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• Carlos Redondo Benitez

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2009

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

Nociones básicas ferroviarias VERSIÓN 1.0 VERSIÓN 1.03

feve FORMACIÓN 19/04/2009

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

Formación

NOCIONES BÁSICAS SOBRE EL FERROCARRIL Versión 1.03

Breve historia de feve, Nociones básicas sobre el ferrocarril, Somera descripción de su planificación, construcción y elementos.

2009

Composición: Eduardo Diez Santa Coloma 2009

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ÍNDICE: Ferrocarriles Españoles de Vía Estrecha (FEVE) UN POCO DE HISTORIA

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NOCIONES BÁSICAS FERROVIARIAS – CONOCIMIENTOS SOBRE LA VÍA Y APARATOS Capítulo 1 PLANIFICACIÓN DE ESTACIONES Y COMPLEJOS FERROVIARIOS 1.1 Introducción 1.2 Tráfico de viajeros 1.3 Función 1.4 Terminales de viajeros 1.5 Terminales de mercancías

10 10 10 10 12 12 13 13

CAPÍTULO 2 INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA 2.1 Introducción 2.2 Características geométricas 2.3 Trinchera y terraplén 2.4 Puentes ferroviarios 2.5 Túneles ferroviarios 2.6 Metodología de construcción

14 14 14 14 16 16 21 22

CAPÍTULO 3 LA VÍA 3.1 Introducción 3.2 Conceptos característicos del ferrocarril 3.2.1 Apoyado 3.2.2 Guiado 3.2.3 Adherencia 3.2.4 Ancho de vía 3.3 El carril 3.3.1 Función 3.3.2 Características 3.3.3 Identificación de Los carriles 3.4 Vía en placa 3.5 Losas flotantes 3.5.1 Condicionantes del diseño con losa flotante 3.5.2 Elementos constitutivos

24 24 24 24 24 25 25 26 26 26 27 28 30 30 30 31 3

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CAPÍTULO 4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA 4.1 Introducción 4.2 Sujeciones de carriles 4.2.1 Generalidades 4.2.2 Funciones 4.2.3 Características 4.3 Placas de asiento 4.3.1 Función 4.3.2 Características 4.4 Traviesas 4.4.1 Introducción 4.4.2 Función 4.5 El balasto como elemento estructural 4.5.1 Función 4.5.2 Características

31 31 31 31 31 32 32 33 33 34 34 34 35 36 36 37

CAPÍTULO 5 APARATOS DE VÍA 5.1 Introducción 5.2 Función y descripción 5.2.1 los desvíos 5.2.2 las travesías

38 38 38 38 38 41

CAPÍTULO 6 EQUIPOS ESPECIALES EN VÍA 6.1 Introducción 6.2 Función 6.3 Aparatos de dilatación 6.3.1 Función 6.3.2 Características 6.4 Calentadores de agujas 6.4.2 Función 6.4.3 Características 6.5 Encarriladoras 6.5.1 Función 6.5.2 Características 6.5.3 Sistemas actuales 6.6 Contadores de ejes 6.6.1 Función 6.6.2 Características

42 42 42 44 45 45 45 46 46 46 46 47 47 48 48 48 49 4

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6.6.3 Sistemas actuales 6.7 Balizas para ASFA y eurobalizas 6.7.1 Función 6.7.2 Características 6.7.3 Sistemas actuales 6.8 Descarriladores 6.8.1 Función 6.8.2 Características 6.8.3 Sistemas actuales 6.9 Toperas

49 49 49 49 50 50 50 50 50 50

CAPÍTULO 7 TRANSPORTE, MANIPULACIÓN Y ACOPIO DE MATERIALES (Personal Gerencia Mantenimiento de Vía) 7.1 Carriles 7.1.1 Barra corta 7.1.2 Barra larga 7.2 Pequeño material 7.3 Traviesas 7.4 Balasto 7.5 Montaje de la vía 7.6 Montaje con parejas 7.6.1 Nivelación y alineación 7.7 Establecimiento del carril continuo soldado (CCS) 7.7.1 Condiciones de la vía para constituir el CCS 7.8 Soldadura 7.8.1 Ventajas e inconvenientes entre ambos sistemas 7.9 Neutralización de tensiones 7.10 Montaje de aparatos en vía 7.10.2 Nivelación y alineación 7.10.3 Montaje de equipos especiales de vía 7.10.4 Operaciones de acabado 7.10.5 Perfilado de paseos y Limpieza de cunetas 7.10.6 Otras operaciones 7.10.7 Pintado de puntos singulares

51 51

CAPÍTULO 8 MANTENIMIENTO DE LA VÍA 8.1 Auscultación geométrica de vía 8.2 Auscultación dinámica de vía 8.3 Auscultación ultrasónica de carriles 8.4 Inspecciones de vía a pié

64 64 64 65 65 65

51 51 52 53 54 55 55 56 57 58 58 59 60 60 61 62 62 63 63 63 64

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8.5 Análisis de informaciones y necesidad de actuación 8.6 Gestión del mantenimiento

65 65

CAPITULO 9 ELECTRIFICACIÓN 9.1 Historia 9.2 El circuito de tracción 9.3 La subestación 9.3.1 Alimentación en Corriente Continua 9.3.2 Alimentación en Corriente Alterna 9.4 Catenaria 9.4.1 Catenaria rígida 9.4.2 Catenaria según velocidad 9.5 Columna de electrificación 9.5.1 Conjunto de soporte (sin tensión) 9.5.2 Conjunto de atirantado (con tensión) 9.5.3 Conjunto de suspensión (con tensión) 9.5.4 Conjunto de compensación (sin tensión) 9.5.5 Conjunto de Alimentación 9.5.6 Pórticos 9.5.7 Ménsula doble 9.5.8 Pórtico Rígido 9.5.9 Pórtico de celosía 9.5.10 Seccionadores 9.5.11 Aisladores de Sección 9.5.12 Vano 9.5.13 Gálibos y geometría de la catenaria

66 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 70 70 71 71 71 71 72 72 72 72 72 73 73

10. FEVE ‐ PARÁMETROS GEOMÉTRICOS PARA NUEVAS LÍNEAS y DESDOBLAMIENTO DE ACTUAL CON MODIFICACIÓN DEL TRAZADO

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Documentación, Bibliografía y fuentes

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ANEXO 1: Partes principales de un desvío (agujas) ANEXO 2: Partes principales de un desvío (cruzamiento)

78 79

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Ferrocarriles Españoles de Vía Estrecha Ferrocarriles Españoles de Vía Estrecha (FEVE)

es una compañía pública de ferrocarriles dedicada a la prestación de servicios de transporte ferroviario de viajeros y mercancías dependiente del Ministerio de Fomento, que opera en las comunidades autónomas de Galicia, Asturias, Cantabria, País Vasco, Castilla y León y Murcia sobre una importante red de 1.250 km.

UN POCO DE HISTORIA Las redes de ferrocarriles de vía estrecha en España nacieron como una solución al problema del transporte antes del desarrollo de los tráficos por carretera. A finales del siglo XIX y principios del siglo XX proliferó la construcción de muchas líneas de pequeños recorridos locales y regionales que, apenas transcurridos unos años, se mostraron improductivas e inadecuadas ante la competencia del transporte por carretera.

Bilbao Concordia

En la Cornisa Cantábrica, en cambio, los ferrocarriles de vía estrecha se implantaron como una red adaptada a las características geográficas y económicas de las zonas que servían. Las dificultades orográficas imponían la elección de ferrocarriles de vía estrecha, dado el elevado coste de los tendidos de vía ancha o ancho convencional. La precaria revolución industrial española, muy distante de las transformaciones que se produjeron en Europa, afectó especialmente el desarrollo del ferrocarril. Numerosas compañías se vieron abocadas a la desaparición por falta de rentabilidad. Esta situación obligó a la Administración a crear en 1926 la Explotación de Ferrocarriles por el Estado (EFE). Se trataba de un organismo dependiente del Ministerio de Obras Públicas. Así comenzó el Estado a hacerse cargo de las líneas mal planificadas y antieconómicas, convirtiéndose en una especie de refugio de fracasos ajenos. La creación de Renfe en 1941 supone el traspaso a esta empresa pública de los ferrocarriles de vía ancha, hasta entonces al cargo de la Explotación de Ferrocarriles por el Estado. Estas cesiones se vieron compensadas por los ferrocarriles de vía estrecha que siguen cayendo bajo su jurisdicción ante el abandono o pérdida de las concesiones a cargo de los particulares. El 13 de julio de 1950 se dota por ley al organismo tutelar de los ferrocarriles de vía estrecha de 7

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personalidad jurídica y patrimonio propio, convirtiéndolo así en una entidad que a partir de entonces habría de sujetarse a la ley sobre organismos que actúan con independencia del Estado, aunque regido por Consejo y Dirección determinados por este a través del Ministerio de Obras Públicas. Durante años sucesivos, la Explotación de Ferrocarriles por el Estado recibió un aluvión de líneas cuyas compañías no podían mantenerlas. La difícil situación del las empresas absorbidas, la incorporación del personal procedente de las mismas y la necesidad de dotar de mayor agilidad a la toma de decisiones, aconsejaron, en 1965, la redacción del Estatuto y la adopción de la actual denominación de Ferrocarriles de Vía Estrecha, (FEVE). En 1972 el régimen jurídico de FEVE pasa de Entidad Estatal Autónoma a Empresa Mercantil. Durante los principios de esta década, FEVE continuó recibiendo líneas traspasadas ante la imposibilidad de sus concesionarios de ocuparse de ellas. A partir de 1978, y como consecuencia de la nueva organización territorial autonómica del Estado, una serie de líneas fueron transferidas a sus respectivas comunidades autónomas. Este fue el caso de los ferrocarriles de Cataluña (1978), Valencia (1986) y una parte de la red en el País Vasco (1979). Posteriormente, en 1994, lo mismo sucedió con los Ferrocarriles de Mallorca. Formada, como se ha dicho anteriormente, en 1965, recogiendo la explotación de los distintos ferrocarriles de ancho inferior al normal en España, que hasta dicho año se hallaban englobados en la empresa también estatal EFE (Explotación de Ferrocarriles por el Estado). En los años siguientes se producirían tanto cierres de ferrocarriles como nuevas incorporaciones hasta configurar su estado actual. A lo largo de su historia, Feve llegó a poseer simultáneamente ferrocarriles de cinco anchos de vía distintos: 1.435 mm, 1062 mm, 1.000 mm, 915 mm y 750 mm. Por tanto, no cabe decir que Feve en su origen fuese una compañía de ferrocarriles de ancho métrico. Actualmente la red de Feve la forman las líneas de las antiguas compañías Sociedad General de Ferrocarriles Vasco‐Asturiana (véase Ferrocarril Vasco‐Asturiano), Ferrocarriles Económicos de Asturias, Ferrocarril de Langreo, Ferrocarril de Carreño, Ferrocarril Cantábrico, Ferrocarril Santander‐Bilbao, Ferrocarril de la Robla, Ferrocarril Cartagena‐Los Blancos, además del Ferrocarril Ferrol‐Gijón, construido íntegramente por el Estado. Entre La Cavada y Liérganes

La línea de mayor longitud que posee la compañía tiene 330 km, es el conocido como Ferrocarril de La Robla. Originalmente iba desde La Robla hasta Balmaseda y se construyó para hacer llegar los carbones de la minería leonesa y palentina hasta la siderurgia vizcaína. A principios del siglo XX se construyó el ramal Matallana‐León con lo que de esta manera quedaban comunicadas las capitales de León y Bilbao. Actualmente el tramo entre Matallana y La Robla no presta servicio de viajeros. Es la más larga de Europa de vía métrica, recorriendo

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la montaña oriental leonesa, el norte de la provincia de Palencia, el sur de Cantabria, el norte de la provincia de Burgos y Vizcaya. La principal línea de Feve, en la Cornisa Cantábrica, conecta Ferrol (A Coruña) con Bilbao a través de las provincias de Cantabria, Asturias y Lugo. Así mismo conectan con esta línea general diversas líneas menores y ramales, donde prestan servicio como norma general trenes de cercanías. Estas líneas y ramales son, en Asturias, las líneas Trubia ‐ Mieres ‐ Collanzo y Pravia ‐ San Esteban del Antiguo Vasco Asturiano, Gijón ‐ Laviana del Antiguo Langreo y la línea Gijón ‐ Avilés ‐ Cudillero heredera del Ferrocarril del Carreño y del Ferrol ‐ Gijón. En Cantabria existe un ramal que comunica Liérganes con Orejo, estación del tramo Bilbao ‐ Santander. También existen diversos ramales industriales que comunican la red general de Feve con cargaderos de industrias particulares y puertos marítimos. Feve es titular igualmente de la línea internacional Puente Internacional/Nazioarteko Zubia (en Irún)‐Hendaya, popularmente conocida como "El Topo", aunque la explotación está cedida a EuskoTren. En Asturias y Cantabria, Feve cuenta con una importante red de líneas de cercanías. Además, posee en Murcia la línea entre Cartagena y Los Nietos. Desde hace unos años, una parte significativa de la red ha sido transferida a las comunidades autónomas, las cuales la gestionan a través de empresas públicas: • EuskoTren ‐ opera en el País Vasco. • FGC ‐ da servicio al área metropolitana de

Barcelona. • FGV ‐ opera en la Comunidad Valenciana. • SFM ‐ opera dos líneas en Mallorca.

Tren turístico en Liérganes

Feve está especializada en transporte de mercancías y regional y de cercanías de pasajeros. El servicio estrella de la compañía es el tren turístico de lujo Transcantábrico, que funciona desde 1982. Realiza el trayecto Santiago de Compostela (en autobús hasta Ferrol)‐Ferrol‐ Bilbao‐León. En el año 2005 FEVE, ante el nuevo escenario ferroviario español protagonizado por la liberalización y la apertura a la competencia (de la que FEVE queda exenta inicialmente) aunque tenga la consideración de línea de interés general, el ente público emprende un plan estratégico que marcará las pautas a seguir por la empresa a medio plazo para iniciar el proceso de liberación ferroviario que obliga la UE. El plan hace hincapié en la optimización de los recursos humanos y en la especialización por sectores, por lo que se crean las direcciones‐ gerencias (similares a las UN1 de Renfe‐Operadora), que se especializarán en sus correspondientes mercados. El plan estratégico tiene como fin aumentar el índice de cobertura de la empresa 12 puntos hasta situarlo en el 45%, destacando la búsqueda de ingresos mediante la captación de tráficos de tipo turístico y de nuevos clientes en mercancías, así como su consolidación en viajeros de trenes cercanías y regionales. 1

Unidades de Negocio 9

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NOCIONES BÁSICAS FERROVIARIAS CONOCIMIENTOS SOBRE LA VÍA Y APARATOS Capítulo 1 PLANIFICACIÓN DE ESTACIONES Y COMPLEJOS FERROVIARIOS 1.1 Introducción El ferrocarril es un modo de transporte con capacidad para el desplazamiento de grandes cantidades de personas, pero que cuenta con una rigidez importante: no puede realizar por sus propios medios el transporte global de personas de domicilio a domicilio, el conocido puerta a puerta. Razón por la que necesita siempre el auxilio o complemento de otro medio de transporte para ejecutarlo. Igualmente podemos referirnos al transporte de mercancías, aunque en este campo el ferrocarril ha desarrollado medios y sistemas para conseguirlo, tales como los transportes intermodales y las derivaciones particulares. Una estación ferroviaria puede definirse desde el punto de vista de los servicios externos, como el punto de transferencia entre el ferrocarril y la aglomeración urbana en cuya zona de influencia está situada, es decir, como intercambiador entre el ferrocarril y los distintos medios complementarios de transporte de dispersión y concentración desde y sobre ella. Estación de La Concordia, Bilbao.

Desde el punto de vista de los niveles de servicio interno, las estaciones constituyen sistemas dinámicos complejos con los que el ferrocarril desarrolla su plan de transporte de trenes de viajeros y mercancías y el trasbordo citado anteriormente. Por tanto, las estaciones juegan un papel básico en el proceso del transporte, es obligada una utilización y planificación racional de las mismas y, por ello, a la hora de estudiarlas resulta imprescindible analizar múltiples aspectos encuadrados en diferentes áreas de conocimiento. 10

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La relación interdisciplinaria es muy variada, puesto que intervienen factores estadísticos que se entremezclan con los puramente ferroviarios; por otro lado, la ubicación idónea de la estación llevará a la planificación territorial con sus secuelas de economía y geografía regional; el problema arquitectónico de los edificios de servicio se unirá con los derivados de las necesidades de las instalaciones, más propios de un análisis de dinámica industrial. Teniendo en cuenta la considerable complicación y el elevado volumen de trabajo que implicará, en general, la concepción en todos sus aspectos de una estación ferroviaria, es preciso, como se ha indicado, recurrir a la creación de equipos de carácter interdisciplinario, los cuales deberán abordar temas cuya naturaleza se sitúa de lleno en los conceptos de planificación y otros más concretos, encuadrados en el nivel de proyecto, pero que, sin duda, presentan una característica común bien definida: el hecho de que su filosofía básica puede ser concebida de forma unitaria para cualquier tipo de estación, haciendo abstracción en gran medida de su función y características peculiares. Aunque los conceptos de estación y terminal no están perfectamente delimitados, y con frecuencia se confunden, se aplica la palabra estación a la estructura global del sistema constituido por los sistemas de tráfico para viajeros y mercancías que reciben el nombre de Terminales. El concepto de estación es, pues, totalizador y el de terminal es específico y aplicado a cada tipo de tráfico. A su vez, cada terminal específica de la estación se subdivide en subsistemas o sectores cuyas funciones pueden ser de orden técnico interno o relación externa comercial. Con estas premisas y consideraciones, puede Santander, estaciones de Renfe y Feve.

señalarse la importancia capital que las estaciones tienen en la explotación técnica y comercial de ferrocarril, así como la exigencia de la adecuación de sus equipamientos a las necesidades previstas de la demanda exterior, como objetivo ineludible en su planificación. Estación FEVE, Santander.

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Entre los servicios prioritarios en la adecuación de las terminales, son fundamentales los de capacidad y atención al público. En cuanto a la capacidad, es preciso equipar las estaciones con áreas de aparcamiento, para atender el tráfico previsto en función de los estudios de movilidad de población, incentivando el uso del tren, pero facilitando, a su vez, la llegada y salida en coche particular, hacia y desde la estación. La relación entre cantidad y calidad tiene vigencia también en la explotación ferroviaria, de forma que un incremento sustancial de la cantidad de tráfico, entendiendo por tal el número de relaciones, conlleva paralelamente y, por esa sola razón, un incremento importante en la calidad del servicio percibida por el usuario.

1.2 Tráfico de viajeros Varios son los criterios de mejora que se deben incorporar al tráfico de viajeros y que vienen siendo demandados por la comunidad en general. La finalidad de las medidas va encaminada a facilitar el uso del ferrocarril como modo de transporte, potenciándolo incluso en contra de otros tipos de transporte, ya que se trata de un sistema menos contaminante, más seguro y con menores costes externos. Las medidas se pueden resumir en: • Reducción de los tipos de tren estableciéndose unos tipos unificados: Regionales y Cercanías. • Aumento de manera notable del servicio de trenes como corresponde a las distancias de la mayor parte de las relaciones en las que el ferrocarril puede competir con el resto de los modos. • Imposición del concepto del servicio cadenciado (frecuencias) del transporte de viajeros de cercanías, introduciendo un nuevo sistema de explotación y construcción de las terminales de viajeros.

1.3 Función La función de la planificación de las estaciones y complejos ferroviarios es la de establecer, con el mayor nivel de calidad y mínimo coste posible para la comunidad, las debidas previsiones para el desenvolvimiento del ferrocarril, quedando encuadrada en el contexto de los programas nacionales del transporte.

Andenes estación de Santander

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1.4 Terminales de viajeros Las terminales específicas de viajeros están compuestas básicamente por tres sectores o subsistemas claramente diferenciados: ferroviario, edificio de servicio y servicios complementario. El primer sector es el llamado ferroviario, formado por los haces de vías, andenes, instalaciones necesarias para la explotación, centro de tratamiento técnico si lo hubiere. El segundo sector está constituido por el edificio de servicio ferroviario y anexos con todas sus dependencias. En este subsistema hay que destacar, por su importancia en el desarrollo del tráfico, las instalaciones dedicadas a la atención del viajero (información, restauración, zonas comerciales, manutención de equipajes y personas). El tercer sector lo componen todos los servicios de transporte complementarios que afluyen a la terminal, junto con las infraestructuras y las instalaciones que precisan para su relación con el ferrocarril. En este sector podemos destacar por su importancia las instalaciones de aparcamiento y servicios de catering para los trenes de larga distancia. El viajero demanda modernamente una transferencia fiable, cómoda y rápida dentro de las terminales, teniendo que dar a estas demandas una respuesta adecuada. Con independencia del trasbordo, el viajero precisa de una serie de servicios complementarios tales como la obtención de billete si no lo lleva, restauración, espera, compras para el viaje, comunicación con el exterior, consigna, etc. Una terminal de viajeros tiene pues, como misiones básicas las siguientes: realización del plan técnico de transporte de trenes de viajeros en su campo específico de recepción, expedición, formación, carga y descarga tanto de viajeros como de los elementos auxiliares y, cuando corresponda, facilitar el mantenimiento del material. Realización de la transferencia de los viajeros desde los vehículos ferroviarios a los distintos medios de transporte complementarios y viceversa.

1.5 Terminales de mercancías De forma análoga a las terminales de viajeros, las terminales de mercancías están formadas por los tres sectores fundamentales clásicos. El primer sector es el formado por los llamados parques de recepción, expedición y estacionamiento de material, ordenación, formación y descomposición de trenes. Constan de las instalaciones de vía, comunicaciones, señalización y edificios, precisos para el desarrollo del tráfico de las líneas que confluyen

Santander Mercancías.

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en la terminal. El segundo sector está compuesto por los edificios, playas y muelles necesarios para la explotación comercial de la terminal, siendo variada su tipología según los tráficos de la misma. El tercer sector está formado por los accesos a la terminal y sus aparcamientos. Las terminales de mercancías se subdividen en numerosos tipos.

CAPÍTULO 2 INFRAESTRUCTURA FERROVIARIA 2.1 Introducción El conjunto de obras para conformar el trazado de una línea se divide en dos partes claramente diferenciadas; la infraestructura y la superestructura. La infraestructura es el conjunto de obras necesarias para construir la explanación o plataforma y su geometría, sobre la que se asentará la vía, como terraplenes, trincheras, puentes, túneles, etc. La superestructura está formada por todos los elementos y materiales que se colocan sobre la plataforma para establecer el camino ferroviario. Además de la vía propiamente dicha, carriles traviesas balasto y elementos de sujeción, también forman parte de la infraestructura, la electrificación, la señalización, equipos especiales de vía etc.

Explanación dispuesta para el montaje de vía

2.2 Características geométricas El diseño de la infraestructura ferroviaria depende de diversos factores, como la orografía y las limitaciones propias del material ferroviario, planteándose las siguientes soluciones geométricas. Las alineaciones en alzado, o perfil longitudinal, son aquellas cuya proyección sobre el plano son una sucesión de rectas unidas por unas curvas de acuerdo, cóncavo o convexo, según enlacen pendiente con rampa o rampa con pendiente. Se denomina rampa al aumento de cota en el sentido de la marcha y pendiente a la disminución.

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Las alineaciones en planta, o perfil horizontal, son normalmente una sucesión de rectas enlazadas por curvas de diferentes radios y longitudes, que contemplan las exigencias dinámicas del material, que entre otras cuestiones definen el radio mínimo para una velocidad dada. Para facilitar la circulación en curva, se precisan otras dos peculiaridades geométricas. Peralte Es la diferencia de cota entre los dos carriles de la vía en una curva. Se consigue incrementando la cota del carril exterior sobre el interior, manteniéndose este en su nivel anterior en recta. Los objetivos del peralte obedecen a las siguientes necesidades: • Compensar total o parcialmente el efecto de la fuerza centrífuga • Reducir la degradación y desgaste de los carriles y las ruedas. • Proporcionar un mayor confort a los viajeros. Curvas de transición (clotoides) Cuando una curva se une directamente a una recta, en el punto de tangencia perteneciente a ésta no es preciso ningún peralte, y en el mismo punto considerado como perteneciente a la curva circular sí es preciso éste, en toda su magnitud. Como es natural, si se busca una continuidad en la curvatura de los carriles en el plano vertical se podría pensar en principio, de una forma simplista y elemental, en una de las siguientes alternativas: I.

Iniciar y aumentar el peralte gradualmente en la recta de forma que en el punto de tangencia sea el preciso.

II.

Iniciar y aumentar el peralte gradualmente en la curva, a partir del punto de tangencia.

III.

Iniciar el peralte en la recta y aumentarlo parcialmente en la recta y en la curva, alcanzando su valor estipulado en el interior de ésta.

Curva

Pero estas alternativas son todas indeseables, tanto desde el punto de vista teórico como práctico; en efecto, en el primer caso, el peso del tren se transfiere gradualmente en mayor proporción al carril interior durante el trayecto en recta con peralte y, de forma repentina,

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desaparece este efecto al entrar en la curva. Cuando el peralte es considerable, el efecto de este desplazamiento brusco puede ser importante y es, en cualquier caso, la causa de un trabajo irregular de la suspensión, que influye en la rodadura y en la deformación de la vía. En la segunda alternativa, la fuerza centrífuga permanece sin compensar al entrar en la curva y la rueda delantera exterior del vehículo sufrirá este efecto. Incluso si las pestañas no llegaran a remontar el carril, habría un desgaste excesivo y una rodadura incómoda, hasta que se alcanzase el valor del peralte preciso. En el tercer caso, se produce una combinación de los inconvenientes relativos a los dos anteriores con el mismo impacto en el punto de tangencia de los problemas de desgaste y falta de confort. El único método para evitar estas dificultades es introducir, entre la recta y la curva, otra curva en la que el radio disminuya gradualmente. Desde infinito en la recta hasta el valor correspondiente de la curva, al inicio de ésta. De forma análoga, a partir de la tangente de salida de la curva, es preciso aumentar el radio hasta que se hace infinito. Esto tiene también el efecto de variar la fuerza centrífuga, desde cero en la recta, hasta su valor máximo en la curva, en vez de producirse su aparición brusca cuando ésta es directamente tangente a aquélla. Esta curva se denomina curva de transición o clotoide.

2.3 Trinchera y terraplén La trinchera es una excavación en el terreno natural con taludes artificiales a ambos lados para formar la explanación. El terraplén es macizo de tierra para rellenar una vaguada cuya parte superior constituye la plataforma de la vía.

Trinchera

2.4 Puentes ferroviarios Estas obras permiten, que la vía férrea mantenga su continuidad física y geométrica en aquellas zonas en que el terreno no lo permite, salvando las dificultades orográficas permitiendo además en muchos casos el cruce a distinto nivel con otras vías de comunicación. En el proyecto y cálculo de un puente, se tienen en cuenta, tanto detalles relativos a su

Arija

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ubicación, alineación y perfil longitudinal del camino de rodadura, como los métodos científicos de cálculo de estructuras, según una amplia gama de variantes en función de: si es o no lineal, la bidireccionalidad, o el comportamiento mecánico en el tiempo. Podemos establecer una primera clasificación de los puentes en función de la luz total de la obra, como puentes de gran luz y de pequeña luz. De gran luz son los viaductos, que son obras con varias luces, que salvan vaguadas y depresiones, alcanzando a veces algunos kilómetros de longitud. Y los puentes son obras de más de diez metros de longitud destinados a cruzar en general cortaduras del terreno, que alojan en su fondo un río o una vía de comunicación. De pequeña luz son los pontones, que permiten el paso de un pequeño cauce de agua o línea de comunicación, las Alcantarillas que son obras exclusivamente de desagüe, las Tajeas que son pequeñas obras de desagüe y los caños que son simples tubos de reducido diámetro. A lo largo del tiempo, los puentes ferroviarios han ido evolucionando en función de la explotación, los tipos de materiales y las técnicas específicas. Al principio la madera, la fábrica y el hierro fundido eran las técnicas y materiales utilizados, centrándonos en los dos últimos para su estudio. Pontón

La utilización inicial del hierro en los puentes fue con pequeñas piezas forjadas tales como tirantes y otros componentes resistentes a la tracción, conforme fueron aumentando las luces y las cargas, se fue desarrollando un entramado de perfiles que proporcionaban además de una gran resistencia a la flexión, una importante reducción de peso, obteniéndose el puente de vigas en celosía, que en grandes luces están a menudo unidas por entramados de techo. En la actualidad tras una larga y continuada evolución, los únicos materiales utilizados en los puentes metálicos son el hormigón y el acero en construcción soldada, suponiendo un importante avance en cuanto a resistencia, aligeramiento, fiabilidad y mantenibilidad. Puente de piedra

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Desde los primeros tiempos del ferrocarril, el arco de piedra y fábrica de ladrillo ha sido una solución sencilla para los puentes de pequeña luz, actualmente ya no se utilizan estas técnicas, siendo sustituidas por puentes de hormigón. Las tres partes más importantes de los puentes son el tablero, la zona de transición entre la obra de tierra y la obra de fábrica y los pilares o pilas. El tablero es la parte del puente que da continuidad a la explanación sobre la que se tenderá la superestructura. En función de la ubicación de las vigas que constituyan el tablero, este podrá ser superior, intermedio o inferior. Las zonas de transición entre la obra de fábrica y la obra de tierra, deben contemplar soluciones, para la variación de la rigidez vertical de la vía en la transición, para los movimientos longitudinales de los extremos del tablero del puente, tanto por las temperaturas como por las sobrecargas dinámicas y de la variación de la cota de vía sobre el terreno de acceso al puente. Los pilares son los soportes verticales de los tableros, cimentados en su parte inferior y con apoyos en la parte superior, que permiten los movimientos relativos entre los parámetros horizontales, estos pilares pueden ser elementos individuales o estar formado por múltiples elementos que en paralelo o en estructuras compuestas que obedecen a soluciones que conjugan el cálculo y la estética. Dimensionamiento En el diseño de un puente se deben tener en cuenta tanto las propiedades y características de los materiales seleccionados, como el cálculo preciso y dimensionado de los elementos y conjuntos resistentes, todo ello con una gran visión de futuro que prevea la posibilidad crecimiento del tráfico, tanto ferroviario como de las vías de comunicación que afecten al puente a distinto nivel, teniendo en cuenta la dilatada vida de un puente, un claro ejemplo de esta previsión son los puentes construidos para vía doble en líneas que fueron explotadas durante muchos años en vía única.

La vía y el Puente Un puente siempre representa una singularidad en el trazado, por lo que se debe tener en cuenta una serie de aspectos a la hora de colocar la vía sobre él, existiendo diversas posibilidades de colocación de la vía sobre los tableros de los puentes, aunque siempre en función de la existencia de balasto. Siempre que sea posible la vía se tenderá sobre un lecho de balasto, ya que una fijación directa de los carriles sobre el

Montaje de vía

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tablero generaría una interacción dinámica entre el tren y el puente, que sin un elemento elástico intermedio, aceleraría el proceso de degradación de la geometría de la vía y la agresión a la estructura del puente. Por ello es preciso colocar un elemento elástico, que en el caso de algunos puentes, serán unos tacos o traviesas de madera convenientemente fijadas al tablero. La colocación de la vía con balasto sobre los puentes, es la forma más utilizada actualmente, la colocación de la vía en este caso sigue los mismos principios que la vía normal, aunque teniendo en cuenta la naturaleza del tablero del puente. Pruebas La práctica totalidad de las especificaciones relativas a la construcción de puentes en las diversas administraciones ferroviarias, indican la necesidad de realizar una prueba de carga sobre la obra terminada. Las pruebas consisten en comprobar que el puente es capaz de resistir el paso de una carga superior a cualquier carga que la obra debiera de soportar a lo largo de su vida útil. La forma de realizarlo consiste generalmente en la colocación de varias locomotoras del tipo más pesado posible para el ensayo de carga estático. Actualmente se emplean métodos más científicos y completos en los que, previa instrumentación del puente, se sigue un protocolo de ensayos dinámicos y verificaciones a diferentes velocidades, en las dos direcciones, con circulaciones en paralelo, en caso de vía doble, incluso con frenados enérgicos sobre el mismo. El entorno del puente Existen una serie de influencias mutuas entre el puente y su entorno como son los problemas existentes en las zonas de la obra de fábrica junto al terreno natural, la continuidad del carril soldado problemas medioambientales como la contaminación ambiental (acústica y paisajística), la altura de la capa de balasto, el acceso para tareas de mantenimiento, los condicionantes en caso de una evacuación de un tren de viajeros, etc. Además de aportar una solución técnica, los puentes tienen una importante carga simbólica, debido fundamentalmente al concepto de unión entre dos puntos separados por un obstáculo, por ello frecuentemente aportan un importante y espectacular componente artístico que rubrica el hito importante que supone la conclusión de un puente. Otros aspectos Para evitar los descarrilamientos en los tramos metálicos sin balasto, se colocan unas longrinas paralelas a los carriles, firmemente sujetos al tablero que a modo de contracarriles evitar descarrilamiento, además estos contracarriles disponen de un aparato encarrilador a la entrada del puente. 19

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En caso de un hipotético descarrilamiento en un puente con balasto, la misma cubeta que lo contiene sería suficiente para guiar las ruedas descarriladas, de forma similar a los bordillos de una calle. El balasto colocado directamente sobre tableros de hormigón sufre un importante deterioro en forma de trituración, para evitarlos se utiliza unas esteras elásticas de aproximadamente cinco centímetros que impiden el desgaste prematuro del balasto, reducen las tareas de mantenimiento y proporcionan un excelente aislamiento de las vibraciones. Los ruidos son un problema añadido de difícil solución, que no tiene mucha importancia en los puentes y viaductos de hormigón en los que la vía sobre balasto tiene una emisión de ruidos similar a la del resto de la vía, sin embargo, en los puentes de acero, pueden generar un ruido al Viaducto paso de las circulaciones superior a los 100 db., para reducirlo, se deben colocar elementos aislados vibratoriamente de la estructura del puente. En las inmediaciones de los extremos de los tableros de los puentes, se emplean aparatos de dilatación de carriles, en el lado de los apoyos móviles para absorber el juego que se produce como consecuencia de la flexión de las vigas del tablero. La interacción vía‐puente debida a variaciones de temperatura, es un problema complejo, al que se dan diferentes soluciones técnicas según las administraciones, siendo motivo de estudio individual para cada caso, pues se pueden dar muchas variantes, sirva como ejemplo un puente en el que por su orientación y otra singularidades estuviera parte del mismo en un lugar de umbría, con diferencias de temperaturas de más de 20°C en diferentes zonas del puente, además también existiría una dilatación vertical considerable por la altura del mismo. Finalmente también se tienen en cuenta otros aspectos como; los ruidos, las dilataciones y la temperatura.

Aparato de dilatación

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2.5 Túneles ferroviarios El túnel es una obra que da solución de continuidad a la traza, proporcionando un camino en aquellos lugares en los que una trinchera resultaría excesiva, o en los que es necesario evitar radios de curvas y perfiles longitudinales imposibles. Los túneles también son muy utilizados para dar solución a los trazados ferroviarios en el interior de las ciudades, tanto en las redes metropolitanas, como para el paso de las líneas de ferrocarril convencional. Las características, tanto en proyecto como en técnicas constructivas, son normalmente las mismas para cualquier tipo de túnel, sin embargo existen otra serie de aspectos característicos de los túneles ferroviarios, como son los derivados de la necesidad de colocar señales, fijaciones para las de elementos electrificación, instalación de paseos y refugios para protección del personal de mantenimiento que debe circular por ellos, efectos aerodinámicos, evacuación de viajeros en caso de incidente o ventilación y extracción de humos, que siendo imprescindible Túneles cuando se explotaban con tracción vapor no dejan de tener gran importancia para la tracción diesel y sobre todo los cálculos de flujos aerodinámicos que han de tenerse en cuenta en la elaboración de los obligados proyectos de evacuación. Los túneles urbanos presentan además, una problemática particular por el hecho de tener que albergar estaciones en su interior. La forma de colocar la vía en el interior de un túnel depende básicamente de la contra bóveda, que a su vez depende en gran medida de la frecuente presencia de agua en el túnel, siendo fundamental, en el diseño de la plataforma o de la solera, las canaletas y sistemas de drenaje de aguas, que eviten la degradación de la plataforma de la vía e incluso del resto de la obra. Montaje de vía en placa en un túnel

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Básicamente la vía puede tenderse de la misma manera que el resto de la explanación es decir sobre balasto, o sobre hormigón, con la salvedad del riguroso requisito de mantener la geometría tanto en planta como en alzado. Cuando se monta sobre balasto, las traviesas suelen ser de madera o monobloc, tendiendo a generalizar esta última. El caso de la vía sobre hormigón o vía en placa, es una técnica cada vez más utilizada a medida que se consolidan los progresos en materia de amortiguamiento de vibraciones, poniendo nuevos productos en el mercado. Esta vía en placa puede ser con traviesas o sin traviesas, o incluso sin traviesas ni bloques, sino sobre un elastómero, que de forma continua contiene sumergido el patín del carril y parte de su alma.

Sistemas de seguridad evacuación y refugio Los túneles son infraestructuras del transporte en las que se pueden dar situaciones de emergencia con graves daños a las personas y a los bienes, por ello es necesario dotarlos de elementos que aumenten la seguridad y faciliten la evacuación en casos de emergencias. Para ello los túneles pueden estar dotados de numerosos elementos de muy diversa índole: sistemas de iluminación para emergencias o mantenimiento; refugios equidistantes, señalización reflectante, detectores de flujo de aire; detectores de incendio; cámaras de vigilancia; extintores etc.

2.6 Metodología de construcción A continuación trataremos de resolver el problema que se plantea para la realización de una nueva línea de ferrocarril, que trate de unir por ejemplo dos localidades. Se realizan vuelos, a una altura determinada y se obtienen fotografías a una escala aproximada de 1:8000. Con las fotografías se obtienen planos del terreno y con la representación de las curvas de nivel que definen la altimetría. Generalmente se estudian a escala 1/5000, en lo que constituye un anteproyecto o estudio informativo, para determinar el trazado idóneo sobre varias alternativas. Después, sobre la alternativa elegida, se realiza el proyecto, generalmente a escala 1/1000, en el que se organiza, Túnel en construcción mide y valora la obra de infraestructura en cuestión, para proceder a su licitación. Naturalmente, también se estudian expresamente los aspectos geográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos, climáticos, medioambientales, etc. Además de los parámetros de trazado, radio, peralte insuficiente, se estudian las aceleraciones no compensadas, etc., tanto por seguridad como por confort del viajero y todo dentro de las normas de aplicación. 22

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En el caso del ferrocarril, debido a las grandes cargas que desplaza y la interacción rueda‐ carril, acero‐acero, se debe limitar la pendiente máxima al 3,5% en casos excepcionales, 2% en ferrocarril convencional. Por eso, las rampas y pendientes se miden en milésimas, mientras en la carretera se miden en porcentaje.

En FEVE, la rampa máxima, para nuevas líneas o desdoblamiento de las existentes con modificación del trazado, es de 20 mm/m. en líneas sólo viajeros y 15 mm/m viajeros y mercancía o sólo mercancías. En fase de obra, la traza o «hilo director» se replantea respecto al terreno. Las máquinas de movimiento de tierras realizan su trabajo conformando la explanación y la plataforma (ya sea en desmonte, trinchera, terraplén, etc.). Análogamente, se van construyendo las obras de fábrica, los puentes y los túneles. Una vez construido el «suelo» soporte, formado por determinadas capas que terminan en la denominada «explanada mejorada» o «capa de forma», ejecutada con material granular seleccionado, se interponen las «capas de asiento ferroviarias» formadas por capas anticontaminantes, fieltros anticontaminantes, capas de fundación, en su caso, el subbalasto y la banqueta de balasto. Es ahí donde se establece la «frontera» entre la infraestructura y la superestructura. Los suelos se clasifican en: • QS0 ‐ Suelos malos o inadecuados. • QS1‐ Suelos malos, que pueden mejorarse, aceptables con buen drenaje. • QS2 ‐ Suelos medianos. • QS3 ‐ Suelos buenos.

Plataforma preparada

De ahí y según su capacidad portante y otras características, se obtiene la gama de plataformas P1, P2 Y P3 (mala, regular y buena). Según sean las características de la línea (tráfico, tipo de infraestructura, prestaciones) y del tipo de terreno, se decide el tipo de plataforma y secciones tipo a emplear. SUBBALASTO: Capa de granulometría uniforme sobre la que descansa la banqueta de balasto. Las misiones del subbalasto son principalmente: ser compactable, soportar la banqueta de balasto y los elementos de la vía, proteger la plataforma contra la erosión por agua de lluvia y hielo e impedir la contaminación del balasto. Está formado por material granular bien graduado, con algo de elementos finos y, al menos, el30% de piedra procedente de machaqueo.

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CAPÍTULO 3 LA VÍA 3.1 Introducción El ferrocarril convencional es un sistema de transporte terrestre en el que los vehículos se apoyan sobre el camino de rodadura por medio de elementos rotativos metálicos, es decir, ruedas. Esta interrelación entre vehículo y camino de rodadura se concreta en otros dos conceptos que son específicos del sistema:

•

Guiado contacto.

unidireccional

por

• Utilización de la adherencia rueda carril para la esfuerzos de propulsión y frenado.

transmisión de los

Partiendo de esta definición, dos son, en principio, los grandes integrantes del sistema: la vía y los vehículos de transporte. Centrándonos en el termino camino de rodadura, abreviadamente vía. Son dos las condiciones fundamentales que afectan a sus características geométricas: la orografía del terreno que le sirve de soporte por un lado y, por otro, la calidad de rodadura que ha de ofrecer al material rodante que se desplaza sobre ella.

3.2 Conceptos característicos del ferrocarril 3.2.1 Apoyado Entendemos por tal, todo tipo de transporte en que los efectos de las fuerzas de gravedad y viento están compensados, casi en su totalidad, por reacciones entre sólidos, naturalmente generadas a consecuencia de aquéllas. En

24 Rueda y carril

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el caso del ferrocarril, la función de soporte o apoyo se encomienda, como posteriormente se verá, al mismo elemento que el del guiado: el carril.

3.2.2 Guiado En el ferrocarril, los carriles guían al material rodante, obligándole a inscribir su marcha dentro de la geometría que se ha establecido previamente, por lo que el vehículo y la vía habrán de poseer unas características resistentes que respondan a las condiciones que en cada momento se derivan del proceso de guiado. Al quedar incorporado al ferrocarril el concepto de guiado, le obliga al vehículo a seguir en su marcha el eje geométrico del camino de rodadura; esta circunstancia le lleva a aceptar el carácter unidireccional en el sentido longitudinal indicado. Este aspecto va a afectar de modo fundamental a la explotación, al presentarse los problemas de cruces, adelantamientos, etc., que será estudiado en su momento.

Guiado por pestaña.

3.2.3 Adherencia Este concepto de carácter general no se manifiesta en los sistemas de transporte marítimo o aéreo, pero sí en el correspondiente al terrestre. Con las características expuestas, la resistencia a la rodadura que ofrece el Ferrocarril exige, en términos generales, un esfuerzo de unos 3 Kg por Tm transportada en horizontal, sobre vía normal, valor muy inferior al que ofrece la rodadura neumático hormigón, de 10 a 14 Kg por Tm en análogas condiciones. Ahora bien, independientemente de que después, al tratar del Material rodante se haga una amplia exposición del fenómeno de la adherencia aplicado al campo ferroviario en sus aspectos de tracción y frenado, enunciaremos aquí solamente, que la adherencia incide, de forma fundamental, sobre la geometría del trazado de una línea, ya que las rectas y curvas en

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las rampas y pendientes estarán condicionadas a la adherencia por las características de tracción y frenado del material, que sobre las mismas vaya a circular.

3.2.4 Ancho de vía De mucho más interés desde el punto de vista operativo es el hecho de que sea precisa la existencia de una cierta separación, prácticamente constante entre los dos carriles de la vía. Esta separación recibe el nombre de ancho de vía y se puede asegurar, sin ninguna duda, que es el parámetro que más fuertemente caracteriza al camino de circulación del ferrocarril. En Feve este parámetro es de 1.000 mm. El ancho de vía se mide como la distancia entre las superficies más próximas de las caras laterales de las cabezas de los dos carriles, a 14 mm debajo del plano de rodadura. La elección del ancho de vía es Plantilla manual para medir ancho de vía una de las primeras decisiones a la hora de proyectar una nueva línea, siendo preciso para llevar a cabo esta elección tener en cuenta, entre otros, los siguientes aspectos: posibilidad de enlace de la nueva línea con otras existentes, tanto en la misma nación como en el exterior. Esta unión interesaría realizarla directame.nte, por adopción del mismo ancho que el de la línea o líneas más características del entorno, en el supuesto de que todas ellas lo tengan igual. 1.668 mm. o Ancho de vía convencional (RENFE) o Ancho de vía internacional (AVE) 1.435 mm.

3.3 El carril La característica técnica más importante del ferrocarril es el contacto de la rueda provista de pestaña y el carril. Hasta la incorporación de las traviesas monobloc a la estructura ferroviaria y la aparición de las vías sobre placa, era la partida correspondiente a los Carriles

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carriles el elemento más caro de la vía y, aún hoy, su coste es un sumando de singular importancia en el presupuesto final del kilómetro de vía. Tanto la rueda provista de pestaña como los carriles fueron desarrollados como vimos al principio en la primera mitad del siglo XIX y continúan formando una pareja estable, siendo la base del medio de transporte terrestre socialmente más rentable. El desarrollo en gran escala de estos dos elementos ferroviarios se caracteriza por el aumento de las cargas por eje desde 3 a más de 30 Tm y por las velocidades comerciales superiores a 300 km/h. El incremento de solicitaciones2 producido, ha podido soportarse debido a un amplio estudio del perfil del carril, teniendo en cuenta, esencialmente, la resistencia del mismo, lo que dio lugar al desarrollo, ya durante el siglo pasado, del carril de patín plano. Con el transcurso del tiempo, los métodos de fabricación del acero se han modificado a partir del procedimiento del acero pudelado, pasando por los sistemas Bessemer, Thomas y Martin, para llegar a los procesos del acero eléctrico y del acero al oxígeno. 2

Someter a un cuerpo a una o más fuerzas con diferente sentido.

3.3.1 Función El carril constituye el elemento fundamental de la estructura de la vía y actúa como calzada, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. Ha de cumplir, por tanto, los siguientes cometidos: I.

Resistir directamente las tensiones que recibe del material rodante y transmitirlas, a su vez, a los otros elementos que componen la estructura de la vía.

II.

Realizar el guiado de las ruedas en su movimiento.

III.

Servir de conductor de la corriente eléctrica precisa para la señalización y la tracción en las líneas electrificadas.

3.3.2 Características Dado el papel desempeñado por el carril, elemento clave en la estructura de la vía, se comprende que haya sido objeto de numerosos estudios teóricos y trabajos experimentales, con el fin de establecer las características fundamentales que debe cumplir. Dichas características, que son de índole tanto técnica como económica, presentan en ocasiones, exigencias contradictorias, como veremos a continuación. Por lo tanto, es preciso renunciar total o parcialmente a algunas de las propiedades que serían deseables. En efecto, en primer lugar, resulta necesario, como consecuencia del carácter de calzada del carril, que la superficie de rodadura sea lo más lisa posible, así como que la deformación bajo carga de ésta sea de tal naturaleza que sus características geométricas se encuentren dentro del intervalo que delimita una calzada de buena calidad. 27

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En este sentido es del mayor interés que los carriles tengan una elevada rigidez. Sin embargo, para evitar su rotura sería adecuado un material capaz de absorber energía en forma de deformación elástica. Por otro lado, si bien desde un punto de vista técnico, la robustez del carril y, por tanto, su peso, es deseable para garantizar la seguridad de los trenes con grandes cargas por eje y elevadas velocidades. Desde el plano económico, sería preferible un carril de poco peso, pues como se ha indicado, su repercusión en el coste por kilómetro de vía es importante. Por lo que se refiere al aspecto de la adherencia rueda‐carril, se comprende el favorable efecto de disponer de una superficie rugosa, mientras que una pérdida mínima de energía durante la marcha de los vehículos exige una superficie lisa.

Acopio de carril en parque.

Dado que es inevitable la existencia de acciones dinámicas entre el vehículo y la vía, y que éstas tienen lugar a través de los carriles, interesa que éstos sean elásticos, lo que resulta difícil conseguir de un modo general como consecuencia de las elevadas presiones que tienen lugar en la reducida zona de contacto rueda‐carril y que pueden originar deformaciones plásticas en éste.

Finalmente, con el fin de no desperdiciar material, lo ideal sería disponer del mayor número de perfiles de carril distintos, lo que permitiría la elección adecuada a cada caso concreto, es decir, a las necesidades reales de la línea considerada. Se comprende, no obstante, que la estandarización de los elementos de la vía obligue a reducir el número de perfiles diferentes.

3.3.3 Identificación de Los carriles Marcas en relieve: con signos legibles de 1 a 1,5 mm de espesor y 20 a 35 mm de altura, en una de las caras del alma: • Marca del fabricante. • Mes de fabricación (en números romanos, en trazos o con puntos). • Dos últimas cifras del año de fabricación. • Signo de la calidad del acero. • Una flecha cuya punta indique la cabeza del lingote. • Tipo de carril.

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• Símbolo del procedimiento de fabricación. Los símbolos para designar la calidad del acero son: • Calidad normal: ningún símbolo, aunque la norma UIC 860 O admite también un trazo horizontal. • Calidad resistente al desgaste: dos trazos horizontales y superpuestos de igual longitud, aunque la norma UIC 860 O establece también entre los carriles de calidad resistente al desgaste las siguientes alternativas: • Calidad naturalmente dura tipo A: Dos trazos horizontales, superpuestos, de longitud doble el inferior que el superior. • Calidad naturalmente dura tipo B: Dos trazos horizontales superpuestos de igual longitud (coincide con el de calidad resistente al desgaste). • Calidad naturalmente dura tipo C: Dos trazos horizontales, superpuestos, de longitud doble el superior que el inferior. • Calidades especiales: no es contemplado por la norma UNE, pero la UIC prevé para ellos tres trazos horizontales superpuestos de igual longitud. Los símbolos que indican el proceso de elaboración son: • Procedimiento Thomas. • Procedimiento Bessemer. • Procedimiento Siemens Martin básico. • Procedimiento eléctrico. • Procedimiento Linz Donawitz. Estas marcas quedarán grabadas en el carril en el último pase de su laminación. Marcas punzonadas en caliente: Se graban en el alma y a 1,5 m aproximadamente del extremo del carril correspondiente a la cabeza del lingote, con tipos de una altura de 10 a 20 mm y en el siguiente orden: • Número de la colada. • Con letras A, B,... , Z que identifiquen el carril de cabeza, el siguiente y así sucesivamente, utilizando siempre la letra Z para el carril de pie. • El número del lingote, 1, 2, 3, etc.

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3.4 Vía en placa Existen otros tipos de vías en los que se sustituye el lecho o banqueta de balasto por una placa de hormigón armado, conformando una vía sobre una base rígida. Pero para absorber los movimientos diferenciales y tensiones que las cargas de los trenes transmiten a la vía, los carriles van «embutidos» en productos elásticos (elastómeros). También se disponen traviesas de hormigón, apoyadas en elastómeros y embutidas en la placa. Como ventaja más representativa del sistema podemos señalar que el mantenimiento de la geometría de la vía es casi nulo. Por el contrario, su construcción es mucho más laboriosa y cara y en caso de una incidencia (descarrilamiento, etc.) las reparaciones son mucho más caras y, en ocasiones, con interrupción total de la circulación.

Vía en placa

3.5 Losas flotantes Como evolución de las vías en placa, aparece el concepto con ellas relacionado del montaje de vías sobre losas flotantes. En qué consiste el sistema y el modo de instalación trataremos de verlo a continuación.

3.5.1 Condicionantes del diseño con losa flotante Para pensar en instalar un sistema de estas características se tienen que dar al menos los siguientes condicionantes y requisitos: Sistema de altas capacidades • Debe ser un sistema de altas capacidades antivibratorias. • Sistema de fácil fabricación. • Pocos elementos. Compatibilidad con el sistema de bloques • Compatibilidad con el sistema de bloques. • Montaje en vía sencillo. • Sistema de poco mantenimiento. • Sistema de sustitución fácil por mantenimiento o roturas. 30

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3.5.2 Elementos constitutivos Se construyen con losas prefabricadas de hormigón de 4 Tm, de 6 cavidades. Existen dos tipos de prefabricados: rectangular y trapezoidal para adaptarse a todo tipo de trazados, inclusive en curvas.

Losas flotantes

CAPÍTULO 4 PEQUEÑO MATERIAL DE VÍA 4.1 Introducción Bajo la denominación común de pequeño material se incluye una serie de elementos constitutivos de la vía que desempeñan funciones tan importantes como la de carril, traviesa y balasto, pero que por diversas razones no presentan en su estudio tantas complicaciones como los tres componentes básicos citados, lo que permite agruparlos, sin impedir por ello que SU análisis se realice por separado y con cierto detalle para cada uno de ellos. Los elementos catalogados como pequeño material de vía son: los dispositivos para la sujeción del carril, los elementos de unión longitudinal de carriles entre sí, llamados bridas, las juntas aislantes y los antideslizantes.

4.2 Sujeciones de carriles 4.2.1 Generalidades Son los elementos que hacen posible la continuidad de la estructura de la vía. Algunos autores, ajustándose estrictamente a la definición dada, engloban bajo esta denominación tanto, a los elementos de unión del carril a las traviesas, como a las bridas, que unen los carriles entre sí, uno a continuación de otro, en sentido longitudinal, pero en adelante consideraremos como sujeciones sólo aquellos elementos cuya misión básica es la indicada en primer lugar, dejando las bridas para ser estudiadas en otro apartado posterior. 31

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4.2.2 Funciones Las principales funciones que deben ser desempeñadas por las sujeciones del carril son las siguientes: • Fijar los carriles a las traviesas. • Asegurar la invariabilidad del ancho de vía. • Facilitar la transferencia a la infraestructura de las acciones estáticas y dinámicas ejercidas por el material rodante sobre la estructura de la vía. Tirafondos

4.2.3 Características Las características básicas, del tipo general, de las sujeciones de carriles han de ser siguientes: • Tener resistencia mecánica y elasticidad adecuada y constantes a lo largo de la vida de la sujeción. • Contribuir al buen aislamiento eléctrico entre ambos hilos de carril. • Constar del menor número posible de elementos de peso, lo que facilitará su fábrica, montaje y conservación. • Ofrecer un bajo coste, tanto en su fabricación como en su explotación. • Poseer una gran duración. Sujeciones indirectas, en las que la sujeción de la placa a la traviesa se realiza por medio de elementos o grupos de elementos independientes, que cumplen la función de fijar el carril a la placa, pudiendo existir o no elementos accesorios. Sujeciones mixtas, en las que la sujeción de la placa a la traviesa se realiza por medio de elementos o grupos de elementos que actúan sólo sobre aquélla, característica de sujeción indirecta. Existiendo además, otros elementos o conjuntos de los mismos que actúan simultáneamente como sujeciones del carril y la placa a la traviesa (característica de sujeción directa).

Placa de sujeción mixta.

Generalmente, las sujeciones directas poseen un pequeño número de piezas, por lo que resultan sencillas de montar; las indirectas y mixtas poseen ambas un parecido número de piezas, siempre mayor que el de las directas.

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Otra clasificación se puede realizar atendiendo a la naturaleza de los elementos explicados: • Sujeciones rígidas: son aquéllas en que la transmisión de esfuerzos entre el traviesa se realiza a través de elementos rígidos.

Sujeción elástica.

• Sujeciones elásticas: son aquéllas en las que la transmisión de los esfuerzos del carril a la traviesa se efectúa por intermedio de elementos o conjuntos de elementos elásticos, cuya misión puede ser de fijación del carril a la traviesa, de fijación del carril a la placa y de fijación de la placa a la traviesa.

Por nuestra parte, en otro orden de ideas y de forma más completa, vamos a exponer la naturaleza de los esfuerzos movilizados por los diversos elementos que componen las sujeciones y la forma en que se materializa el anclaje. Naturaleza de los esfuerzos: Tracción, compresión, flexión y torsión, o combinación de los mismos. Materialización del anclaje: Adherencia metal‐hormigón; clavado sobre madera o materiales sintéticos; efecto de tornillo entre metal‐madera, metal‐material sintético o metal‐metal (rascado); efecto de cuña entre metal‐metal, metal‐madera o metal‐material sintético (acodalamiento); efecto de tope metal‐hormigón o metal‐metal y soldadura metal‐metal.

4.3 Placas de asiento Estas piezas no son propiamente un elemento de la sujeción, pero dado que en algunos tipos de sujeciones se consideran indispensables, se estudian como una pieza más de ellas.

4.3.1 Función

Placas de asiento

Las funciones primordiales de estos elementos son: reducir la presión específica transmitida por el carril, protegiendo a la traviesa de las acciones que aquél, más duro en general, ejerce sobre ellas, en el caso de placas metálicas, y proporcionar elasticidad a la vía, sobre todo a la montada con traviesas de hormigón, en el caso de placas elásticas. No obstante, las siguientes funciones pueden, en su caso, ser encomendadas a las placas de asiento: • Servir de relación entre carril y traviesa por medio de las sujeciones indirectas. • Contribuir al correcto posicionamiento del carril en la traviesa, tanto por lo que respecta al ancho de la vía como a la inclinación de aquél. • Contribuir a evitar el desplazamiento longitudinal de los carriles. 33

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• Servir de relación entre carril y traviesa por medio de las sujeciones indirectas.

4.3.2 Características Cada tipo de sujeción dotada de placa emplea una determinada característica, por lo que su estudio detallado se realizará al desarrollar el de la sujeción a que cada placa va asociada. De todas maneras, es posible hacer una división general de las placas de asiento en metálicas y elásticas; las primeras tienen como misión básica repartir la carga del carril sobre una superficie de traviesa mayor que la estrictamente ocupada por el patín del carril, sobre su asiento en la traviesa; las segundas pueden ser de caucho, material sintético o madera y sus misiones primordiales son: amortiguar las vibraciones que el carril transmite a la traviesa, proporcionar elasticidad a la vía y colaborar a impedir el desplazamiento longitudinal de los Sujeción elástica. carriles. Como fácilmente puede deducirse, a la vista de la independencia de funciones de ambos tipos de placas, en algunas sujeciones se incorporan simultáneamente, tanto placas metálicas como elásticas.

4.4 Traviesas 4.4.1 Introducción Las traviesas son elementos que se sitúan en dirección transversal al eje de la vía, sobre que se colocan los carriles y constituyen, a través de la sujeción, el nexo o elemento unión entre el carril y el balasto, formando con aquél el armazón o emparrillado de la vía. La carga de la rueda actúa directamente sobre el carril, transmitiéndole tensiones elevadas. La traviesa recibe estas tensiones y las transmite, atenuadas, a la capa de balasto, que posee reducida capacidad portante; finalmente, la plataforma recibe, atenuadas por el balasto, las tensiones que habrán de ser compatibles con su capacidad resistente y de deformación.

Traviesa de hormigón tipo “monobloc”

En los albores del Ferrocarril, se empleaban bloques de piedra como soporte de los carriles, pero pronto se llegó al convencimiento de que debería aportarse una solución tal, que no sólo sirviera de soporte a los carriles, sino que fuera capaz de mantener la separación entre ellos con exactitud a lo largo de toda la línea; esto dio lugar al nacimiento de la traviesa como tal y, concretamente, en aquel entonces al de la traviesa de madera.

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Dado que las traviesas representan una parte de la estructura de la vía, cuyo coste es considerable en el conjunto, y que una menor duración de éstas representa un mayor volumen de gastos debido a amortización y a conservación se realizaron intentos, desde muy tempranas épocas, encaminados a alargar la vida de las traviesas de madera y a encontrar materiales aptos para su construcción, que resistan con facilidad los efectos del tiempo, el tráfico y la intemperie. Estos estudios e investigaciones han conducido a la incorporación, hasta el momento, del acero, la fundición de hierro y el hormigón armado como materiales sustitutivos de la madera, en la fabricación de traviesas, ya que las características principales exigidas son: una cierta flexibilidad, unida a la resistencia a la fatiga y al choque. El hierro fundido y el hormigón simplemente armado no poseen dichas características en el grado exigido, aunque en algunos países tropicales se emplean traviesas de fundición con éxito. El desarrollo de las traviesas de hormigón ha conducido, en la actualidad, al establecimiento de una importante competencia con las de madera, principalmente en las líneas de mayor responsabilidad, incluso en países de tanta riqueza maderera como Suecia y URSS. No obstante, la traviesa de madera sigue representando, en este momento, cerca del 60% del total de traviesas colocadas en la red ferroviaria mundial.

4.4.2 Función Las principales funciones que debe desempeñar una traviesa son las siguientes: • Servir de soporte a los carriles fijando y asegurando su posición en lo referente a cota, separación e inclinación. • Recibir las cargas verticales y horizontales transmitidas por los carriles y repartirlas sobre el balasto a través de su superficie de apoyo.

Traviesas de madera

• Conseguir y mantener la estabilidad de la vía en el plano horizontal, longitudinal y transversal y en el vertical, frente a los esfuerzos estáticos procedentes del peso propio y las variaciones de temperatura, así como frente a los esfuerzos dinámicos, debidos al paso de los trenes. • Mantener, siempre que sea posible por sí misma y sin ayuda de elementos específicos incorporados a la sujeción, el aislamiento eléctrico entre los dos hilos de carril cuando la línea esté dotada de circuitos de señalización.

Vía con traviesa de hormigón

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• En el caso de que las corrientes parásitas procedentes de la electrificación pudieran perjudicar a instalaciones situadas en el entorno de la línea, la traviesa deberá ofrecer características aislantes con objeto de evitar la producción de daños. Para cumplir estas funciones, seis factores pueden ser considerados en una traviesa: los tres primeros corresponden a sus dimensiones, el cuarto y el quinto a su peso y la elasticidad que confiere a la vía y, el último, a las características aislantes de la misma. En este sentido, podemos indicar que la longitud y el ancho influyen de forma fundamental en la estabilidad de la vía en el plano vertical, mientras que el ancho y el canto constituyen los factores más representativos de una traviesa en su contribución a la estabilidad lateral de la vía, respecto a la cual el peso de la traviesa tiene significativa influencia, dependiendo la estabilidad longitudinal e incluso vertical de la vía del peso y dimensiones de las traviesas.

4.5 El balasto como elemento estructural 4.5.1 Función Se reconocen en el balasto las siguientes funciones: • Repartir uniformemente sobre la plataforma las cargas que recibe de la traviesa, de forma tal que su tensión admisible no sea superada. • Estabilizar vertical, longitudinal y lateralmente la vía. • Amortiguar, mediante su estructura seudo elástica, las acciones de los vehículos sobre la vía. • Proporcionar una rodadura suave a los vehículos y un notable confort a los viajeros. • Proteger la plataforma de las variaciones de humedad debidas al medio ambiente.

Acopio de balasto

• Facilitar la evacuación de las aguas de lluvia. 36

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

• Permitir la recuperación de la calidad geométrica de la vía mediante operaciones de alineación y nivelación.

4.5.2 Características Para poder cumplir las funciones a que nos hemos referido en el apartado anterior, los materiales utilizados como balasto en las vías férreas deben poseer ciertas características, que hacen referencia fundamentalmente a: • Naturaleza. • Curva granulométrica. • Forma geométrica de las partículas. • Resistencia al choque. • Resistencia al desgaste. • Resistencia a la acción de la helada. Dichas características se recogen, en general, en las distintas especificaciones que las Administraciones ferroviarias poseen sobre materiales utilizados como balasto. En lo que sigue, nos proponemos exponer la necesidad de que este material cumpla las citadas características, a partir de las funciones que desempeña en la vía. Para poder soportar elásticamente las cargas que la traviesa le transmite, el balasto necesita ser bateado, es decir, compactado mediante la acción de unos bates, Este hecho exige que los materiales utilizados deban resistir la acción de los bates sin llegar a la rotura. En este sentido, el resultado de investigaciones efectuadas en Alemania pone de manifiesto la influencia, en el asiento de la capa de balasto, de la rotura de sus partículas. Las rocas, normalmente empleadas para la obtención de balasto, son: granito, ofita, caliza, y, en general, rocas ígneas. Dichas rocas pueden englobarse dentro de la categoría B de la clasificación propuesta por Deere y Miller.

Vía con su balasto correctamente distribuído.

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

CAPÍTULO 5 APARATOS DE VÍA 5.1 Introducción Una particularidad específica de las líneas férreas es su carácter de guiado, que obliga al material rodante a recorrer un camino prefijado y establecido. Esta restricción, que se impone en los grados de libertad del movimiento de los vehículos ferroviarios y que tantas ventajas tienen a efectos cinéticos, presenta, no obstante, diversos inconvenientes desde el punto de vista de la explotación, ya que en condiciones normales se presenta la necesidad de realizar cruces, alcances, apartado de material, clasificación del mismo y otras operaciones. De esta circunstancia surge la necesidad de los aparatos de vía, que pasamos a estudiar a continuación.

5.2 Función y descripción Los aparatos de vía son elementos de la superestructura ferroviaria que tienen por objeto realizar o el desdoblamiento o el cruce de las vías, y aún cuando adopten formas variadas, derivan todos ellos de dos aparatos fundamentales: • Desvío, permite el paso de circulaciones de una vía a otra. • Travesía, permite realizar el cruzamiento de una vía por otra.

Desvío derecha (Maliaño, Cantabria)

5.2.1 los desvíos Los desvíos pueden ser sencillos o dobles en el primer caso, permiten que un tren pueda seguir a voluntad desde un punto determinado, dos caminos diferentes. En un desvío sencillo y a partir del origen común de ambas vías, se encuentran sucesivamente el cambio, en el que se separarán los carriles de la derecha y de la izquierda, los carriles o cupones de unión y el cruzamiento en el que los carriles interiores de las dos vías emergentes se cruzan.

Desvío sencillo (El Astillero, Cantabria)

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

El cambio permite la separación dos a dos de la trayectoria original, consta de dos partes, las dos exteriores llamadas contraagujas, las interiores llamadas agujas cuyas puntas mecanizadas o espadines acoplan sobre las contraagujas pudiendo ser flexibles o articulados en función de su movilidad.

Desvío sencillo, cambio de agujas.

El cruzamiento soluciona la intersección de carriles que ofrece la superficie de rodadura en el mismo plano. La zona de intersección se denomina corazón. Para que la pestaña pueda pasar, los carriles han de ofrecer una solución de continuidad que se produce en un espacio vacío llamado laguna. Cuando tiene lugar el paso de una rueda por una laguna, la parte exterior de la llanta se apoya sobre la pata de liebre correspondiente, al tiempo que la otra rueda del eje, única guiada en ese momento por carril y contracarril.

La parte más delicada del cruzamiento es el corazón, es una pieza monobloque de fundición que tiene ventajas sobre los antiguos corazones de múltiples piezas ensambladas. El ángulo de las caras de trabajo del corazón recibe el nombre de ángulo del cruzamiento, siendo los más utilizados en su tangente entre 0,13 y 0,07, en FEVE está establecido que la tangente mínima será de 0,11 en nuevas vías y renovaciones. 39

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

La punta del corazón suele estar rebajada para conseguir un ascenso suave de la rueda sobre él. Es la parte del cruzamiento que trabaja en condiciones más desfavorables por los repetidos golpes que recibe; se fabrica de aleaciones especiales que mejoran su dureza. Se llama patas de liebre a la parte del carril que soporta el peso de las ruedas mientras estas pasan por la laguna. Los contracarriles aseguran el guiado de la rueda de un eje al paso de la otra rueda por la laguna.

El cruzamiento

Actualmente, los corazones pueden ser soldados a los carriles empleando complejas técnicas metalúrgicas. En los modernos cambios de alta velocidad se emplean corazones móviles, que solucionan el inconveniente que suponía la falta de continuidad en la rodadura por no existir la laguna. Según su proyección planta, los desvíos se clasifican en ordinarios, simétricos, convergentes y divergentes. El desvío ordinario es aquel en el que la vía directa se encuentra sobre una traza recta. En el desvío simétrico, desde el punto de vista geométrico, no existe una vía directa, porque el radio de ambas desviaciones es igual. Los desvíos convergentes y divergentes, se encuentran en curva, tanto la vía directa, como la desviada. En los convergentes, los centros de ambas 40

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

trazas se encuentran en el mismo lado y en los divergentes los centros se encuentran cada uno a un lado de las trazas. El cambio doble, o de tres vías, está formado por una vía en recta en la que se instalan juntos dos cambios sencillos; comprende por tanto dos agujas y tres cruzamientos y dos a vías desviadas. Se emplean cuando el espacio reducido de que se dispone en una estación impide colocar las agujas del segundo cambio después de pasado el cruzamiento del primer cambio. Son generalmente simétricos, es decir, una vía desviada a la derecha y otra desviada a la izquierda de la vía central directa, pero pueden ser también disimétricos, las dos vías desviadas a un mismo lado de la vía directa.

5.2.2 las travesías Cuando dos vías se cortan, pueden hacerlo oblicua o perpendicularmente, dando lugar a dos tipos de aparatos completamente diferenciados: la travesía oblicua y la travesía rectangular. En la travesía rectangular, las dos vías se cruzan perpendicularmente. Estos tipos de travesías sin unión, pueden ser entre dos vías del mismo o de distinto ancho de vía.

Travesia rectangular (El Berrón)

En la travesía oblicua, las dos vías se cortan oblicuamente formando un rombo, con dos cruzamientos análogos a los de los cambios en los ángulos agudos de dicho rombo, y cruzamientos dobles en sus ángulos obtusos. Combinando cambios y travesías, obtenemos las travesías de unión que pueden ser a su vez sencillas, cuando permiten establecer el paso de un solo lado de la travesía, o bien de unión doble cuando permiten realizar el paso a ambos lados de esta.

Travesia oblícua

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

Escape es el enlace entre dos vías paralelas, el escape sencillo es la combinación de dos desvíos y el escape doble, también llamado bretelle, resulta de la combinación de dos escapes con una travesía oblicua, formándose de esta manera una doble diagonal de enlace entre dos vías paralelas. Diagonal es una combinación de aparatos que pueden dar acceso a varias vías paralelas, mediante una sucesión de travesías con o sin unión El Haz de vías es una combinación Escape de aparatos que dan acceso a varias vías paralelas, mediante una sucesión de desvíos.

CAPÍTULO 6 EQUIPOS ESPECIALES EN VÍA

Bretelle

6.1 Introducción Anteriormente nos hemos referido a aquellos elementos de una vía férrea que podríamos considerar como fundamentales, puesto que debido al hecho de ser parte integrante de la estructura física de la vía, su presencia en la misma resulta indispensable para responder a las exigencias de la circulación de los vehículos. No obstante, ha sido precisamente la experiencia proporcionada por la explotación de las líneas férreas la que ha ido poniendo de manifiesto, en forma progresiva, la necesidad de crear e incorporar, como complemento de la estructura de la vía, una serie de elementos a los que denominaremos, de forma general, Equipos Especiales, los cuales permiten lograr, entre otros, los siguientes objetivos de carácter básico: aumentar la seguridad, facilitar la circulación; posibilitar, en general, las nuevas tecnologías al ferrocarril y disminuir las operaciones de conservación. Es necesario indicar, sin embargo, que la mayoría de estos equipos han sido concebidos y realizados en la última década, lo que ha impedido, por el momento, una incorporación generalizada de los mismos en las diferentes Redes. Cada uno de estos equipos realiza una función propia y específica, presentan unas características diferentes y se encuentran en distinto grado de avance técnico: en fase de estudio, de experimentación o en explotación comercial. No obstante, constituyen en

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

conjunto una unidad integrada, cuyo correcto funcionamiento facilita, en forma general, la explotación ferroviaria. De un modo general es posible agrupar los distintos equipos existentes, en la que pueden distinguir los siguientes bloques de equipos. El primero, está constituido por los sistemas que complementan la estructura básica de la vía, entre los que destaca, por su importancia, el aparato de dilatación. El segundo, recoge aquellos equipos que modifican las características de rodadura de los vehículos, bien a través de su actuación sobre la vía o sobre el propio vehículo. El tercer bloque de equipos agrupa aquellos sistemas que protegen las circulaciones, de los cuales el circuito de vía puede considerarse como su más caracterizado prototipo. El conocimiento del material rodante, ya sea en su aspecto de detección de posibles averías o bien en el correspondiente a su caracterización, se realiza por un conjunto de equipos que constituyen el cuarto bloque de la clasificación adoptada; en este marco, merece destacar el papel fundamental que desempeñan los detectores de temperatura de las cajas de grasa. Finalmente, resulta posible referirse a ciertos equipos que proporcionan servicios auxiliares al material, tal como sucede con los equipos de cambio de ancho de vía y otros cuya aplicación es múltiple, como es el caso de los equipos de radar. Por lo que respecta a los Pasos a Nivelo las instalaciones presentes en talleres y depósitos serán consideradas posteriormente, ya que precisan un mayor detenimiento. El objeto de este apartado es, pues, la consideración conjunta de estos equipos, que por sus particulares características hemos denominado especiales y que pese al importante papel que desempeñan en la explotación ferroviaria, no han sido objeto hasta el momento de la atención que requieren en los manuales dedicados al Ferrocarril. Equipos complementarios para vía •

Aparatos de dilatación.

•

Calentadores de agujas.

•

Engrasadores de cojinetes (resbaladeras) de agujas.

•

Engrasadores de carriles.

•

Encarriladoras.

•

Eyectores de arena.

Equipos de protección de las circulaciones o Pedales. •

Circuitos de vía.

•

Contadores de ejes.

•

Balizas para repetición de señales y frenado automático.

•

Dispositivos de control de gálibo.

•

Toperas. 43

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

•

Descarriladores.

•

Pasos a nivel.

Equipos que proporcionan servicios auxiliares al material rodante • Equipos de abastecimiento. • Equipos de cambio de ancho de vía. • Equipos de carga y descarga. • Equipos de lavado de los vehículos. •

Revisión del material.

Equipos de aplicación múltiple • Equipos de televisión. • Identificación de un punto de la vía. • Equipos de seguimiento GPS. • Equipos de radiotelefonía. La forma en que efectuaremos el análisis de cada uno será la siguiente: después de un breve comentario de carácter general indicaremos su función, las características fundamentales del equipo y, finalmente, los sistemas actualmente disponibles serán descritos en sus aspectos principales pero sin descender a detalles concretos, los cuales consideramos que pueden encontrarse en los catálogos correspondientes.

6.2 Función De un modo general puede decirse, que la función de los distintos equipos es proporcionar una explotación más racional de una línea ferroviaria mediante su actuación sobre factores tan esenciales como la seguridad, fluidez de la circulación, incorporación de tecnologías más avanzadas a través de procesos informáticos y conservación. Equipo de inspección de ruedas de Talgo

En relación con su función específica, al referirnos a cada equipo haremos una explícita descripción de la misma; indiquemos, no obstante, que puede hablarse de una función de tipo conjunto que sea alcanzada a través de la actuación simultánea de varios equipos, o bien que

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

un único equipo reúna en sí mismo funciones relacionadas con dos o más de los conceptos básicos citados: seguridad, fluidez y conservación.

6.3 Aparatos de dilatación La utilización de carriles soldados, impone la existencia en sus extremos de dispositivos que, manteniendo la continuidad de la vía, permiten movimientos relativos importantes, del orden de 50 mm, entre dichos extremos del cupón del carril soldado y los puntos fijos adyacentes. El origen de estos movimientos es la variación de temperatura en el carril. Estos aparatos permiten, por otra parte, proteger puntos singulares en la vía frente a las acciones de origen térmico.

6.3.1 Función Absorber, total o parcialmente, los efectos de las variaciones de temperatura en el carril manteniendo la continuidad del camino de rodadura.

Aparato de dilatación

6.3.2 Características Las propiedades que debe reunir un aparato de dilatación pueden resumirse fundamentalmente en las siguientes: •

Asegurar la anulación de tensiones térmicas en el propio aparato.

•

Presentar análogas características resistentes que el resto de la vía.

•

Ser compatible con los trabajos de bateo mecanizado de la vía.

•

Permitir su empleo en tramos sobre puentes.

•

Permitir la circulación a velocidades elevadas.

Además, el aparato deberá proporcionar la estabilidad de marcha correspondiente al carril continuo y asegurar la recuperación de la misma mediante un proceso de conservación adecuado; condiciones que no siempre son satisfechas por los tipos actuales. Los aparatos de dilatación se colocan generalmente, para aislar a los aparatos de vía, a la entrada de las estaciones, depósitos, etc. y en determinados puentes de cierta longitud, así como a la entrada de los túneles.

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

Digamos, finalmente, que existen aparatos con uno o dos biseles. Los sistemas actuales utilizados dependen de cada Administración, que los construye como estima conveniente, de acuerdo con el tipo de carril, traviesa y otras características. En FEVE se utilizan aparatos de dilatación tipo Singol y de Agujas, siendo los de tipo Singol los que se utilizarán en la construcción de nuevas líneas, renovación o desdoblamiento de las existentes.

6.4 Calentadores de agujas La seguridad en la explotación del Ferrocarril requiere que éste sea lo más independiente posible de los factores externos al mismo; en particular de los agentes meteorológicos, los cuales pueden comprometer dicha seguridad, principalmente en puntos conflictivos, como las zonas de aparatos de las estaciones a causa de la concentración en ellos de tráfico y vías. En particular la acumulación de hielo y nieve en las agujas de los cambios puede dar lugar al incorrecto funcionamiento de los mismos, por lo que es preciso disponer sistemas que eviten o reduzcan esta dificultad, acción que desarrollan los denominados calentadores de agujas.

6.4.2 Función Eliminar los posibles impedimentos al correcto funcionamiento de las agujas de los cambios causados por la acumulación de hielo o nieve.

6.4.3 Características Los distintos sistemas existentes se diferencian, en esencia, en el elemento utilizado para la producción de calor, pudiéndose establecer la siguiente clasificación: • Calentadores eléctricos (por resistencia o por infrarrojos). • Calentadores de gas.

6.5 Encarriladoras A veces, los trenes arrastran vehículos descarrilados que en determinadas circunstancias pueden ocasionar daños por colisión, bien a los propios vehículos, bien a estructuras fijas existentes a lo largo de la vía. Esta colisión puede poner en peligro no sólo la seguridad de todo el tren, sino, además, la de las estructuras fijas referidas. La actuación de estos equipos 46

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

no consigue, en todos los casos, el encarrilamiento de los vehículos, puesto que cuando la distancia transversal de la rueda a su carril de origen es superior al ancho de vía, como consecuencia de la forma que posee el equipo, la acción no se producirá en sentido encarrilador.

6.5.1 Función Encarrilar aquellos vehículos que se aproximen, en régimen de descarrilamiento, a determinados puntos críticos de la vía.

Encarriladora

6.5.2 Características El dispositivo encarrilador consta esencialmente de las siguientes partes: • Carriles curvados, rampas/cuñas de encarrilamiento, codales, contracarriles, pequeño material y accesorios. Los carriles curvados, uno a derechas y otro a izquierdas, son los que situados en la caja de la vía forman la proa característica que obliga a que los ejes descarrilados se vayan centrando progresivamente, de forma que sus ruedas se aproximen a los carriles respectivos. Cuanto mayor sea la longitud de dichos carriles tanto más suavemente se producirá el centrado de los ejes. Una vez que las ruedas que componen el eje montado se han aproximado a sus carriles correspondientes, es cuando entran en juego los planos inclinados que, actuando por parejas en función de la postura del eje descarrilado, sirven de soporte a las ruedas, las cuales, apoyándose sobre sus pestañas ascienden hasta que la exterior a la vía gana la cota de plano de rodadura de su carril, faltándole a la interior el espesor de la pestaña para conseguir dicho Encarriladora nivel. En este momento el eje podría encarrilarse si recibiese un impulso lateral, ya que la pestaña de la rueda, mencionada 47

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

en primer lugar, pasaría sin problema sobre la tabla de rodadura de su carril respectivo y la llanta de la otra rueda se colocaría en su posición normal de rodadura. El impulso lateral necesario para el encarrilamiento se consigue gracias a la presencia de las cuñas encarriladoras. Por su parte, los contracarriles aseguran la estabilidad de los vehículos recién encarrilados y evitan o aminoran, cuando menos, la posibilidad de descarrilar, dentro de la obra o estructura que se pretende proteger. Por último, los codales dan rigidez al dispositivo encarrilador y el pequeño material sirve para la sujeción, asiento y ensamble del conjunto.

6.5.3 Sistemas actuales Cada Administración, en función de las características de su vía, establece los equipos correspondientes, de acuerdo con sus perfiles tipo, ancho de vía, etcétera, instalando estos equipos en los extremos de los puentes y viaductos, en las entradas de algunos túneles y en puntos específicos que interese proteger de forma particular.

6.6 Contadores de ejes En algunas ocasiones, debido a incidencias durante la marcha de los trenes, se puede producir la rotura de los ganchos de tracción o de otros elementos destinados a mantener la continuidad del tren, pudiendo quedarse uno o varios vagones a la deriva encima de la vía, obstaculizándola, lo que en cualquier caso impedirá la liberación del circuito de vía correspondiente. Los equipos Contador de ejes pueden dar lugar, en situaciones desfavorables, a la producción de accidentes y siempre a trastornos en la explotación. El mejor procedimiento para controlar, en todo momento, el número de vehículos que componen el tren es contar los ejes de los mismos, para lo que se han desarrollado equipos adecuados que emiten una señal de alarma cuando el número de ejes que entra en un cantón es diferente del que sale.

6.6.1 Función Detectar el número de ejes entrados en un cantón y compararlo con el de salida, produciendo en su caso una señal de alarma.

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

6.6.2 Características El equipo completo consta de dos contadores, uno a la entrada y otro a la salida del cantón de vía que se considera. Al entrar una circulación en él, el primer contador facilita el número de ejes que entran, actuando un relé que indica vía ocupada. Para que este relé vuelva a dar indicación de vía libre es necesario que el contador situado a la salida cuente el mismo número de ejes que el primero. Se tiene entonces la garantía de que toda la composición ha salido del cantón y que, por tanto, éste se encuentra libre.

6.6.3 Sistemas actuales La técnica alemana es la que más se ha impuesto en este campo, siendo las casas constructoras más caracterizadas: Siemens, SEL, Ericsson, etcétera.

6.7 Balizas para ASFA y eurobalizas Con objeto de aumentar la seguridad de las circulaciones, se disponen sistemas que permiten reproducir en la cabina de conducción las indicaciones de las señales existentes en la vía. En el caso de las eurobalizas permiten además información para la señalización en cabina.

6.7.1 Función Transmitir una información de vía a vehículo, sin contactos y con seguridad de acuerdo con la indicación que presenta la señal de vía que será captada por los dispositivos adecuados al paso del tren.

6.7.2 Características

Baliza ASFA

En cuanto a los equipos electrónicos más evolucionados se componen de unas balizas y un bloque de condensadores, de forma tal que según sea la indicación de la señal de la vía en ese momento se cortocircuitan en consonancia uno o varios condensadores, variando así la frecuencia de resonancia de la baliza que será captada por el vehículo. El equipo de a bordo del vehículo motor emite permanentemente una cierta frecuencia que cuando pasa sobre la baliza queda modificada, adoptando la frecuencia a que está sintonizada la misma, como reflejo de la indicación que presenta la señal en ese momento. La recepción en el equipo de a bordo es interpretada por sus sistemas lógicos que accionan indicadores ópticos y acústicos de información al maquinista y, en su caso, desencadenan la acción del frenado de emergencia, este tipo de equipos son los que actualmente dispone FEVE. 49

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

6.7.3 Sistemas actuales Como actuales nos referiremos al equipo ASFA. Posteriormente, a lo largo del curso, serán objeto de un tratamiento diferenciado los sistemas actuales de señalización en cabina.

6.8 Descarriladores La necesidad de proteger ciertos itinerarios de la eventual invasión de vehículos extemporáneos, como puede ser la marcha a la deriva de un vagón por rotura del sistema de enganche, rotura de frenos, etc., condujo a incorporar una serie de dispositivos que permitiesen, en un momento determinado, evitar accidentes de la naturaleza mencionada.

6.8.1 Función Desviar de su trayectoria los ejes de los vehículos que circulan sobre ellos, obligando a las ruedas a remontar los carriles, dando lugar al descarrilamiento y desvío del vehículo.

6.8.2 Características En general, constan de elementos abatibles de acero que no interrumpen la circulación, y que cuando están colocados en posición de actuar, al producirse el remonte de su pestaña, desplazan la rueda hacia el exterior de la vía. Consiguiendo de este modo, por descarrilo, la desviación del vehículo.

Descarrilador

6.8.3 Sistemas actuales Por ser elementos de poca complejidad existe una gran variedad en las administraciones ferroviarias.

6.9 Toperas En el ámbito ferroviario se conoce como toperas a unas protecciones normalmente realizadas en obra o con estructura metálica situadas al final de la vía. En la actualidad, y con el mismo objeto, se siguen Topera

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

empleando sistemas mejorados cuya característica fundamental es disipar la energía cinética de los trenes, que no ha sido absorbida por el frenado, al final de una vía.

CAPÍTULO 7 TRANSPORTE, MANIPULACIÓN Y ACOPIO DE MATERIALES (Personal Gerencia Mantenimiento de Vía) Para proceder a la reparación, renovación o construcción de la vía es conveniente situar los materiales necesarios en las proximidades del tajo, en unos casos, o en los parques de montaje en otros. En todo caso, siempre es preciso realizar un transporte, manipulación y acopio de materiales desde las fábricas y canteras hasta su lugar de empleo. En este sentido, es necesario tener en cuenta que es fundamental observar una serie de precauciones para el manejo de estos materiales, con el fin de que no sufran deterioro antes de su incorporación a la vía y para asegurar la máxima economía en su manipulación.

7.1 Carriles El transporte y manipulación de los carriles presenta ciertas Carriles acopiados particularidades debido al elevado peso de estas piezas y, principalmente, a su gran longitud, lo que unido a su flexibilidad hacen a estos elementos de manejo delicado, por el peligro de inducir en ellos deformaciones plásticas, que puedan inutilizarlos para su trabajo en la vía. Dadas las diferentes características que presentan los casos de barra corta y barra larga, los trataremos por separado.

7.1.1 Barra corta Los carriles a su salida de la fábrica son cargados con grúas magnéticas o mecánicas sobre vagones plataformas especiales, en los que se pueden colocar dos o tres capas de 15 o 16 carriles cada una, según el peso métrico y la longitud de los mismos. Una vez que el tren carrilero ha llegado al punto de destino, se procede a la descarga con el empleo de medios mecánicos y en condiciones tales que no se causen daños a los mismos; en este sentido, con objeto de evitar flexiones excesivas de los carriles, que pudieran dar lugar a deformaciones permanentes, se estipula que las distancias entre los puntos de suspensión del carril, en función de su longitud, sean las siguientes: 7 m para carriles de 12 m (dos apoyos) 11 m para carriles de 18 m (dos apoyos) 14 m para carriles de 24 m (dos apoyos) 51

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

13 m para carriles de 36 m (tres apoyos)

En el caso de que fuera preciso efectuar la descarga manualmente, se realiza la misma por deslizamiento de los carriles sobre cupones de carril o elementos metálicos bien engrasados, denominados rastreles, colocando el número de elementos necesarios para que su separación sea, en cualquier caso, inferior a 6 m. En el caso de que los carriles se tengan que apilar en un parque de montaje de vía o en le explanación, se colocan en hiladas horizontales, la primera de las cuales descansará sobre soportes de madera, situados a distancias inferiores a 4 m y nivelados para que sus caras superiores se sitúen en un plano con aproximación razonable, colocándose esta primera hilada en la posición denominada de obra, es decir, el patín abajo y la cabeza arriba, tocándose los Acopio de carriles, parque de montaje. patines de los carriles adyacentes. Sobre esta hilada se colocarán unos nuevos elementos de soporte, que pueden ser carriles viejos, situados sobre el mismo plano vertical que las piezas de madera dispuestas en la base a que hemos aludido en la colocación de la primera hilada, y que servirá de apoyo a una nueva hilada. El número de capas de carriles depende de la resistencia del terreno, no permitiéndose la presencia de deformaciones en los carriles como consecuencia de asientos diferenciales importantes del suelo debiendo, en consecuencia, adoptarse las medidas precisas.

7.1.2 Barra larga El transporte de estos carriles se hace en trenes especiales, de una longitud ligeramente superior a la de las barras que transportan, las cuales se estibarán en plataformas adecuadas para el transporte de carriles corrientes, generalmente en dos capas de 15 o 16 carriles, cada una. El último vagón de este tren suele ser un vagón especial, dotado en su parte final de un dispositivo adecuado, de tal forma que en la descarga la barra larga quede colocad e en posición de obra, facilitando, además, su deslizamiento en la parte de cola del tren, evitando la caída brusca del extremo final de cada barra. El acopio de estas barras larga, sólo tiene lugar en el parque de soldadura donde han sido fabricadas, realizándose sobre muelles especialmente cimentados para resistir 10 o 12 capas de barras. La carga se efectúa sobre los trenes por medio de pórticos/grúas, situados a distancias de unos 15 m y que funcionan sincronizados. Las barras se descargan a ambos lados y a lo largo de la vía. Esta operación es delicada requiriendo, además, una colaboración importante por parte de Maquinista del tren_ En esencia, se procede de la siguiente forma:

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

Es preciso contar con un punto de anclaje al que fijar el extremo del carril que ha de ser descargado; dicho anclaje se realiza a veces por medio de unas mordazas especiales acuñables a la vía (sobre la que se mueve el tren carrilero), y a través de unos cables de longitud suficiente para que el ángulo que forme con la horizontal sea del orden de 100 en el case de que no se quiera afectar a la estabilidad de la vía o ésta no presente las condicione, adecuadas, se debe emplear otra locomotora, además de la del tren, con objeto de que realice la función de anclaje y evitar así la distorsión de la vía. En otros casos puede anclarse el cable a un punto fijo situado al lado de la vía.

SOLDADURAS

Acopio de carriles y pórticos para su carga a los trenes de trabajo

Cuando se ha asegurado el anclaje de la barra, se hace avanzar el tren lentamente hasta tensar el cable y, una vez tenso, se aumenta la velocidad hasta que prácticamente la barro haya quedado fuera del último vagón, en cuyo momento se vuelve a disminuir la velocidad con el fin de que el extremo final de la barra deslice por los elementos de descarga de vagón y no se produzca una caída brusca de la misma.

7.2 Pequeño material Todo este material se recibe en obra en cajas, atados o sacos de pequeñas dimensiones, pero que, a veces, pueden pesar de 150 a 200 Kg, por lo que su descarga, en estos casos, deberá hacerse por medios mecánicos, teniendo cuidado, en cualquier caso, de que los envases no caigan al suelo desde los vehículos que los transportan, dado que este impacto podría afectar al material que contienen. El apilado de estos elementos se suele realizar en almacén cubierto, colocándolos en grupos o pilas donde se reúnan elementos del mismo tipo.

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

7.3 Traviesas Dadas las diferentes características de las traviesas de madera respecto a las de hormigón e incluso a las metálicas, su manejo es diferente, por lo que expondremos de forma separada el caso de traviesas de hormigón y de madera, en especial por lo que respecta a su descarga y posterior manipulación. El transporte de las traviesas se realiza en vagones del tipo de bordes bajos o abatibles, o de ambas características a la vez, con objeto de facilitar la manipulación de la mercancía. La carga del vagón se realiza con arreglo al criterio de su máximo aprovechamiento sin rebasar los bordes del mismo, pudiéndose colocar las traviesas tanto en sentido transversal como longitudinal, según convenga para la carga‐descarga o el Traviesas de madera aprovechamiento del espacio. En el estibado de las traviesas de madera sobre los vagones no se precisa ninguna precaución especial, pero en el caso de las traviesas de hormigón se debe colocar un lecho de tablones bajo la primera capa y entre cada dos superiores, con el fin de que no realicen contactos hormigón‐hormigón, que podrían producir desconchones y, al mismo tiempo, facilitar la introducción de los útiles de carga y descarga de las mismas en los espacios intermedios.

Traviesas de hormigón tipo “monobloc”

La descarga de las traviesas de hormigón se puede realizar con medios mecánicos o manuales, aunque estos últimos son poco interesantes, debido al gran peso de las traviesas y al poco rendimiento. Por lo que se refiere a la descarga mecanizada, cabe indicar que, dependiendo del tipo de traviesa, se pueden emplear diversos útiles. De todas formas, cualquiera que sea el procedimiento de descarga utilizado, se tiene que evitar cualquier tipo de caída de las traviesas y, en el caso de que se descarguen manualmente por un plano inclinado, no debe permitirse que se golpeen contra el suelo al final de su recorrido.

Con respecto a las traviesas de madera, también se evitará golpearlas en su descarga, al que en este caso este aspecto tiene menor importancia, debido a su menor peso y sobre todo a las características del material. En el acopio de estas piezas, bien en parque o en la obra, se procederá a su colocación en pilas, procurando que las traviesas de separación coincidan sobre los apoyos del carril de las restantes. Las pilas se separarán convenientemente para evitar la posible transmisión del fuego.

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

7.4 Balasto El transporte de balasto se efectúa en trenes de tolvas especiales con capacidad de 15 a 20 m3 que pueden descargarse por el fondo (centro y laterales), con objeto de balastar la vía, por la que circula el tren de balasto o lateralmente cuando se trate de la adyacente. Estas tolvas son cargadas directamente en la cantera o acopio dispuesto a propósito y su descarga se realiza linealmente sobre el tajo de montaje de vía, no siendo preciso proceder al apilado de ningún volumen de balasto en los tajos, salvo en las estaciones, en las cuales, a veces, se precisa contar con un pequeño acopio.

Acopio de balasto

7.5 Montaje de la vía Una vez definida geométricamente la vía sobre el terreno, se procede a su montaje, para lo cual pueden emplearse variados procedimientos, desde el totalmente manual, ya obsoleto en la actualidad, hasta los que emplean un alto grado de mecanización. No obstante, se puede hacer una clara división en dos tipos de procedimientos de montaje de vía que en FEVE se utilizan: • Montaje con parejas (también denominado con parrillas, paneles o tramos) • Montaje con materiales sueltos.

Parejas listas para su montaje

En el primer caso, se realiza la colocación sucesiva de conjuntos premontados de traviesas fijadas a dos carriles de 12 o 18 m, en general. En el segundo caso, se transportan al tajo de montaje los carriles, sujeciones y traviesas de forma independiente, procediéndose a ensamblarlos posteriormente. En general, la organización de la construcción depende fuertemente del desarrollo de la red ferroviaria y de las características de los puntos singulares de la nueva línea. Una vez que el tendido de vía ha avanzado, es posible colocar trenes en la línea, que se utilizarán como trenes de trabajos y que servirán, entre otros cometidos, para el transporte del material desde los puntos de comienzo del trabajo hasta los tajos de montaje de vía. En el caso de que la línea en renovación o construcción, o una sección de la misma, tenga su origen

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

o su extremo, o ambos en un centro ferroviario, el problema del suministro de materiales queda muy mitigado, puesto que pueden ser transportados por ferrocarril directamente desde el principio de la obra. Evidentemente, en este caso, lo lógico es comenzar los trabajos en el centro o centros ferroviarios para, desde allí, extender la línea en uno o ambos sentidos, según se trate de cabecera o punto intermedio. Realmente, y dado el pequeño volumen de construcción de líneas férreas que se ha llevado a cabo en Europa occidental en los últimos veinte años, no se puede decir que se haya desarrollado la técnica de la construcción de vías nuevas, aunque, sin embargo, sí se ha desarrollado enormemente la técnica de renovación de vías, cuya maquinaria con nulas o pequeñas modificaciones es la más idónea para su aplicación al caso Transportador y pórticos de montaje de la construcción de vías nuevas. Recientemente, en Europa se ha producido un impulso importante al ferrocarril, con lo que es de esperar que la técnica de montaje evolucione. Todos los procedimientos de construcción de la vía estaban basados, principalmente, en el montaje por parejas, que representaba un método muy adecuado hasta la aparición de las barras largas soldadas en parque. Este hecho obligó a orientar el desarrollo de los métodos de montaje de vía hacia los de tipo continuo con el empleo de materiales sueltos, es decir, sujeciones, traviesas y carriles llevados al tajo independientemente y montados en el sitio mecánicamente por trenes de montaje de vía, que circulan por la misma vía que está siendo construida. No obstante, a continuación describiremos brevemente algunos procedimientos de montaje de vía relativos a los dos métodos citados: con materiales sueltos y con parejas.

7.6 Montaje con parejas Para la renovación o construcción del ferrocarril, un interesante sistema actual es sin duda el de montaje de vía por parejas, dada la gran autonomía que representa y la rapidez que implica. La enorme ventaja que supone la recepción en obra de todos los componentes de la vía, a excepción del material de las juntas, ensamblados en conjuntos unitarios. El único inconveniente de este método estriba en la necesidad de disponer de medios económicos para establecer el parque, y en su incompatibilidad con el empleo de BLS. 56

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7.6.1 Nivelación y alineación Una vez concluido el montaje de los elementos de la vía por uno u otro procedimiento de los descritos, la nivelación, la alineación y su estado en general son tales que únicamente es posible la circulación a muy pequeña velocidad, en general 30 km/h. Se trata ahora de dar a la vía en planta y en perfil su posición exacta, con una precisión de milímetros, que permitir el paso de trenes a la velocidad máxima de la línea. Esta operación se realiza en dos etapas. Un tren de tolvas de balasto, inicialmente descarga en vía simple aproximadamente 1 m3 de balasto por metro de vía. Dado que un tajo de construcción puede avanzar 900 m/día (24 horas), Tren balastero representa una necesidad de balasto de 900 m3, es decir 1.300 Tm de balasto diarios, que deber ser transportadas y descargadas. Esto implica la necesidad imperiosa de una adecuada rotación de trenes de tolvas, tanto llenos como vacíos. Es preciso que el balasto se descargue cuanto antes sobre la vía nueva para estabilizarla, sobre todo en el caso de carriles continuos soldados, y evitar una deformación de la vía bajo el efecto de la variación de temperatura. Una vez balastada la vía se introduce una máquina bateadora ‐ alineadora. Es una máquina automática que mide los defectos de trazado de la vía y los corrige, colocando la vía en su posición exacta en planta. Ciertos constructores han incorporado el dispositivo de alineación a las máquinas bateadoras constituyendo máquinas combinadas de gran eficacia.

Máquina bateadora ‐ alineadora

Esta primera nivelación de la vía permite aumentar la velocidad de los trenes. Pero no se puede circular aún a la velocidad máxima puesto que, a pesar del bateo, los 20 cm de balasto existentes bajo la traviesa asentarán unos 2 cm bajo el paso de los trenes. Se procede a continuación a la liberación de las tensiones que existirán en los carriles continuos soldados y a la puesta en equilibrio de estos carriles a una temperatura comprendida entre 20 y 32°C. Después de haberse producido un asiento suficiente de la vía por efecto de las circulaciones, se procede a una nivelación complementaria ya una alineación precisa de la vía, efectuada por las mismas máquinas de las que hemos hablado anteriormente. La vía estará ahora ya preparada para soportar el paso de circulaciones a la velocidad máxima. 57

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7.7 Establecimiento del carril continuo soldado (CCS) En el proceso de colocación de la vía en el ferrocarril moderno, la soldadura de los carriles tiene gran importancia, puesto que el carril continuo soldado, está aceptado universalmente, avalado por una dilatada experiencia de comportamiento satisfactorio. El establecimiento del CCS exige una serie de condiciones previas acerca de las características geométricas del trazado, infraestructura y estructura de la vía y a las que nos referimos a continuación, sin las que no es posible su implantación. L carril continuo soldado se ha generalizado en los ferrocarriles modernos.

En la práctica, sea cual sea el sistema de montaje de vía utilizado para el CCS, es precisa la ejecución de una serie de soldaduras en vía y además es obligada la realización de un proceso de neutralización de tensiones, para la seguridad de la vía.

7.7.1 Condiciones de la vía para constituir el CCS Los requisitos mínimos de la vía para garantizar en los CCS la seguridad necesaria son los siguientes: • Se requieren radios de un determinado valor, ya que pueden presentarse fenómenos de inestabilidad elástica, que dependen, del armamento de la vía. • Plataforma estable, es decir, no sujeta a deformaciones ni tensiones importantes. • Balasto permeable y perfil completo del mismo, consolidado hasta las cabezas de las traviesas. • Sujeciones que proporcionen una elevada resistencia al movimiento del carril, tanto transversal como longitudinal. • Cuidadosa conservación y bateo, de manera que se mantengan en buen estado los perfiles longitudinales y transversales de la vía, dentro de las tolerancias normales establecidas por la Administración ferroviaria. • Control periódico de los movimientos de los carriles, mediante apropiadas referencias de posición, lo que se traduce en el conocimiento de su temperatura. • Cuidadosa neutralización de las tensiones internas de la vía. • Los puentes sin balasto no deben transmitir esfuerzos de origen térmico al CCS, por lo que se prescribe la colocación de aparatos de dilatación en sus extremos.

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• No deben disponerse los comienzos del CCS en los cambios de perfil, puntos de frenado de arranque habitual ni en pasos a nivel.

7.8 Soldadura Para la soldadura de carriles en vía, se utilizan los procedimientos: eléctrico y aluminotérmicos Soldadura eléctrica. Consistente en someter los extremos de los carriles a soldar a una diferencia de potencial, que al aproximarlos produce entre ellos un arco voltaico. El calor desprendido da lugar a la fusión y por medio de unas mordazas se procede a la unión de los mismos, colocándolos en contacto a una elevada presión. El equipo de soldadura consiste en un vehículo autopropulsado, en cuya parte trasera lleva, entre otras instalaciones, un grupo electrógeno y un compresor, aire. En la parte anterior lleva un cabrestante eléctrico para el arrastre de los carriles y un polipasto. Suspendido de éste, queda el aparato soldador, que consiste en dos mordazas, que sujetan Equipo de soldadura eléctrica los extremos de los carriles a unir, y los electrodos productores del arco. La Sociedad constructora del equipo, ofrece la posibilidad de disponer de un equipo constituido por dos cabezas, que, aplicadas simultáneamente una a cada lado, permiten conseguir un doble rendimiento. Como operaciones previas, deben limpiarse perfectamente los bordes de los carriles que se van a unir y, en el caso de estar la vía fijada a las traviesas, hay que aflojar las sujeciones, para que el carril pueda moverse, al tirar de él las mordazas durante la operación de soldadura. Soldadura aluminotérmica. La aplicación de este sistema, ya conocido, ha sido de práctica más usual en vía, configurándose, en general, como complementario de las modernas máquinas de soldadura eléctrica. El principal interés del sistema se encuentra en los casos en que se han utilizado barras largas para el montaje de vía, así como para el proceso de neutralización de tensiones y, en general, para todos los casos en que no está justificado el uso de máquinas pesadas de gran rendimiento.

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Proceso soldadura aluminotérmica

Soldaduras

7.8.1 Ventajas e inconvenientes entre ambos sistemas Conviene tener presente, a la hora de seleccionar uno u otro tipo de soldadura, las siguientes cuestiones: • Con la soldadura eléctrica se consiguen uniones de más calidad, tanto de tipo geométrico como estructural. • El coste del equipo de soldadura eléctrica es elevado. • La soldadura eléctrica requiere un vehículo tractor autopropulsado. • El rendimiento intrínseco de la soldadura eléctrica, para el caso de una sola cabeza, es cuatro veces superior al de la aluminotérmica con precalentamiento y de dos para el caso de no precisar éste. • El ciclo de funcionamiento de la soldadura eléctrica es enteramente automático, por lo que no se precisa de soldadores especializados, no así en el proceso aluminotérmico. • Por cada soldadura eléctrica se consumen de 25 a 30 mm de carril, con el consiguiente acortamiento del mismo. • La soldadura aluminotérmica implica ocupaciones de vía de muy corta duración, al contrario que la eléctrica, que exige largos intervalos de corte de vía al quedar ocupada por el tractor.

7.9 Neutralización de tensiones 60

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Antes de que la vía quede establecida de forma definitiva en estructura de carril continuo soldado, es preciso llevar a cabo la operación denominada neutralización de tensiones, que consiste básicamente en dar a los carriles la longitud que teóricamente les correspondería a una temperatura predeterminada que a continuación precisaremos; indiquemos a este respecto que el momento más adecuado para realizar tal operación, según el estado de la técnica actual, se sitúa entre la primera y segunda nivelación. La neutralización de tensiones tiene por objeto garantizar que la totalidad de los carriles que componen la estructura, queden fijados a las traviesas a una temperatura conocida que, además, debe coincidir aproximadamente con la temperatura media anual de la región donde está asentada la vía. De esta forma, el carril estará exento de tensiones térmicas, cuando su temperatura coincida con la de neutralización y las tensiones de tracción o compresión debidas a las variaciones de temperatura serán siempre uniformes a lo largo de toda la barra. En general, se prefiere que el carril alcance mayores tensiones de tracción que de compresión, ya que, normalmente, es menos temible una rotura de carril que un pandeo de vía; la rotura es detectable de forma inmediata por los modernos sistemas de señalización, mientras que es imposible, Equipo de tensado de carriles

prácticamente, detectar la existencia de un pandeo potencial. Las temperaturas de neutralización usuales oscilan entre 22 y 320 C, pero hay países de clima extremado, donde es preciso realizar dos neutralizaciones al año, una de ellas fijando el carril a la temperatura media de los seis meses más fríos y la otra tomando como temperatura de neutralización la media de las temperaturas de los otros seis meses.

7.10 Montaje de aparatos en vía El montaje de aparatos en plena vía requiere la ejecución de las mismas operaciones de montaje descritas anteriormente que se pueden llevar a cabo, bien sobre el lugar exacto donde debe ir ubicado cada conjunto, bien sobre una explanada próxima a dicho lugar. En el caso que estamos tratando de renovación o constitución de una línea nueva y suponiendo que no se haya escogido la modalidad de montaje en parque, lo ideal es realizar la construcción de cada aparato en su lugar de asiento definitivo. Hoy día existe la posibilidad de transportar desvíos completos, en recorridos cortos, utilizando grúas móviles sobre orugas, o equipos especiales. Cada conjunto unitario de estos equipos consta de un carrito o diplory dotado de una pequeña plataforma rectangular, sobre la que se puede asentar una de las traviesas, del desvío o aparato que vayamos a transportar; dicha plataforma se mueve verticalmente por medio de unos dispositivos hidráulicos. Con varios de 61

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

estos carritos se puede realizar el transporte hasta el lugar de asiento, donde previamente, han sido colocados unos carriles provisionales. Una vez en las proximidades de su emplazamiento definitivo y suspendido por medio de maquinaria o grúas son retirados dichos carritos y los carriles provisionales, se procede al descenso del aparato, que de esa forma queda asentado sobre la explanación.

7.10.2 Nivelación y alineación La última etapa concerniente al asiento es la relativa a la nivelación y alineación del aparato, que actualmente se lleva a efecto gracias a modernas máquinas pesadas con bates desplazables a voluntad del operador, que los orienta, separa o incluso anula, en cada traviesa del aparato a tratar.

7.10.3 Montaje de equipos especiales de vía

Grupo de bateo de máquina pesada

En relación con la instalación de los equipos a los que nos referimos, es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos: Por un lado, su incidencia en el establecimiento de la vía, al requerir operaciones complementarias para su colocación. Puede citarse en este sentido el taladrado de los carriles para el empleo de ciertos engrasadores, el taladrado de las traviesas para la disposición de las juntas de dilatación, calentador de agujas, etc. Por otra parte, es preciso considerar la influencia que las operaciones de construcción de lo línea pueden tener sobre los equipos situados en la vía, en particular la posible acción de las máquinas de bateado del balasto, que se pueda traducir en la alteración en la posición del equipo en la vía e incluso en su rotura. En este aspecto, pueden presentarse dificultades con equipos como calentadores de agujas, pedales, balizas, cables de señalización, etc. Por todas estas razones, el montaje de los equipos especiales de vía se efectúa al final de todas las operaciones de renovación o construcción de la vía, quedando protegidos hasta su puesta en explotación.

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7.10.4 Operaciones de acabado Asentada ya la vía y los aparatos, sólo resta por hacer una serie de operaciones de acabado, que se describen a continuación: • Compactado y perfilado. Cuando la vía tiene su trazado definitivo conseguido por sucesivas nivelaciones y alineaciones, se procede a compactar el balasto con maquinas pesadas especiales, que apisonan tanto los cajones entre traviesas como la parte exterior de la banqueta de balasto. Este trabajo se complementa con la operación de perfilado, que también se ejecuta a máquina, dando a la banqueta su configuración definitiva. Puesto que el balasto está irregularmente repartido, las máquinas perfiladoras disponen de los elementos necesarios para recogerlo en los lugares donde sobra, almacenarlo provisionalmente y recrecer en las zonas donde sea preciso.

7.10.5 Perfilado de paseos y Limpieza de cunetas Los paseos existentes a ambos lados de la vía, se perfilan también igualando el terreno con máquinas adecuadas y distribuyendo una ligera capa de gravilla o material filtrante. Por último, se procede a una limpieza general de las cunetas, donde sin duda se habrán depositado tierras y piedras, como consecuencia de los trabajos de construcción. Todas las arquetas de registro, en cunetas y muros, se limpian cuidadosamente para garantizar el buen comportamiento de todo el sistema drenante.

7.10.6 Otras operaciones

A2 Beranga

Para terminar, citaremos también otras operaciones de acabado, como son: Colocación de postes hectométricos y postes indicadores de cambios de rasante. Estos postes son necesarios para la explotación, ya que los primeros permiten situar todos los puntos singulares de la línea: puentes, túneles, estaciones, etc., siendo importante también para la definición del lugar exacto donde produzcan incidencias en vía o en trenes. Por su parte, los indicadores de cambio de rasante son una ayuda muy valiosa para los maquinistas, que al estar informados de las rampas y pendientes, así como de su longitud, se les facilita la labor de conducción del tren.

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7.10.7 Pintado de puntos singulares El tratamiento con pinturas reflectantes es importante también, no sólo a efectos estéticos, sino para lograr una buena visibilidad de postes, piquetes, bordes de andenes, garitas para protección de personas en túneles, etc. También es de interés evitar incidencias por corrimientos de tierras, desprendimientos, arrastres, etc. En general, se debe proceder a la protección de taludes de trincheras y terraplenes con alguno de los siguientes medios: inyecciones, tepeado u otros. En particular, el tepeado consiste en la siembra de algún tipo de hierba de crecimiento rápido que con sus raíces forme una red o malla para estabilizar superficialmente el terreno y protegerlo contra la erosión.

CAPÍTULO 8 MANTENIMIENTO DE LA VÍA Cuando se trata de una línea de altas prestaciones, se ha realizar un seguimiento especializado de la infraestructura, analizar y planificar las correcciones necesarias, basándose en un correcto mantenimiento preventivo. Para ello, se realizan auscultaciones geométricas, dinámicas, ultrasónicas y de desgaste ondulatorio. Inspecciones de vía, elementos específicos y campañas de amolado, riegos herbicidas y planificación de trabajos en bandas horarias de mantenimiento preventivo y correctivo.

8.1 Auscultación geométrica de vía Se realiza con un coche laboratorio especialmente equipado con visores ópticos, acelerómetros, sensores y un programa informático soporte que efectúa los análisis correspondientes y listados gráficos de la auscultación. Auscultadora feve

La información .obtenida para cada uno de esos parámetros, es la diferencia entre la geometría real que corresponda y una geometría teórica ideal. Los desvíos representan el defecto determinado. Para determinar defectos puntuales, se analizan los valores extremos. Para analizar su variación, se usa la desviación estándar. Para analizar la calidad media de determinados parámetros, usamos el valor medio. El estado de la geometría tiene significado si lo referimos a la velocidad de explotación de una línea, ya que la respuesta dinámica depende de los defectos geométricos y de la velocidad.

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8.2 Auscultación dinámica de vía Determina la «respuesta dinámica» de un determinado tipo de tren a una determinada infraestructura. Se miden aceleraciones verticales en caja de grasa, laterales de bogie, laterales y verticales de caja de vehículo. Su análisis da una idea de la evolución global de la vía conforme al mantenimiento realizado. No obstante, los valores no corresponderían necesariamente con otros determinados por otra auscultación dinámica mediante un tipo de tren distinto, ya que las reacciones y amortiguación de las suspensiones y guiados influyen en esa diferencia de valores. No obstante, el análisis de la auscultación permite determinar los puntos del trazado donde se observan defectos puntuales, así como una calificación de la vía.

8.3 Auscultación ultrasónica de carriles Se trata de auscultar, mediante ultrasonidos los carriles que conforman la vía, para detectar posibles defectos, tales como grietas, fisuras, huellas, etc. En el interior de la sección de los mismos. Se suele efectuar en épocas frías, donde las tensiones de tracción del carril alcanzan altos valores.

8.4 Inspecciones de vía a pié Se lleva a cabo periódicamente, mediante inspecciones puntuales, a pié, para examinar «in situ» los elementos que componen la vía y localizar posibles defectos de los mismos o efectuar un seguimiento, ya sea general o específico, obteniendo información actualizada del elemento o tramo de vía de que se trata.

Brigada de mantenimiento de vía

8.5 Análisis de informaciones y necesidad de actuación Con los datos de las auscultaciones e inspecciones anteriores se analiza la necesidad de intervenir con maquinaria pesada: Bateadora, Estabilizador, Perfiladora y aporte de balasto para restituir la geometría de la vía, tanto en planta como en alzado. Naturalmente, este tipo de intervenciones hay que planificarlas convenientemente para realizarlas en las bandas de mantenimiento, salvo que sean defectos de tratamiento urgente, que se acometen le antes posible.

8.6 Gestión del mantenimiento El mantenimiento de Infraestructura y Superestructura, al tratarse de líneas en explotación se debe planificar, programar y realizar en condiciones de total seguridad tanto para las circulaciones como para los trabajos. En general, existen las conocidas como «bandas de mantenimiento», que son franjas horarias en las que se «interrumpe» la circulación ferroviaria para dar paso a los trabajos de mantenimiento y conservación, ya que estas labores, en general, son incompatibles entre sí. No se puede restituir la geometría de la vía con maquinaria pesada, mientras se realizan 65

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

trabajos de catenaria o de señalización y mucho menos con circulación de trenes. Existen algunos trabajos que si son compatibles, que deberán ser autorizados previamente por el P.M. del ámbito correspondiente, y planificados y programados anteriormente. En el ámbito de FEVE la Dirección Gerencia de Mantenimiento de Infraestructura con sus Jefaturas de Zona es la UN que tiene la responsabilidad de la planificación y conservación de la infraestructura y sus accesorios. Los trabajos de Conservación y Mantenimiento de Infraestructura se planifican anualmente realizándose un ajuste de la planificación de carácter mensual, para corregir plazos e incidencias de la anual. Posteriormente y en concordancia con el P.M. se programan cada semana los trabajos a realizar recogidos y publicados por medio la documentación correspondiente, donde se especifica día, hora, tipo de trabajo, intervalo, situación, medios, etc. Trabajos

CAPITULO 9 ELECTRIFICACIÓN 9.1 Historia La tracción eléctrica nació como solución para resolver las dificultades técnicas aisladas, que planteaban los medios de tracción, pero posteriormente los técnicos ferroviarios percibieron que no sólo era un medio de solventar dificultades de tracción, sino también de hacer economías en la explotación, aún en

Maliaño

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

líneas de perfil favorable, a condición de que el tráfico sea suficiente para asegurar la rentabilidad de las instalaciones. El 31 de mayo de 1879 se considera como la fecha del inicio de la tracción eléctrica. Siemens pone en funcionamiento en la exposición de Berlín una pequeña locomotora de 3 CV alimentada por tercer carril a 150 Voltios en corriente continua. Su velocidad máxima era de 12 km/h y arrastraba tres coches con un total de 18 viajeros. Seguidamente se extiende a los tranvías y metropolitanos con tensiones de hasta 800 V de CC con hilo aéreo simple para alimentación y también tercer carril. Posteriormente, como consecuencia del nacimiento de la línea de transmisión alterna trifásica, se aplicó en 1891 en Frankfurt este sistema a la tracción de tranvías y se extendió a los ferrocarriles, principalmente en Italia, Suiza, Hungría y Alemania. Con este procedimiento se podían utilizar mayores potencias, puesto que era factible transportar la corriente con mayores tensiones y reducirlas luego en la locomotora a la entrada de los motores, ya que éstos no tenían aislamiento eléctrico interior capaz de resistir tensiones elevadas. Ahora bien, los motores trifásicos de inducción precisaban dos líneas eléctricas aéreas, además de la vía para transportar la energía, lo que constituía una instalación demasiado complicada.

9.2 El circuito de tracción Se podría definir la como los elementos a través de los cuales toma corriente el material motor. Es de gran importancia su conocimiento dado su riesgo. El circuito de tracción está compuesto por una fuente de energía, la subestación eléctrica, una línea de contacto, catenaria, el vehículo ferroviario que consume la energía y un conductor de retorno que cierra el circuito, los carriles. Contrariamente a lo habitual en los circuitos eléctricos, este circuito se deforma, ya que su longitud varía según el desplazamiento del tren. Según la naturaleza del sistema ferroviario, este circuito puede ser muy largo: 10, 20, 30, 40 Y hasta 50 km.

9.3 La subestación Se encarga de transformar y, en la mayoría de los casos, de rectificar la corriente procedente da las suministradoras (llega a 30 ó 40.000 voltios) para, a través de un conductor auxiliar

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

denominado feeder, transportarla al tendido eléctrico para la correcta alimentación de las circulaciones con tracción eléctrica. En la actualidad, se utilizan en la Red de Interés General dos tipos de alimentación eléctrica: Corriente continua: • La de 1.500 voltios en corriente continua utilizada en FEVE y otras similares. • La de 3.000 voltios en corriente continua que alimenta la red convencional de ADIF. Corriente alterna. • La de 25.000 voltios en corriente alterna que alimenta las actuales líneas de alta velocidad.

Subestación (Orejo, Cantabria)

9.3.1 Alimentación en Corriente Continua Los sistemas de tracción de corriente continua se utilizaron extensamente debido a las características del motor de corriente continua, de velocidad variable y alto par inicial. El voltaje de alimentación quedó limitado por razones prácticas, ya que no existía ninguna manera simple, y a la vez eficiente, de transformar la tensión de una corriente continua, por lo que la tensión de alimentación debió ser la misma o, a lo más, el doble de la tensión de funcionamiento de los motores de tracción de los trenes. Las crecientes necesidades de potencia llevaron a la necesidad de operar con grandes intensidades ‐miles de amperes‐ para lograr las potencias requeridas y para no tener caídas de tensión es necesario líneas de alimentación de gran sección y subestaciones de alimentación bastante próximas. En estas condiciones, los costos de inversión en numerosas y complicadas subestaciones (deben transformar y rectificar), mas los de un sistema de catenarias pesadas u otro sistema de alimentación equivalente, representa una fuerte desventaja para el sistema de corriente continua.

9.3.2 Alimentación en Corriente Alterna La necesidad de disponer de catenarias más ligeras y de subestaciones más simples, llevó a desarrollar sistemas electrificados con alimentación en corriente alterna a voltajes elevados. El equipamiento de locomotoras con rectificadores eficientes y de bajo costo, permitió que la alimentación se hiciera en corriente alterna de frecuencia industrial, 50 Hz, y que sus motores de tracción siguieran operando con corriente continua. La alimentación en corriente alterna presenta las siguientes ventajas:

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

• Permite un mayor espaciamiento de las subestaciones, al reducir las pérdidas en las catenarias. • Mantiene el uso de motores de tracción de corriente continua.

9.4 Catenaria Desde una red de subestaciones situadas a lo largo del trazado del ferrocarril, donde la corriente eléctrica es transformada, o transformada y rectificada, se suministra la energía necesaria para el movimiento de los trenes que tienen tracción eléctrica. La energía eléctrica se transmite hacia los trenes mediante una línea de contacto dispuesta paralelamente al eje de la vía, la que permite a los vehículos captar la corriente que alimentará sus motores eléctricos mediante un pantógrafo u otro dispositivo captador de corriente. Se dispone de uno o dos hilos de contacto, generalmente de cobre, situados sobre el tren. El vehículo toma la corriente desde dicho hilo, por medio de un pantógrafo vertical montado en su techo. El conjunto de cables aéreos con sus elementos de unión constituyen la línea aérea de contacto. Se utilizan cables de aluminio, acero y cobre de distintas secciones dependiendo de su función. El conjunto de línea aérea de contacto usualmente se denomina «catenaria», que se utiliza como abreviatura de «línea de contacto con suspensión catenaria». Esta suspensión está compuesta por un hilo portador, denominado hilo sustentador, del cual está suspendido, gracias a elementos intermedios, llamados péndolas, el o los hilos de contacto. El hilo sustentador está suspendido a intervalos regulares, mediante postes situados al costado de la vía. Línea aérea de contacto

El modo de suspender el hilo de contacto del hilo sustentador puede realizarse de varias maneras.

9.4.1 Catenaria rígida La catenaria rígida está formada por un perfil de aluminio extruido, que lleva una canal donde se inserta un hilo de contacto estándar. Ambos, el perfil de aluminio y el hilo de cobre, aportan una sección conductora equivalente, adecuada para las corrientes de diseño del sistema. Esta catenaria se utiliza normalmente en túneles, a cuyo techo se afianza aproximadamente cada 10 m, presentando un gálibo reducido, lo que permite a su vez reducir la sección del túnel, y costos de mantenimiento muy bajos. 69

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

9.4.2 Catenaria según velocidad La catenaria admite unas velocidades máximas de los vehículos dotados de pantógrafos. La catenaria está dispuesta respecto al eje de la vía en zigzag, para que cuando el pantógrafo pase, se produzca un rozamiento uniforme en parte de su superficie de contacto (frotador). Si la catenaria estuviera recta, se producirían surcos en el mismo. Para mejorar el comportamiento de la línea de contacto (catenaria), se dispone de una conducción en paralelo (línea de refuerzo). Parte de la corriente circula por la línea de contacto, y parte por la línea de refuerzo, uniéndose cada cierta distancia para mantener un valor más o menos constante de la tensión de catenaria cuando ésta descienda debido a las pérdidas por consumo de los vehículos que se encuentren en el tramo. Por extensión, también a estos cables que discurren de forma paralela a la línea aérea de contacto se les denomina feeder.

9.5 Columna de electrificación Veamos los diferentes conjuntos que componen una columna de electrificación y dentro de cada uno de ellos los elementos integrantes.

9.5.1 Conjunto de soporte (sin tensión) Postes: soportes metálicos o de hormigón verticales sobre los que se realiza el montaje de los equipos. Ménsula: soporte metálico unido al poste, encargado de sostener la catenaria. Tirante: elemento de unión poste‐ménsula que favorece el comportamiento mecánico del sistema.

Poste con seccionador, El Berrón, Asturias.

Aislador de suspensión: pieza de porcelana o vidrio que sirve de aislante eléctrico.

9.5.2 Conjunto tensión)

de

atirantado

(con

Hilo de contacto o catenaria: cable del que toma la corriente el pantógrafo. Brazo de atirantado: nexo de unión entre el hilo de contacto y el soporte, que permite el zigzagueo de la catenaria, a fin de aprovechar Ménsula y atirantado

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

toda la longitud de la pletina del pantógrafo e su roce con la catenaria, haciendo que su desgaste sea uniforme. Soporte de atirantado: mantiene unido el brazo de atirantado a la ménsula. Aislador de atirantado: separa eléctricamente el conjunto de atirantado de la ménsula y poste.

9.5.3 Conjunto de suspensión (con tensión) Veamos con referencia de la ménsula el conjunto de suspensión que permite el soporte del cable sustentador. Aislador de suspensión: separa eléctricamente la ménsula del conjunto de suspensión. Hilo sustentador: conductor que soporta los hilos de contacto de los que el material motor capta la corriente. Péndolas: conductores que permiten la unión mecánica y eléctrica entre el sustentador y el hilo de contacto, manteniendo éste último en un plano horizontal.

9.5.4 Conjunto de compensación (sin tensión) Es el encargado de la regulación automática de la tensión mecánica de la catenaria, independientemente de la temperatura ambiental existente. Dicho conjunto está formado por: • Polea. • Contrapeso. • Aislador.

Conjunto de compensación

9.5.5 Conjunto de Alimentación Son conexiones formadas por cable de cobre de 100 mm y sirven para pasar e igualar la tensión entre el hilo sustentador y el hilo de contacto.

9.5.6 Pórticos Se montan generalmente en estaciones y tiene como misión suspender de ella y de forma independiente las diferentes catenarias de cada una de las vías que conforman la estación. Hay varios tipos. Dresina de mantenimiento de línea electrificada

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

9.5.7 Ménsula doble No llega a ser un pórtico, ya que está formado por una sola columna. La ménsula es de doble tamaño para poder acoplar dos brazos de atirantado.

9.5.8 Pórtico Rígido Estructura metálica sencilla (en forma de viga), de longitud variable, que horizontalmente y a cierta altura sobre las vías, va apoyada sobre dos postes de catenaria enfrentadas entre sí.

9.5.9 Pórtico de celosía Es un tipo determinado de pórtico rígido, con la misma misión. Se denomina así por la composición de su estructura, más robusta.

9.5.10 Seccionadores

Pórtico de celosía

Se montan en la línea aérea de contacto y sirven para independizar eléctrica y mecánicamente dos tramos de catenaria. Existen dos clases: • De cantón: se montan cada 1000 m aproximadamente, con el fin de dividir la línea aérea de contacto en tramos, para disminuir el peso de la misma y poder tensada. No llevan instalado un seccionador, por lo tanto sólo independizan mecánicamente. • De aire: están instalados en las proximidades de las señales de entrada, de salida o en plena vía, y como llevan incorporado un seccionador, independizan tanto mecánica como eléctrica mente, y sirven para efectuar cortes de tensión en los trayectos. Están señalizados (R.C.T. y R.S.). El seccionador que lleva incorporado puede ser manejado mecánica y eléctrica mente.

9.5.11 Aisladores de Sección Tienen como misión interrumpir la continuidad eléctrica en un punto determinado. Consta de dos aisladores, uno en el cable sustentador y otro en el hilo de contacto. Estos aisladores pueden ser de dos clases: simétricos y asimétricos. Tiene como misión proteger las líneas aéreas contra las sobrecargas y descargas atmosféricas. En los equipos de vía general, se montan pararrayos de antena que van instalados sobre las ménsulas o en las cabezas de los postes. Constan de dos antenas separadas, que se van 72

Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

abriendo para disipar el arco voltaico producido por la descarga. Un extremo del pararrayos se conecta a la línea y el otro a tierra.

9.5.12 Vano Es la distancia que hay entre dos postes de catenaria consecutivos.

9.5.13 Gálibos y geometría de la catenaria La altura estándar, en FEVE, entre los hilos de contacto y el plano de rodadura es de 4,75 m. La altura mínima permitida es de 4,30 m. La atura mínima en PPNN es de 5,00 m (5,50 en Vizcaya). La distancia desde el carril adyacente al eje del poste de catenaria debe ser 2,50 m. Para tener una idea general de la geometría de la catenaria debemos definir en primer lugar los términos comunes para referirse a sus valores geométricos. •

Vano: Distancia entre dos apoyos consecutivos en el sentido de avance de la línea.

•

Altura del hilo de contacto: Distancia vertical entre el plano de rodadura del tren, definido por los carriles, y el punto más bajo del hilo de contacto.

•

Altura de la catenaria: Distancia entre el hilo de contacto y el sustentador (en las catenarias que disponen de este) medida en el apoyo.

•

Descentramiento: Distancia horizontal, medida a la altura del hilo de contacto y en el plano paralelo al de rodadura, que existe entre el eje de la vía y la posición del hilo de contacto.

•

Flecha de los hilos de contacto: Distancia vertical medida en el centro de un vano entre la cota del hilo de contacto en ese punto y en los apoyos anterior y posterior.

Rampas de El Cabrio

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

10.‐ FEVE N.F.V.1.‐ PARAMETROS GEOMÉTRICOS PARA NUEVAS LÍNEAS y DESDOBLAMIENTO DE ACTUAL CON MODIFICACION DEL TRAZADO. Distancia entre ejes de vía general (mm)

NORMAL 3.500

Ancho de vía (mm)

1.000

Anchura de plataforma (mm)

VIA DOBLE 11,50 m

VIA UNICA

8,00 m

Balasto

Silíceo homologado por RENFE

Anchura de hombro lateral (m)

0,75 en recta - 0,90 en curva

Pendiente banqueta balasto

5/4

Espesor de balasto bajo traviesa (cm)

30 (mínimo 25 cm)

Espesor mínimo de sub balasto 0 para 30 cm de balasto

Recomendable 20 cm para 25 cm de balasto

Anchura de paseos (m)

0,60 a 1,20 del borde activo del carril

Cierre de línea

De acuerdo con la LOTT EN NUEVAS LÍNEAS NO EXISTIRAN PASOS A NIVEL Asfaltado, entablonado o prefabricados de hormigón o madera Sección plataforma 9 m

Pasos a nivel Piso pasos a nivel Pasos inferiores Gálibo de pasos superiores (m)

Altura 6.50 Anchura 11,50 Mínimo estricto 5,50

Cargas de puentes

Instrucción Española

Tipo de carril.

UIC 54 dureza 90 En curvas de R 500 80 para R = 350

Diagrama de peraltes en las curvas de transición Máxima pendiente del diagrama de peraltes Máxima variación del peralte (mm/seg2)

Lineal 2 (mm/m) Normal 30 / máximo 45

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

Longitud mínima del acuerdo vertical (m)

50 para 100 km/h, 40 para 80 km/h Normal > 0.3 m/sg2 Máxima 0,4 m/sg2 Av=

Aceleración vertical (m/sg2 )

> 0,4 hv2 12,96 L b

h en m, L en m, v en km/h. b= distancia entre pivotes de bogies en m. Radio de curvatura del acuerdo vertical Longitud mínima de las alineaciones de curvatura constante (m) Distancia mínima con pendiente constante entre dos acuerdos verticales (m)

10.000 20 50 para 100 km/h 40 para 80 km/h

Juntas aislantes

Encoladas

Andenes

NFI Andenes 001

Altura hilo de contacto de catenaria sobre plano de rodadura (m)

4,75 m Estándar. 5,00 m en P/N (5,50 m en Vizcaya) Mínimo 4,30 m

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

DOCUMENTACIÓN Y BIBLIOGRAFÍA Bibliografía: EL CAMINO DEL TREN, 150 años de Infraestructura Ferroviaria (Fundación de los Ferrocarriles Españoles) F. Cayón, R. González, M. Muñoz (1998) Revista Vía Libre, Formación ADIF, Formación FEVE, Normas FEVE Infraestructura NFI, Normas Renfe Vía NRV, Revista Líneas, www.feve.es Fotografías: FEVE, Eduardo Diez, Revista Vía Libre, Revista Líneas, RENFE, Web, www.forotrenes.com www.feve.es

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

ANEXO 1 PARTES PRINCIPALES DE UN DESVÍO (AGUJAS

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Nociones básicas sobre el Ferrocarril VERSIÓN 1.03

ANEXO 2 PARTES PRINCIPALES DE UN DESVÍO (CRUZAMIENTO)

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