CAPITULO 2 CBTC

8/10/2019 CAPITULO 2 CBTC

1/52

5

CAPITULO II

Marco Referencial

2.1.- Antecedentes

Ramrez (1999) conceptualiza los antecedentes de la investigacin enlo siguiente:

consiste en dar al lector toda la informacin posible acerca de lasinvestigaciones que se han realizado, tanto a nivel nacional comointernacional, sobre el problema que se pretende investigar . De no existir

estos estudios previos, se debe hacer referencia a aquellas investigacionesque se acerquen ms a la temtica que se plantea. (p. 61)

2.2 Bases Tericas

Ferrocarril

Se entiende por ferrocarril, en el sentido amplio del trmino, el sistemade transporte terrestre guiado sobre carriles o rieles de cualquier tipo,


2/52

6

aunque normalmente se entiende que los rieles son de acero o hierro, quehacen el camino o va frrea sobre la cual circulan los trenes. Dentro de estaclasificacin se incluyen medios de transporte que emplean otros tipos de

guiado, tales como los trenes de levitacin magntica.

Su desarrollo se produjo en la primera mitad del siglo XIXcomo partede la Revolucin industrial, haciendo uso de la ventaja ms tcnica quesupone el bajo coeficiente de rodadura metal sobre metal del orden de 3por 1.000 y muy inferior al coeficiente de rodadura sobre carretera, lo quecaus una transformacin completa de la sociedad al permitir el transportede personas comunes y mercaderas a un bajo costo y en forma regular ysegura.

Se trata de un transporte con ventajas comparativas en ciertosaspectos, tales como el consumo de combustible por kilmetro recorridos, laentidad del impacto ambiental que causa o la posibilidad de realizar

transportes masivos, que hacen relevante su uso en el mundo moderno.

Segn Jean Alias y Antonio Valds (1990),

el principio de unos ejes rodando sobre dos carriles o rieles, sujetospor unos elementos rgidos las traviesas o durmientes- que transmitenlas cargas al terreno a travs de una capa intermedia el balasto- se hamantenido prcticamente inalterable, a pesar de los enormes cambiosen las velocidades, en las cargas por eje, en el automatismo de laexplotacin y en la calidad del material tractor y remolcado.
http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_f%C3%A9rreahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tren_de_levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIXhttp://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_rodadurahttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustiblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Impacto_ambientalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Impacto_ambientalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Combustiblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_rodadurahttp://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_industrialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIXhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tren_de_levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Trenhttp://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_f%C3%A9rrea


3/52

7

Va Frrea

La va es el camino de rodadura que usan los ferrocarriles o trenes.Para entender el conjunto, este se divide en dos componentes. En primerlugar se habla de la infraestructura civil, todo el conjunto de obras, tneles,desmontes, pasos, viaductos o terraplenes necesarios para construir laplataforma donde situar a posteriori la va. En segundo lugar, hablamos de lasuperestructura, que en el caso de la va en placa consiste en rieles fijadossobre una losa de concreto mediante sujeciones.

Evolucin de la Va Frrea

La existencia de este sistema se remonta a pocas en que el hombredescubri que un caballo era capaz de arrastrar una carga mucho mayorsobre una superficie dura y lisa que sobre un terreno natural. Esta

observacin condujo al establecimiento de angostas franjas de losas depiedra, alineadas y emparejadas de forma tal, que las ruedas de los carrospudieran girar sobre ellas sin mayor dificultad.

Desde los aos 1500 1550, se conservan datos que permitenasegurar que en aquellos tiempos, en algunas minas de Inglaterra y Francia,

se haban construido slidos caminos de rodadura, algunas veces de losasde piedra y otras de madera colocadas una a continuacin de la otra sobreellos circulaban fcilmente no en slo carretas aisladas sino tambin trenesde vagones arrastrados por caballos.


4/52

8

En 1630 de acuerdo con estos mismos principios, un ingles, Mr.Beaumont, a fin de facilitar el traslado del carbn desde las minas hasta losmuelles de embarque, introdujo las vas de madera que consistan en

durmientes colocados a 60 cm. Unos de los otros, sobre los cuales seapoyaron piezas de madera de 10 cm. De ancho a modo de largueros; sobreestas ltimas se hacan rodar carros de cuatro ruedas provistos de pestaasadecuadas.

Posteriormente, se observ que las ruedas de los vagones gastabanen forma ms o menos rpida la superficie de rodamiento y para evitar esto,se cubrieron los largueros de madera con delgadas planchas de hierro a finde aumentar su duracin. Sin embargo, este recubrimiento metlico producaun rpido desgasto de las ruedas de madera. Fue as como en 1753,aparecieron las primeras ruedas de hierro fundido.

El sistema anterior fue cambiado poco despus por rieles totalmente

metlicos con un reborde lateral a fin de mantener alineadas las ruedas, delos carros.

Uno de los adelantos posteriores, fue la introduccin de rieles dehierro y ruedas metlicas provistas de pestaas. Cuando las primerasmquinas a vapor hicieron su aparicin, se inici un constante aumento de

las cargas y velocidades de transporte. Estos incrementos obligaron a losingenieros a construir vas ms resistentes y suaves. Los rieles de hierrofundido fueron sustituidos por rieles de hierro laminado, su longitud yseccin aumentan y se garantiza el uso de apoyos (durmientes) de madera ybase (balasto) de dura piedra fracturada. En la segunda mitad del siglo XIX


5/52

9

aparecen los rieles de acero laminado y grandes cambios en la estructura dela va, se desarrollan en la primera mitad de este siglo. Uno de los cambiosms revolucionarios ocurre despus de la segunda guerra mundial con la

gradual introduccin del riel continuo soldado, primero en Francia y despusen muchos otros pases. Para la aplicacin de los rieles soldados fuenecesario desarrollar sujeciones muy especiales que neutralizaran laexpansin trmica de los rieles.

La va frrea as modernizada ha permitido sobrepasar la velocidadantes mximas de 140 km/h., con altas seguridad y confort y considerar hoyen da los 300 km/h. como econmica y tcnicamente factible.

Las vas frreas en Venezuela se remontan a principios del siglo XX, ypara 1925 existan unos 25 sistemas ferroviarios en el territorio nacional,todos desarticulados, pues no exista interconexin entre ellos, El dos deenero de 1983 marca el inicio de las operaciones de la CA Metro de

Caracas.

Tipos de va frrea

A lo largo de la vida del ferrocarril se han desarrollado diversas

concepciones de va:

Va clsica

Consistente en el emparrillado durmiente-riel y balasto


6/52

10

Va en placa o en losa

Alternativa al uso del balasto mediante diversos sistemas de va sobreconcreto.

Actualmente conviven las dos, existiendo pases que optan por uno uotro sistema en funcin de diferentes consideraciones, aunque no podemosocultar que existe un gran debate a nivel mundial sobre la idoneidad de cadauno de ellos, en este sentido, Japn opt desde el principio por la va enplaca, desde los aos 70, Francia es un ejemplo de pas defensor de la vacon balasto, Alemania, actualmente en las nuevas lneas, monta va enplaca, en Italia se monta va con balasto incluso en los grandes tneles,Pases Bajos, Taiwn y China ya han optado por la va en placa, y enEspaa se est montando va con balasto de forma general, y en casos detneles largos ya se empieza a poner va en placa, aqu en Venezuela setiene experiencia en los dos tipos de va, en la cual cuando la misma esta

expuesta a las variaciones climticas del medio ambiente (intemperie) seimpone la va balastada.

En las vas modernas se complementa la infraestructura bsica consistemas de sealizacin y en el caso de lneas electrificadas, con el tendidoelctrico que provee de energa a los trenes, ver figura N 1.

Riel


7/52


8/52

12

Reutilizacin el balasto

Desventajas de la va con balasto

Disponibilidad de infraestructura reducida por el tiempo de

mantenimiento.

Los costes de mantenimiento son ms altos.

Problemas de desgaste del balasto.

Altura de construccin y pesos muertos ms altos.

Ventajas de la va en losa

Asegura una estabilidad controlada de la va

Incrementa la estabilidad lateral de la va

Disminuye los esfuerzos transmitidos a la plataforma

La altura y el ancho de plataforma es inferior

La vida til es superior

Su mantenimiento es prcticamente nulo


9/52

13

Desventajas de la va en losa

El coste de construccin es ms elevado

Exige tiempo de fraguado para permitir el trfico

Su r eparacin presenta mayor dificultad

Es ms ruidosa que la convencional

Tiene peor amortiguacin

Precisa de una topografa de precisin previa al montaje

Rieles

Se denomina riel a cada una de las barras metlicas sobre las que sedesplazan las ruedas de los trenes. Los rieles se disponen como una de laspartes fundamentales de las vas frreas y actan como soporte, dispositivo

de guiado y elemento conductor de la corriente elctrica. La caractersticatcnica ms importante del ferrocarril es el contacto de la rueda con pestaay el riel, siendo sus principales cualidades su material, forma y peso.

Los primeros rieles que se conocen datan de la Edad de Piedra y delBronce, en el siglo V a. C., apareciendo nuevamente como rieles de madera

para facilitar el transporte en las minas. La mejora de stos en el sectorminero fue lo que llev a la aparicin de los primeros rieles de hierro en elsiglo XVIII en Alemania e Inglaterra, para convertirse en los rieles de aceroen el siglo XIX.


10/52

14

Los primeros fueron pequeos rieles de fundicin, que no aguantabanel paso de las ruedas por su fragilidad, con lo que se pas al acero laminadomientras que se aumentaba su longitud y su duracin (en algunas

situaciones llegaban a durar slo 3 meses), a la vez que se le aada el patnplano despus de estudios sobre el perfil, y llegando a durar hasta 16 aos.

Ya en el siglo XX aparecen las ruedas provistas de pestaa y lamejora de materiales, desde el acero pudelado, los sistemas Bessemer,Thomas y Martin, hasta los actuales aceros elctricos y al oxgeno, permitenpasar de cargas sobre el eje de 3 a ms de 30 toneladas, y velocidadescomerciales superiores a 300 km/h (como el AVE espaol), e incluso pruebasa ms de 500 km/h (como el TGV francs).

En el comienzo del transporte por ferrocarril se utilizaron rieles condos cabezas, con la intencin de que fueran usados nuevamente una vezque la cabeza en servicio llegara a su lmite de desgaste. Posteriormente se

vio que tal operacin no era posible, dado que, al invertir su posicin, noresultaban aptos para el trfico debido al desgaste ocasionado por losdurmientes en la superficie de apoyo, y se adopt el perfil actual,denominado Vignole (Figura N 2), el cual consta de una cara inferior ancha,destinada al apoyo sobre los durmientes, y una cara superior, ms angosta yde mayor altura, destinada a guiar y sostener las ruedas.


11/52

15

Figura N 2. Riel Vignole. Fuente Metro de Caracas

El riel constituye el elemento fundamental de la estructura de la va yacta como calzada, dispositivo de guiado y elemento conductor de lacorriente elctrica. Debe cumplir, por lo tanto, los siguientes propsitos:

1. Resistir directamente las tensiones que recibe del material rodante ytransmitirlas, a su vez, a los otros elementos que componen laestructura de la va.

2. Realizar el guiado de las ruedas en su movimiento.3. Servir de conductor de la corriente elctrica para la sealizacin y latraccin en las lneas electrificadas.

Al riel se le denomina de diferentes maneras segn la funcin queestaran cumpliendo, como por ejemplo:

Riel de patn plano (Vignole): Riel con superficie de apoyoplana.

Riel de contacto: es el riel conductor de la corriente de traccin.

CABEZA

ALMA

PATIN

CABEZA

ALMA

PATIN


12/52

16

Figura N 3

Geometra de la va.

La idea fundamental para el diseo geomtrico es la de mantenerfactores de seguridad adecuados con respecto a la estabilidad del materialrodante y dar comodidad al usuario.

Durante la circulacin, para mantener la estabilidad lateral de los

vehculos, los rieles no ocupan una posicin horizontal, sino que seencuentran inclinados hacia el centro de la va en un ngulo de valor 1/20.


13/52

17

La robustez vertical es imprescindible para soportar y transmitir, unavez repartidas, las cargas por eje del tren. Si bien en los ferrocarrilesmetropolitanos estas cargas por eje son menores que en los de larga

distancia, es normal llegar a las 6 toneladas por rueda.

La robustez horizontal es necesaria para mantener constante laalineacin en planta y las caractersticas geomtricas de la va, como elancho o trocha de va. Los grandes esfuerzos dinmicos causados por el trenen curva pueden mover el conjunto de riel y durmientes si la va no es losuficientemente pesada y robusta. La flexibilidad o elasticidad verticalesnecesaria porque si la va fuera totalmente rgida en el tramo vertical,cualquier defecto vertical en la va dara origen a esfuerzos dinmicos muyaltos entre rueda y riel, esfuerzos que originan adems las vibraciones y elruido, que deben evitarse especialmente en zonas urbanas. De ah lanecesidad de los elementos de sujeciones elsticas.

La continuidad geomtrica en planta es necesaria al pasar del planohorizontal a la rampa o al cambiar de inclinacin del perfil. En general en lostrazados de los ferrocarriles metropolitanos se igualan las pendientes en lospuntos de contacto, usando parbolas de segundo grado como curvas deenlace o acuerdos verticales.

Tolerancias.

Va principal con balasto: la desviacin total no exceder 13 mm del eje dela va para el alineamiento horizontal y del tope del riel para alineamiento


14/52

18

vertical. Las variaciones no rebasarn 3 mm por cada 10 m., respecto deleje tanto horizontal como vertical.

Va de patio con balasto: la desviacin total no rebasar 25 mm respecto delalineamiento horizontal ni 12,9 mm respecto del vertical. Las variaciones norebasarn 7 mm por cada 10 m., en alineamiento horizontal o vertical.

Va sobre Concreto: la desviacin total no deber rebasar 6,9 mm conrelacin al eje. En caso de alineamiento horizontal y con relacin a la carasuperior del riel en el caso de alineamiento vertical. La desviacin portrozos no deber ser mayor de 3 mm/10 m.

Peralte: en el patio hay vas sin peralte, mientras que en va principal elmximo a utilizar ser de 120 mm con una tolerancia de 10 mm y cuyavariacin no deber exceder de 15 mm. en 5 m.

Gauche: Su tolerancia ser 6 mm/m. en una base de 3 m.

Valores tericos de proyecto:

En alineacin = 0

En curva = 2,9


15/52

19

Cuadro N 1

Terica (mm) Mn. Mx.

Curvas R> 200 mts. 1435 1433 1465

Curvas R 200 mts. 1445 1443 1465

Trocha

Figura N 4

Travelage (Separacin de Durmientes): la separacin de durmientes ser de60 cm entre ejes en las lneas principales con balasto, de 67 cm entre laslneas de patio y de 80 cm en las lneas principales sobre concreto.


16/52

20

Acciones de Mantenimiento.

Cuadro N2

Valor en mm Accin

3 < gauche sin carga

Documents

CAPITULO 2 CBTC