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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE VIALIDAD Y GEOMÁTICA

ESTRUCTURA Y APARATOS DE VÍA Docente : Asignatura : Sección :

Erich Villavicencio Ingeniería de Transporte TV 661 - G

Tema Ciclo Aula

: : :

N°1 2014 - I TV - AUD

UNI, 7 de Abril del 2014

1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.1 CAMINO DE RODADURA

Para conseguir la rodadura y guiado de los vehículos, con seguridad y confort, es necesario realizar un conjunto que soporte, con pequeñas deformaciones elásticas, los esfuerzos producidos por el paso de los trenes. Partes:  Infraestructura: Conjunto de obras que conforman la plataforma (terraplén, trinchera, puente, túneles …)  Superestructura: Formado por el balasto, durmientes, carril y accesorios.

Fuente: José Manuel García Díaz de V. 2009-2010

Funciones: a) Carril: Elemento resistente que soporta directamente las cargas de las ruedas, así como permite realizar el guiado de las mismas. Erich Villavicencio | Ingeniería de Transporte

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.1 CAMINO DE RODADURA (Continuación)

b) Durmientes: Permite mantener la separación de los carriles y transmitir los esfuerzos que soportan los carriles al balasto. c) Balasto: Transmite y reparte sobre la plataforma, lo más uniforme posible, las cargas de los trenes.

Fuente: López Pita 2006

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Fuente: José Manuel García Díaz de V. 2009-2010

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA a

1.2 ANCHO DE VÍA Y TIPOS

El Ancho de vía (a), también denominado trocha, es la distancia nominal medido entre las caras internas de los carriles, expresado en milímetros; esto medido a una altura de 14,5 mm (± 0,5 mm) por debajo del plano de rodadura. Tipos: En el mundo existen numerosos anchos de vía, destacando así:  Trocha Angosta : 914 mm  Trocha Métrica : 1000 mm  Trocha Standard : 1435 mm Fuente: Alberto García A. – FFE, 2010

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.2 ANCHO DE VÍA Y TIPOS (Continuación)

La elección del ancho de vía es uno de las primeras decisiones a la hora de proyectar una nueva línea ferroviaria.

Principales Anchos de vía en el Mundo

Fuente: Alberto García A. – FFE, 2010

VIDEO Fuente: Alberto García A. – FFE, 2010

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.3 ENTREVIA (Entre ejes)

Es la distancia medida entre ejes de vías contiguas, expresado en mm.

Fuente: José Manuel García Díaz de V. 2009-2010

1.4 GÁLIBO

Se entiende así a las secciones transversales que permiten determinar el contorno máximo del material rodante (vacío o en carga), y la posición relativa de las obras de fábrica y obstáculos respecto a la vía. Erich Villavicencio | Ingeniería de Transporte

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.4 GÁLIBO (Continuación)

Tipos de gálibo:  Gálibo de Material móvil. Contorno máximo que no debe rebasar el material motor y móvil en la vía.

Gálibo de Túnel para vía recta

 Gálibo de Obra: Es más amplio que el anterior, define las medidas a adoptar para todas las obras que llevan consigo una Instalación Ferroviaria, como andenes, túneles.

Fuente: José Manuel García Díaz de V. 2009-2010

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.4 GÁLIBO (Continuación)

Gálibo RENFE para mercancías

Gálibo de Túnel para vía doble en curva

Fuente: José Manuel García Díaz de V. 2009-2010

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Fuente: Manuel Losada, 1995

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.5 Características de la vía

a) Resistencia Necesaria para que la vía NO adquiera deformaciones permanentes pronunciadas, ni en planta ni en perfil, al paso de las formaciones ferroviarias. b) Flexibilidad Derivada del hecho de que los vehículos que circulan por ella, son pesados y rígidos, y es necesario evitar reacciones violentas. c) Continuidad Otra cualidad necesaria de la vía, es su continuidad geométrica, tanto en planta como en perfil. La discontinuidad del carril se solucionó con el carril soldado.

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1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LA VÍA

1.5 Características de la vía (Continuación) Eclisa

Fuente: Apuntes de Máster Ferroviario 2011-2012

Una discontinuidad en sentido vertical (Bache de la vía) puede dar lugar a una aceleración instantánea de un eje montado del orden de 10g.

d) Inclinación del carril Hacia el interior 1:20, excepcionalmente 1:40. Esta disposición tiene dos objetivos: mejorar la estabilidad y reducir los desgastes de la rueda. e) Carga máxima admisible por eje Europa 20-22.5 Ton/eje, América 30-32.5 Ton/eje Incluso en alguna líneas norteamericanas se tiene 42.5 Ton/eje Erich Villavicencio | Ingeniería de Transporte

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.1 BALASTO

Es la capa granular situado bajo el durmiente, cumple un rol importante frente a la acciones verticales y horizontales ejercida al paso del material ferroviario, así como frente a las acciones climáticas. Cantera de balasto

El balasto debe ser obtenido por trituración del material extraído de las rocas. Granulometría Proyecto: Metro de Lima Tramo II Gradación 3 de AREMA (EE.UU)

Fuente: Imágenes Propias – 2011 Referencia: Proyecto Rehabilitación Ferrocarril Hcyo-Hvca.

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.1 BALASTO (Continuación)

Posee la ventaja de estar formado por partículas independientes, que le permiten moverse y proporcionar las características elásticas que la vía requiere. Montaje de vía, sobre la Radicando allí también su principal desventaja, que le permite deformarse a lo largo del tiempo bajo el paso del material ferroviario, obligando a mantenimientos costosos de la geometría de la vía.

Primera capa de balasto

Tendido de balasto

Fuente: Imágenes Propias – 2011 Referencia: Patio Villa El Salvador

Fuente: Manuel Melis - F. González, 2008

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.2 CARRIL (RIEL)

Constituye el elemento fundamental y característico del camino de rodadura. El carril consta de 3 partes: Cabeza, alma y patín. a. Forma Los primitivos carriles fueron dotados de un reborde lateral, que luego fue sustituido por la pestaña de las ruedas, carriles simétricos o de 2 cabezas … En 1836 aparece el perfil de patín plano. Carril Vignole Carril Brunel

Carril Phoenix

(Patín plano) Cabeza

Alma

Patín Fuente: Fernando Oliveros, 1977

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.2 CARRIL (Continuación)

b. Peso Los diferentes carriles existentes se reconocen por su distinto peso por metro lineal, los cuales se encuentran estandarizados, tales como: Carril S49 : 49 Kg/ml Carril S54 : 54 Kg/ml Carril UIC60: 60 Kg/ml.

Fuente: Andrés López Pita, 2006

CARACTERÍSTICAS DE PERFILES DE CARRILES ACTUALES

Fuente: José M. García Díaz de Villegas, 2010

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.2 CARRIL (Continuación)

c. Longitud Tradicionalmente estuvo limitada por la necesidad de dejar una junta de dilatación para efectos de la Temperatura, limitándonos a carriles de L=12m. Actualmente ello se ha superado con la utilización del Carril Contínuo soldado (CCS). Una aplicación de ello es que en Rusia se sueldan longitudes de hasta 800m. METRO DE LIMA L1 Tramo II Perfil Vignole, Riel 115 RE (57 kg/m) Parámetro de diseño: Peso 17Tn/eje y factor de carga dinámico 1.8 Peso por rueda (Q) Q = ½ x 1.8 x 17,000 kg x 9.81 m/s2 Q = 150.1 kN Fuente: Consorcio Tren Eléctrico, 2013

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.3 DURMIENTE

Denominado también Traviesas, situados en dirección transversal al eje de la vía, entre el carril y el balasto, formando con aquellos el emparrillado de vía. Los durmientes pueden ser elaborados de madera, acero (metálicos), concreto armado, concreto pretensado. Tipos: a. Semitraviesas, no tiene ninguna unión transversal entre ellos. b. Durmientes de 2 rótulas, compuesto por 3 bloques relacionados entre sí por una armadura tensada. Fuente: Manuel Melis – Francisco González, 2008

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.3 DURMIENTE (Continuación)

c.

Durmientes Bibloques, unidos entre sí por una riostra metálica de acero. d. Durmientes Monoblock, formado por una única pieza.

Fuente: Andrés López Pita, 2006

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.3 DURMIENTE (Continuación)

Dentro de los Durmientes Monoblock tenemos a los Durmientes Polivalentes, su funcionalidad permite, manteniendo el eje de vía, un cambio de ancho de vía Ibérico – Internacional, pesa entre 295-315 kg y tiene una longitud 2,6 m.

Fuente: ADIF, 2013

Fuente: Apuntes Máster Ferroviario 2011-2012

En cuanto a los Durmientes de Madera, éstos poseen una elevada resistencia al deslizamiento, fácil manejo por su peso reducido (80 Kg) y posibilidad de reutilización. Metro de Lima L1 Fuente: Imágenes propias , 2011

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Durmientes de Madera en zona de Cambiavías - 18 de 35 -

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.3 DURMIENTE (Continuación)

Tecnología de Durmientes: Aerotraviesas ADIF España, a la fecha se encuentra realizando diversos Estudios, con durmientes de perfiles modificados para superar la problemática del vuelo del balasto.

VIDEO

Metro de Lima L1 Tramo I - II Espaciamiento entre Durmientes: 0.65 m. Densidad de Durmientes: 1539 und/km Fuente: Imágenes Propias – 2013 Referencia: Estación La Cultura

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA

A. Sujeciones También denominados Fijaciones o uniones, es el elemento que sujetando el carril al durmiente, o al bloque de la vía en placa, permite la continuidad estructural de la vía. Así tenemos: i) Sujeciones Rígidas Fuente: Imagen propia, 2011

Realizado a través de elementos rígidos, estos se introducen clavados o atornillados al durmiente de madera. Tenemos: Escarpias, Tirafondos.

Escarpia

Tirafondo Fuente: Manuel Losada, 1995

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Fuente: J. Manuel G. Díaz de Villegas, 2010

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA (Continuación)

Fuente: Imagen propia, 2011 Referencia: Metro de Lima L1

A. Sujeciones ii) Sujeciones Elásticas La fijación del carril al durmiente se consigue por medio de un elemento que se deforma con las acciones que le transmite el carril y recupera su forma primitiva cuando cesan dichas acciones. Tenemos: Sujeciones elásticas de clip y de grapa Sujeción elástica de Clip Tipo Pandrol

Fuente: Manuel Melis, Francisco G. 2008

Sujeción elástica de Clip Tipo DE (Deenik - Eisses, Holanda) Fuente: Fernando Oliveros, 1977

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA (Continuación)

A. Sujeciones

Sujeción elástica de Grapa Tipo Nabla

Sujeción elástica de Clip Tipo Vossloh

Fuente: Andrés López Pita, 2006

Fuente: Andrés López Pita, 2006

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2. ESTRUCTURA DE LA VÍA

2.4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA (Continuación)

Fuente: Imágenes propias, 2011

B. Placa de Asiento Relacionados con los elementos de sujeción, se colocan sobre la durmiente, pueden ser metálicas y elásticas.

Placa de asiento en zona de cambiavías

C. Aisladores Se colocan entre la riel y el clip Pandrol, brinda aislamiento eléctrico al riel. Erich Villavicencio | Ingeniería de Transporte

Almohadilla Pandrol

Aisladores Pandrol Fuente: Imagen propia, 2011

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3. APARATOS DE VÍA

3.1 GENERALIDADES

Son elementos indispensables en la explotación comercial de las líneas del ferrocarril, ya que dichos dispositivos permiten asegurar la continuidad de la vía en conexiones de diversas trayectorias. 3.2 TIPOS

A. Desvíos Aparato de vía que permite la separación de una vía férrea en dos o más, siendo el más sencillo el desvío simple o de dos vías. Un desvío queda delimitado por seis juntas. Componentes de un desvío Fuente: Andrés López Pita, 2006

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación) Fuente: Andrés López Pita, 2006

A. Desvíos Esquema general de un cruzamiento

En el cruzamiento se produce el cruce de las trayectorias de las ruedas.

Fuente: Imagen propia, 2011. Ref. Metro Lima L1 Tramo I

Un cruzamiento se compone fundamentalmente por el corazón, patas de liebre y contracarril (guardariel). En el corazón, allí diferenciamos: la punta del corazón y el talón de cruzamiento Esquema general de un desvío Erich Villavicencio | Ingeniería de Transporte

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

A. Desvíos Parámetros de Desvíos ferroviarios – RENFE (España)

Parámetros de Desvíos ferroviarios de Alta Velocidad - España

Fuente: Andrés López Pita, 2006

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

A. Desvíos Cambio del desvío, Estación de Adamuz de la Línea de Alta Velocidad Madrid - Sevilla

Fuente: Justo Arenillas Melendo

Cruzamiento del desvío, Estación de Adamuz de la Línea de Alta Velocidad Madrid - Sevilla Fuente: Justo Arenillas Melendo

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

A. Desvíos

ESQUEMA GENERAL DE DESVÍOS EN VÍA PRINCIPAL PROYECTO: TRAMO II LÍNEA 1 METRO DE LIMA

Fuente: Consorcio Tren Eléctrico

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

A. Desvíos

ESQUEMA GENERAL DE DESVÍOS EN VÍA PRINCIPAL PROYECTO: TRAMO II LÍNEA 1 METRO DE LIMA

Fuente: Consorcio Tren Eléctrico

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

A. Desvíos

ESQUEMA GENERAL DE DESVÍOS EN VÍA PRINCIPAL PROYECTO: TRAMO II LÍNEA 1 METRO DE LIMA

Fuente: Consorcio Tren Eléctrico

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

B. Travesías Aparato de vía que permite el cruce de 2 vías, cuyos ejes son secantes. Travesía Sencilla y oblícua

Complejo de vía en Mezidon (Francia)

Travesía sencilla y curva

Travesía Oblícua y de unión doble

Fuente: J. Manuel G. Díaz de Villegas, 2010

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Fuente: Andrés López Pita, 2006

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

Fuente: J. Manuel G. Díaz de Villegas, 2010

C. Escapes Aparato de vía que permite el cruce de 2 vías, cuyos ejes son secantes. Se encuentra formado por dos desvíos (cambiavías).

Escapes sucesivos

Escape doble simétrico

Fuente: Apuntes Máster Ferroviario 2011-2012

D. Haz de vías Permiten el paso de una vía a otras paralelas que se ramifican a partir de ellas, pueden ser rectas y curvos, paralelos y centrales. Haz de Vías, Patio de Maniobras, Francia Erich Villavicencio | Ingeniería de Transporte

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

E. Tornamesa (Puente giratorio) Permite orientar el material en la dirección deseada, ocupan poco espacio, y sólo pueden cambiar un vehículo a la vez. Fuente: Apuntes Máster Ferroviario, 2011-2012

F. Toperas (Parachoques) Dispositivos fijos colocados en vías terminales, pueden ser de 2 tipos: rígidas y deformables.

Parachoque de disipación y Absorción de energía (fricción) Fuente: Consorcio Tren Eléctrico, 2013

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3. APARATOS DE VÍA

3.2 TIPOS (Continuación)

VÍA PRINCIPAL

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G. Triángulos de vía Permite el giro de 180°de un tren entero, ocupa un mayor espacio que la tornamesa.

1

2

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Fuente: José M. G. Díaz de Villegas, 2010

Representación de los distintos aparatos de vía Fuente: Andrés López Pita, 2006

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Gracias.

Erich Villavicencio [email protected] Erich Villavicencio | Ingeniería de Transporte

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