frecuencia. Existen
cuatro masas excéntricas por cada grupo estabilizador que se encuentran
dispuestos por parejas en sentido opuesto de forma tal que su efecto se
anula en sentido vertical y se potencia en sentido horizontal.
EFECTOS DEL ESTABILIZADOR DINAMICO
El estabilizador dinámico produce una disposición homogénea y compacta del
balasto, hace que las piedras se acomoden unas contra otras en sus espacios
libres, reduciendo el número de huecos. La estructura del balasto muestra,
en lugar de puntos individuales de contacto entre las piedras, un mayor
número de superficies y aristas de contacto, aumentando también la suma
de las superficies de contacto entre las piedras y los durmientes.
La compactación y la homogeneidad del lecho de balasto obtenida con la
estabilización dinámica, aumentan la duración de los trabajos de
mantenimiento de la vía. La mayor superficie de fricción entre la piedra y el
durmiente eleva la resistencia lateral, tanto para la vía con carga como la no
cargada. Igualmente aumenta la resistencia al corrimiento longitudinal de
los durmientes.
Para el durmiente se crea un nuevo asiento, mejorando la geometría
correcta de la vía y mayores zonas del lecho de balasto asumen la
transmisión de las presiones al plano de formación.
VENTAJAS DE LA ESTABILIZACION DINAMICA
El aumento de la resistencia lateral después de una renovación de vía y
después de la aplicación del estabilizador dinámico, es superior en un 50%
que el valor medido después del trabajo de una máquina bateadora. En los
trabajos de conservación de vía fueron medidos valores de resistencia
lateral como los existentes en la vía previos al inicio de los trabajos. De
esta manera se alcanzó una compactación del lecho de balasto que
corresponde a una carga d trenes de 125.000 a 150.000 toneladas.
La utilidad de la estabilización para las vías principales se puede considerar
bajo dos aspectos principales:
· Aumento de la resistencia lateral y con ello aumento de la seguridad de
circulación y disminución o eliminación de los sectores con restricción de
velocidad.
· Alta calidad de vía por períodos de tiempo más largos que origina una
prolongación de los intervalos de mantenimiento.
La alteración del asiento de la vía, aparte de las condiciones del servicio, es
influenciada básicamente por la calidad de su estado inicial: Para limitar el
desmejoramiento del asiento de la vía debido al tráfico se debe dar
importancia a la estabilización especialmente en la construcción de la misma.
Para una óptima estabilización del balasto, éste se debe batear y estabilizar
dinámicamente en camadas. Esto significa que luego de la colocación de la
primera capa de balasto, la vía se levanta y batea, luego se emplea el
estabilizador dinámico con un ajuste básico efectuando así una óptima
uniformidad. Según el espesor del lecho de balasto se requiere un
determinado número de balastados y bateos.
En la última pasada de bateo se coloca la vía en su posición exacta y
seguidamente se trabaja la vía con el estabilizador dinámico empleando la
instalación de nivelación.
Atendiendo a la homogeneidad de la rigidez vertical de la superestructura
las alteraciones del asiento de la vía serán considerablemente menores
DESGUARNECIDO SISTEMÁTICO DE BALASTO
CONSIDERACIONES
El balasto empleado por las distintas administraciones ferroviarias está
formado por un conjunto de elementos pétreos granulares resistentes, de
diferentes tamaños, que se interpone bajo la superestructura de vía para
amortiguar las acciones estáticas y dinámicas por choque que ejercen los
vehículos ferroviarios sobre esta al transmitirlas a la plataforma y
repartirlas uniformemente sobre la misma en una mayor superficie.
El balasto debe poseer capacidad para el arriostramiento tridimensional del
emparrillado de vía contribuyendo a su estabilidad vertical, longitudinal y
transversal, debe facilitar la evacuación de las aguas de lluvia, debe
proteger a la plataforma de las variaciones de humedad y de la acción de las
heladas, y debe ser bateable mecánicamente con el fin de soportar
elásticamente las cargas transmitidas por los durmientes y facilitar los
trabajos de conservación permitiendo la recuperación de la calidad
geométrica de la vía.
Las solicitaciones del tráfico actúan sobre la vía ocasionando con el tiempo
el deterioro de la infraestructura, originando sobre el balasto
asentamientos de sus partículas y su desgaste por la abrasión y rotura de
sus elementos, generando estos asentamientos alteraciones de la geometría
inicial de la vía y de sus componentes degradándose la nivelación longitudinal
y transversal.
El tamaño y la forma de las partículas del balasto varían por la rotura y la
abrasión de sus aristas, formándose material fino que recubre las partículas
estructurales disminuyendo el ángulo de fricción interno del material y su
resistencia al cizallamiento y con ello su capacidad portante. Es decir que
disminuye la elasticidad y la compresión del balasto y aumenta la
contaminación dificultando el drenaje de las aguas de lluvia, asimismo se
produce una reducción del ángulo de distribución de las presiones y un
incremento de la presión sobre la plataforma.
Mediante el desguarnecido continuo de todo el lecho de balasto se garantiza
el cumplimiento de todas las exigencias requeridas del mismo y el
cumplimiento de sus funciones.
La imposibilidad de conseguir una posición duradera de la geometría de la
vía puede deberse a una insuficiente capacidad de sustentación del suelo y
del lecho de balasto, que puede generarse por:
· Acumulaciones de agua en la estructura inferior de la plataforma y el
consiguiente efecto de bombeo de los trenes que genera el ascenso de
material del subsuelo a la capa de balasto, apareciendo zonas cenagosas.
· Levantamientos y roturas ante una deficiente protección de la plataforma
a las heladas.
· Acumulaciones adicionales de agua y depresiones que impiden la normal
evacuación de las aguas de lluvia y aumentan el bombeo de materiales finos
del subsuelo.
Estas circunstancias generan un desmejoramiento progresivo de la posición
del emparrillado de vía y adelanta la degradación del balasto debido al
efecto de bombeo perdiendo su elasticidad y reduciendo el ángulo de
distribución de presiones.
La pérdida de propiedades del balasto se manifiesta en la reducción de los
intervalos de tratamiento, requiriéndose la ejecución de medidas para el
saneamiento del subsuelo como estrategia necesaria.
Resumiendo:
VÍA CON IMPUREZAS = DRENAJE INSUFICIENTE = REDUCCIÓN DE LA
DURABILIDAD DEL POSICIONADO GEOMÉTRICO DE LA VÍA
La necesidad de efectuar un desguarnecido de balasto surge ante la
existencia de errores de onda corta en la nivelación longitudinal de la vía,
que surgen del posicionado de las juntas y cuya causa se debe buscar en el
lecho de balasto o en la plataforma.
Partiendo de la geometría de la vía se pueden establecer criterios de
valoración específicos con el fin de determinar la necesidad de efectuar el
desguarnecido del lecho de balasto.
La valoración directa del estado del balasto para determinar la necesidad
de su tratamiento se efectúa tomando muestras y realizando un cribado del
material, un criterio dirigido a determinar cuando resulta necesario
efectuar la depuración del lecho de balasto establece que: “El balasto se
debe limpiar cuando el valor medio de las pruebas tomadas que pasan a
través de un tamiz de malla cuadriculada de 22,4 mm den un grado de
impurezas superior al 30 % en peso” (ERRI-pregunta ORE D 182).
La plataforma de vía debe ser plana longitudinalmente dado que capas de
balasto de diferentes espesores se asientan de forma irregular por debajo
de los durmientes debido a las acciones del tráfico, produciendo errores en
la posición de la vía con diferentes asentamientos generando deficiencias en
su nivelación longitudinal.
Una plataforma que discurre irregularmente tiene como consecuencia
diferentes espesores de balasto y como consecuencia de ello se producirán
diferentes asentamientos de la vía, que con el transito ferroviario se
acentuarán y serán un fiel reflejo de los desniveles que presenta la
plataforma.
Un lecho de balasto colmatado con partículas finas conforma un sustrato
que favorece el crecimiento de hierbas y malezas al no estar sometido a
ningún tipo de influencia mecánica que dificulte su crecimiento.
Entre los efectos secundarios positivos del desguarnecido de balasto
tenemos:
· Eliminación completa de hierbas en todo el área del lecho de balasto dado
que se retiran las partes de las plantas que crecen por encima de la
superficie como las subterráneas, retrasándose la aparición de nuevas
plantas por el retiro de las partículas finas del lecho de balasto.
· Otro efecto positivo es la disminución de la tendencia de la vía a ondularse
dado que un lecho de balasto desguarnecido recupera su elasticidad.
· La resonancia de una banqueta colmatada y apelmazada (poco elástica) es
superior que la de un lecho de balasto desguarnecido.
CARACTERISTICAS DE LAS MAQUINAS DESGUARNECEDORAS
La cadena de excavación de balasto debe estar dispuesta bajo la vía y ser
transversal a la misma, conformando una base adecuada para el lecho de
balasto, pudiéndose ajustar de forma precisa para alcanzar la profundidad e
inclinación deseada, debiendo obtenerse un corte de plataforma liso que
posibilite luego la inserción de una capa protectora de la plataforma,
constituida por arena y/o grava.
Las cadenas constan básicamente de palas rascadoras de entre 2 y 5 dedos,
eslabones intermedios y bulones. Los dedos desprenden el material
apelmazado de la banqueta de balasto y las palas rascadoras transportan el
mismo a través de las guías de la cadenas variando entre los 1,8 y los 3,8
m/seg según el modelo.
El equipamiento estándar de las máquinas desguarnecedoras de balasto
ofrece un ancho de excavación de aproximadamente 4 metros y
dependiendo del tipo de construcción de la cadena de excavación se puede ir
suplementando la misma mediante la inserción de piezas intermedias de 500
mm de longitud en la viga transversal y colocando eslabones adicionales para
alargar la cadena, pudiendo alcanzarse así hasta un ancho de 8 metros de
excavación, que posibilita el tratamiento de aparatos de vía.
A efectos de evitar eventuales obstáculos se puede desplazar la guía de la
cadena de excavación de su posición central hacia los laterales sin necesidad
de alterar la inclinación de la plataforma o la profundidad de la excavación,
pudiendo llegar esta hasta un máximo de 1150 mm según el modelo de equipo
adoptado.
La máquina desguarnecedora debe poseer una instalación de cribado de
varios niveles siendo importante su inclinación, el ancho de la malla y la
oscilación y debe disponer de un dispositivo que permita evacuar el balasto
sobrante.
La zona a la que retorna el balasto debe estar situada inmediatamente
detrás de la cadena excavadora, debiendo trasladarse los detritos y
material fino hacia delante para impedir que pudieran caer a la vía recién
desguarnecida, siendo transportados a unidades de transporte y
almacenamiento.
Asimismo con distintas máquinas desguarnecedoras se pueden realizar
todos los métodos de saneamiento conocidos, por ejemplo saneamiento con
arena, colocación de geotextiles, placas isonorizantes, suelo cemento para
mejora de la plataforma, etc.
AMOLADO DE RIELES
El riel constituye el principal elemento del emparrillado de la vía y es un
factor determinante en el costo de construcción del kilómetro de vía,
constituyendo el elemento estático del sistema rueda / riel que se
encuentra en contacto directo con el vehículo ferroviario, influyendo sobre
la buena circulación de los vehículos y su estado de conservación, además es
un factor de calidad esencial para el confort de los pasajeros.
La rueda concentra su carga ejerciendo los esfuerzos en un área
extremadamente pequeña del riel, en consecuencia se produce en la
superficie de la cabeza del mismo una importante concentración de
solicitaciones, con la superposición de cargas verticales y laterales, estas
últimas particularmente en aquellas curvas de radio reducido, pudiendo
incluso llegar a superarse el límite de fatiga del acero del riel.
Los desgastes en los rieles se incrementan con el tiempo y la tasa de
crecimiento de los mismos está ligada con las variaciones de carga del
tráfico, el aumento de los defectos de superficie en la zona de rodadura del
riel debe vigilarse durante varios años para determinar su curva de
evolución.
Los defectos y desgastes en el riel traen aparejadas consecuencias
negativas, que se pueden sintetizar en los siguientes aspectos:
· Aumento de vibraciones y aumento considerable en la emisión de ruidos de
rodadura, que repercuten negativamente en los usuarios y en los vecinos del
ferrocarril.
· Necesidad prematura de la renovación de la infraestructura de la vía, en
particular el reemplazo de los rieles desgastados que constituye una
operación de dificultosa realización y de alto costo.
· Aumento creciente de los trabajos de mantenimiento de la vía, tanto de
mano de obra como de equipamiento, por ejemplo tareas de bateo y
saneamiento del balasto.
· Perjuicios en la explotación de la línea, por ejemplo un mayor consumo
energético como consecuencia de la existencia de desaceleraciones en la
marcha de los trenes y la necesidad de un torneado de las ruedas con más
frecuencia.
Los sectores de un riel que son propensos al desgaste y al fenómeno de
fatiga, como consecuencia de los efectos negativos no deseados producto
de las cargas de una alta densidad del tráfico, que traen aparejado un
aumento de las exigencias y de los trabajos de mantenimiento y una
disminución de la disponibilidad de la infraestructura para la explotación,
resultan:
· Perfil longitudinal
· Perfil transversal
· La superficie de rodadura
En consecuencia resulta necesaria la medición de los perfiles longitudinales
y transversales de los rieles para determinar la realización del amolado de
los mismos y la auscultación mediante ultrasonido a efectos de la detección
de defectos internos. El mantenimiento sistemático de los rieles permite un
reparto óptimo de las cargas actuantes, mejora las condiciones para la
marcha de los vehículos y prolonga la duración de la vida útil de los rieles.
El amolado sistemático de los rieles presenta, sobre la rentabilidad de una
línea ferroviaria, las siguientes ventajas:
· Alarga la vida útil de los rieles hasta en un 70%, en particular en las curvas
de radio reducido. Ejemplos encontrados demuestran que el esmerilado
aumenta la vida útil de los rielas en, como mínimo, 100 millones de toneladas.
· Reduce hasta un 50 % las intervenciones de bateo con equipos mecanizados
para recomponer la geometría de la vía.
· Reduce el mantenimiento del material chico de vía.
· Prolonga los intervalos de torneado de las ruedas.
· Disminuye el consumo de energía.
· Permite que los niveles acústicos admisibles no sean superados.
ESTRATEGIAS DE AMOLADO
La determinación de las estrategias de amolado en una línea ferroviaria
dependen básicamente, de la edad y del estado de los rieles y de la
intensidad de carga de dicha línea.
La elaboración de un programa de intervenciones representa una influencia
determinante en los costos de las operaciones de amolado, en consecuencia
largas distancias y tiempos muertos entre intervenciones sucesivas
aumentan los gastos improductivos de los equipos de amolado; cuanto mejor
se logre programar la sucesión de las zonas a tratar, tanto geográficamente
y cronológicamente, más se reducirán los tiempos improductivos.
La planificación del amolado de los rieles a largo plazo, permite ralentizar el
desgaste de los mismos, y por medio del cuidado sistemático posibilita la
reducción de las consecuencias de los defectos en el sistema global.
Entre las distintas estrategias de amolado tenemos:
· Amolado de rieles nuevos
Este amolado de los rieles permite establecer las mejores condiciones
posibles de contacto y rodadura, minimizar los esfuerzos dinámicos y
retardar al máximo el inicio de los procesos de deterioro de la
infraestructura de vía.
Mediante este amolado se elimina la película de laminado o zona
descarburada en la cabeza de los rieles (pobre en carbono), se eliminan
errores de superficie provocados por el manipuleo de los rieles, se previene
la formación del desgaste ondulatorio y de Headchecks, se corrigen
eventuales errores cometidos en el montaje del emparrillado de vía (como
por ejemplo variaciones en la inclinación de los rieles o formación de ondas
largas, etc.), además permite la corrección del deterioro de la superficie de
rodadura por los equipos durante el montaje de vía y la corrección de
irregularidades en la nivelación de juntas soldadas.
Mediante esta acción de amolado se busca corregir el perfil del riel al
prescripto inicialmente.
El amolado preventivo de los rieles nuevos retrasa la formación de
inconvenientes en la superficie en más de 60 millones de toneladas.
· Amolado cíclico
Este amolado responde a un ciclo de intervención en función del desarrollo
de los defectos en los rieles.
Con este amolado se logra la eliminación de la capa superficial de material y
la corrección del perfil longitudinal del riel, la disminución de fatiga del
material en la superficie de rodadura y la conservación óptima del contacto
entre rueda y riel.
Mediante el amolado cíclico se alcanza una estructura metalúrgica de
carácter homogéneo.
· Amolado correctivo
Posibilita la eliminación del desgaste ondulatorio y de las ondas profundas y
la eliminación de deformaciones plásticas del perfil transversal del riel,
posibilitando el reestablecimiento de las condiciones óptimas.
Este amolado posibilita la eliminación de los defectos o bien la atenuación de
los mismos.
DEFECTOS EN LOS RIELES
Los defectos más comunes de los rieles se pueden clasificar como: ·
Defectos del perfil longitudinal: son las irregularidades de superficie.
En tramos rectos: desgaste ondulatorio corto ( < 100 mm )
En tramos curvos: ondas cortas u ondas de deslizamiento ( 100 – 300 mm )
ondas largas ( > 300 mm )
- Deformación del perfil transversal: se manifiesta por la deformación
del hongo del riel, a algunas veces va acompañado de la conformación
de rebabas, pudiendo generarse reducciones de la trocha de vía, más
allá de las tolerancias admisibles establecidas por cada
Administración, en el caso de la formación de rebabas interiores.
En los sectores en curva se generan desgastes laterales de los rieles
en correspondencia con el hilo alto.
- Defectos por fatiga y fisuras en la superficie del riel (headchecks y
squats) pudiendo generarse abrasiones. Producen esfuerzos
dinámicos mayores para las ruedas y reduce la vida útil de los rieles y
de otros componentes de la vía. Headchecks: este defecto o
fenómeno aparece como consecuencia de sobrepasarse de modo
continuo el límite de resistencia del acero del riel; se forman en
consecuencia grietas muy cercanas unas de otras en la superficie del
riel que posteriormente se propagan según planos oblicuos en su
cabeza y cuando se ramifican pueden provocar estallidos de la banda
de rodadura del acuerdo interior, pudiendo en algunos casos
extremos, producirse la rotura del riel.
- Defectos aislados, como huellas de patinaje, marcas generadas por el
balasto, etc
Dependiendo de la naturaleza de la vía, la velocidad de circulación y su
explotación, se estudia el periodo de controles a efectuar. Los defectos de
los rieles son difíciles de detectar en un examen rápido y aún más las
fatigas del material. La utilización de un vehículo de medida es importante
porque la medición manual no es rentable para tramos largos. La medición
del perfil longitudinal de los rieles (desgaste ondulatorio) es efectuada por
dos acelerómetros por riel. Cuanto mayor es la amplitud más fuertemente
oscila el acelerómetro midiendo la longitud de onda y profundidad del
defecto. Simultáneamente se leen los resultados donde se indican
claramente los defectos.
El estudio arroja los siguientes datos como los más importantes:
· valor medio de las ondas cortas para riel izquierdo y derecho.
· valor máximo de los dos rieles.
· longitud característica de las ondas cortas.
· indicación de los defectos de ondas largas.
· estado del perfil transversal .
La medición del perfil transversal se hace sin contacto directo con el riel,
se obtiene por vía óptica mediante un láser. Circulando a 80 km/h se toma
una medida cada 15 cm. Con una precisión de 5 centésimas de milímetro. Así
se determina la diferencia entre el perfil normal del riel y el medido.
TRATAMIENTO DE JUNTAS
Con un adecuado tratamiento de conservación de las juntas se obtiene:
– Aumento de la vida útil de los materiales en general y de los carriles en
particular
– Mayor confort y seguridad a la circulación
– Reducción de daños al material rodante
– Economía en los costes de conservación de vía
Para reducir los inconvenientes apuntados y obtener los beneficios
señalados, surge la premisa:
“LA VIDA DE LA JUNTA ES LA VIDA DEL RIEL”
DEFICIT DE CONSERVACION
La junta de vía constituye un punto sensible de la misma que requiere mucha
atención y la falta de intervenciones origina:
– Juego entre carril y eclisa.
– Juego entre carril y traviesa.
– Defectos de nivelación longitudinal.
– Defectos de nivelación transversal.
– Desgastes y/o aplastamientos en los extremos del hongo del carril.
– Traviesas bailarinas.
Las operaciones a ejecutar en las juntas en el curso de las tareas de
conservación comprenden:
–Examen de la junta
–Desarme de la junta
–Trabajos a realizar en la junta desarmada:
• Limpieza
• Examen del material
• Eliminación de rebabas
• Sustitución de material
• Lubricación
• Suplementado
EXAMEN DE LA JUNTA
La junta debe ser examinada en su conjunto después de la corrección, si
fuera necesario, de la nivelación, del apisonado de los durmientes afectados
y del apretado de los bulones, debiendo verificarse:
- El estado de la superficie de rodadura de los carriles
- Discontinuidades de los carriles:
- Plano de rodadura
- Perfil longitudinal
- Desgaste entre carril y eclisa en sus zonas de contacto, con la ayuda
de sondas tanto del lado interior como exterior.
- Descubrir la presencia de fisuraciones disimuladas por las eclisas.
LIMPIEZA DE LA JUNTA
La superficie de los extremos de ambos carriles y de las eclisas son
limpiadas y cepilladas en seco mediante cepillo metálico, con el fin de
eliminar el oxido que pudieran presentar .
SUSTITUCION DE CARRILES
Se requiere especial cuidado en el examen de los extremos de los carriles,
deben marcarse o reemplazarse si es necesario:
- Carriles que presentan anomalías de agujereado o de corte
(ejecutados con soplete o corte inclinado).
- Carriles que presentan fisuras longitudinales, verticales u
horizontales en su alma o en la unión entre el alma y el hongo o el
patín, cualquiera sea la longitud de las fisuras.
- Carriles que presentan fisuras alrededor de los agujeros.
EXAMEN DE MATERIAL
Se controla también el estado de los bulones, de las arandelas elásticas, las
eclisas y las zonas de contacto carril-eclisa; como así también el aspecto del
conjunto de la eclisa, tanto en perfil longitudinal como el transversal a fin
de individualizar carriles que presenten torceduras en sus extremos para
proceder a su reemplazo.
ELIMINACIÓN DE REBABAS
Deben eliminarse mediante amoladora o lima especial las rebabas del
extremo del hongo como así también los cordones de metal que existan en la
zona de eclisaje.
Por otra parte la eliminación de rebabas en los extremos de los carriles
debe efectuarse cuando su presencia pueda reducir las luces de dilatación a
valores insuficientes para que sea respetado el juego mínimo en función de
la longitud de los carriles.
REEMPLAZO DE MATERIAL
En el tratamiento de las juntas durante los trabajos de conservación
deberán reemplazarse:
- Eclisas fisuradas
- Bulones con roscas desgastadas
- Arandelas rotas o vencidas
COMPENSACION DE DESGASTES
• Aplicable a aquellas vías que presentan una homogeneidad de desgaste de
la zona de eclisaje.
• Procedimiento de corrección:
- Permutación de eclisas: puede resultar ventajoso proceder a la
permutación de las eclisas colocando la eclisa del interior de la vía al
exterior y viceversa.
- Reemplazo de eclisas: nuevas o rematrizadas.
- Suplementos de compensación
• Suplementos graduados cuneiformes
• Suplementos inferiores
- Combinación de procedimientos anteriores.
SUPLEMENTOS GRADUADOS CUNEIFORMES
• Corrigen separadamente los extremos de los carriles de una misma junta.
• Son fabricados en chapa acodada de acero variando el espesor
progresivamente en toda la longitud, correspondiendo siempre la parte más
gruesa al centro de la junta.
• Se colocan en la parte superior de la eclisa entre el riel y la eclisa en la
zona de eclisaje a corregir.
• La cara vertical se pone entre el alma del riel y la eclisa y tiene
entalladuras para permitir el paso de los bulones, evitar la caída y su
desplazamiento longitudinal.
• Un juego de suplementos comprende 4 piezas: 2 mano derecha y dos mano
izquierda.
SUPLEMENTOS INFERIORES
Estos suplementos están constituidos por flejes de acero lisos y de espesor
uniforme.
Su longitud debe superar a la de la eclisa como mínimo en un par de
centímetros.
En general se suministran de tres espesores constantes: 1,59 mm, 2,38 mm,
y 3,18 mm y su ancho es de 38,1 mm.
LUBRICACION
Deben ser convenientemente lubricadas, en general al pincel con grasas
especiales, para evitar el agarrotamiento de las juntas y permitir el
movimiento de los carriles ante las variaciones de temperatura que
experimenten, los siguientes sectores:
- las zonas de contacto entre el carril y la eclisa
- el alma de los carriles
- la cara interna de las eclisas
- los bulones remojando sus filetes en aceite
CONTROL FINAL
Una junta bien suplementada ofrece las siguientes características:
- Eclisas bien asentadas, con el borde exterior paralelo a la cabeza del
carril, sin arqueamientos cóncavo o convexo (cualquier convexidad que
exceda los 2 mm denota el uso de suplementos excesivamente
gruesos y la existencia de una concavidad apreciable denota en
cambio el empleo de suplementos inferiores a los requeridos).
- Los huecos bien rellenados.
- Perfil longitudinal de los hongos a través de la junta, rectificado,
teniendo en cuenta, naturalmente el desgaste de los carriles.
- Bulones correctamente ajustados.
SOLDADURA ELECTRICA DE EXTREMOS DE CARRILES
Es frecuente que una junta armada, aunque haya sido correctamente
suplementada, siga produciendo un “golpe” al paso de las llantas, ello se debe
a que la superficie de rodadura de los extremos de los carriles que la
constituyen presentan un desgaste que no puede ser corregido con el
suplementado de la junta.
En este caso se recurre al relleno de los desgastes del hongo del carril
mediante el agregado de material de aporte mediante soldadura eléctrica y
a su posterior esmerilado de la misma, para obtener una adecuada
superficie de rodamiento.
La soldadura eléctrica de extremos de carriles requiere tomar las
siguientes precauciones:
- No sobrepasar jamás con la soldadura el extremo de las eclisa,
siempre que sea posible esa operación debe ser detenida a la altura
de los bulones extremos de la junta.
- El tratamiento y suplementado de la junta que será soldada, tarea
ésta casi siempre necesaria, deberá ejecutarse , sin intentar
sobreelevarla para compensar desgastes, ya que esta tarea se realiza
rellenando con la soldadura eléctrica.
Medición de los desgastes en los extremos, empleando para ello una regla de
acero y una sonda cuneiforme dividida en mm. Con esto se prevé la cantidad
de electrodos necesarios y podrá determinarse el número que cordones que
deberán depositarse para alcanzar el relleno.
Pre esmerilado: a efectos de eliminar toda presencia de desplazamiento de
metal, grietas o rebabas y para permitir una correcta adherencia del
material de aporte. El sector a soldar deberá llevarse a una profundidad tal
que permita, como mínimo, colocar dos capas de soldadura.
Precalentamiento: para prevenir el endurecimiento (temple) y formación de
fisuras se debe precalentar con soplete oxigas o gas butano la zona a tratar
a una temperatura comprendida entre los 230 y los 350 ºC., comprobándose
la misma con pirómetro o con tiza térmica.
La soldadura eléctrica: se realiza en varias capas, que como mínimo serán
dos, en forma de cordones. Deben usarse electrodos revestidos para
superficies sometidas a rozamientos intermetálicos y rodadura bajo cargas
de impacto con dureza de aporte de 250/300 Brinnell medida en la segunda
capa, similar a la del carril en tratamiento.
Reconstrucción del plano de rodadura:
- Método con cordones transversales
- Método con cordones longitudinales
Esmerilado final: la geometría final de la zona soldada se obtiene mediante
esmerilado con piedra, preferentemente de carro. Después de esta
operación se controla la superficie reparada con tintas penetrantes para
verificar la no existencia de fisuras. Se utiliza regla de acero para
comprobar la geometría final del carril.
