modo fÉrreo, una alternativa de movilizaciÓn de...
TRANSCRIPT
MODO FÉRREO, UNA ALTERNATIVA DE MOVILIZACIÓN DE CARGA Y PASAJEROS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA Y
MOVILIDAD DE LAS VÍAS VEHICULARES.
JAIRO ANDRES ESTUPIÑAN CAMERO MICHAEL ALEJANDRO REYES TAO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C
2019
MODO FÉRREO, UNA ALTERNATIVA DE MOVILIZACIÓN DE CARGA Y PASAJEROS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA Y
MOVILIDAD DE LAS VÍAS VEHICULARES.
AUTORES: JAIRO ANDRES ESTUPIÑAN CAMERO
MICHAEL ALEJANDRO REYES TAO
Trabajo de grado Modalidad Monografía para optar por el título de:
Ingeniero Civil
Director: Carlos Herberty Velandia
Ingeniero Topográfico
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C
2019
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 3
2. MARCO GENERAL DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................... 5
2.1. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA................................ 5
2.2. INTERROGANTE .......................................................................................... 6
2.3. TRENES EN COLOMBIA .............................................................................. 6
2.3.1. CONTEXTUALIZACIÓN DEL CORREDOR ........................................... 9
2.4. OBJETIVOS ................................................................................................ 27
2.4.1. OBJETIVO GENERAL .......................................................................... 27
2.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................. 27
2.5. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................... 27
2.6. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................... 28
3. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 30
3.1. SISTEMA DE TRANSPORTE FERROVIARIO Y ELEMENTOS ................. 30
3.2. INFRAESTRUCTURA ................................................................................. 30
3.3. SUPERESTRUCTURA O VÍA ..................................................................... 31
3.3.1. RIELES ................................................................................................. 32
3.3.2. TRAVIESAS .......................................................................................... 34
3.3.3. ELEMENTOS DE SUJECIÓN ............................................................... 36
3.3.4. BALASTO ............................................................................................. 38
3.4. SISTEMA DE CONTROL DE TRÁFICO ...................................................... 39
3.5. MATERIAL MÓVIL ...................................................................................... 39
3.6. DIAGNÓSTICO TÉCNICO .......................................................................... 41
3.6.1. DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA ..................................... 41
3.6.2. DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA .................................... 41
3.6.3. DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DEL TRÁFICO ........... 48
3.6.4. DIAGNÓSTICO DEL MATERIAL MÓVIL .............................................. 48
3.7. DIAGNÓSTICO GEOMÉTRICO Y PARÁMETROS DE DISEÑO ................ 48
3.7.1. DISEÑO HORIZONTAL ........................................................................ 49
3.7.2. DISEÑO VERTICAL.............................................................................. 59
4. RESULTADOS DEL DIAGNÓSTICO DEL CORREDOR EXISTENTE .............. 65
4.1. DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA ............................................ 65
4.2. DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA .......................................... 74
4.2.1. RIELES ................................................................................................. 74
4.2.2. TRAVIESAS .......................................................................................... 80
4.2.3. BALASTO ............................................................................................. 85
4.2.4. ELEMENTOS DE SUJECIÓN ............................................................... 89
4.3. DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DEL TRÁFICO .................. 92
4.4. DIAGNÓSTICO DEL MATERIAL MÓVIL .................................................... 92
4.5. DIAGNÓSTICO GEOMÉTRICO .................................................................. 99
4.6. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO .................................................... 103
4.6.1. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA ...................................................................................................................... 103
4.6.2. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA. ...................................................................................................................... 104
4.6.3. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DE TRÁFICO ................................................................................................ 105
4.6.4. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DEL MATERIAL MÓVIL ...... 105
4.6.5. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO GEOMÉTRICO .................... 106
5. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN .................................................................... 107
5.1. ALTERNATIVA 1: CORREDOR NUEVO .................................................. 107
5.2. ALTERNATIVA 2: TERCER RIEL ............................................................. 108
5.3. ALTERNATIVA 3: MANTENIMIENTO DEL CORREDOR ......................... 108
5.4. EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS PROPUESTAS PARA EL CORREDOR FÉRREO LA CARO – ZIPAQUIRÁ ............................................. 109
6. DISEÑO DE LA LÍNEA FÉRREA LA CARO-ZIPAQUIRÁ ................................ 129
6.1. PARÁMETROS GEOMETRICOS ............................................................. 132
6.1.1. CURVAS CLOTOIDES O ESPIRALES ............................................... 132
6.1.2. PARAMETROS GEOMETRICOS DE LAS CURVAS VERTICALES .. 134
6.2. DISEÑO DE LA PLATAFORMA Y CAPAS INFERIORES ......................... 135
6.2.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS DISPONIBLES .................... 135
6.2.2. CARACTERÍSTICAS DEL SUELO A CIMENTAR. ............................. 136
6.2.3. TRÁFICO DE LA VÍA .......................................................................... 137
7. CONCLUSIONES ............................................................................................ 142
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Costos de exportación de mercancía en US$ por contenedor. ........ 10
Ilustración 2. Plan de inversiones del gobierno nacional para promover el multimodalismo. ..................................................................................................... 11 Ilustración 3. Proyectos férreos y fluviales de Colombia para el 2035. ................. 13
Ilustración 4. Ubicación de la estación La Caro. .................................................... 16 Ilustración 5. Estación La Caro (Fuente propia). .................................................... 16
Ilustración 6. Ubicación de la estación de tren de Zipaquirá. ................................. 17 Ilustración 7. Estación de tren de Zipaquirá ........................................................... 17
Ilustración 8. Ubicación de la estación de Cajicá. .................................................. 18 Ilustración 9. Estación de tren en Cajicá. (Fuente Propia) ..................................... 18
Ilustración 10. Distribución de las actividades económicas en Cajicá. ................... 21 Ilustración 11. Empleados según la actividad económica. ..................................... 22
Ilustración 12. Distribución de las actividades económicas en Zipaquirá. .............. 23 Ilustración 13. Participación de Cajicá en el PIB para el años 2016. ..................... 24 Ilustración 14. Participación de Zipaquirá en el PIB para el años 2016. ................ 24
Ilustración 15. Participación de Chía en el PIB para el años 2016......................... 25 Ilustración 16. Puente, ejemplo de infraestructura. (Fuente propia)....................... 31
Ilustración 17. Sección trasversal de un riel tipo. ................................................... 32
Ilustración 18. Riel de sección constante o vientre de pez. ................................... 33
Ilustración 19. Riel Vignole o tipo patín. ................................................................. 34 Ilustración 20. Traviesas de concreto. ................................................................... 35
Ilustración 21. Elementos de sujeción. (Fuente Propia) ......................................... 36 Ilustración 22. Formas de sujeción. ....................................................................... 37 Ilustración 23. Muestra de balasto. (Fuente Propia) .............................................. 38
Ilustración 24. Valla de información, sistema de control de tráfico. (Fuente propia) ............................................................................................................................... 39
Ilustración 25. Locomotora propulsada mediante diésel. (Fuente Propia). ............ 40 Ilustración 26. Coches para el transporte de pasajeros. (Fuente Propia) .............. 40 Ilustración 27. Rotura de los extremos alrededor de los agujeros de las bridas. ... 42 Ilustración 28. Piel de serpiente. ............................................................................ 43
Ilustración 29. Shelling. .......................................................................................... 43 Ilustración 30. Mancha oval plateada. .................................................................... 43 Ilustración 31. Desgaste normal u ordinario de tipo lateral. ................................... 44
Ilustración 32. Desgaste ondulatorio en el riel. ...................................................... 44 Ilustración 33. Deterioro de la zona de asiento de carril o riel. .............................. 45 Ilustración 34. Patología denominada como fisuración. ......................................... 45 Ilustración 35. Traviesa deteriorada por el clima.................................................... 46 Ilustración 36. Balasto con partículas trituradas..................................................... 46 Ilustración 37. Balasto contaminado. ..................................................................... 47
Ilustración 38. Elementos de sujeción. ................................................................... 48 Ilustración 39. Sistemas de explotación de líneas de alta velocidad. Fuente: Adaptada de A. López Pita (2000). ........................................................................ 49 Ilustración 40. Curva circular simple. ..................................................................... 52
Ilustración 41. Esquema de una curva espiral. ...................................................... 54 Ilustración 42. Elementos de una curva espiral...................................................... 55 Ilustración 43. Esquema general de una curva vertical simétrica. ......................... 61 Ilustración 44. Diferencia algebraica entre las pendientes. .................................... 63 Ilustración 45. Tipos de curvas verticales, en función del signo de i. ..................... 64
Ilustración 46. Ejemplo de tercer riel. ................................................................... 108 Ilustración 47. Planta del corredor mediante AutoCAD Civil. ............................... 132
Ilustración 48. Perfil del corredor, obtenido mediante AutoCAD Civil. ................. 134
Ilustración 49. Clasificación de suelos en función de diversos parámetros. ........ 136 Ilustración 50. Espesores de balasto y subbalasto. ............................................. 139 Ilustración 51. Estructuras de acuerdo a la capa de soporte. .............................. 140
Ilustración 52. Especificaciones para la capa de anticontaminante y capa de fundación. ............................................................................................................ 141 Ilustración 53. Espesores de la estructura del corredor La Caro-Zipaquirá ......... 141
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Historial de pasajeros transportados por el tren. ...................................... 19 Tabla 2. Tipos de sujeciones en función del material de la traviesa. ..................... 37 Tabla 3. Estructuras presentes en el corredor férreo. ............................................ 65
Tabla 4. Ubicación de las estructuras en el corredor férreo. .................................. 66 Tabla 5. Características de las alcantarillas presentes en el corredor. .................. 67 Tabla 6. Características de los box coulvert presentes en el corredor. .................. 67 Tabla 7. Características de las bóvedas y tajeas presentes en el corredor. .......... 68 Tabla 8. Características de los aparatos cambia vías presentes en el corredor. ... 68
Tabla 9. Características del puente presente en el corredor. ................................ 70
Tabla 10. Características de los pasos a nivel presente en el corredor. ................ 71 Tabla 11. Pasos a nivel según el tipo de material. ................................................. 72
Tabla 12. Presencia de contraríeles en los pasos a nivel. ..................................... 73 Tabla 13. Señalización de pasos a nivel. ............................................................... 73 Tabla 14. Tipo de acceso del paso a nivel. ............................................................ 73
Tabla 15. Patologías encontradas en los rieles. .................................................... 74 Tabla 16. Recuento de las patologías encontradas en los rieles del corredor. ...... 79 Tabla 17. Porcentaje de kilómetros de riel afectados por las patologías de los rieles. ..................................................................................................................... 80 Tabla 18. Patologías encontradas en las traviesas. ............................................... 81
Tabla 19. Recuento de las patologías encontradas en las traviesas del corredor. 84 Tabla 20. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías de las traviesas. ............................................................................................................................... 84
Tabla 21. Patologías encontradas en el balasto. ................................................... 85
Tabla 22. Recuento de las patologías encontradas en el balasto del corredor. ..... 88 Tabla 23. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías del balasto. ....... 88 Tabla 24. Patologías encontradas en los elementos de sujeción. ......................... 89
Tabla 25. Recuento de las patologías encontradas en los elementos de sujeción. ............................................................................................................................... 91 Tabla 26. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías de los elementos de sujeción. ............................................................................................................ 91 Tabla 27. Información del material móvil en el tramo de interés. ........................... 93 Tabla 28. Material móvil, distribuido por vehículos. ............................................... 96 Tabla 29. Operatividad del material móvil. ............................................................. 97
Tabla 30. Estado del material móvil. ...................................................................... 98
Tabla 31. Elementos de la curva número 1. ........................................................ 100
Tabla 32. Parámetros básicos de las curvas del trazado existente. .................... 101 Tabla 33. Resultados de los elementos geométricos de las curvas..................... 101 Tabla 34. Valoración de los resultados obtenidos para el trazado actual. ........... 102 Tabla 35. Costos estimados para la alternativa 1. ............................................... 110 Tabla 36. Costos estimados para la alternativa 2. ............................................... 113
Tabla 37. Costos estimados para la alternativa 3. ............................................... 116 Tabla 38. Costos estimados de operación mensual. ........................................... 119 Tabla 39. Matriz de comparación de las alternativas. .......................................... 123
Tabla 40. Ventajas y desventajas de cada alternativa planteada. ....................... 124 Tabla 41. Información inicial para la comparación de los modos de transporte, para la movilización de pasajeros. ............................................................................... 125 Tabla 42. Comparación del transporte de pasajeros, entre los modos carretero y férreo. .................................................................................................................. 126 Tabla 43. Información inicial para la comparación de los modos de transporte, para la movilización de mercancías. ............................................................................ 127 Tabla 44. Comparación del transporte de mercancías, entre los modos carretero y férreo. .................................................................................................................. 127
Tabla 45. Parámetros del diseño geométrico de la línea férrea. .......................... 129 Tabla 46. Parámetros horizontales de la línea férrea. ......................................... 130
Tabla 47. Parámetros horizontales según recomendaciones AREMA y normatividad ADIF. .............................................................................................. 130 Tabla 48. Parámetros verticales en la línea férrea La Caro-Lenguazaque. ......... 131 Tabla 49. Resultados arrojados por AutoCAD Civil, para el diseño horizontal. ... 133
Tabla 50. Resultados arrojados por AutoCAD Civil, para el diseño vertical. ........ 135 Tabla 51. Distribución del transporte férreo en el corredor La Caro-Zipaquirá .... 137 Tabla 52. Peso de material rodante en el corredor férreo La Caro-Zipaquirá. ..... 138
GLOSARIO
BALASTO: Elemento granular de silicio sobre el que se asientan las traviesas cuya función es amortiguar y repartir los esfuerzos que ejercen los trenes sobre la vía, impedir el desplazamiento de ésta y proteger la plataforma.1
RIEL: Es una barra de acero laminado con una forma de seta, cuya función básica es la sustentación y el guiado de los trenes, sirviendo en algunos casos de retorno de los circuitos eléctricos tanto de la catenaria como del de señales.2
TRAVIESA: Son elementos de diversos materiales (madera, hormigón armado, etc.) que situadas en dirección transversal al eje de la vía, sirven de sostenimiento al carril constituyendo el nexo de unión entre éste y el balasto.3
TRAYECTO: Une dos estaciones de paso o cruzamiento contiguas.4
TRAZADO: Se compone de: trazado en planta, trazado en alzado o perfil longitudinal y los perfiles transversales.5
FERROCARRIL: Es un sistema de transporte terrestre de viajeros y mercancías en el que, a diferencia de la carretera, camino, y vehículo necesitan de un conjunto de subsistemas para su correcto funcionamiento, y estos subsistemas están relacionados entre sí.6
1 CADENA MORA, Camilo A, SILVA DÍAZ, C. Ingenieros Civiles. Bogotá D.C. 2016. Pág. 71. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD FERROVIARÍA DEL CORREDOR FACATATIVÁ – BOGOTÁ CON SUS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ACTUALES. Universidad Católica De Colombia. Facultad de Ingeniería. 2 Ibíd,.p. 12. 3 Ibíd,.p. 12. 4 Ibíd,.p. 13. 5 Ibíd,.p. 13. 6 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. Diseño y características de la vía ferroviaria. Granada. Grupo editorial universitario. 2005. 8p.
RESUMEN
El propósito del presente trabajo es demostrar la eficiencia de los sistemas ferroviarios en comparación con los otros sistemas terrestres, tomando como ejemplo el corredor férreo que une la estación La Caro, en las afueras de Bogotá, con la estación ubicada en el municipio de Zipaquirá. El desarrollo del trabajo se realizará con la información recabada por los investigadores de manera directa o bajo la solicitación de las entidades pertinentes en el ámbito férreo, tales como la Agencia Nacional de Infraestructura (ANI).
Para el desarrollo del trabajo, en primera medida se identificó y definió la problemática que atañe a la población directamente involucrada en las inmediaciones del corredor, las cuales se pueden extrapolar a la situación nacional, este problema se abordó a partir de los preceptos técnicos que demarca la ingeniería, analizando el diagnóstico del corredor actual, basados en estos resultados, se plantearon las alternativas pertinentes que servirían de solución al problema.
Las alternativas se plantearon bajo lo sugerido y determinado por la norma AREMA, la cual rige a nivel mundial el tema ferroviario, asimismo para la determinación de la alternativa que mejor conviene a la solución del problema, se evaluaron bajo unos parámetros dictados desde la pre-factibilidad, calificándolos en cada una de ellas. Por último, se desarrolla un diseño geométrico de la alternativa seleccionada, la cual radica en un trazado nuevo, evitando la actual estación en el municipio de Cajicá, en aras de mejorar y potenciar al máximo la velocidad de operación y la disminución en el trazado.
En términos generales la investigación reunirá y describirá la situación férrea a nivel nacional, recopilando información sobre la operación y el estado de servicio de los corredores actualmente activos en el territorio nacional, de igual forma reunirá información sobre las concesiones, operadores, capacidades de carga, criterios de diseño, características geométricas, entre otros. Adicionalmente se realizará la comparación entre el modo férreo y carretero, así mismo se efectuará la pre-factibilidad sobre el diseño geométrico del corredor para un tránsito de carga y pasajeros de acuerdo a los parámetros exigidos por la ANI (Agencia Nacional de Infraestructura) para una propuesta de APP, lo anterior se efectuará mediante el estudio detallado de un tramo particular, el cual se ubica entre la Estación La Caro (PK 32+628) y el municipio de Zipaquirá (PK53+000). La comparación se llevará a cabo mediante el diagnostico en el funcionamiento del modo ferroviario, evaluación de variables económicas, sociales y culturales, en tanto que la pre-factibilidad se regirá bajo la circular externa No. 017 de 2013 “Requisitos para la conformación y evaluación de los proyectos de Asociación Público Privada en la etapa de prefactibilidad” de la ANI.
3
1. INTRODUCCIÓN
El modo férreo en los últimos años ha tomado gran importancia dentro del desarrollo de las ciudades, convirtiéndose en un medio de transporte que busca mejorar los bajos índices y altos costos de movilidad que surgen por accidentes, congestión vehicular o inconvenientes inherentes al sistema que impiden llegar a sus destinos sin contratiempos, dicha premisa parte de la incorporación a un multimodalismo enmarcado en un descongestionamiento de las vías urbanas e intermunicipales y con esto a la disminución en los tiempos de viaje, que si bien se pueden realizar en otros modos de transporte, se prefiere el tren por su velocidad sin demoras representativas.
Actualmente en Colombia el sistema férreo se encuentra estancado y la operación es muy limitada, a tal punto que algunas líneas existentes en el territorio nacional están en un estado de deterioro que impiden ser utilizadas, tanto así que la construcción de una nueva línea en el mismo sector es una opción más económica que la recuperación o reparación de la que ya se encuentra presente. Por otra parte, la poca operación férrea se limita únicamente al transporte de carga que se distribuye de manera resumida al transporte de carbón y materiales para la construcción, siendo la primera, ejecutada por la empresa “El Cerrejón”, la cual cuenta con líneas férreas exclusivas con otro ancho de trocha.
En relación con la movilización de pasajeros, actualmente se cuenta con dos (2) operadores férreos en esta modalidad, los cuales se encuentran presentes en el tramo del Atlántico y el altiplano cundiboyacense, COOPSERCOL y TURISTREN, respectivamente, los cuales para el caso particular de Bogotá – Zipaquirá, realizan movilización de estudiantes de universidades (Universidad Militar, Universidad de la Sabana, entre otras) y turistas de domingo a domingo transportando alrededor de 456 mil pasajeros anualmente. Por otro lado, el Gobierno Nacional viene incentivando y desarrollando el modo de férreo, en cabeza de la Agencia Nacional de Infraestructura (ANI), como alternativa de movilización, adelantando trabajos de mantenimiento y reactivación, así como estudios y planteamiento de alternativas en los trazados o diseños de nuevos corredores; sin embargo, los recursos destinados a esta actividad son relativamente bajos comparados con la totalidad de tareas a realizar para tal fin. Basados en lo anterior, la presente investigación pretende sumarse a esta corriente de progreso y estudios en el tema ferroviario, convirtiéndose así en un acervo valioso para la ciudad de Bogotá y sus alrededores, así como para las personas que deseen continuar desarrollando investigaciones relacionadas con el tema.
Basados en lo anterior el presente trabajo se realiza en concordancia con la intención del estado nacional para reactivar el tren en el territorio colombiano, entendiendo que esta es la mejor opción en términos económicos, sociales, ambientales y de efectividad, para la movilización; sin embargo, es necesario aclarar que el intento por revivir este espléndido modo de transporte es un camino
4
largo y escabroso es el camino al éxito y el cual responderá siempre de manera adecuada. Dicho lo anterior el presente trabajo se distribuye en siete capítulos, los cuales a su vez se dividen en sub capítulos. En primer lugar encontramos un marco general de la investigación, en donde se abordan temas esenciales y que sirven como punto de partida tales como la identificación y descripción del problema, el interrogante dela investigación, de igual forma se establece una contextualización del corredor de estudio en donde se exponen las bondades y justificación de la escogencia del tramo de análisis; basados en esta información se plantean los objetivos, la justificación y antecedentes de la presente tesis.
Como segundo capítulo se encuentra el marco teórico de toda la investigación, allí se plasman los fundamentos técnicos y pautas a seguir para el desarrollo de las actividades, bien sea de recolección de información primaria, tales como visitas de campo y el análisis de dicha información, de igual forma se establecen los parámetros en términos de diseño y reglamentaciones pertinentes. El tercer capítulo se ocupa de exponer los resultados de la investigación en cuanto al diagnóstico del corredor férreo, distribuido por elementos que componen el corredor, en la parte final de dicho capítulo se encuentran las conclusiones del diagnóstico, las cuales dan pie para la formulación del cuarto apartado, en el cual se encuentran las alternativas de solución, en donde se describen cada una de ellas finalizando con una evaluación a partir de unos parámetros establecidos los cuales también se explican allí. El capítulo número 6 contempla los resultados y metodología de diseño del corredor nuevo, allí se abarca tanto el diseño horizontal como el vertical, por otra parte, se presenta el diseño de la plataforma, es decir, la estructura sobre la cual va a ir los rieles y sobre la cual se va a transportar el tren. Por último, se encuentran las conclusiones producto de todo el trabajo investigativo y de igual forma la bibliografía consultada por los investigadores y sobre la cual se basa el presente trabajo.
5
2. MARCO GENERAL DE LA INVESTIGACIÓN
A continuación, se presentan los aspectos más relevantes del propósito de la realización de la investigación, tales como:
Identificación y descripción del problema. Interrogante. Historia de los trenes en Colombia. Objetivos de la investigación. Justificación. Antecedentes de la investigación.
2.1. IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Colombia desde 1855 comenzó a construir en todo su territorio líneas férreas para la comunicación de las ciudades principales con los sitios más importantes tales como puertos y centros de producción, con el fin de poder realizar la comercialización de todos los productos que se importaban y exportaban desde ese periodo, pero es hasta 1930 que se consolida la red férrea que hasta ese entonces generaría un desarrollo económico en el país con la ayuda de una comisión inglesa y la empresa del ingeniero Francisco Javier Cisneros logrando los 3.431 Km de vía férrea con que se contaban.
Desde 1954 con el fin de unificar y mantener el control de estas líneas que hasta ese año venían siendo administradas por empresas regionales y departamentales, se fundó Ferrocarriles Nacionales de Colombia FNC, dando una visión más centrada, logrando en 1974 movilizar cerca de 3 millones de toneladas, alcanzando el 12% del total de carga movilizada del país. Pero debido a factores inherentes como la alta cantidad de empleados, malos manejos de nómina, entre otros; desencadenaron que no se permitiera desarrollar este modo de transporte, llegando a lo que hoy en día se conoce como una red férrea por sectores de los cuales se mantienen activos el corredor del Pacifico (Buenaventura hasta Zarzal, Valle del Cauca), Bogotá - Belencito con ramales como Bogotá – Facatativá y Bogotá – Zipaquirá, Dorada – Chirigüaná y Chirigüaná – Santa Martha; este último bajo concesión de un privado como lo es FENOCO.
Hoy en día, por parte de la Agencia Nacional de Infraestructura ANI, se viene dando un apoyo al modo férreo enmarcado en una inyección de capital para un reinicio de operación en los corredores férreos que desde 2011 a causa del Fenómeno de Niño tuvieron mayor afectación, tales como Bogotá – Belencito y Dorada – Chirigüaná, partiendo de la premisa de una iniciación de operación y un desarrollo de este sector del cual solo se habla como historia.
Se puede decir entonces que actualmente en Colombia existe una gran problemática en cuanto a la operación del modo férreo que se viene gestando casi
6
desde la incorporación de este medio de transporte al territorio nacional tal y como se mencionó anteriormente; el problema se torna más evidente y grave en los alrededores de las grandes ciudades como es el caso de Bogotá, en donde el problema del tránsito prevalece día a día. La operación férrea desde la capital hacia el exterior es nula para el tránsito masivo de personas y se limita únicamente al transporte de estudiantes de centros educativos cercanos y al tránsito de turistas los fines de semana, restringiendo la operación y convirtiendo al modo carretero (vehículos particulares o buses intermunicipales) en la única opción de viaje. Un caso particular ocurre entre Bogotá y Zipaquirá donde para llegar existen dos (2) rutas, la autopista norte y la calle 80, este tramo cuenta con una distancia de 20.40 Km desde la estación “La Caro” hasta el municipio de Zipaquirá, dicho trayecto se realiza en 60 minutos a una velocidad promedio de 20 Km/h; mientras que, en otros países como Francia y Japón, líderes en trenes de Alta Velocidad (trenes AV) estas oscilan entre 230 y 250 Km/h; realizando ese trayecto en 10 minutos. Dicha diferencia se debe principalmente al tipo de trocha, material rodante, apoyo público-privado, entre otros factores que afectan el tren, generando una baja competitividad con respecto al camión, avión o barco. El ramal que comunica estos dos puntos al ser un corredor de alto flujo de pasajeros y carga debido a los sitios de interés social, cultural, económico y educativo, es de gran importancia dentro del sistema integrado de transporte y la economía del sector.
2.2. INTERROGANTE
¿Cuál es el panorama ferroviario en Colombia y cómo influye la reactivación del modo férreo en materia de movilidad, infraestructura y economía con relación al modo carretero actual? Tomando como caso particular el tramo comprendido entre La Caro – Zipaquirá.
2.3. TRENES EN COLOMBIA
La historia del tren en Colombia se remonta a los tiempos de la República de la Nueva Granada, la cual se extendía hasta los territorios actuales de Panamá y parte de Nicaragua, fue en 1850 cuando se creó el Ferrocarril de Panamá el cual permitió conectar el océano Atlántico con el Pacífico, este sistema de tren contaba con una longitud total de 80 kilómetros. En 1871 se desarrolla el proyecto del ferrocarril de Barranquilla, primer proyecto dentro del territorio nacional, el cual poseía 28 kilómetros y permitía conectar a la capital de departamento del Atlántico con Puerto Salgar y posteriormente con Puerto Colombia, presto su servicio hasta el año 1941.
Uno de los proyectos ferroviarios más importantes que tuvo el país era el Ferrocarril de Antioquia, este proyecto sostenía 194 kilómetros de extensión iniciando en Puerto Berrio, cerca al río Magdalena, finalizando en la ciudad de Medellín en el sector de La Quiebra, su operación finalizó en año 2001 con la
7
disolución de la Sociedad de Transporte Ferroviario (STF S.A). Cuatro años más tarde “Nace el Ferrocarril del Pacífico para conectar a Cali con el mar. En 1915 llegó a la capital del valle y ahí se expandió a Palmira, Tuluá, Bugalagrande, Cartago, Pereira y Armenia. Dejó de operar en 1973.”7 La concesión de esta línea se dio entre los años 2000 y 2016, para el año de 2018 la Agencia Nacional de Infraestructura (ANI) dio por terminada la concesión.
La importancia del ferrocarril se evidenciaba cada vez más en el territorio nacional, tanto así que en el departamento de Norte de Santander hacia año de 1879 se iniciaron las obras para la construcción del ferrocarril de Cúcuta el cual entro en servicio en 1890, este corredor de 60 km conectaba la ciudad de Cúcuta con Puerto Santander y permitía el paso hacia el estado de Táchira en la República Bolivariana de Venezuela. Posteriormente en 1881 se plantea el proyecto para la construcción del ferrocarril que permitía la comunicación terrestre entre el municipio de Girardot con la ciudad de Ibagué en el Tolima y Neiva en el departamento del Huila, el cual inicio sus obras en 1893; adicionalmente en 1910 fue terminada la fracción que permitía conectar a Bogotá con el rio Magdalena en las cercanías del municipio de Facatativá, este proyecto de 368 kilómetros se denominó Ferrocarril del Norte, sección 1. Al año siguiente el panorama férreo se fortalecía, en la región Caribe nace el ferrocarril del Magdalena comunicando Fundación y Santa Marta, por otra parte, en el centro del país se construye el ferrocarril de Cundinamarca, uniendo a Bogotá con Puerto Salgar con una extensión de 200 km.
La realización del ferrocarril del norte, sección 2, se aprueba en 1894 significado la comunicación de la capital del país con el Puente del Común (afueras de Bogotá, estación “La Caro”) y Zipaquirá, línea que hoy en día se encuentra en funcionamiento para el tránsito de personas especialmente de forma turística, la prolongación hasta el municipio de Nemocón se inició en 1906, finalizando con un total de 193 km de carrilera. Tres años más tarde se abrieron nuevos corredores importantes en el país tales como el ferrocarril de La Dorada, este mismo año se culmina la línea Caracolí – La Dorada, la cual había sido abierta en 1881, pero por causas de la guerra había sido suspendida; de igual forma se establece la conexión entre La Dorada y Honda en el departamento del Tolima, para 1907 se conecta Ambalema con Ibagué.
En el departamento de Nariño se hizo presente el tren del progreso para el año de 1925 con la conexión de 105 kilómetros entre Tumaco y El Diviso, bajo el proyecto del ferrocarril de Nariño, sin embargo, esta línea funciono solamente por 36 años hasta que fue reemplazada por una carretera que lograba conectar a Tumaco con el interior del país, situación que el tren no logró durante su servicio. La
7 TOBAR SILVA, Julián. ¡Nos dejó!. En: Revista Semana. Vol.; 1 No. Especial 474 (Sep. 2018); p.
106 – 107.
8
construcción de las carrileras del país no se realizaba bajo un estándar nacional es por esto que tenían diferentes anchos de trocha, para el año de 1952 aquellas que contaban con trocha métrica (ancho de trocha de un (1) metro), fueron modificadas a trocha yárdica o trocha angosta (914 mm). Dos años más tarde la situación férrea de Colombia evidenciaba un gran avance para su regulación en el territorio y de esta manera perfilar al tren como gran sistema de transporte y comunicación entre los centros poblados más importantes del país; el gobierno nacional inaugura la empresa “Ferrocarriles Nacionales de Colombia (FNC)” con la finalidad de que fuera el estado quien se encargara de conectar todos los corredores para hacer una sola red, así mismo sería el gobierno quien los adquiriera y administrara, de esta manera no habrían empresas privadas en las concesiones que hasta el momento gestionaban de forma irregular, escenario que provocó el fracaso y demoras de varias vías en el país.
Casi una década más tarde, en 1961, en la región atlántica se unieron todos los brazos existentes en una sola línea, conformando más de 3400 kilómetros de carrilera. Lentamente el tren perdía importancia a nivel nacional, debido principalmente al auge del automóvil y el desarrollo de carreteras, las décadas de los 70’s y 80’s fueron aquellas que marcaron la decadencia del sistema férreo en Colombia, en estos 20 años el gobierno nacional priorizó la construcción de carreteras, dejando de lado al tren; adicionalmente las catástrofes naturales parecían congeniar con el estado para sepultar al tren en el olvido, en 1972 ocurrió al desbordamiento del río Cauca generando la destrucción de la línea que conectaba a Medellín con el Pacífico y de esta forma incomunicando las redes del Atlántico y el Pacífico.
La empresa “Ferrocarriles Nacionales de Colombia (FNC)” sufrió su liquidación en el año 1991 debido temas presupuestarios y financieros, a medida que F.N.C. desaparecía, surgían nuevas empresas férreas tales como “STF S.A.” y “Ferrovías”, quien en 1999 otorgó a “Fenoco” la concesión del corredor Chiriguaná – Santa Marta para el transporte de carbón. A principios del siguiente milenio, en el año 2000 el gobierno decide dar en concesión el ferrocarril del Pacífico a dos consorcios privados, quienes se debían encargar de la reconstrucción y operación de 500 kilómetros que conectarían Buenaventura y La Felisa. En el 2004 Ferrovías afronta el mismo destino que “Ferrocarriles Nacionales de Colombia” y se realiza su liquidación.
En el año 2011 una vez más la naturaleza afecta gravemente el sistema férreo colombiano, es por ello que en el 2013 se ejecutan labores de mantenimiento y reconstrucción en algunos sectores de las líneas La Dorada – Chiriguaná y Bogotá – Belencito. La situación para el 2018, según un artículo de la Revista Semana, en su edición especial titulada “YA ES HORA” resume la actualidad férrea de la siguiente manera:
9
“Hoy el sistema férreo en Colombia cuenta con 3.515 kilómetros de vías, de las cuales solo operan eficientemente: la concesión Fenoco, de La Loma a Santa Marta (245 kilómetros); el tren privado El Cerrejón, de la mina Cerrejón a Puerto Bolívar (150 kilómetros); el tramo Bogotá – Zipaquirá, operado por Truristren – Tren de la Sabana (53 kilómetros). Es decir, actualmente se utilizan 448 kilómetros de estos corredores ferroviarios, solo el 12.7 por ciento del total. En nuestro país, algunas de las líneas férreas tuvieron una lenta agonía hasta que dejaron de funcionar. No está clara ni registrada la fecha exacta en que apagaron sus motores definitivamente. Este es un resumen histórico.”8
2.3.1. CONTEXTUALIZACIÓN DEL CORREDOR
2.3.1.1 EL GOBIERNO NACIONAL Y SU MIRADA HACIA LOS TRENES
En Colombia el marco legislativo, técnico y operacional que soporta el sistema férreo, actualmente posee grandes vacíos que dificultan de gran manera el desarrollo de la actividad de este gran medio de transporte, esta carencia de normas, leyes y manuales se viene gestando casi desde el instante cuando se construyó el primer corredor férreo, de ahí en adelante el estado administró y supervisó de forma irregular a las empresas encargadas de los corredores, siendo nula la generación de pautas reglamentarias para regular el desarrollo de la red ferroviaria en el territorio nacional.
En los últimos años la iniciativa del gobierno nacional por reactivar el tren en Colombia se ha hecho presente, lo anterior se evidencia desde el 2013, año a partir del cual el estado ha destinado parte del presupuesto nacional a la recuperación de corredores importantes para el país, dada su ubicación geográfica, por ejemplo, el corredor que comunica La Dorada con Chiriguaná, en el norte del país y la línea de Bogotá a Belencito en el departamento de Boyacá; en términos financieros la nación ha destinado 400.000 millones para la restauración de estos corredores. Por otra parte, el estado busca también reactivar completamente la red férrea del Pacífico en aras de articular uno de los puertos más importantes del país, el puerto de Buenaventura.
Una prueba que refleja el interés y compromiso por parte del estado colombiano para potenciar la infraestructura en materia de movilidad y transporte y especialmente en reactivar la actividad férrea, es el planteamiento del “Plan Maestro de Transporte Intermodal (PMTI)”, elaborado para el periodo 2015 – 2035; este plan maestro esboza un cronograma y prioriza los proyectos de infraestructura intermodal, que bajo el eslogan “una política de estado para hacer de Colombia un país competitivo”, pretende actualizar al país en este ámbito en el cual presenta un importante atraso a nivel mundial.
8 TOBAR SILVA, op. cit, p. 107.
10
Un importante aspecto que resaltar del plan maestro es la aclaración del panorama actual de la infraestructura a nivel nacional y su constante comparación con los países del continente y algunos referentes mundiales; un importante resultado de esta comparación corresponde a los elevados costos de exportación de la mercancía, lo cual se aprecia en la Ilustración 1.
Ilustración 1. Costos de exportación de mercancía en US$ por contenedor.9
En la ilustración anterior se puede apreciar que Colombia posee los mayores costos de transporte terrestre, en comparación con algunos países referentes tales como Malasia, el cual presenta los menores costos tanto en transporte terrestre como en los demás aspectos comparados. La causa de los altos costos que acarrea el transporte terrestre de mercancías en Colombia es precisamente la restricción que ofrece la infraestructura vial y la falta de alternativas para acarrear los productos; una solución categórica y a la cual respalda su historial de eficiencia y viabilidad; es el tren, el cual tiene la capacidad y poder de reemplazar a 30 camiones, con una sola locomotora tiñéndolo además de ser en gran medida ambientalmente sostenible.
Es imperante mencionar que, si bien el PMTI busca promover el desarrollo de la infraestructura del país, no es suficiente para sacar a Colombia de ese panorama de atraso, dado que es un proceso que no acata a la inmediatez y por el contrario es un proceso lento y que abarca bastante tiempo; por este motivo el gobierno nacional dividió el plan maestro en dos módulos que serán ejecutados en varias décadas y buscará potenciar el multimodalismo, desarrollando primeramente el
9 AGENCIA NACIONAL DE INFRAESTRUCTURA (ANI). PLAN MAESTRO DE TRANSPORTE INTERMODAL 2015 – 2035. Bogotá D.C. 2015.
11
modo vial, pero realizando actividades claves en los otros modo, especialmente en el modo ferroviario, el cual facilita en gran medida la pretensión del multimodalismo.
En la Ilustración 2 se presenta el plan de inversiones del gobierno nacional, para las dos décadas de aplicación del primer módulo del PMTI, dicha inversión esta discriminada por modo de transporte, además se incluyen los montos para operaciones de mantenimiento, reducción de saturación y mejora de las especificaciones.
Ilustración 2. Plan de inversiones del gobierno nacional para promover el multimodalismo.10
En concordancia con el plan de Colombia para reactivar el modo ferroviario y de esta forma la vinculación de los diferentes modos, se puede ver que para la primera década el modo férreo ocupa el segundo puesto en inversión con un total de 4.10 billones de pesos colombianos, en tanto que para la segunda década del PMTI, ocupa la primera plaza con 4 billones para un total de 10.10 billones de pesos colombianos, ratificando una vez más el interés por rescatar este modo de
10 AGENCIA NACIONAL DE INFRAESTRUCTURA (ANI), op. cit, p.53.
12
transporte, aclarando que la inversión a realizar no incluye la adquisición de material rodante, únicamente incluye la rehabilitación y la adecuación de la trocha.
En la Ilustración 3 se muestran los proyectos estimados en materia férrea y fluvial de Colombia para el año 2035, estipulados en el PMTI.
13
Ilustración 3. Proyectos férreos y fluviales de Colombia para el 2035.11
El interés de la nación en la reactivación del tren, cuenta con el apoyo del Reino Unido, a través de su embajada en Colombia, la cual en una investigación identificó los puntos críticos del sistema ferroviario, la empresa encargada de realizar el estudio fue KMPG, quienes realizaron un estudio PEA, el cual arrojo los siguientes ítems:
1. “Responsabilidad institucional: Hay abandono de la red férrea. La actual no prioriza este modo frente a otros medios.
2. Asignación de presupuestos: Durante la última década, la inversión ferroviaria nacional promedio apenas alcanza el 1 por ciento del presupuesto total del sector transporte.
3. Conocimiento técnico: Los expertos en sistemas Ferrero en el país son escasos, y la mayoría no cuentan con la capacitación técnica debida. El abandono del sector ha reducido el interés de la academia.
4. Concientización política y económica: Falta voluntad política de los diferentes gobiernos y entidades regionales para impulsar el sector.
5. Priorización versus otros modos de transporte: Los ferrocarriles no son una prioridad. Los esfuerzos del gobierno se han centrado en las mejoras de la infraestructura de carreteras, puertos y aeropuertos.
6. Interacción con las comunidades: Por necesidad, algunas de ellas viven en las vías del tren y esto causa problemas operativos.
7. Competencia: Los camioneros han priorizado las carreteras, logrando que otras modalidades de transporte que compiten con ellos luzcan como opciones menos atractivas.
8. Conexiones portuarias: La mayoría de los puertos no cuentan con una conexión eficiente al sistema ferroviario existente salvo aquellos ue comercializan materias primas.
9. Regulación técnica: Falta regulación y políticas sobre tarifas ferroviarias, estándares de seguridad y protocolos de señalización. Los costos cobrados por los concesionarios actuales no están regulados.
10. Demanda: No hay un entendimiento claro de la demanda potencial de los corredores. Esto lleva a un riesgo elevado al momento de estructurar inversiones de recuperación y construcción de corredores.”12
La actualidad colombiana en cuanto a infraestructura respecta, se encuentra atrasada, comparada con otros países del continente y por supuesto con el mundo, es por lo anterior que el gobierno ha incentivado el desarrollo de infraestructura a través de una nueva modalidad de nominadas “Asociaciones Publico Privadas (APP)”, este mecanismo radica en el vínculo con el sector
11 AGENCIA NACIONAL DE INFRAESTRUCTURA (ANI), op. cit, p.60. 12 KPMG. ¿Qué frena al tren?. En: Revista Semana. Vol.; 1 No. Especial 474 (Sep. 2018); p.22.
14
privado, aprovechando el ámbito financiero, la experiencia e innovación que este puede traer en aras de mejorar e impulsar nueva infraestructura para que el estado preste un mejor servicio a los ciudadanos. Este modo de alianza se ha visto principalmente en la construcción de nuevas carreteras, recayendo nuevamente en la priorización de este modo de transporte, sin embargo, el estado de algún modo ha originado un ambiente legislativo para que las APP aporten sus beneficios al sistema ferroviario, sin embargo, estas iniciativas deben ser en su mayoría de iniciativas públicas, lideradas por el estado, es importante aclarar que existe la posibilidad que en todos los proyectos, el estado no pueda tomar la iniciativa para estas alianzas, en estos casos se debe fortalecer el marco normativo y legislativo para regular los procesos.
2.3.1.2 ASOCIACIONES PÚBLICO PRIVADAS (APP)
Según el documento titulado “TODO LO QUE NECESITAS SABER SOBRE LAS ASOCIACIONES PUBLICO PRIVADAS DE INICIATIVA PRIVADA” publicado por la procuraduría general de la nación, define una asociación público – privada como sigue:
“Una tipología general de relación público privada materializada en un contrato entre una organización pública y una compañía privada para la provisión de bienes públicos y de sus servicios relacionados en un contexto de largo plazo, financiado indistintamente a través de pagos diferidos en el tiempo por parte del Estado, de los usuarios o una combinación de ambas fuentes. Dicha asociación se traduce en retención y transferencia de riesgos, en derechos y obligaciones para las partes, en mecanismos de pago relacionados con la disponibilidad y el nivel del servicio de la infraestructura y/o servicio, incentivos y deducciones, y en general, en el establecimiento de una regulación integral de los estándares de calidad de los servicios contratados e indicadores claves de cumplimiento.”13
Basado en lo anterior el estado debe generar un marco legislativo que asegure la transparencia y constante exigencia al sector privado involucrado en estas asociaciones con el fin de evitar desfalcos en el presupuesto destinado además del atraso en las obras o el eventual incumplimiento de las mismas y que de la misma forma garantice todas las condiciones de igualdad y equidad para aquellos agentes privados que opten por este tipo de alianzas. La legislación colombiana mediante la ley 1508 de 2012 regula este tipo de asociaciones dictando los parámetros necesarios en materia de jurisprudencia, de igual forma mediante la ley 80 de 1993 se regulan los estatutos de contratación y demás, además de los
13 GUARÍN PRIETO PAULA A., TORRES RAMÍREZ LUIS F., Todo Lo Que Necesitas Saber Sobre Las Asociaciones Publico Privadas De Iniciativa Privada. Bogotá D.C. POCURADURÍA GENERAL DE LA NACIÓN. 2015. P. 9 – 10.
15
decretos que modifican dichas leyes, todo en aras de cumplir los objetivos de infraestructura.
Este tipo de asociaciones está destinado únicamente para el desarrollo de proyecto relacionados con la infraestructura del país, en cualquier instancia, bien sea para el diseño, construcción, rehabilitación o para la infraestructura para la prestación de servicios públicos.
Existen dos tipos de APP’s, las cuales son de iniciativa privada y de iniciativa pública, la primera de ellas es en la cual una persona natural o jurídica de carácter privado realiza la propuesta de un proyecto de infraestructura, en la cual asume los costos que el desarrollo de dicha propuesta requiere, este proyecto se presenta ante la entidad competente quien es la encargada de avalar la factibilidad de la misma; una vez superada esta etapa, existen dos escenarios, el primero de ellos corresponde si la ejecución del proyecto requiere inversión del presupuesto estatal, caso en el cual el proyecto se asignará mediante licitación pública; si por el contrario el originador del proyecto no requiere inversión estatal el proceso de asignación se hará mediante una selección abreviada con precalificación.
2.3.1.3 IMPORTANCIA DEL CORREDOR DE ANÁLISIS
A continuación, se presentan los datos más relevantes por los cuales se justifica la escogencia de los puntos del corredor férreo, es decir La Caro en las afueras de Bogotá en la cercanía del centro poblado del municipio de Chía y el punto ubicado en el municipio de Zipaquirá, a continuación, se abordarán temas relacionados con los ámbitos sociales y económicos principalmente, nichos potenciales para el uso del tren como modo de transporte y finalmente los proyectos que se tienen actualmente y sobre todo aquellos que se tienen planteados en las zonas mencionadas con anterioridad.
PUNTO LA CARO
Este punto se ubica dentro del territorio del municipio de Chía, exactamente en la vereda La Fusca, la cual corresponde al componente rural del municipio. En este punto se sitúa la estación de tren La Caro, cerca al puente denominado el puente del Comun a una distancia aproximada de 4 km del peaje Andes en la salida norte de la ciudad de Bogotá. En la Ilustración 4 se presenta la ubicación de la estación de tren La Caro.
16
Ilustración 4. Ubicación de la estación La Caro.14
La estación, inaugurada en 1984, corresponde al punto kilométrico (PK) 34+000, punto en el cual se puede partir a destinos diferentes, hacia Belencito en el departamento de Boyacá y a Zipaquirá en Cundinamarca. En la Ilustración 5 se presenta la estación La Caro.
Ilustración 5. Estación La Caro (Fuente propia).
PUNTO ZIPAQUIRÁ
Corresponde a la estación de tren en el centro poblado del municipio de Zipaquirá, ubicada en PK 53+000, del corredor férreo conocido como La Caro – Zipaquirá, en
14 Tomado de Google Maps (shorturl.at/fyT37). Miércoles 08 de Mayo de 2019.
17
el centro del país. En la Ilustración 7 se puede apreciar la estación de tren ubicada en el municipio en mención.
Ilustración 6. Ubicación de la estación de tren de Zipaquirá.15
La estación fue inaugurada en el año de 1898 y es conocida popularmente como “tres esquinas”, es patrimonio cultural de la nación dado su estilo arquitectónico neoclásico, el cual se evidencia en la Ilustración 7.
Ilustración 7. Estación de tren de Zipaquirá16
15 Tomado de Google Maps (shorturl.at/hpwxJ). Miércoles 08 de Mayo de 2019. 16 Tomado de Página web de Turistren. (shorturl.at/cijmr). Miércoles 08 de Mayo de 2019.
18
PUNTO CAJICÁ
Este punto corresponde a la estación de tren ubicada en el kilómetro 40 del corredor férreo que une Bogotá con Zipaquirá, representa un sitio clave en el corredor dada su ubicación en el municipio de Cajicá, los centros educativos y demás sitios de interés turístico y económico que se encuentran alrededor del municipio. En la Ilustración 8 se puede ver su ubicación geográfica.
Ilustración 8. Ubicación de la estación de Cajicá.17
De igual forma la Ilustración 9 muestra una ilustración con la estación de tren en el municipio de Cajicá.
Ilustración 9. Estación de tren en Cajicá. (Fuente Propia)
17 Tomado de Google Maps (shorturl.at/fHK23). Miércoles 08 de Mayo de 2019.
19
EJE SOCIAL
Este componente busca identificar la población que se beneficia actualmente del tren, así mismo tiene como fin establecer los beneficiarios potenciales que se pueden vincular a este modo de transporte en el corredor La Caro – Zipaquirá.
El corredor férreo realiza su paso por dos (2) importantes centros poblados, los cuales son Cajicá y Zipaquirá, estos municipios cuentan con 35.700 y 111.025 habitantes en la zona urbana respectivamente, dichas poblaciones son bastante grandes; si bien la totalidad de ellas NO se transporta a diario una gran parte si utiliza algún modo de transporte disponible, especialmente hacia las afueras del municipio, siendo los mayores casos la población que se desplaza a sus lugares de estudio y de trabajo, por otra parte, existe una cantidad importante de personas que ingresan a los municipios, atraídos principalmente por los sitios turísticos con los que cuentan cada uno y en menor medida aquellos que se dirigen a trabajar.
Es indispensable mencionar que en las inmediaciones de los municipios tiene presencia importantes claustros universitarios tales como la universidad Militar Nueva Granada, en el caso de Cajicá, la universidad de La Sabana y la universidad EL Bosque, para el caso del sector La Caro, la universidad Minuto de Dios en Zipaquirá, los cuales representan puntos de atracción y concentración de población; por otra parte, se encuentran importantes plantas e industrias de diferentes sectores económicos.
En consecuencia, a lo anteriormente escrito los modos de transporte disponibles, tanto para ingresar como para salir de los municipios radican en el modo carretero y el modo férreo, siendo este último bastante utilizado principalmente por estudiantes en días entre semana y por turistas los fines de semana y días feriados; actualmente los principales beneficiados son los estudiantes de las universidades mencionadas con anterioridad los cuales viajan por una tarifa de $3.600, la cual es inferior a lo cobrado por los buses intermunicipales que operan en la zona, por otra parte, el gran beneficio es el ahorro de tiempo el cual está estimado entre una hora y una hora y media en las horas pico, las cuales son de mayor congestión, además de ser un modo que presta una mayor seguridad.
Como constancia de lo anterior tenemos, en la Tabla 1 se presentan los datos históricos de los pasajeros transportados por el tren en este corredor, aclarando que se dividen en estudiantes, turistas y pasajeros de eventos privados, para los cuales el tren es alquilado. Es necesario aclarar que el dato del año 2019 corresponde a los tres primeros meses del año.
Tabla 1. Historial de pasajeros transportados por el tren.
AÑO NO. PASAJEROS
2013 216,510
2014 388,897
20
2015 385,792
2016 405,650
2017 250,164
2018 295,046
2019 84,850
Fuente: Ibines Férreo.
Ahora bien, para detallar la información consignada en la tabla anterior de forma gráfica se presenta la Figura 1.
Figura 1. Histórico de pasajeros.
Fuente: Ibines Férreo.
De la figura anterior podemos concluir que la tendencia del número de pasajeros es fluctuante respecto a los años, sin embargo, tomando los dos últimos años, es decir el 2017 y 2018 respectivamente, vemos un incremento del 15% en la tasa de pasajeros transportados por el tren, lo que lleva a pensar que se mantendrá esa tendencia y para el futuro los pasajeros serán mayores. Por otra parte, los datos para el año 2019 son prometedores en lo que respecta a algunos años anteriores.
Por último, es indispensable mencionar que dentro de las temáticas sociales llevadas a cabo por cada municipio el tren representa una de las mejores opciones para llevarlas a cabo, en la medida que este se articula de forma eficaz con los programas de desarrollo turístico de cada uno de ellos, beneficiando a la población atraída por el resultado de estos programas.
200,000
250,000
300,000
350,000
400,000
450,000
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019
Pas
ajer
os m
ovili
zado
s
Mes
Historico de pasajeros corredor La Caro-Zipaquirá
21
EJE ECONÓMICO
La finalidad del eje económico consiste en identificar los beneficios económicos que brinda el tren, principalmente en la zona de impacto directo, es decir en los municipios por lo que cruza el trazado del corredor de análisis y a nivel general en la economía de la nación.
Las principales actividades del municipio de Cajicá radican en la agricultura, cultivos industriales de flores, pasteurizadoras de leche, en cuanto a la industria se destacan las manufactureras de hierro y cuero, fábricas de icopor y productos desechables, dentro del centro poblado la principal actividad económica radica en el comercio, la cual según el DANE corresponde al 57% para al año de 2005 (año del último censo), en la Ilustración 10 se presentan las actividades económicas presentes en el municipio de Cajicá.
Ilustración 10. Distribución de las actividades económicas en Cajicá.18
Sin embargo, la industria representa una gran parte de los ingresos del municipio y del mismo modo es uno de los generadores de empleo más importantes de la población, tal y como lo muestra la Ilustración 11.
18 DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO NACIONAL DE ESTADÍSTICA (DANE). Boletín Censo general Cajicá 2005. Bogotá D.C. 2005.
22
Ilustración 11. Empleados según la actividad económica.19
Por su parte el municipio de Zipaquirá, al igual que Cajicá y la mayoría de los municipios de la sabana de Bogotá su actividad principal radica en la agricultura, especialmente a la producción de leche, también destaca en gran medida ser uno de los principales productores de papa del país, produciendo tubérculos de gran calidad conocidos incluso a nivel mundial; la industria por su parte está en crecimiento y se dedica principalmente a la producción, procesamiento y refinamiento de sal. En la Ilustración 12 se presentan los resultados del censo del DANE para el año 2005, en cuanto a la distribución de las actividades económicas den centro poblado de Zipaquirá.
19 DANE, op. cit, p.5.
23
Ilustración 12. Distribución de las actividades económicas en Zipaquirá.20
De la gráfica anterior se puede ver que el comercio puntea los resultados, seguido por los servicios y en tercer lugar se encuentran las actividades industriales dentro del casco urbano. Sin embargo, en las inmediaciones del municipio se encuentran las instalaciones de varias plantas dedicadas a diferentes sectores de la industria, entre las que destacan: Familia S.A., cementos Argos, empresas dedicadas a la producción de materiales pétreos, grandes productoras de carbón, entre otras.
Dentro de la economía del país estos puntos juegan un papel importante a causa de los productos y servicios que son producidos y prestados, respectivamente, en tanto que acaparan una porción importante de la participación del producto interno bruto (PIB) anual a nivel departamental, que para el caso de Cajicá es del 3.20% (ver Ilustración 13) y para Zipaquirá el 3.27% (ver Ilustración 14), lo anterior se aplica para el año 2016.
20 DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO NACIONAL DE ESTADÍSTICA (DANE). Boletín Censo general Zipaquirá 2005. Bogotá D.C. 2005.
24
Ilustración 13. Participación de Cajicá en el PIB para el años 2016.21
Ilustración 14. Participación de Zipaquirá en el PIB para el años 2016.22
Por su parte el sector de la estación La Caro, tomando como referencia la totalidad del municipio acapara 4.80 puntos porcentuales del PIB, aclarando que, si bien el tren no pasa propiamente por el centro poblado del municipio, la estación se
21 Tomado del Geoportal del DANE (shorturl.at/nqFG0). Miércoles 08 de Mayo de 2019. 22 Tomado del Geoportal del DANE (shorturl.at/nqFG0). Miércoles 08 de Mayo de 2019.
25
encuentra relativamente cerca, pudiendo beneficiarlo en su totalidad, en la Ilustración 15 se aprecia el dato mencionado anteriormente.
Ilustración 15. Participación de Chía en el PIB para el años 2016.23
En importante aclarar que el PIB incluye bienes y servicios terminados y que para el caso particular de los puntos unidos por el corredor férreo representan un total del 11.27% del PIB teniendo en cuenta que Colombia cuenta con 1.101 municipios registrados por el DANE, y en tan solo tres (3), es decir en el 0.27% de los municipios, generan una fracción importante del PIB.
Una vez descrito lo anterior se puede concluir que los puntos recorridos por el corredor ferroviario, representan importantes nichos económicos que pueden ser potenciados mediante la implementación del modo férreo, en tanto al transporte de carga y mercancías; reduciendo los costos de transportes y principalmente el tiempo y seguridad, otro factor importante a destacar es la capacidad de transporte que, según estudios y casos prácticos en el país, esta se potencia en tanto que una sola locomotora reemplaza 80 camiones y un solo vagón, para el caso carbonero, tiene la capacidad de acarrear el equivalente de una tractomula y media.
PROYECTOS EN LAS CERCANÍAS DEL CORREDOR FÉRREO
Uno de los temas de mayor importancia de un proyecto de cualquier índole dentro de un municipio o población, radica en la conectividad y articulación que tenga con los demás que se estén ejecutando o se tengan presupuestados, todos ellos en
23 Tomado del Geoportal del DANE (shorturl.at/nqFG0). Miércoles 08 de Mayo de 2019.
26
aras del desarrollo de la ciudadanía, un caso particular radica en los temas de infraestructura, especialmente aquellos en materia de movilidad y transporte.
Descrito lo anterior, el caso del modo férreo no está exento de dicha premisa y por el contrario requiere de especial atención puesto que tal y como afirma Marcus Mayers, experto británico en temas ferroviarios, “un ferrocarril debe construirse sabiendo que su fin puede ser descongestionar las vías o generar nuevas oportunidades de negocio, lo ideal es que pueda cumplir con ambos objetivos. Para que esto ocurra todos los proyectos ferroviarios deben pensarse dentro de una red nacional, pues un ferrocarril aislado no genera grandes beneficios para las comunidades que cuentan con este.” En este sentido se hace necesario poner en contexto en materia de proyectos cercanos al corredor de análisis con el fin de estudiar la articulación.
Dentro de los proyectos más importantes que se ejecutan actualmente en las cercanías del primer tramo del corredor La Caro – Zipaquirá, es decir entre los municipios de Chía y Cajicá, se encuentra la denominada “Milla de Oro”, el cual es un conjunto de proyectos de infraestructura y urbanismo que cuenta con la presencia de clínicas, complejos educativos, villas olímpicas, variantes, hoteles, restaurantes y centros comerciales, por otra parte, en los últimos años se vienen fortaleciendo el desarrollo de zonas francas en este sector del país lo que lo convierte en una gran oportunidad para el tren de promover este importante desarrollo empresarial para el sector, lo anterior se ratifica tal y como afirma María Elena Vélez, directora de la Asociación de Empresarios de la Sabana, Aesabana “Actualmente, este territorio concentra zonas francas, un 'boom' inmobiliario que atrae todos los días a bogotanos que quieren vivir en la región, lo que conlleva un alto índice de urbanización y un rápido crecimiento demográfico en torno a sus centros industriales, educativos, comerciales y turísticos”.
Por otra parte, y en adición al multimodalismo que pretende Colombia, la ANI reporta la adjudicación para la mejora de los accesos del norte de la capital, empleando los corredores de la carrera séptima y la autopista norte, entre la calle 245 y La Caro, dicha mejora beneficiará a la ciudad de Bogotá y a los municipios de Chía, Cajicá, Sopó y Zipaquirá. Lo correspondiente al segundo tramo del corredor férreo, especialmente en la zona de Zipaquirá se resume en el plan del gobierno nacional, el cual tiene destinadas 200 hectáreas a la construcción de zonas francas de uso industrial, las cuales permitirán a empresas del sector farmacéutico y de servicios operar en el municipio, y generarían más de 5000 empleos directos. Por otra parte, en el municipio se adelantan los trabajos de construcción del hospital de alta complejidad el cual abarca 15.900 m2 y lo convierte en uno de los centros médicos más importantes de la región.
27
2.4. OBJETIVOS
2.4.1. OBJETIVO GENERAL
Realizar la pre-factibilidad sobre el diseño geométrico para un tránsito de carga y pasajeros, del corredor férreo ubicado entre la estación “La Caro” y el municipio de Zipaquirá de acuerdo a los parámetros exigidos por la Circular No. 017 de 2013 emitida por la Agencia Nacional de Infraestructura (ANI) para la propuesta de una Alianza Público Privada (APP), bajo la referencia de la norma AREMA 2003.
2.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Elaborar el diagnostico técnico de la superestructura y material rodante del estado actual en el corredor férreo de estudio, acorde a los parámetros sugeridos por la norma AREMA 2003.
Determinar el grado de afectación en la movilidad e infraestructura del modo
carretero con la reactivación de la operación ferroviaria en el sector La Caro - Zipaquirá.
Realizar la comparación técnica y presupuestal (material rodante,
infraestructura, capacidad, mantenimiento y operación) de los modos de transporte carretero y ferroviario en el sector de análisis.
2.5. JUSTIFICACIÓN
La historia prueba que el éxito del desarrollo de una nación, en términos generales, se da paralelamente al progreso en la infraestructura de transporte, tanto de mercancías como de personas. La locomotora representa uno de los grandes adelantos de la revolución industrial, que trajo consigo un cambio drástico en la movilidad, dando lugar a la implementación de trenes como modo de transporte, consiguiendo un desarrollo notable frente a aquellos países que se limitaron a observar u obtuvieron un avance menor; la economía, uno de los aspectos que se ve más influenciando permitió convertirse en un pilar fundamental en el progreso.
En Colombia el sistema de transporte férreo ha tenido un desarrollo tardío, siendo gravemente afectado por las malas administraciones y corrupción de los entes y personal encargado en las etapas de construcción, mantenimiento y operación en los corredores, lo anterior se evidencia de forma clara en la longitud de vías férreas con las que cuenta Colombia en la actualidad, que corresponde a 3400 km, aproximadamente, equivalentes a 6 corredores férreos, de los cuales 3 se encuentran en operación.
De lo anterior surge una gran necesidad en adelantar trabajos investigativos y operativos en aras de mejorar este medio de transporte observando el atraso del
28
país en este ámbito, con respecto a otros países del continente y el mundo; para ello es indispensable que los profesionales y estudiantes en las áreas pertinentes muestren interés en el tema ferroviario y dediquen parte de sus esfuerzos a trabajar diariamente desde los claustros universitarios a desarrollar nuevas soluciones o estudios referentes; en general para dar solución no basta con el interés de los estudiantes, es necesario que el gobierno promueva y realice inversiones en investigaciones y trabajos de campo que conlleven paulatinamente al progreso de la red ferroviaria.
Es por ello que el presente proyecto se enmarca en este proceso de desarrollo de la red ferroviaria y representa un valioso aporte al estudio, análisis y con ello al fortalecimiento de las rutas de transporte férreo de Bogotá con la Sabana, que si bien no resuelve el problema por completo, hace parte del acervo necesario para promover el tren, como solución al caótico tráfico que presenta actualmente en materia de tiempos, velocidades e infraestructura las vías carreteras con vehículos que movilizan carga y pasajeros en lugares donde es posible el reinicio de operaciones del tren. Finalmente, para poder instaurar en Colombia un sistema férreo robusto y que supla las necesidades en materia de movilidad, se hace necesario primeramente conocer la situación actual, para de esta manera pasar al campo de lo objetivo y dejar a un lado la especulación que abunda sobre este tema, lo cual se ratifica en la ausencia de un manual para la construcción de las carrileras.
2.6. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
El tema de investigación ya ha sido abordado por un estudiante del ciclo de tecnología, el compañero Carlos Fernando Aldana Vanegas, quien en su trabajo “Diagnostico del sistema férreo presente en la ciudad de Bogotá, como una alternativa en el mejoramiento de la movilidad” precisó básicamente un diagnostico visual de las patologías presentadas en los diferentes elementos de la estructura que soporta el sistema (superestructura) en sectores aledaños a la ciudad, este trabajo servirá como información recopilada y de esta manera profundizar en los demás trabajos que el diagnostico conlleva, como la realización de ensayos, aforos entre otros, la monografía anteriormente nombrada se encuentra en el repositorio de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Actualmente en el territorio nacional se adelantan trabajos relacionados con el tema ferroviario llevados a cabo por la ANI (Agencia Nacional de Infraestructura), esta entidad es la encargada de realizar el diagnostico, rehabilitación y diseño de los corredores férreos a nivel nacional, como ejemplo cercano a Bogotá tenemos la reactivación del tramo Bogotá-Belencito con la operación de Argos que va desde Sogamoso hasta Km 5 (Planta de Argos en Bogotá) , sin embargo, estos trabajos, tratándose de índole nacional, conllevan actividades complejas de diseño, y por ende abarcan varias áreas de la ingeniería.
29
30
3. MARCO TEÓRICO
A continuación, se presentan los conceptos teóricos y referenciales en los cuales se basará el desarrollo del presente trabajo de grado, se especificará lo correspondiente a los componentes del sistema férreo, el diagnóstico técnico de los elementos geométricos, elementos específicos del sistema ferroviario (rieles, balasto, traviesas y material rodante), normas de ensayo de materiales, estudio de tránsito, criterios de diseño y aspectos relevantes de la circular de la ANI de una propuesta APP para el diseño geométrico del corredor férreo de estudio (La Caro – Zipaquirá).
3.1. SISTEMA DE TRANSPORTE FERROVIARIO Y ELEMENTOS
La literatura técnica define el sistema ferroviario como: “Es un sistema de transporte terrestre de viajeros y mercancías en el que, a diferencia de la carretera, camino y vehículo necesitan un conjunto de subsistemas para su correcto funcionamiento, y estos sub sistemas están relacionados entre sí.”24 Los subsistemas mencionados anteriormente hacen referencia a lo que comúnmente se conoce como elementos del sistema, el cual se compone principalmente de cuatro (4) partes, los cuales son:
1. Infraestructura. 2. Superestructura o vía. 3. Sistema de control de tráfico y señalización. 4. Material móvil.
3.2. INFRAESTRUCTURA
Es el conjunto de obras civiles necesarias para conformar una plataforma base para la vía. Principalmente se conforma de terraplenes, túneles, viaductos, entre otros, este tipo de obras se realizan en función del trazado de la línea férrea, la cual posee grandes limitantes especialmente en los radios de curvatura y pendientes longitudinales. En la Ilustración 16 se muestra un puente, necesario para cruzar un cuerpo de agua, ejemplo de infraestructura.
24 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. Diseño y características de la vía ferroviaria. Granada. Grupo editorial universitario. 2005. 8p.
31
Ilustración 16. Puente, ejemplo de infraestructura. (Fuente propia).
Dentro de la infraestructura se pueden identificar los siguientes aspectos importantes.
“Línea principal: La línea principal es la carrilera que une las estaciones. En las estaciones, la línea principal es aquella por la cual se pasa sin hacer desvío en los cambiavías”25
“Abscisado de la línea principal: Es el sistema que permite identificar la localización de cada punto. El abscisado de la línea principal está constituido por los postes o hitos que indican los kilómetros y por los postes numerados de la línea telefónica.” 26
Cantón: Es el recorrido que existe entre el cambiavía de salida y el siguiente cambia vías de entrada o entre dos estaciones contiguas.
“Estación: Es el conjunto de vías férreas e instalaciones situadas entre dos cantones y donde se forman o fraccionan los trenes y estos pueden cruzar, estacionarse y tomar o dejar vehículos”27
3.3. SUPERESTRUCTURA O VÍA
Radica en la guía y el apoyo, en conjunto con la infraestructura, del material rodante (locomotoras, vagones entre otros), tiene cuatro (4) componentes, los cuales son:
1. Rieles. 2. Traviesas. 3. Elementos de sujeción. 4. Balasto.
25 EMPRESA COLOMBIANA DE VÍAS FERREAS “FERROVÍAS”. 2010. Reglamento De Movilización De Trenes. Bogotá, Colombia. Editorial Ferrovías. P.8. 26 Ibíd., P.8. 27 EMPRESA COLOMBIANA DE VÍAS FERREAS “FERROVÍAS”.op. cit, P.9.
32
3.3.1. RIELES
“Son barras de acero laminado con secciones transversales que se han ido adaptando de acuerdo con su centro de gravedad y al momento de inercia, para resistir las cargas transmitidas con el paso de los trenes”28. Este elemento cumple una función importante en la superestructura dado que sirve como guía del tren para movilizarse de forma segura, por otra parte, tiene la particularidad de ofrecer baja resistencia al paso del tren. A continuación, en Ilustración 17 se muestra la sección trasversal de un riel tipo.
Ilustración 17. Sección trasversal de un riel tipo.29
3.3.1.1 FUNCIONES
Dentro de las funciones más importantes que desempeñan los rieles, se encuentran:
“Absorber, resistir y transmitir a las traviesas los esfuerzos recibidos del material móvil y los esfuerzos térmicos.”30 Estos esfuerzos son los siguientes: verticales, transversales y longitudinales.
Servir de guía al material móvil, el cual se desplaza sobre este gracias a las ruedas que cuentan con pestañas que encajan en el riel.
Dentro de los sistemas que cuentan con elementos de control del tráfico computarizados, sirven para transportar señales eléctricas para el orden del tránsito de los trenes.
28 ARIAS AMÉZQUITA P., GARCIA ARANGO A. 2005. Trabajo de grado “LA LÍNEA FÉRREA DEL ATLÁNTICO Y SU PROGRAMA DE REHABILITACIÓN EN LOS TRAMOS FACATATIVA (PK 40) – VILLETA (PK 110) – LA DORADA (PK 202) – PUERTO BERRÍO (PK328) – CABAÑAS (PK 361). Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales. 2005. 29 ARIAS AMÉZQUITA P., GARCIA ARANGO A. op. cit, p.61. 30 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. op. cit, p. 88.
33
3.3.1.2 MATERIAL
En los inicios del tren, los rieles eran fabricados en hierro, material que sufre rápidamente desgastes considerables y grandes deformaciones, por lo cual e 1870 se empezaron a fabricar en acero el cual resiste mayores cargas presentando menores deformaciones.
3.3.1.3 FORMA
Desde la invención del riel, este ha sufrido múltiples transformaciones en su forma en función de su desempeño y servicio prestado, existen varios tipos de riel, a continuación, se describen los más importantes:
SECCIÓN VARIBALE: Este tipo de riel era también conocido como “vientre de pez”, la principal característica de este riel, radicaba en que su sección variaba de acuerdo a los tipos de esfuerzos a los que se sometería, debido a la dificultad de su fabricación se dejó de fabricar. En la Ilustración 18 se muestra este tipo de riel.
Ilustración 18. Riel de sección constante o vientre de pez.31
SECCIÓN CONSTANTE: este tipo de riel se precisa para el tipo de cargas a las que se ve sometido, además de su facilidad para su fabricación, permite estandarizar y controlar la calidad del producto final. Hay varios tipos de rieles con sección constante, en seguida se presentan los más importantes:
Carril de doble cabeza. Carril Vignole. Carril de garganta. Carril Brunel.
Actualmente el riel Vignole es el más utilizado para las ferrovías tradicionales, este tipo de riel debido a su forma se divide en tres (3) partes: cabeza, alma y patín. A continuación, se presenta la Ilustración 19 donde se evidencia la sección transversal de este tipo de riel, con algunas medidas.
31 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. op. cit, p. 89.
34
Ilustración 19. Riel Vignole o tipo patín.32
3.3.1.4 PESO
El peso del riel se convierte en la característica más importante, dado que es el peso quien define la mayoría de las propiedades mecánicas o de resistencia del riel, dicho lo anterior es necesario precisar que entre más peso tenga un riel, mayor es su sección transversal y por tanto puede soportar mayores esfuerzos. La forma de nombrar o denotar los tipos de rieles es en función del peso, la clasificación general la emite la Unión Internacional de Ferrocarriles (UIC), entonces un riel tipo UIC – 54 significa que ese riel soporta 54 kilogramos por metro lineal.
3.3.2. TRAVIESAS
Piezas que pueden ser de diferente material (concreto, madera o metal), que se colocan de forma transversal en la vía, inmediatamente arriba del balasto, como elemento estructural de la vía. Dentro de las funciones principales de estos elementos se encuentran, mantener el ancho de la trocha, y repartir las cargas adecuadamente a los estratos de base a la estructura, es indispensable nombrar que estos elementos se disponen normalmente cada 60 cm, por lo que en un kilómetro de vía se tienen 1666 traviesas. En la Ilustración 20 se presentan algunas traviesas en concreto.
32 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. op. cit, p. 91.
35
Ilustración 20. Traviesas de concreto.
3.3.2.1 FUNCIONES
Se identifican cuatro (4) funciones principales de las traviesas, las cuales son:
Soportar los carriles y transmitir las cargas aminoradas al balasto. Mantener a lo largo de la vía el ancho de trocha, lo cual se realiza mediante
unos agujeros en estos elementos. Dotar a la vía de rigidez en todos los sentidos. Para las vías que usan elementos electrónicos para el control del tráfico, sirven
para aislar los flujos eléctricos y no se canalicen en la tierra y no permita el correcto funcionamiento.
3.3.2.2 MATERIAL
Las traviesas se clasifican en función de esta característica, por tanto, se reconocen cuatro (4) tipos: traviesas de madera, traviesas metálicas, traviesas de concreto armado y de hormigón pretensado.
TRAVIESAS DE MADERA: son fabricadas en madera de roble, haya y ocasionalmente pino, tienen forma de prisma rectangular y sus medidas más comunes son ancho: 24 cm, largo: 260 cm, canto: 12 – 13 cm. Presenta varias ventajas en su utilización, la más importante es su flexibilidad que les admite deformarse de gran manera permitiéndoles absorber más energía; por otra parte, el gran inconveniente radica en la susceptibilidad a la actividad climatológica que limita su vida útil.
TRAVIESAS METIALICAS: el material puede ser hierro o acero, tienen forma de “U” invertida lo que facilita que se emplacen dentro del balasto, son de fácil construcción, sin embargo, presentan serios problemas frente a la corrosión,
36
también son livianas y necesitan de sujeciones fuertes para soportar las vibraciones verticales.
TRAVIESAS DE CONCRETO ARMADO: se distinguen dos (2) tipos de
traviesas: traviesas monobloque y bibloque. Las primeras son elementos de una sola pieza que cuentan en su interior con acero de refuerzo, el principal problema de que atañe este tipo de traviesas se presenta en la mitad del elemento que se suele fisurar por acción del momento negativo a causa del tránsito, exponiendo el refuerzo. Las traviesas bibloque son la respuesta al problema de aquellas de tipo monobloque, debido a que constan de dos bloques de concreto en la zona donde se emplazan los rieles, estos bloques se unen mediante barras de acero, las cuales encarecen su construcción.
TRAVIESAS DE CONCRETO PRETENSADO: son elementos de tipo
monobloque con la diferencia que el elemento se somete a un proceso de pretensado antes de ponerla en servicio, por otra parte, la sección transversal del elemento sufre ligeras variaciones para disminuir el momento flector que causa las fisuraciones.
3.3.3. ELEMENTOS DE SUJECIÓN
Son aquellos elementos que tienen por función mantener unidos los rieles a las traviesas y de esta forma brindar uniformidad al subsistema que guía el material rodante.
La Ilustración 21 se presenta un par de clips de sujeción, uniendo el riel con la traviesa, que en este caso es de concreto, notándose que por cada riel se hace necesario un par, uno en la parte interior y el otro en la parte exterior.
Ilustración 21. Elementos de sujeción. (Fuente Propia)
3.3.3.1 TIPOS
Las formas de sujeciones que existen se clasifican según sea la forma del anclaje, a saber, directa, indirecta y mixta.
37
DIRECTA: los elementos de sujeción de este tipo son los mismos que proporcionan el apriete al riel.
INDIRECTA: en este caso la traviesa y el riel se aseguran mediante una placa de asiento, las sujeciones respectivas se hacen con elementos diferentes, es decir, se tiene dos sujeciones: el riel a la placa y la placa a las traviesas.
MIXTA: este tipo de sujeciones es similar a la de tipo indirecta, se diferencian
en los elementos que van sujetos, en este caso, el riel va directamente sujeto a la traviesa a través de la placa de asiento.
En la Ilustración 22 se presentan los tipos de sujeciones anteriormente descritos.
Ilustración 22. Formas de sujeción.33
Ahora bien, los tipos de sujeciones se catalogan en función del material de la traviesa, en la Tabla 2 se presentan los tipos de sujeciones par las traviesas de madera y concreto.
Tabla 2. Tipos de sujeciones en función del material de la traviesa.
TIPO DE TRAVIESA TIPO DE SUJECIÓN SUJECIÓN
Madera
Sujeciones rígidas directas Tirafondos
Sujeciones elásticas directas Sujeción Nabla
Sujeciones elásticas indirectas Sujeción SKL - 12
Concreto
Sujeciones elásticas directas
Sujeción RN
Sujeción P - 2
Sujeción J - 2
Sujeción Nabla
Sujeciones elásticas indirectas Sujeción HM
Sujeción Vossloh
Fuente: Elaboración propia.
33 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. op. cit, p. 110.
38
3.3.4. BALASTO
“Material granular obtenido de la trituración de rocas y en algunas ocasiones por la trituración de conglomerados de depósitos naturales; también se utilizan gravas de ríos cribadas únicamente, siendo conveniente mezclarlas con material triturado para mejorar sus especificaciones.”34 A continuación, en la Ilustración 23 se presenta un tramo de vía férrea donde se aprecia una muestra de balasto, el cual se extiende más que el ancho propio que abarcan los rieles.
Ilustración 23. Muestra de balasto. (Fuente Propia)
3.3.4.1 FUNCIONES
Dentro de las funciones del balasto, se tienen:
“Transmitir y repartir las cargas desde las traviesas a la plataforma, sin que tengan lugar grandes asientos.
Amortiguar las acciones de los trenes sobre el armado de la vía. Permitir el establecimiento de la geometría de la vía. Evacuar el agua rápidamente y proteger a la plataforma de las heladas. Estabilizar la vía en el plano horizontal; así, deben arriostrar las traviesas (y por
lo tanto los carriles sujetos a ellas) impidiendo los movimientos longitudinales y transversales de la vía.”35
3.3.4.2 MATERIALES
El material del balasto es principalmente elementos pétreos o áridos que tiene un tamaño mayor a 3 ¾’’ e inferior a 2 ½’’, este material además de cumplir con este requerimiento mecánico, debe cumplir con otros estándares de comportamiento y características mecánicas que se describirán detalladamente en el apartado
34 ARIAS AMÉZQUITA P., GARCIA ARANGO A. op. cit, p.57. 35 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. op. cit, p. 162 – 163.
39
“DIAGNÓSTICO TÉCNICO”, sección “DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA”, numeral “3.6.2.3 BALASTO”, en esta parte del trabajo, se describen a profundidad los parámetros técnicos en cuanto a calidad se refiere, todos bajo el marco de la normatividad pertinente.
3.4. SISTEMA DE CONTROL DE TRÁFICO
Es el cumulo de elementos destinados a brindar seguridad del tránsito de los trenes, evitando la accidentalidad y haciendo optima la circulación de los mismos, estos elementos comprenden señalización, sistemas de bloqueos, asistentes de conducción, entre otros. La Ilustración 24 muestra un ejemplo del sistema de control del tráfico, informando a la comunidad de eminente peligro el tránsito de peatones por la vía férrea.
Ilustración 24. Valla de información, sistema de control de tráfico. (Fuente propia)
3.5. MATERIAL MÓVIL
Corresponde al grupo de vehículos que circulan sobre los rieles o vía, se dividen en dos (2) grupos: material motor y vehículos remolcados. El material motor puede ser locomotoras o unidades de tren autopropulsadas, siendo las primeras impulsadas por motores de vapor, diésel o eléctricos y el segundo grupo corresponde a trenes formados por la unión de vehículos que poseen tracción propia, destinado principalmente al transporte de pasajeros.
En la Ilustración 25 se presenta una locomotora modelo UB10 remolcando coches para el transporte de pasajeros, la cual funciona con diésel para su propulsión.
40
Ilustración 25. Locomotora propulsada mediante diésel. (Fuente Propia).
Los vehículos remolcados tienen como función principal el transporte de mercancía o personas, se llama entonces coches a aquellos destinados a transportar pasajeros y vagones a los que acarrean mercancías, dentro de los vagones existen varios tipos de acuerdo a las características de la mercancía, estos pueden ser plataformas, tolvas, vagones cerrados, cisternas, entre otros. A continuación, la Ilustración 26 presenta varios coches que hacen parte del tren para transporte de pasajeros.
Ilustración 26. Coches para el transporte de pasajeros. (Fuente Propia)
41
3.6. DIAGNÓSTICO TÉCNICO
El diagnostico técnico consiste en una serie de actividades de análisis que son aplicadas a los componentes del sistema, con el fin de determinar su estado actual de funcionamiento (inspecciones visuales), servicio y cumplimiento de las normas pertinentes, consultando la bibliografía técnica disponible. Los elementos a evaluar precisamente son aquellos mencionados en el apartado SISTEMA DE TRANSPORTE FERROVIARIO Y ELEMENTOS, desarrollado con anterioridad en el presente trabajo, sin embargo a continuación se recuerdan:
1. Infraestructura. 2. Superestructura o vía.
a. Rieles. b. Traviesas. c. Elementos de Sujeción. d. Balasto.
3. Sistema de control de tráfico y señalización. 4. Material móvil.
3.6.1. DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA
El diagnóstico de la infraestructura radica principalmente en la identificación y caracterización de los elementos que se clasifican dentro de este grupo, las actividades llevadas a cabo en el diagnóstico de estas estructuras son:
Inspección visual: comprobación visual de los elementos o partes que conforman la estructura inspeccionada, además de un reporte que reúna la información necesaria para una caracterización acertada, por otra parte, se deben aclarar las anomalías o patologías que presenten.
Toma de dimensiones: Registro de las dimensiones de los componentes.
Registro fotográfico: Toma de fotografías que evidencien lo reportado en la inspección visual.
3.6.2. DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA
La evaluación de los componentes de la superestructura consiste principalmente en la identificación de las patologías que posean a lo largo del corredor de estudio (La Caro – Zipaquirá), cada componente tiene la posibilidad de presentar diferentes patologías, causadas por diferentes factores que se enmarcan desde el transito del tren hasta factores climáticos. A continuación, se presentan las patologías que en la literatura técnica se identifica para cada uno de los componentes de la superestructura.
42
3.6.2.1 RIELES O CARRIL
Los rieles o carriles son elementos que perciben el mayor deterioro a casusa del tránsito constante del material rodante (locomotoras y vehículos remolcados), por esta razón es común que su reemplazo se realice con mayor frecuencia, comparado con los demás elementos de la superestructura, se reconocen dos (2) tipos de fallas o patologías que atañen a los rieles, estas son: las roturas y los desgastes.
1. ROTURAS: significa la aparición de fisuras considerables que imposibilitan el desempeño de las propiedades del riel, estas se deben a diferentes factores, tal y como afirma el ingeniero Francisco Poyo: “el 25% de las roturas anticipadas se deben a defectos de fabricación, mientras que el 75% restante es debido al tráfico circulante, principalmente por fatiga del carril.”36 La acción del clima también aporta al deterioro de estos elementos, siendo susceptibles a la variación de temperatura. Las principales roturas son las siguientes: Rotura de los extremos alrededor de los agujeros de las bridas, por
fisuraciones radiales. A continuación, en la Ilustración 27 se presenta este tipo de rotura.
Ilustración 27. Rotura de los extremos alrededor de los agujeros de las bridas.37
Rotura por fisura interior debido a una inclusión: estas roturas son debidas a residuos indeseados dentro de la colada de acero que se usa para fabricar el riel.
La piel de serpiente: fisuras que se asemejan a la piel de estos animales, aparecen especialmente en las zonas de frenado o arranque de los trenes donde se producen incrementos de temperatura diferenciales ocasionando este efecto. La Ilustración 28 muestra este efecto de manera clara.
36 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan, op. cit, p. 98 37 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan, op. cit, p. 99
43
Ilustración 28. Piel de serpiente.38
Shelling o descascaramiento en la superficie de la rodadura.
Ilustración 29. Shelling.39
Roturas de las soldaduras: Roturas ocasionadas por la falta de uniformidad entre los rieles y las soldaduras que los unen.
Mancha oval plateada: defecto interno en la sección del riel, ocasionado por defectos de fabricación que es capaz de producir roturas frágiles en el elemento. En la Ilustración 30 se presenta este tipo de rotura.
Ilustración 30. Mancha oval plateada.40
2. DESGASTES: corresponde al cambio de tamaño o dimensiones del riel ocasionado por el paso de las ruedas, se distinguen dos tipos de desgaste, el desgaste normal y ondulatorio.
38 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan, op. cit, p. 99 39 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan, op. cit, p. 99 40 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan, op. cit, p. 99
44
Desgaste normal: es el ocasionado por el paso constante del tren generando un desgaste y por tanto una reducción en la parte superior del riel, conocida como la cabeza. A continuación, la Ilustración 31 presenta este tipo de desgaste en el riel. Existen varios tipos de desgaste ordinario, lo cuales son: Desgaste lateral, desgaste vertical, deformación plástica, desgaste por corrosión.
Ilustración 31. Desgaste normal u ordinario de tipo lateral.41
Desgaste ondulatorio: deformaciones de tipo ondulatorias en la cabeza del riel. Este tipo de deformación se puede presentar de dos formas específicas: desgaste corto, y desgaste largo.
Ilustración 32. Desgaste ondulatorio en el riel.
41 POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan, op. cit, p. 101
45
3.6.2.2 TRAVIESAS
Las traviesas presentan principalmente tres (3) patologías o problemas que se deben a diferentes casusas, entre ellas los factores ambientales y el trnasito constante del material móvil, a continuación, se exponen estas patologías:
1. DETERIORO DE LA ZONA DE ASIENTO DE CARRIL O RIEL: esta patología consiste en el desgaste o detrimento físico de la región de contacto del riel y la traviesa, se debe principalmente al paso continuo del material móvil sobre los rieles. En la Ilustración 33 se presenta este tipo de patología.
Ilustración 33. Deterioro de la zona de asiento de carril o riel.
2. FISURACIÓN (FLEXIÓN; LONGITUDINAL): esta patología se presenta en sentido longitudinal del elemento, reflejada en fisuras que fracturan el elemento, la principal causa es el transito excesivo del material rodante, generando esfuerzos más grandes de los admisibles, logrando la falla en la traviesa. La Ilustración 34 evidencia una traviesa en estado de falla, representando la patología denominada como fisuración.
Ilustración 34. Patología denominada como fisuración.
46
3. FALLO POR CONDICIONES CLIMÁTICAS: esta patología o problema es bastante común en las traviesas de madera que son muy susceptibles a la acción de clima que por lo general generan el deterioro total, en tanto que a aquellas que son de concreto las agresiones del clima se encargan especialmente en el acero de refuerzo, que forman oxido y con esto deficiencias en su funcionamiento. En la Ilustración 35 se demuestra las agresiones del clima con las traviesas.
Ilustración 35. Traviesa deteriorada por el clima.
3.6.2.3 BALASTO
El balasto es el material de mayor deterioro dentro de los componentes de la vía férrea, dicho lo anterior, el balasto presenta cuatro (4) patologías claras, reconocidas en la literatura técnica, las cuales son:
1. ALTO NIVEL DE DETERIORO: este problema es meramente físico, se basa principalmente en la disminución de la calidad del material a partir del deterioro de las partículas del balasto a causa de diferentes factores.
2. TRITURACIÓN DE PARTÍCULAS: la reducción del tamaño de las partículas se genera primeramente por el tráfico de los trenes, sin embargo, se genera también por la acción del clima o meteorización, la disminución del tamaño altera gravemente la granulometría y con esto la correcta transmisión de los esfuerzos al suelo. En la Ilustración 36 se presenta un tramo de vía férrea con el balasto que posee algunas de sus partículas trituradas.
Ilustración 36. Balasto con partículas trituradas.
47
3. CONTAMINACIÓN: se percibe como la presencia de elementos no deseados dentro del material pétreo, que se observan como potenciales obstáculos para el correcto funcionamiento del balasto. Este tipo de patología se presenta en la Ilustración 37.
Ilustración 37. Balasto contaminado.
4. VUELO BALASTO: es una patología que consiste principalmente en la pérdida de partículas, disminuyendo el volumen de balasto, se presenta principalmente en aquellas vías de alta velocidad donde por la acción rápida del material móvil los áridos son enviados lejos de su lugar.
Al igual que la identificación de las patologías, que se resume en una inspección visual, es importante saber el comportamiento mecánico del árido, para lo anterior se deben realizar ensayos de laboratorio y comparar los resultados con lo estipulado en la norma correspondiente:
3.6.2.4 ELEMENTOS DE SUJECIÓN
Los elementos de sujeción pueden sufrir las siguientes patologías, plenamente identificables.
1. FATIGA DE LOS COMPONENTES: corresponde al descenso de la resistencia de los elementos, provocando que lo elementos se suelten y permanezcan libres al paso del tren. En la Ilustración 38 se presenta este tipo de patología.
48
Ilustración 38. Elementos de sujeción.
2. PÉRDIDA DE ELASTICIDAD: radica en la rigidización excesiva de los elementos ocasionando la falla de los mismos por las cargas tan grandes impuestas por el material móvil.
3.6.3. DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DEL TRÁFICO
Para el diagnóstico del sistema de control del tráfico primeramente se identifican los elementos que lo conforman, se realiza un registro fotográfico con una breve descripción de su estado físico y desempeño dentro del sistema. Las labores que implican este diagnóstico son relativamente cortas, en tanto que son elementos electrónicos que no corresponden al área de estudio de los autores.
3.6.4. DIAGNÓSTICO DEL MATERIAL MÓVIL
El material móvil es sin duda el elemento más vistoso de un sistema férreo, aclarando que tiene la misma importancia que el resto. El diagnóstico para estas piezas consiste al igual que el DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DEL TRÁFICO, en una identificación de los componentes, registro fotográfico y la descripción pertinente de su estado físico.
3.7. DIAGNÓSTICO GEOMÉTRICO Y PARÁMETROS DE DISEÑO
En Colombia, hoy en día se viene realizando una adecuación a la red férrea existente y se tiene una visión de iniciar de nuevo una operación estable y duradera de mercancías y pasajeros a lo largo del territorio nacional, pasando desde el metro hasta la red férrea del Atlántico, es por ello, que con el fin de contribuir a dicho desarrollo se plantea unas directrices encaminadas al diseño de una línea férrea bajo los parámetros de la AREMA, normas ADIF y la bibliografía existente que contempla la experiencia en cada uno de sus cálculos para hacer una red eficiente y duradera tanto en su estructura como en su operación.
49
3.7.1. DISEÑO HORIZONTAL
Dentro de los parámetros establecidos para dar inicio al diseño de una línea férrea se deben tener en cuenta unos criterios como lo son tipo de trocha, tipo de tráfico (velocidad de pasajeros y/o mercancía), para con ello, obtener otras medidas como lo son el tipo de locomotora, vagones y peso por eje como se describe en la Ilustración 39:
Ilustración 39. Sistemas de explotación de líneas de alta velocidad. Fuente: Adaptada de A. López Pita
(2000).
50
Cabe aclarar que, según el libro de López Pinta, AREMA y ADIF; se contemplan dos tipos de peraltes, uno de los cuales se obtiene mediante la siguiente ecuación (peralte teórico) mientras que el otro, según la bibliografía consultada se recomienda en un valor de 130 a 150 mm. Por otro lado, el radio mínimo según el Manual de Normatividad férrea es de 100 m, pero este, en velocidades superiores a 90 Km/h serían inadecuados y generarían problemas de peralte e incluso descarrilamiento cuando la línea comience a operar.
Aunque según la bibliografía consultada existen varias formas de obtener los radios mínimos, se realizará bajo los parámetros de López Pinta, para lo cual, con un radio asumido se obtiene un peralte teórico:
ℎ𝑇 =𝑉2 ∗ 𝑠
𝑅 ∗ 𝑔
Donde:
ℎ𝑇: Peralte teórico, m 𝑉: Velocidad, m/s. 𝑠: Ancho de trocha, m.
𝑅: Radio mínimo, m. 𝑔: Gravedad, m.
Ahora, dicho peralte teórico al depender de la velocidad del tren tanto en mercancías como en pasajeros, se tendrán dos peraltes teóricos, para tráficos mixtos, con lo cual con el peralte practico, se tendrá un exceso de peralte en el transporte de mercancías y una insuficiencia de peralte en el transporte de pasajeros, para lo cual:
𝐼 = ℎ𝑇 − ℎ𝑃
𝐸 = ℎ𝑇 − ℎ𝑃
Donde:
𝐼: Insuficiencia de peralte
𝐸: Insuficiencia de peralte ℎ𝑝: Peralte practico, m
ℎ𝑇: Peralte teórico, m
Ahora bien, teniendo en cuenta que dichos valores de insuficiencia y exceso no deben sobrepasar los valores descritos en la teoría para lo cual deben ser menores a 115 mm y entre 30-90 mm, respectivamente, obteniendo de manera iterativa, un valor de radio mínimo en el cual se cumplan estos condicionales y con ello, obtener la longitud de transición, tanto para mercancía como para pasajeros, en la cual se desarrollará el peralte práctico, como se describe a continuación:
51
𝐿𝑇 =𝑉3
0.3 ∗ 𝑅
Donde:
𝐿𝑇: Longitud de transición, m.
𝑉: Velocidad, m/s. 𝑅: Radio mínimo, m.
Posterior al trazado y conociendo la línea preliminar del tramo férreo se contempla los parámetros geométricos de los diferentes tipos de curvas que se pueden emplear en el trazado geométrico de acuerdo a las condiciones específicas de cada una de ellas, para el caso de una línea férrea, en la búsqueda de una velocidad considerable para el tránsito, se busca principalmente la aplicación de curvas espirales de transición. En concordancia con lo anterior a continuación, se describen los elementos que conforman una curva espiral.
3.7.1.1 CURVAS CIRCULARES SIMPLES
Las curvas circulares simples se definen tal y como lo afirma el ingeniero James Cárdenas en el libro Diseño geométrico de carreteras: “Las curvas horizontales circulares simples son arcos de circunferencia de un solo radio que unen dos tangentes consecutivas, conformando la proyección horizontal de las curvas reales o espaciales. Por lo tanto, las curvas reales del espacio no necesariamente son circulares.”42. En la Ilustración 40 se presenta un esquema general de la curva circular simple.
42 GRISALES CÁRDENAS James. Diseño geométrico de carreteras. Segunda edición. Bogotá: ECOE Ediciones, 2013. 501p.
52
Ilustración 40. Curva circular simple.43
De la anterior gráfica tenemos las siguientes variables:
PI = Punto de intersección de las tangentes o vértice de la curva. PC = Principio de curva: punto donde termina la tangente de entrada y
empieza la curva. PT = Principio de tangente: punto donde termina la curva y empieza la
tangente de salida.
= Centro de la curva. Δ = Ángulo de deflexión de las tangentes: ángulo de deflexión principal. Es
igual al ángulo central subtendido por el arco PC – PT. R = Radio de la curva circulas simple. T = Tangente o subtangente: distancia desde el PI al PC o desde el PI al
PT. L = Longitud de curva circular: distancia desde el PC al PT a lo largo del
arco circular, o de un polígono de cuerdas. CL = Cuerda larga: distancia en línea recta desde el PC al PT. E = Externa: distancia desde el PI al punto medio de la curva A.
43 GRISALES CÁRDENAS James. op. cit, p.39.
53
M = Ordenada media: distancia desde el punto medio de la curva A al puto medio de la cuerda larga B.
A continuación, se presentará las ecuaciones para el cálculo de cada una de las variables mencionadas anteriormente:
Tangente de la curva simple:
𝑇 = 𝑅 tan ( ∆
2 )
Cuerda larga
𝐶𝐿 = 2𝑅 𝑠𝑒𝑛 (∆
2)
Longitud de curva circular
𝐿𝑐 =𝑐 ∆
𝐺𝑐
Externa:
𝐸 = 𝑅 [1
cos∆2
− 1]
Ordenada media
𝑀 = 𝑅 [1 − cos∆
2]
Grado de curvatura
𝐺𝑐 = 2 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛𝑐
2 𝑅
Deflexión unitaria
𝑑100 =
𝐺𝑐0
20 𝑚
Deflexión por cuerda unidad
𝐺𝑐
2
3.7.1.2 CURVAS ESPIRALES
Las curvas espirales se componen esencialmente de dos partes identificables, curvas de transición, de entrada y salida y una curva circular, que por lo general es una curva circular simple. En la Ilustración 41 se presenta un esquema general de una curva espiral, donde se evidencian los componentes anteriormente mencionados.
54
Ilustración 41. Esquema de una curva espiral.44
Las curvas de transición tienen como función, introducir los vehículos de forma progresiva a las curvas centrales, debido a la aceleración centrifuga que se produce debido a la transición brusca entre las tangentes o rectas de radio infinito y las curvas de radio R.
La aceleración centrifuga 𝑎𝐶 que experimenta un vehículo dentro de una curva de transición, está en función de la velocidad (V ) y el radio (R) y está definida por:
𝑎𝐶 =𝑉2
𝑅
Dentro de una curva de transición el valor de la aceleración centrifuga debe variar
de forma progresiva de 0 en la recta hasta V2/R. Por tanto, el cambio de la aceleración de acuerdo a la longitud Le (longitud de la curva de transición). Está dado por:
𝑎𝐶
𝐿𝑒=
𝑉2
𝑅𝐿𝑒
Tomando un punto dentro de la curva de transición, con radio R y el cual se ubica a una distancia L, tenemos que aC es igual a:
𝑎𝐶 = (𝑉2
𝑅𝐶𝐿𝑒) 𝐿 =
𝑉2
𝑅
44 GRISALES CÁRDENAS James. op. cit, p.233.
55
𝑅𝐿 = 𝑅𝐶𝐿𝑒
Dado que RC (Radio de la curva central) y Le son constantes, estas se pueden reemplazar por K2, quedando así:
𝑅𝐿 = 𝐾2
Esta expresión se conoce como la ecuación de la espiral de Euler, donde la
constante K es la constante de la espiral, la cual no varía y se mantiene igual para una misma curva.
Como se mencionó con anterioridad, la curva espiral se divide en curva de transición y curva central, en la Ilustración 42 se presenta un esquema general de una curva espiral, donde se muestran todos los elementos geométricos.
Ilustración 42. Elementos de una curva espiral.45
Según el libro Diseño geométrico de carreteras de la autoría del ingeniero James Cárdenas, los elementos referidos en la Ilustración 42, son los siguientes:
45 GRISALES CÁRDENAS James. op. cit, p. 243.
56
PC, PT = Principios de curva y tangente en la prolongación de la curva circular desplazada.
TE = Tangente – Espiral. Punto donde termina la tangente de entrada y empieza la espiral de entrada.
EC = Espiral – Circular. Punto donde termina la espiral de entrada y empieza la curva circular central.
CE = Circular – Espiral. Punto donde termina la curva circular central y empieza la espiral de salida.
ET = Espiral-Tangente. Punto donde termina la espiral de salida y empieza la tangente de salida.
P = Punto cualquiera sobre el arco de espiral. O’ = Centro de la curva circular primitiva (sin transiciones).
= Nuevo centro de la curva circular (con transiciones). Δ = Ángulo de deflexión entre las tangentes principales. θe = Ángulo de la espiral. Ángulo entre la tangente a la espiral en él TE y la
tangente en el EC. ΔC = Ángulo central de la curva circular con transiciones. θ = Ángulo de deflexión principal del punto . Ángulo entre la tangente a la
espiral en él y la tangente en el punto . φ = Deflexión correspondiente al punto . Ángulo entre la tangente a la
espiral en el y la cuerda . φC = Deflexión correspondiente al o ángulo de la cuerda larga de la
espiral. R = Radio de curvatura de la espiral en el punto . RC = Radio de la curva circular central. Te = Tangente de la curva espiral-circular-espiral. Distancia desde el al
y del al . TL = Tangente larga de la espiral. TC = Tangente corta de la espiral. c’ = Cuerda de la espiral para el punto . CLe = Cuerda larga de la espiral. Le = Longitud total de la espiral. Distancia desde el al . L = Longitud de la espiral, desde el hasta el punto . p = Desplazamiento (disloque o retranqueo). Distancia entre la tangente a
la prolongación de la curva circular desplazada al y la tangente a la curva espiralizada.
k = Distancia a lo largo de la tangente, desde el hasta el desplazado. a = Desplazamiento del centro. Distancia desde hasta . b = Proyección de sobre el eje . Ee = Externa de la curva espiral-circular-espiral. x, y = Coordenadas cartesianas del punto . xc, yc = Coordenadas cartesianas del . k, p = Coordenadas cartesianas del desplazado. xo, yo = Coordenadas cartesianas del centro de la curva circular con
transiciones.
57
Una vez estipulados las variables anteriores, a continuación, se presentarán las fórmulas para el cálculo de los diferentes elementos de la curva espiral.
Parámetro de la espiral K:
𝐾 = √𝑅𝐶𝐿𝑒
Ángulo de deflexión principal de un punto P θ:
𝜃 =90
𝜋(
𝐿
𝑅)
Ángulo de la espiral θe:
𝜃𝑒 =90
𝜋(
𝐿𝑒
𝑅𝑐)
Ángulo central de la curva circular ΔC
∆𝐶= ∆ − 2𝜃𝑒
Coordenadas cartesianas del EC (xc, yc)
𝑥𝑐 = 𝐿𝑒 (1 −𝜃𝑒
2
10+
𝜃𝑒4
216−
𝜃𝑒6
9360+ ⋯ )
𝑦𝑐 = 𝐿𝑒 (𝜃𝑒
3−
𝜃𝑒3
42+
𝜃𝑒5
1320−
𝜃𝑒7
75600+ ⋯ )
Las anteriores ecuaciones están en función de la longitud de la espiral y del ángulo de deflexión de la espiral, estas expresiones también se pueden expresar
en función de la constante de la espiral K, así:
𝑥𝑐 = 𝐾 [√2𝜃𝑒 (1 −𝜃𝑒
2
10+
𝜃𝑒4
216−
𝜃𝑒6
9360+ ⋯ )]
𝑦𝑐 = 𝐾 [√2𝜃𝑒 (𝜃𝑒
3−
𝜃𝑒3
42+
𝜃𝑒5
1320−
𝜃𝑒7
75600+ ⋯ )]
Coordenadas cartesianas del PC desplazado (k, p)
𝑝 = 𝑦𝑐 − [𝑅𝐶(1 − cos 𝜃𝑒)]
58
𝑘 = 𝑥𝑐 − (𝑅𝐶 sin 𝜃𝑒)
Tangente de la curva espiral – circular – espiral Te:
𝑇𝑒 = 𝑘 + (𝑅𝑐 + 𝑝) tan∆
2
Externa de la curva espiral – circular – espiral Ee:
𝐸𝑒 = (𝑅𝑐 + 𝑝) (1
cos∆2
) − 𝑅𝑐
Tangente largo y corta de la espiral TL y TC:
𝑇𝐿 = 𝑥𝑐 −𝑦𝑐
tan 𝜃𝑒
𝑇𝐶 =𝑦𝑐
sin 𝜃𝑒
Coordenadas cartesianas del centro de la curva circular con transiciones xo, yo:
𝑥𝑜 = 𝑥𝑐 − (𝑅𝐶 sin 𝜃𝑒)
𝑦𝑜 = 𝑦𝑐 + (𝑅𝐶 cos 𝜃𝑒)
Cuerda Larga de la espiral CLe:
𝐶𝐿𝑒 = √𝑋𝑐2 + 𝑌𝑐
2
Deflexión de cualquier punto P de la espiral φ:
𝜑 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑦
𝑥
Deflexión del EC o ángulo de la cuerda larga φc:
𝜑𝐶 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑦𝑐
𝑥𝑐
Longitud de la curva circular Ls, Lc:
59
𝐿𝑠 =𝜋𝑅𝑐∆𝑐
180°
𝐿𝑐 =𝑐∆𝑐
𝐺𝑐
Ambas fórmulas son válidas, simplemente varían en el método usado, Ls es la obtenida mediante el sistema arco, en tanto que Lc se calcula por el sistema de cuerda.
LONGITUD MÍNIMA DE LA ESPIRAL DE TRANSICIÓN
Según la “ASOCIACIÓN AMERICANA DE INGENIERÍA FERROVIARIA Y MANTENIMIENTO DE VÍAS” AREMA por sus siglas en inglés, establece que existen dos tipos de criterios por los cuales se establecen las longitudes de las espirales, los cuales son: la aceleración rotacional del vehículo ferroviario sobre su eje longitudinal y el límite de giro a lo largo de la carrocería del coche, siendo el primer criterio el más usado para velocidades más altas. La AREMA establece como longitud mínima para la clotoide de transición la resultante de la siguiente ecuación:
𝐿𝑚𝑖𝑛 = 1.63(𝐸𝑢)𝑉
Donde:
𝐿𝑚𝑖𝑛 = Longitud deseable de la espiral en pies. 𝐸𝑢 = Peralte desequilibrado en pulgadas. 𝑉 = Velocidad máxima del tren en millas por hora.
La AREMA, también contempla los trenes de pasajeros, definidos así: “Para los equipos especiales para pasajeros equipados con mecánicos de rodillos de automóviles con respecto a la pista, AREMA recomienda la siguiente fórmula para la longitud de espiral”
𝐿𝑚𝑖𝑛 = 62𝐸𝑎
Donde:
𝐿𝑚𝑖𝑛 = Longitud deseable de la espiral en pies.
𝐸𝑎 = Elevación real en pulgadas.
3.7.2. DISEÑO VERTICAL
Dentro del diseño de una línea férrea se debe tener en cuenta no solo las curvas horizontales y los peraltes sino también se debe contemplar el tipo de material rodante que circulará por la vía; para lo cual existirá unas pendientes que permitirán a la locomotora remolcar de manera óptima y adecuada las plataformas, vagones, tolvas y demás elementos que se desplazan por empuje.
60
Para ello, según la literatura se utilizará una locomotora de diseño de la cual se conocen sus parámetros en temas de dimensiones, potencia, peso por eje, entre otros, que permitirá obtener su resistencia al avance bajo condiciones específicas mediante la siguiente ecuación:
𝑅𝑟 = 1.3 +29
𝑊+ 0.03𝑉 +
0.0024𝐴𝑉2
𝑊𝑁
Donde:
𝑅𝑟: Resistencia al avance (lb/t) 𝑊: Peso de la locomotora (t/eje)
𝑉: Velocidad (mph) 𝑁: Número de ejes 𝐴: Área frontal (ft²)
Ahora bien, si se habla de líneas férreas mixtas, el cálculo anterior, se debe realizar para la condición más crítica, para lo cual, será el transporte de mercancía. Posterior a esto, se obtendrá la máxima pendiente, la cual no deberá superar el 4.5% para condiciones de topografía montañosa, para una condición de carga (peso total del tren) máxima según los requerimientos de la zona o el criterio del diseñador.
𝑖 =3.6 ∗ 𝑃
𝑔 𝑀 10−3 𝑉− 𝑅𝑟
Donde:
𝑖: Pendiente (mm/m) 𝑅𝑟: Resistencia al avance (kg/t) 𝑃: Potencia de la locomotora (KW) 𝑔: Gravedad (m/s²)
𝑀: Masa total del tren (t) 𝑉: Velocidad del tren (Km/h)
Cabe recordar que está ecuación aplica sólo cuando se quiere que el tren conserve su velocidad después de subir la pendiente, debido a que si no es así se deberá tener en cuenta otros parámetros como se observa a continuación:
𝑃 = {𝑉𝑖+1
2 − 𝑉𝑖2
2 ∗ 3.62𝑀 + [𝑖 + 𝑅𝑟] ∆𝐿 𝑔 𝑀 10−3}
𝑉𝑖
3.6 ∆𝐿
Donde:
𝑉𝑖: Velocidad antes de entrar a la rampa
61
𝑉𝑖+1: Velocidad después de la rampa ∆𝐿: Longitud de la rampa
3.7.2.1 CURVAS VERTICALES
Existen dos tipos de curvas verticales, verticales simétricas y asimétricas, las cuales se diferencian en las proyecciones horizontales de sus tangentes, para el caso de las curvas simétricas, esta proyección es igual en el punto de intersección de estas, en tanto que para las curvas asimétricas estas proyecciones cambian, para efectos de simplicidad a continuación se explicará únicamente las curvas verticales simétricas.
En la Ilustración 43 se presenta el esquema que clarifica los elementos geométricos de una curva vertical simétrica.
Ilustración 43. Esquema general de una curva vertical simétrica.46
De la lustración anterior, se distinguen las siguientes variables o elementos:
A = PIV = Punto de intersección vertical. Es el punto donde se interceptan las dos tangentes verticales.
B = PCV = Principio de curva vertical. Donde empieza la curva.
46 GRISALES CÁRDENAS James. op. cit, p. 315.
62
C = PTV = Principio de tangente vertical. Donde termina la curva. BC = Lv = Longitud de la curva vertical, medida en proyección horizontal. VA = Ev = Externa vertical. Es la distancia vertical del PIV a la curva. VD = f = Flecha vertical. P (x1, y1) = Punto sobre la curva de coordenadas (x1, y1). Q (x1, y2) = Pinto sobre la tangente de coordenadas (x1, y2), situado sobre la
misma vertical de P. QP = y = Corrección de pendiente. Desviación vertical respecto a la
tangente de un punto de la curva P. Valor a calcular. BE = x = Distancia horizontal entre el PCV y el punto P de la curva. α = Ángulo de pendiente de la tangente de entrada. β = Ángulo de pendiente de la tangente de salida. ϒ = ángulo entre las dos tangentes. Ángulo de deflexión vertical. m = tan α = Pendiente de la tangente de entrada. n = tan β = Pendiente de la tangente de salida. i = tan ϒ = Diferencia algebraica entre las pendientes de la tangente de
entrada y de salida.
Tomando una parábola con un eje vertical el cual coincide con el eje Y y su vértice ubicado en el origen de un plano cartesiano, la ecuación general para esta curva es:
𝑦 = 𝑘𝑥2
Basado en la Ilustración 43 tenemos que la ecuación de la tangente de entrada, dada su pendiente m y un punto B
𝑦 − 𝑦3 = 𝑚 (𝑥 −𝐿𝑣
2)
𝑚 =𝑑𝑦
𝑑𝑥= 2𝑘𝑥 = 2𝑘 (
𝐿𝑣
2) = 𝑘𝐿𝑣
Ahora, para la parábola en el punto B
𝑦3 = 𝑘 (𝐿𝑣
2)
2
=𝑘𝐿𝑣
2
4
Tomando un punto A de coordenadas (0,y4) y aplicando la ecuación de m y de la
tangente, tenemos lo siguiente:
𝑦4 −𝑘𝐿𝑣
2
4= 𝑘𝐿𝑣 (0 −
𝐿𝑣
2) =
𝑘𝐿𝑣2
2
63
𝑦4 = −𝑘𝐿𝑣
2
2+
𝑘𝐿𝑣2
4= −
𝑘𝐿𝑣2
4
Analizando los resultados de y3 y y4, tomando sus valores absolutos, podemos concluir que son iguales, comprobando que la externa es igual a la flecha.
VA = VD
Otra forma de representar la ecuación de la parábola en función de la externa Ev y con origen en el punto B o PCV, tenemos:
𝑦 = 𝐸𝑉 (𝑥
𝐿𝑉
2
)
2
Ahora bien, la expresión que describa la parábola de la curva, se puede dejar en función de la diferencia algebraica entre las pendientes de la tangente de entrada y salida, así
𝑦 = (𝑖
2𝐿𝑉) 𝑥2
La ecuación anterior simplifica de gran manera la descripción de la parábola, ahora el único problema es el establecimiento del valor de i, para el establecimiento de i, se debe considerar la Ilustración 44, donde α ≠ β.
Ilustración 44. Diferencia algebraica entre las pendientes.47
Para la gráfica anterior tenemos:
tan 𝛼 = 𝑚, tan 𝛽 = −𝑛, tan 𝛾 = 𝑖, 𝛾 = 𝛼 + (180 − 𝛽)
47 GRISALES CÁRDENAS James. op. cit, p. 319.
64
Realizando los arreglos matemáticos de la tangente de suma de dos ángulos, resulta:
tan 𝛾 =tan 𝛼 − tan 𝛽
1 + tan 𝛼 tan 𝛽
Reemplazando los valores de las tangentes por el de sus pendientes, tenemos:
𝑖 =𝑚 − (−𝑛)
1 + 𝑚𝑛
El valor de mn, resulta ser muy pequeño y por tanto se puede despreciar sin incurrir en grandes errores, por lo que el valor de i queda:
𝑖 = 𝑚 − (−𝑛)
Es importante mencionar que dependiendo del trazado de las tangentes el valor de i cambia, para lo cual es importante seguir las siguientes indicaciones reconocidas por el ingeniero Grisales en su libro: “las pendientes de diferente signo se suman”48 y “las pendientes de igual signo se restan”49. Por otra parte, dependiendo el signo de i, se reconocen dos tipos de curvas, los cuales son convexas para valores positivos de i, en tanto que para valores negativos de i corresponde a curvas cóncavas, tal y como lo muestra la Ilustración 45.
Ilustración 45. Tipos de curvas verticales, en función del signo de i.
48 GRISALES CÁRDENAS James. op. cit, p. 320. 49 GRISALES CÁRDENAS James. op. cit, p. 320.
65
4. RESULTADOS DEL DIAGNÓSTICO DEL CORREDOR EXISTENTE
A continuación, se presentan los resultados del diagnóstico de los diferentes elementos del corredor férreo, mencionados en el apartado “3.6 DIAGNÓSTICO TÉCNICO”, en donde se mencionó las implicaciones y tareas según el tipo de componente a analizar.
4.1. DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA
En concordancia a lo expuesto con anterioridad en el numeral “3.6.1 DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA”, el resultado de este diagnóstico se basó en la información recopilada en campo, con la cual se realizó el respectivo inventario de estructuras, en donde además de hacer un recuento preciso de los elementos y obras civiles, estas se caracterizan registrando sus dimensiones, estado de servicio y componentes complementarios; finalmente este inventario se complementa con un registro fotográfico, el cual se presenta en el ANEXO A.
A lo largo del corredor de estudio se presentan diferentes estructuras entre las que se encuentran:
Alcantarillas. Box coulvert. Bóvedas. Tajeas. Cambia vías. Puentes. Pasos a nivel.
En la Tabla 3 se presenta un recuento de la cantidad de estructuras, discriminadas por tipo.
Tabla 3. Estructuras presentes en el corredor férreo.
ESTRUCTURA CANTIDAD
Alcantarillas 3
Box coulvert 14
Bóvedas 4
Tajeas 2
Cambia vías 8
Puentes 1
Pasos a nivel 38
TOTAL 70
Fuente: Elaboración propia.
66
Por otra parte, en la Tabla 4 se muestra la ubicación de cada estructura, de acuerdo a la georreferenciación del corredor férreo de estudio.
Tabla 4. Ubicación de las estructuras en el corredor férreo.
PK ESTRUCTURA PK ESTRUCTURA PK ESTRUCTURA
PK 34+030 Paso a Nivel PK 43+895 Paso a Nivel PK 49+424 Box Coulvert
PK 34+081 Box Coulvert PK 44+021 Paso a Nivel PK 49+441 Paso a Nivel
PK 34+389 Paso a Nivel PK 44+483 Paso a Nivel PK 49+916 Paso a Nivel
PK 35+648 Puente PK 44+735 Paso a Nivel PK 50+056 Box Coulvert
PK 35+858 Bóveda PK 44+896 Bóveda PK 50+628 Paso a Nivel
PK 36+265 Bóveda PK 45+045 Paso a Nivel PK 50+647 Paso a Nivel
PK 37+474 Paso a Nivel PK 45+235 Paso a Nivel PK 50+705 Paso a Nivel
PK 38+703 Tajea PK 45+393 Box Coulvert PK 50+743 Box Coulvert
PK 38+717 Paso a Nivel PK 45+503 Box Coulvert PK 50+886 Box Coulvert
PK 38+803 Paso a Nivel PK 45+681 Alcantarilla PK 51+113 Paso a Nivel
PK 39+873 Paso a Nivel PK 45+742 Alcantarilla PK 51+421 Bóveda
PK 40+434 Cambia Vías PK 45+857 Box Coulvert PK 51+470 Paso a Nivel
PK 40+460 Paso a Nivel PK 46+038 Paso a Nivel PK 51+565 Paso a Nivel
PK 40+618 Paso a Nivel PK 46+472 Tajea PK 51+602 Box Coulvert
PK 40+753 Cambia Vías PK 46+875 Alcantarilla PK 51+771 Paso a Nivel
PK 40+809 Paso a Nivel PK 47+248 Box Coulvert PK 52+182 Cambia Vías
PK 40+831 Paso a Nivel PK 47+460 Paso a Nivel PK 52+228 Cambia Vías
PK 41+084 Paso a Nivel PK 47+771 Paso a Nivel PK 52+287 Cambia Vías
PK 41+499 Paso a Nivel PK 47+889 Paso a Nivel PK 52+437 Cambia Vías
PK 42+421 Paso a Nivel PK 48+377 Box Coulvert PK 52+455 Box Coulvert
PK 42+706 Paso a Nivel PK 48+653 Paso a Nivel PK 52+542 Cambia Vías
PK 43+089 Paso a Nivel PK 48+833 Box Coulvert PK 52+821 Cambia Vías
PK 43+334 Paso a Nivel PK 48+853 Box Coulvert PK 52+864 Paso a Nivel
PK 43+415 Paso a Nivel
Fuente: Elaboración propia.
Ahora bien, una vez identificadas las estructuras y su ubicación, a continuación, se presentan las características de cada una de ellas, discriminadas por tipo. En primer lugar, en la Tabla 5 se exponen las alcantarillas.
67
Tabla 5. Características de las alcantarillas presentes en el corredor.
ABSCISA NO. TUBOS DIMENSIONES
MATERIAL OBSERVACIONES Ø (m) LONGITUD (m)
PK 45+681 1 0.41 4 Concreto Para limpiar
PK 45+742 1 0.5 4 Concreto Para limpiar
PK 46+875 1 0.4 4 Concreto Colmatada
Fuente: Elaboración propia.
Como resultado de la tabla anterior se puede concluir que el estado de las alcantarillas no es el adecuado y por tanto no presentan el correcto funcionamiento, haciéndose evidente la necesidad de mantenimiento. En el ANEXO A, se relaciona el registro fotográfico de las alcantarillas.
Por otra parte, en las características e información pertinente a las estructuras conocidas como box coulvert se consigna en la Tabla 6.
Tabla 6. Características de los box coulvert presentes en el corredor.
ABSCISA NO. CUERPOS DIMENSIONES
OBSERVACIONES ANCHO (m) ALTO (m) LONGITUD (m)
PK 34+081 1 2.00 2.50 6.00 Limpio
PK 45+393 1 1.50 2.50 3.50 Colmatado
PK 45+503 1 1.50 1.00 4.50 Para limpiar
PK 45+857 1 0.97 1.20 4.20 Para limpiar
PK 47+248 1 1.80 2.50 5.00 Limpio
PK 48+377 1 3.00 3.10 6.00 Limpio
PK 48+833 1 1.00 1.90 3.00 Para limpiar
PK 48+853 1 1.00 1.80 3.20 Para limpiar
PK 49+424 1 0.50 0.80 3.50 Colmatado
PK 50+056 1 1.00 1.20 5.00 Colmatado
PK 50+743 1 1.10 1.00 4.50 Colmatado
PK 50+886 1 1.10 1.00 6.00 Colmatado
PK 51+602 1 2.00 3.20 5.00 Limpio
PK 52+455 3 1.20 1.00 11.00 Limpio
Fuente: Elaboración propia.
De acuerdo a la información de la anterior tabla podemos decir que de los 14 box coulvert existentes actualmente en el corredor, 5 de ellos se encuentran limpios lo que corresponde al 35.71%, en la misma cantidad, es decir 5 necesitan labores de limpieza en el encole y descole de los mismos donde se evidencia la presencia de material vegetal; por último, el 28.57%, que corresponde a 4 box coulvert se
68
encuentran colmatados. En el ANEXO A se relaciona el registro fotográfico de estas estructuras.
Continuando con los resultados del diagnóstico de la infraestructura, a continuación de presenta la Tabla 7 donde se reúnen las características de las estructuras conocidas como bóvedas y tajeas.
Tabla 7. Características de las bóvedas y tajeas presentes en el corredor.
ABSCISA TIPO NO.
CUERPOS
DIMENSIONES
OBSERVACIONES ANCHO (m)
ALTO (m)
LONGITUD (m)
PK 35+858 Bóveda 1 1.50 1.50 4.00 Para limpiar
PK 36+265 Bóveda 1 1.50 2.50 4.50 Limpia
PK 38+703 Tajea 1 1.20 1.00 4.70 Para limpiar
PK 44+896 Bóveda 1 1.90 1.00 4.00 Colmatada
PK 46+472 Tajea 1 0.70 0.50 2.50 Para limpiar
PK 51+421 Bóveda 1 1.50 1.30 4.20 Limpia
Fuente: Elaboración propia.
Analizando la información presente en la tabla anterior, se evidencia en lo correspondiente a las bóvedas que el 50% (corresponde a 2 bóvedas), se encuentran limpias sin ningún tipo de contaminante, el 25% el cual corresponde a una bóveda necesita labores de mantenimiento y limpieza, por último, la bóveda restante se encuentra totalmente colmatada. Lo referente a las tajeas se resume a dos estructuras de este tipo, las cuales necesitan ser limpiadas dado que presentan material vegetal y basura en su interior. En el ANEXO A se relaciona el registro fotográfico de estas estructuras.
A continuación, en la Tabla 8 se presenta el diagnóstico y evaluación de los aparatos cambia vías.
Tabla 8. Características de los aparatos cambia vías presentes en el corredor.
UBICACIÓN CAMBIO TIPO TANGENTE MARCA OBSERVACIONES
69
UBICACIÓN CAMBIO TIPO TANGENTE MARCA OBSERVACIONES
PK 40+434 De 1a A
2a DERECHO 1/8 LORAIN
-Tiene traviesas largas pero no tiene banderola. -La vía secundaria esta suelta y sin traviesas. En la vía principal las traviesas de madera están dañadas y las de monoblock que mantienen el ancho están fisuradas longitudinalmente.
PK 40+753 De 1a A
2a DERECHO 1/8 LORAIN
- No presenta el aparato como tal, por tanto se encuentra suspendido, solamente se aprecia el corazón.
PK 52+182 De 1a A
2a DERECHO 1/7 LORAIN
-No tiene traviesas largas, no tiene banderola y está lleno de residuos. -La vía secundaria esta suelta y sin traviesas. En la vía principal las traviesas de madera están dañadas y las de monoblock que mantienen el ancho están fisuradas longitudinalmente.
PK 52+228
De 2a A Triángulo
de inversión
DERECHO 1/9 BRAZIL
-No tiene traviesas largas, no tiene banderola y el carril esta partido en la aguja HI. -La vía entre ambos desvíos tiene una trocha de 930.
PK 52+287 De 1a A
2a DERECHO 1/9 LORAIN
- No tiene traviesas largas, no tiene banderola y esta suelto
70
UBICACIÓN CAMBIO TIPO TANGENTE MARCA OBSERVACIONES
PK 52+437
De Triángulo
de inversión
A 2a
IZQUIERDO 1/7 BRAZIL
- No tiene traviesas largas, no tiene banderola, falta la timonería, hay un carril partido y las traviesas están en muy mal estado. Anchura de la vía de entrada y salida de 950
PK 52+542 De 3a A
1a IZQUIERDO 1/6 BRAZIL
- No tiene traviesas largas, no tiene banderola, no tiene resbaladeras y está dañada una contra aguja
PK 52+821 De 2a A
1a DERECHO 1/9 LORAIN
- Lleno de residuos y hay que desbrozar. Anchura de la vía de entrada y salida de 930
Fuente: Elaboración propia.
El análisis general de los aparatos cambia vías se resume que funcionan de manera básica, salvo el ubicado en el PK 40+753, donde no se evidencia el aparato, solamente se encuentra el corazón, por otra parte, se puede decir que todos carecen de elementos esenciales como las banderolas de señalización, traviesas largas e irregularidades en el ancho de trocha. En el ANEXO A se relaciona el registro fotográfico de los aparatos cambia vías.
Continuando con los resultados del diagnóstico de los componentes del corredor férreo de estudio, en la Tabla 9 se resumen las características del puente que sirve como paso sobre el río Bogotá.
Tabla 9. Características del puente presente en el corredor.
ABSCISA TIPO LONGITUD
(M) NO.
TRAVIESAS OBSERVACIONES
PK 35+648 DECK 22 44 Falta contracarril HD, sin placas de asiento y sin angulares.
Fuente: Elaboración propia.
Los resultados del estado y características del puente arrojan que el puente se encuentra en buen estado y presenta un buen desempeño, con ausencias de
71
patologías o daños estructurales graves, sin embargo, carece de algunos elementos como contracarriles para preservar la seguridad contra descarrilamientos. En el ANEXO A se relaciona el registro fotográfico de los aparatos cambia vías.
A continuación, en la Tabla 10 se presentan las características de los pasos a nivel encontrados a lo largo del corredor férreo.
Tabla 10. Características de los pasos a nivel presente en el corredor.
ABSCISA TIPO NO.
CONTRARIELES SEÑALIZACIÓN
LONG. (M)
OBSERVACIONES TIERRA CONCRETO
PK 34+030 X NO NO ------ Puente
PK 34+389 X NO NO ------ Puente
PK 37+474 X 2 SI 6 Entrada a Urbanización
PK 38+717 X 4 SI 6 Entrada a Colegio
PK 38+803 Asfalto NO SI 22 Cruce vía
PK 39+873 X 4 SI 5 Entrada a Barrio
PK 40+460 Asfalto 2 NO 22 Cruce vía
PK 40+618 X NO SI 10 Entrada a Barrio
PK 40+809 Asfalto NO SI 9 Cruce vía
PK 40+831 X NO SI 9 Entrada a Barrio
PK 41+084 Asfalto 2 SI 9 Cruce vía
PK 41+499 Asfalto 2 SI 9 Cruce vía
PK 42+421 X NO SI 5 Entrada a finca
PK 42+706 Asfalto NO SI 7 Cruce vía
PK 43+089 Asfalto NO SI 23 Cruce vía
PK 43+334 X 2 SI 5 Entrada a finca
PK 43+415 X 2 SI 5 Entrada a finca
PK 43+895 X NO SI 5 Entrada a finca
PK 44+021 X NO SI 5 Entrada a finca
PK 44+483 Asfalto 4 SI 9 Entrada a Urbanización y Planta
PK 44+735 Asfalto NO SI 6 Entrada a Barrio
PK 45+045 X NO SI 7 Entrada a finca
PK 45+235 X 2 SI 9 Entrada a finca
PK 46+038 X NO SI 7 Entrada a finca
PK 47+460 Asfalto NO SI 33 Cruce vía
72
ABSCISA TIPO NO.
CONTRARIELES SEÑALIZACIÓN
LONG. (M)
OBSERVACIONES TIERRA CONCRETO
PK 47+771 X NO SI 6 Entrada a finca
PK 47+889 X NO SI 7 Entrada a finca
PK 48+653 X NO SI 20 Entrada a fábrica
PK 49+441 X 2 SI 6 Entrada a finca
PK 49+916 X NO NO ------ Puente
PK 50+628 X NO SI 7 Entrada a finca
PK 50+647 X NO NO 5 Entrada a finca
PK 50+705 X NO SI 5 Entrada a finca
PK 51+113 X NO NO 6 Entrada a finca
PK 51+470 Asfalto NO SI 18 Cruce vía
PK 51+565 Asfalto NO SI 18 Cruce vía
PK 51+771 Asfalto 4 SI 10 Entrada Policía
PK 52+864 X NO SI 7 Entrada a Barrio
Fuente: Elaboración propia.
El análisis y diagnóstico de los pasos a nivel da como resultado un total de 35 pasos a nivel y 3 pasos a desnivel, para un total de 38 estructuras de este tipo, los tres pasos a desnivel corresponden a puentes vehiculares presentes en la zona en los cuales la vía férrea tiene su trazado por debajo de estos. La información recopilada permitió identificar que estos poseen diferentes características tales como el material del paso, la presencia de contraríeles, señalización y acceso del paso a nivel. En lo que al material respecta actualmente se encuentran 24 pasos en tierra los cuales corresponden al 63.16%, con el 34.21% se encuentran los pasos a nivel en asfalto para una cantidad de 13, por ultimo un solo paso a nivel es en concreto el cual corresponde al 2.63%, lo anterior se resume en la Tabla 11.
Tabla 11. Pasos a nivel según el tipo de material.
MATERIAL CANTIDAD PORCENTAJE
Tierra 24 63.16%
Asfalto 13 34.21%
Concreto 1 2.63%
TOTAL 38 100.00%
Fuente: Elaboración propia.
Por otra parte, se encuentra la presencia de contraríeles, los cuales tiene como función aumentar la seguridad contra el descarrilamiento del material rodante, dentro del corredor analizado se encuentran 23 pasos a nivel que no cuentan con estos elementos siendo más de la mitad de los pasos a nivel presentes, en la
73
Tabla 12 se muestra las proporciones de los pasos a nivel con la presencia o ausencia de estos elementos.
Tabla 12. Presencia de contraríeles en los pasos a nivel.
CONTRARIEL CANTIDAD PORCENTAJE
No 23 65.71%
Si 12 34.29%
TOTAL 35 100.00%
Fuente: Elaboración propia.
Para el conteo y cálculo del porcentaje no se tiene en cuenta los pasos a desnivel, es decir los puentes vehiculares dado que en estos sectores el material rodante no tiene comprometido su tránsito velocidad y por tanto su operación en general.
Continuando con el análisis de la información de la Tabla 10, se puede concluir también que existe un total de 32 pasos a nivel que cuentan con la respectiva señalización advirtiendo su presencia, en tanto que solo 3 pasos no se encuentran señalizados; cabe aclara que al igual que los contraríeles no se tuvieron en cuenta los pasos ubicados debajo de los puentes vehiculares, lo anterior se resume en la Tabla 13.
Tabla 13. Señalización de pasos a nivel.
SEÑALIZACIÓN CANTIDAD PORCENTAJE
No 3 8.57%
Si 32 91.43%
TOTAL 35 100.00%
Fuente: Elaboración propia.
Por ultimo en la Tabla 14 se presentan los pasos a nivel discriminados por el acceso del paso a nivel.
Tabla 14. Tipo de acceso del paso a nivel.
ACCESO CANTIDAD PORCENTAJE
Puente 3 7.89%
Entrada a Urbanización 1 2.63%
Entrada a Colegio 1 2.63%
Cruce vía 10 26.32%
Entrada a Barrio 5 13.16%
Entrada a finca 15 39.47%
Entrada Policía 1 2.63%
Entrada a Urbanización y Planta 1 2.63%
74
Entrada a fábrica 1 2.63%
TOTAL 38 100.00%
Fuente: Elaboración propia.
De la tabla anterior se concluye que el uso más común de los pasos a nivel corresponde a la entrada a fincas aledañas al trazado de la vía férrea, a este tipo de acceso corresponde el 39.47% para un total de 15 pasos; por otra parte, se encuentran los pasos a nivel ocasionados por el cruce de una vía vehicular con un total de 10 pasos (26.32%) siendo comunes en los pueblos de Cajicá y Zipaquirá respectivamente; en tercer lugar, con una cantidad de 5 pasos a nivel (13.16%), se encuentran las entradas a barrios que también son cruces de vías, pero corresponden a pasos que permiten el ingreso a barrios ubicados en las afueras de los municipios anteriormente mencionados; por último, se encuentran, los pasos a nivel ubicados en los puentes, el paso a nivel de la urbanización en construcción, del colegio Fundación Casa Vieja, el que posibilita el ingreso a la estación de policía de Zipaquirá, del acceso a la planta de triturados y el paso a nivel de la planta de la empresa Familia.
En el ANEXO A se relaciona el registro fotográfico de los aparatos cambia vías.
4.2. DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA
Según los lineamientos expuestos en el numeral “3.6.2 DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA” y la información recabada por los investigadores mediante las visitas de campo, las cuales posibilitaron la plena identificación de las patologías más graves de cada uno de los componentes de la superestructura, acompañadas por un registro fotográfico, el cual se presenta en el ANEXO B.
4.2.1. RIELES
A continuación se presentaran las patologías de mayor gravedad las cuales se encuentran presentes a lo largo de los rieles en el corredor de estudio, las patologías encontradas fueron consignadas según lo expuesto en el apartado “3.6.2.1 RIELES O CARRIL” en el presente trabajo. Las patologías encontradas se resumen en la Tabla 15, aclarando que no representan la totalidad de las mismas en todo el corredor, por el contrario, representan aquellas con más frecuencia y gravedad.
Tabla 15. Patologías encontradas en los rieles.
ABSCISA RIEL IZQUIERDO RIEL DERECHO
LONGITUD
PATOLOGÍA
LONGITUD
PATOLOGÍA INICIO FIN
ARA 32
ARA 60
ARA 32
ARA 60
PK 34 + 000
PK 35 + 000
1000 Piel de serpiente. 1000 Roturas de las
soldaduras.
75
ABSCISA RIEL IZQUIERDO RIEL DERECHO
LONGITUD
PATOLOGÍA
LONGITUD
PATOLOGÍA INICIO FIN
ARA 32
ARA 60
ARA 32
ARA 60
Shelling o descascaramiento.
Desgaste ondulatorio.
Piel de serpiente. Desgaste ondulatorio.
Desgaste normal. Roturas de las
soldaduras.
Roturas de las soldaduras. Shelling o
descascaramiento.
PK 35 + 000
PK 36 + 000
1000
Shelling o descascaramiento.
1000
Desgaste normal.
Piel de serpiente. Piel de serpiente.
Rotura en los extremos. Rotura en los extremos.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
PK 36 + 000
PK 37 + 000
1000
Shelling o descascaramiento.
1000
Desgaste normal.
Piel de serpiente. Roturas de las
soldaduras.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal.
Shelling o descascaramiento.
Roturas de las soldaduras.
Desgaste normal. Desgaste ondulatorio.
PK 37 + 000
PK 38 + 000
1000
Desgaste normal.
1000
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Rotura en los extremos.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste ondulatorio. Shelling o
descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste ondulatorio.
PK 38 + 000
PK 39 + 000
100 900
Rotura en los extremos.
1000
Desgaste normal.
Desgaste normal. Rotura en los extremos.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal. Desgaste normal.
PK 39 + 000
PK 40 + 000
1000 Desgaste normal. 1000 Shelling o
descascaramiento.
76
ABSCISA RIEL IZQUIERDO RIEL DERECHO
LONGITUD
PATOLOGÍA
LONGITUD
PATOLOGÍA INICIO FIN
ARA 32
ARA 60
ARA 32
ARA 60
Desgaste normal. Rotura en los extremos.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste ondulatorio. Desgaste ondulatorio.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal.
PK 40 + 000
PK 41 + 000
1000
Roturas de las soldaduras.
1000
Roturas de las soldaduras.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste ondulatorio.
Desgaste normal. Desgaste normal.
Piel de serpiente. Desgaste normal.
Rotura en los extremos. Shelling o
descascaramiento.
PK 41 + 000
PK 42 + 000
1000
Desgaste normal.
1000
Shelling o descascaramiento.
Piel de serpiente. Desgaste normal.
Rotura en los extremos. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
Piel de serpiente. Desgaste normal.
PK 42 + 000
PK 43 + 000
1000
Piel de serpiente.
1000
Desgaste normal.
Shelling o descascaramiento.
Rotura en los extremos.
Roturas de las soldaduras. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste ondulatorio. Roturas de las
soldaduras.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
PK 43 + 000
PK 44 + 000
1000
Desgaste normal.
1000
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal. Desgaste ondulatorio.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
77
ABSCISA RIEL IZQUIERDO RIEL DERECHO
LONGITUD
PATOLOGÍA
LONGITUD
PATOLOGÍA INICIO FIN
ARA 32
ARA 60
ARA 32
ARA 60
Shelling o descascaramiento.
Desgaste ondulatorio.
Desgaste ondulatorio. Desgaste normal.
PK 44 + 000
PK 45 + 000
1000
Desgaste normal.
1000
Desgaste ondulatorio.
Shelling o descascaramiento.
Rotura en los extremos.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste normal. Desgaste normal.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal.
PK 45 + 000
PK 46 + 000
1000
Shelling o descascaramiento.
1000
Roturas de las soldaduras.
Shelling o descascaramiento.
Roturas de las soldaduras.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal.
Desgaste normal. Desgaste normal.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
PK 46 + 000
PK 47 + 000
55 945
Desgaste normal.
1000
Shelling o descascaramiento.
Piel de serpiente. Desgaste normal.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste normal. Desgaste normal.
Shelling o descascaramiento.
Rotura en los extremos.
PK 47 + 000
PK 48 + 000
57 943
Desgaste normal.
66 934
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Piel de serpiente.
Rotura en los extremos. Roturas de las
soldaduras.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste normal. Desgaste normal.
PK 48 + 000
PK 49 + 000
1000
Desgaste normal.
1000
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Rotura en los extremos.
Roturas de las soldaduras. Shelling o
descascaramiento.
78
ABSCISA RIEL IZQUIERDO RIEL DERECHO
LONGITUD
PATOLOGÍA
LONGITUD
PATOLOGÍA INICIO FIN
ARA 32
ARA 60
ARA 32
ARA 60
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Rotura en los extremos. Roturas de las
soldaduras.
PK 49 + 000
PK 50 + 000
1000
Desgaste normal.
1000
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal.
Desgaste ondulatorio. Desgaste ondulatorio.
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
PK 50 + 000
PK 51 + 000
1000
Roturas de las soldaduras.
1000
Desgaste normal.
Piel de serpiente. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste normal. Shelling o
descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Piel de serpiente.
Rotura en los extremos. Desgaste ondulatorio.
PK 51 + 000
PK 52 + 000
1000
Desgaste normal.
1000
Roturas de las soldaduras.
Desgaste normal. Roturas de las
soldaduras.
Shelling o descascaramiento.
Desgaste ondulatorio.
Roturas de las soldaduras. Roturas de las
soldaduras.
Rotura en los extremos. Desgaste normal.
PK 52 + 000
PK 53 + 000
1000
Rotura en los extremos.
1000
Shelling o descascaramiento.
Shelling o descascaramiento.
Piel de serpiente.
Piel de serpiente. Shelling o
descascaramiento.
Desgaste normal. Desgaste normal.
Desgaste ondulatorio. Desgaste normal.
Fuente: Elaboración propia.
En la Tabla 16 se presenta un recuento en cada riel, de la cantidad de kilómetros entre PK’s consecutivos donde aparece cada patología, es decir en cuantos kilómetros se hace presente, según la visita de campo de los investigadores. Por
79
ejemplo, para el caso de la patología denominada “Piel de serpiente”, tiene un valor de cuatro (4) en el riel derecho, este número corresponde a cuantas veces se repite esta patología en diferentes kilómetros determinados por puntos kilométricos (PK’s) sucesivos, para el caso particular, estos kilómetros están determinados por los siguientes PK’s: PK 35+000 – PK 36+000, PK 47+000 – PK 48+000, PK 50+000 – PK 51+000 y PK 52+000 – PK 53+000.
Tabla 16. Recuento de las patologías encontradas en los rieles del corredor.
PATOLOGÍA CANTIDAD DE PK’S DONDE APARECE LA PATOLOGÍA
RIEL IZQUIERDO RIEL DERECHO TOTAL
Rotura en los extremos. 9 8 17
Piel de serpiente. 9 4 13
Shelling o descascaramiento. 18 18 36
Roturas de las soldaduras. 6 8 14
Desgaste normal. 19 16 35
Desgaste ondulatorio. 6 10 16
Fuente: Elaboración propia.
En la Figura 2 se presenta de manera gráfica los datos presentados en la Tabla 16, discriminados por riel.
Figura 2. Recuento de las patologías encontradas en los rieles del corredor.
Fuente: Elaboración propia.
9 9
18
6
19
68
4
18
8
16
10
Kilo
met
ros
PATOLOGÍAS EN RIELES
Riel izquierdo Riel derecho
80
Una vez explicados los datos de la Tabla 16, se procede a calcular el porcentaje de kilómetros afectados por cada una de las patologías, los cuales se presentan en la Tabla 17 y la Figura 3.
Tabla 17. Porcentaje de kilómetros de riel afectados por las patologías de los rieles.
PATOLOGÍA % DE KILÓMETROS DE
RIEL CON LA PATOLOGÍA
Rotura en los extremos. 42%
Piel de serpiente. 32%
Shelling o descascaramiento.
88%
Roturas de las soldaduras.
34%
Desgaste normal. 86%
Desgaste ondulatorio. 39%
Fuente: Elaboración propia.
Figura 3. Porcentaje de kilómetros de riel afectados por las patologías de los rieles.
Fuente: Elaboración propia.
4.2.2. TRAVIESAS
En concordancia con los parámetros y patologías consignadas en el numeral “3.6.2.2 TRAVIESAS” del presente trabajo de investigación, a continuación se presentaran las patologías de mayor gravedad las cuales se encuentran presentes a las traviesas a lo largo del trazado del corredor de estudio. Las patologías
42%
32%
88%
34%
86%
39%
% De kilómetros de riel con la patología.
Rotura en los extremos.
Piel de serpiente.
Shelling o descascaramiento.
Roturas de las soldaduras.
Desgaste normal.
Desgaste ondulatorio.
81
encontradas se resumen en la Tabla 18, aclarando que no representan la totalidad de las mismas en todo el corredor, por el contrario, representan aquellas con más frecuencia y gravedad.
Tabla 18. Patologías encontradas en las traviesas.
ABSCISA TRAVIESAS
INICIO FIN MATERIAL PATOLOGÍA PATOLOGÍA
PK 34 + 000
PK 35 + 000
Concreto y Madera
Fallo por condiciones climáticas. Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal). Fallo por condiciones climáticas.
Fallo por condiciones climáticas. Fallo por condiciones climáticas.
Fallo por condiciones climáticas. Fallo por condiciones climáticas.
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 35 + 000
PK 36 + 000
Concreto y Madera
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fallo por condiciones climáticas. Fallo por condiciones climáticas.
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fallo por condiciones climáticas.
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Deterioro de la zona del asiento del carril.
PK 36 + 000
PK 37 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fallo por condiciones climáticas. Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
PK 37 + 000
PK 38 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 38 + 000
PK 39 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
82
ABSCISA TRAVIESAS
INICIO FIN MATERIAL PATOLOGÍA PATOLOGÍA
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Fallo por condiciones climáticas.
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 39 + 000
PK 40 + 000
Concreto y Madera
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
PK 40 + 000
PK 41 + 000
Concreto y Madera
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fallo por condiciones climáticas.
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 41 + 000
PK 42 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal). Fallo por condiciones climáticas.
PK 42 + 000
PK 43 + 000
Concreto y Madera
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fallo por condiciones climáticas.
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 43 + 000
PK 44 + 000
Concreto y Madera
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fallo por condiciones climáticas. Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fallo por condiciones climáticas. Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 44 + 000
PK 45 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
83
ABSCISA TRAVIESAS
INICIO FIN MATERIAL PATOLOGÍA PATOLOGÍA
PK 45 + 000
PK 46 + 000
Concreto y Madera
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Deterioro de la zona del asiento del carril.
Fallo por condiciones climáticas.
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
PK 46 + 000
PK 47 + 000
Concreto y Madera
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 47 + 000
PK 48 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 48 + 000
PK 49 + 000
Concreto y Madera
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Fallo por condiciones climáticas.
Fisuración (flexión; longitudinal). Deterioro de la zona del asiento
del carril.
PK 49 + 000
PK 50 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 50 + 000
PK 51 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 51 + 000
PK 52 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciones climáticas. Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
PK 52 + 000
PK 53 + 000
Concreto y Madera
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fisuración (flexión; longitudinal). Fisuración (flexión; longitudinal).
Fuente: Elaboración propia.
En la Tabla 19 se presenta un recuento de la cantidad de kilómetros entre PK’s consecutivos donde aparece cada patología, es decir en cuantos kilómetros se hace presente, según la visita de campo de los investigadores. Por ejemplo, para el caso de la patología denominada “Deterioro de la zona del asiento del carril”, tiene un valor de trece (13), este número corresponde a las veces se repite esta patología en diferentes kilómetros determinados por puntos kilométricos (PK’s) sucesivos, para el caso particular, estos kilómetros están determinados por los
84
siguientes PK’s: PK 34+000 hasta el PK 44+000, para un total de 10 kilómetros, es decir 10 veces, en el PK 45+000 – PK 46+000 y desde el PK 47+000 hasta el PK 49+000, completan los 13 kilómetros en los cuales se hace presente esta patología
Tabla 19. Recuento de las patologías encontradas en las traviesas del corredor.
PATOLOGÍA CANTIDAD DE PK’S DONDE APARECE
LA PATOLOGÍA
Deterioro de la zona del asiento del carril.
13
Fisuración (flexión; longitudinal). 19
Fallo por condiciones climáticas. 15
Fuente: Elaboración propia.
En la Figura 4 se presenta de manera gráfica los datos presentados en la Tabla 19.
Figura 4. Recuento de las patologías encontradas en las traviesas del corredor.
Fuente: Elaboración propia.
Una vez explicados los datos de la Tabla 19, se procede a calcular el porcentaje de kilómetros afectados por cada una de las patologías, los cuales se presentan en la Tabla 20 y la Figura 5.
Tabla 20. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías de las traviesas.
PATOLOGÍA % DE KILÓMETROS CON
LA PATOLOGÍA.
13
19
15
DETERIORO DE LA ZONA DEL ASIENTO DEL CARRIL.
FISURACIÓN (FLEXIÓN; LONGITUDINAL).
FALLO POR CONDICIÓNES CLIMÁTICAS.
Kilo
met
ros
PATOLOGÍAS EN TRAVIESAS
85
Deterioro de la zona del asiento del carril.
64%
Fisuración (flexión; longitudinal). 93%
Fallo por condiciones climáticas. 74%
Fuente: Elaboración propia.
Figura 5. Porcentaje de kilómetros de corredor afectados por las patologías de las traviesas.
Fuente: Elaboración propia.
4.2.3. BALASTO
A continuación se presentaran las patologías de mayor gravedad las cuales se encuentran presentes a lo largo de los rieles en el corredor de estudio, las patologías encontradas fueron consignadas según lo expuesto en el apartado “3.6.2.3 BALASTO” en el presente trabajo. Las patologías encontradas se resumen en la Tabla 21, aclarando que no representan la totalidad de las mismas en todo el corredor, por el contrario, representan aquellas con más frecuencia y gravedad.
Tabla 21. Patologías encontradas en el balasto.
ABSCISA BALASTO
DIMENSIONES (M) PATOLOGÍA PATOLOGÍA
INICIO FIN CORONA BASE ALTURA
PK 34 + 000
PK 35 + 000
Trituración de partículas.
Alto nivel de deterioro.
64%
93%
74%
% De kilómetros con la patología.
Deterioro de la zona del asiento delcarril.
Fisuración (flexión; longitudinal).
Fallo por condiciónes climáticas.
86
ABSCISA BALASTO
DIMENSIONES (M) PATOLOGÍA PATOLOGÍA
INICIO FIN CORONA BASE ALTURA
Vuelo balasto. Alto nivel de deterioro.
PK 35 + 000
PK 36 + 000
Alto nivel de deterioro. Trituración de partículas.
Vuelo balasto. Alto nivel de deterioro.
PK 36 + 000
PK 37 + 000
Contaminación. Vuelo balasto.
Trituración de partículas.
Alto nivel de deterioro.
Trituración de partículas.
Contaminación.
Alto nivel de deterioro. Vuelo balasto.
PK 37 + 000
PK 38 + 000
2.3 4.3
Alto nivel de deterioro. Trituración de partículas.
Trituración de partículas.
Vuelo balasto.
Alto nivel de deterioro. Alto nivel de deterioro.
Trituración de partículas.
Trituración de partículas.
PK 38 + 000
PK 39 + 000
2.8 3.6 0.39
Trituración de partículas.
Trituración de partículas.
Contaminación. Contaminación.
Vuelo balasto. Vuelo balasto.
PK 39 + 000
PK 40 + 000
4.2 0.48
Trituración de partículas.
Vuelo balasto.
Alto nivel de deterioro. Contaminación.
Trituración de partículas.
Contaminación.
PK 40 + 000
PK 41 + 000
2.7 4.2 0.25
Contaminación. Vuelo balasto.
Vuelo balasto. Alto nivel de deterioro.
Alto nivel de deterioro. Trituración de partículas.
Alto nivel de deterioro. Contaminación.
PK 41 + 000
PK 42 + 000
Alto nivel de deterioro. Vuelo balasto.
Vuelo balasto. Vuelo balasto.
Vuelo balasto. Contaminación.
PK 42 + 000
PK 43 + 000
Contaminación. Trituración de partículas.
Contaminación. Contaminación.
PK 43 + 000
PK 44 + 000
Vuelo balasto. Alto nivel de deterioro.
Contaminación. Contaminación.
87
ABSCISA BALASTO
DIMENSIONES (M) PATOLOGÍA PATOLOGÍA
INICIO FIN CORONA BASE ALTURA
PK 44 + 000
PK 45 + 000
Vuelo balasto. Contaminación.
Contaminación. Alto nivel de deterioro.
PK 45 + 000
PK 46 + 000
Contaminación. Vuelo balasto.
Alto nivel de deterioro. Trituración de partículas.
PK 46 + 000
PK 47 + 000
Contaminación. Trituración de partículas.
Contaminación. Vuelo balasto.
Contaminación. Contaminación.
PK 47 + 000
PK 48 + 000
Vuelo balasto. Contaminación.
Vuelo balasto. Trituración de partículas.
PK 48 + 000
PK 49 + 000
Vuelo balasto. Contaminación.
Trituración de partículas.
Alto nivel de deterioro.
PK 49 + 000
PK 50 + 000
Vuelo balasto. Alto nivel de deterioro.
Vuelo balasto. Contaminación.
PK 50 + 000
PK 51 + 000
Alto nivel de deterioro. Vuelo balasto.
Trituración de partículas.
Contaminación.
PK 51 + 000
PK 52 + 000
Contaminación. Contaminación.
Vuelo balasto. Trituración de partículas.
Contaminación. Contaminación.
PK 52 + 000
PK 53 + 000
Contaminación. Vuelo balasto.
Contaminación. Alto nivel de deterioro.
Fuente: Elaboración propia.
En Tabla 22 la se presenta un recuento de la cantidad de kilómetros entre PK’s consecutivos donde aparece cada patología, es decir en cuantos kilómetros se hace presente, según la visita de campo de los investigadores. Por ejemplo, para el caso de la patología denominada “Alto nivel de deterioro”, tiene un valor de catorce (14), este número corresponde a las veces se repite esta patología en diferentes kilómetros determinados por puntos kilométricos (PK’s) sucesivos, para el caso particular, estos kilómetros están determinados por los siguientes PK’s: PK 34+000 hasta el PK 38+000, para un total de 4 kilómetros, es decir 4 veces, en el PK 39+000 hasta el PK 42+000, es decir 3 kilómetros, desde el PK 43+000 hasta el PK 46+000, lo que representa 3 veces, desde el PK 48+000 hasta PK 51+000, es decir 3 kilómetros y para finalizar en el kilómetro entre el PK 52+000 y PK
88
53+000, completan los 14 kilómetros en los cuales se hace presente esta patología.
Tabla 22. Recuento de las patologías encontradas en el balasto del corredor.
PATOLOGÍA CANTIDAD DE PK’S DONDE APARECE LA PATOLOGÍA
Alto nivel de deterioro. 14
Trituración de partículas.
14
Contaminación. 17
Vuelo balasto. 18
Fuente: Elaboración propia.
En la Figura 6 se presenta de manera gráfica los datos presentados en la Tabla 22.
Figura 6. Recuento de las patologías encontradas en el balasto del corredor.
Fuente: Elaboración propia.
Una vez explicados los datos de la Tabla 22, se procede a calcular el porcentaje de kilómetros afectados por cada una de las patologías, los cuales se presentan en la Tabla 23 y la Figura 5.
Tabla 23. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías del balasto.
PATOLOGÍA % DE KILÓMETROS CON
LA PATOLOGÍA.
14 14
1718
ALTO NIVEL DE DETERIORO.
TRITURACIÓN DE PARTÍCULAS.
CONTAMINAIÓN. VUELO BALASTO.
Kilo
met
ros
PATOLOGÍA DEL BALASTO
89
PATOLOGÍA % DE KILÓMETROS CON
LA PATOLOGÍA.
Alto nivel de deterioro. 69%
Trituración de partículas. 69%
Contaminación. 83%
Vuelo balasto. 88%
Fuente: Elaboración propia.
Figura 7. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías del balasto.
Fuente: Elaboración propia.
4.2.4. ELEMENTOS DE SUJECIÓN
En concordancia con los parámetros y patologías consignadas en el numeral “3.6.2.4 ELEMENTOS DE SUJECIÓN” del presente trabajo de investigación, a continuación se presentaran las patologías de mayor gravedad las cuales se encuentran presentes a las traviesas a lo largo del trazado del corredor de estudio. Las patologías encontradas se resumen en la Tabla 24, aclarando que no representan la totalidad de las mismas en todo el corredor, por el contrario, representan aquellas con más frecuencia y gravedad.
Tabla 24. Patologías encontradas en los elementos de sujeción.
ABSCISA ELEMENTOS DE SUJECIÓN
PATOLOGÍA PATOLOGÍA
69%
69%
83%
88%
% De kilómetros con la patología.
Alto nivel de deterioro.
Trituración de partículas.
Contaminaión.
Vuelo balasto.
90
INICIO FIN
PK 34 + 000 PK 35 + 000 Pérdida de la elasticidad. Fatiga de los componentes.
PK 35 + 000 PK 36 + 000 Fatiga de los componentes. Pérdida de la elasticidad.
PK 36 + 000 PK 37 + 000 Fatiga de los componentes. Fatiga de los componentes.
PK 37 + 000 PK 38 + 000 Pérdida de la elasticidad. Fatiga de los componentes.
PK 38 + 000 PK 39 + 000 Pérdida de la elasticidad. Pérdida de la elasticidad.
PK 39 + 000 PK 40 + 000 Pérdida de la elasticidad. Pérdida de la elasticidad.
PK 40 + 000 PK 41 + 000 Pérdida de la elasticidad. Fatiga de los componentes.
PK 41 + 000 PK 42 + 000 Fatiga de los componentes. Pérdida de la elasticidad.
PK 42 + 000 PK 43 + 000 Pérdida de la elasticidad. Fatiga de los componentes.
PK 43 + 000 PK 44 + 000 Fatiga de los componentes. Pérdida de la elasticidad.
PK 44 + 000 PK 45 + 000 Pérdida de la elasticidad. Fatiga de los componentes.
PK 45 + 000 PK 46 + 000 Pérdida de la elasticidad. Pérdida de la elasticidad.
PK 46 + 000 PK 47 + 000 Fatiga de los componentes. Fatiga de los componentes.
PK 47 + 000 PK 48 + 000 Pérdida de la elasticidad. Fatiga de los componentes.
PK 48 + 000 PK 49 + 000 Fatiga de los componentes. Fatiga de los componentes.
PK 49 + 000 PK 50 + 000 Pérdida de la elasticidad. Fatiga de los componentes.
PK 50 + 000 PK 51 + 000 Fatiga de los componentes. Fatiga de los componentes.
PK 51 + 000 PK 52 + 000 Fatiga de los componentes. Pérdida de la elasticidad.
PK 52 + 000 PK 53 + 000 Fatiga de los componentes.
Fuente: Elaboración propia.
En la Tabla 26 se presenta un recuento de la cantidad de kilómetros entre PK’s consecutivos donde aparece cada patología, es decir en cuantos kilómetros se hace presente, según la visita de campo de los investigadores. Por ejemplo, para el caso de la patología denominada “Pérdida de elasticidad”, tiene un valor de catorce (14), este número corresponde a las veces se repite esta patología en diferentes kilómetros determinados por puntos kilométricos (PK’s) sucesivos, para el caso particular, estos kilómetros están determinados por los siguientes PK’s: PK 34+000 hasta el PK 36+000, para un total de 2 kilómetros, es decir 2 veces, en el PK 37+000 hasta el PK 46+000, es decir 9 kilómetros, en el kilómetro en el PK 47+000 – PK 48+000, PK 49+000 – PK 50+000 y PK 51+000 – PK 52+000, para de esta manera completar las 14 veces o los 14 kilómetros en lo que se hace presente esta patología.
91
Tabla 25. Recuento de las patologías encontradas en los elementos de sujeción.
PATOLOGÍA CANTIDAD DE PK’S DONDE APARECE LA PATOLOGÍA
Fatiga de los componentes. 16
Pérdida de las elasticidad. 14
Fuente: Elaboración propia.
En la Figura 8 se presenta de manera gráfica los datos presentados en la Tabla 25.
Figura 8. Recuento de las patologías encontradas en los elementos de sujeción.
Fuente: Elaboración propia.
Una vez explicados los datos de la Tabla 25, se procede a calcular el porcentaje de kilómetros afectados por cada una de las patologías, los cuales se presentan en la Tabla 26 y la Figura 9Figura 5.
Tabla 26. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías de los elementos de sujeción.
PATOLOGÍA % DE KILÓMETROS CON
LA PATOLOGÍA.
Fatiga de los componentes. 78%
Pérdida de las elasticidad. 69%
Fuente: Elaboración propia.
16
14
FATIGA DE LOS COMPONENTES. PÉRDIDAD DE LAS ELASTICIDAD.
Kilo
met
ros
Patologías
PATOLOGÍAS DE LOS ELEMENTOS DE SUJECIÓN
92
Figura 9. Porcentaje de kilómetros afectados por las patologías de los elementos de sujeción.
Fuente: Elaboración propia.
4.3. DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DEL TRÁFICO
El diagnóstico de los elementos del sistema de control del tráfico, se realizó de acuerdo a los parámetros establecidos en el apartado “3.6.3 DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DEL TRÁFICO”, se debe aclarar que los principales elementos del control del tráfico se encuentran en los pasos a nivel, los cuales consisten en señales verticales, las cuales advierten el peligro inminente que implica el paso o tránsito por estas estructuras y por tanto se debe estar alerta, dado que la mayoría de estas señales se encuentran en los pasos a nivel, su ubicación corresponde a la ubicación de dichos pasos, las cuales se encuentran consignadas en la Tabla 10.
4.4. DIAGNÓSTICO DEL MATERIAL MÓVIL
El material móvil al ser un elemento de tipo mecánico, requiere para su diagnóstico técnico la evaluación especializada de profesionales en el ámbito mecánico u otra rama relacionada con los motores; es por lo anterior que el diagnóstico que se presenta a continuación corresponde al reporte del material móvil existente en el corredor de análisis, además de la ubicación, el estado de operación y una observación sobre su estado físico.
78%69%
% De kilómetros con la patología.
Fatiga de los componentes.
Pérdidad de las elasticidad.
93
En la Tabla 27 se presenta la información anteriormente descrita para el material móvil, resumiendo los aspectos más importantes de las locomotoras y demás material móvil, de igual forma en la Figura 10 se presentan los porcentajes que representan cada tipo de material móvil, sobre el total del mismo.
Tabla 27. Información del material móvil en el tramo de interés.
LOCOMOTORAS
IDENT. CANT. UBICACIÓN OPERATIVIDAD ESTADO
1001 1 KM 5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
1012 1 TUNJA OPERATIVA DESGASTE POR USO
1028 1 PUERTO BERRIO OPERATIVA DESGASTE POR USO
1034 1 SESQUILE OPERATIVA DESGASTE POR USO
1044 1 LA CARO OPERATIVA DESGASTE POR USO
CARROMOTORES
IDENTIFICACIÓN CANTIDAD UBICACIÓN OPERATIVIDAD ESTADO
133 1 LA CARO OPERATIVO DESGASTE POR USO
169 1 KM5 OPERATIVO DESGASTE POR USO
460 1 TUNJA OPERATIVO DESGASTE POR USO
558 1 EL CORZO OPERATIVO DESGASTE POR USO
606 1 CHOCONTA OPERATIVO DESGASTE POR USO
625 1 VENTAQUEMADA OPERATIVO DESGASTE POR USO
815 1 PAIPA OPERATIVO DESGASTE POR USO
PLATAFORMA CANADIENSE
IDENTIFICACIÓN CANTIDAD UBICACIÓN OPERATIVIDAD ESTADO
4001 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4002 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4003 1 PAIPA OPERATIVA DESGASTE POR USO
4005 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4007 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4009 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4010 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4018 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4026 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4031 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4036 1 KM5 NO OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4038 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4043 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4048 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
94
4049 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4050 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4053 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4056 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4059 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4060 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4061 1 KM5 OPERATIVA FUERA DE USO
4064 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4067 1 TUNJA OPERATIVA DESGASTE POR USO
4068 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4069 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4071 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4072 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4073 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4079 1 KM5 NO OPERATIVA DESGASTE POR USO
4083 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4084 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4087 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4088 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4095 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4099 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4100 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4102 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4103 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4104 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4105 1 KM5 NO OPERATIVA DESGASTE POR USO
4113 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4119 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4120 1 KM5 NO OPERATIVA DESGASTE POR USO
4124 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4128 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4129 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4135 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4137 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4141 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4146 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
95
4147 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4149 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4150 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4151 1 KM5 NO OPERATIVA DESGASTE POR USO
4159 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4161 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4162 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
4173 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
4176 1 KM5 OPERATIVA DESGASTE POR USO
46831 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
46904 1 PAIPA OPERATIVA REPARADA POR IBINES
47196 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4217 1 CHOCONTA OPERATIVA REPARADA POR IBINES
46864 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
47192 1 TUNJA OPERATIVA REPARADA POR IBINES
46890 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
4207 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
46479 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
TOLVAS BALASTERAS
IDENTIFICACIÓN CANTIDAD UBICACIÓN OPERATIVIDAD ESTADO
70577 1 KM5 OPERATIVA EN USO
71313 1 TUNJA OPERATIVA EN USO
71331 1 KM5 OPERATIVA EN USO
71368 1 TUNJA OPERATIVA EN USO
71369 1 KM5 NO OPERATIVA FUERA DE USO
71376 1 TUNJA OPERATIVA EN USO
72101 1 KM5 OPERATIVA EN USO
72112 1 KM5 OPERATIVA EN USO
72132 1 TUNJA OPERATIVA EN USO
72153 1 KM5 OPERATIVA REPARADA POR IBINES
72163 1 KM5 OPERATIVA EN USO
72172 1 T CORZO OPERATIVA EN USO
72174 1 KM5 OPERATIVA EN USO
72177 1 KM5 OPERATIVA EN USO
72191 1 TUNJA OPERATIVA FUERA DE USO
CARRO CAJA
96
IDENTIFICACIÓN CANTIDAD UBICACIÓN OPERATIVIDAD ESTADO
12566 1 KM-5 NO OPERATIVO FUERA DE USO
TOLVA DE VUELCO
IDENTIFICACIÓN CANTIDAD UBICACIÓN OPERATIVIDAD ESTADO
71209 1 CHOCONTA OPERATIVA EN USO
PLATAFORMA CONVENCIONAL 12 MTS
IDENTIFICACIÓN CANTIDAD UBICACIÓN OPERATIVIDAD ESTADO
4229 1 TUNJA OPERATIVA EN USO
Fuente: Consorcio Ibines Férreo.
A continuación en la Tabla 28, se presenta el total del material móvil de acuerdo con los tipos de vehículos existentes en el tramo de interés, de igual forma en la Figura 10 se representa de forma gráfica el porcentaje que representa cada tipo de material móvil, dentro del total del mismo.
Tabla 28. Material móvil, distribuido por vehículos.
VEHÍCULO TOTAL
Locomotoras 5
Carromotores 7
Plataformas Canadienses 68
Tolvas Balasteras 15
Carro Caja 1
Tolva de Vuelco 1
Plataforma Convencional 1
TOTAL 98
Fuente: Elaboración propia.
97
Figura 10. División del material móvil.
Fuente: Elaboración propia.
Según la Tabla 27, existe un total de 98 elementos que hacen parte del inventario del material móvil, sin embargo, algunas unidades no se encuentran en servicio, en la Tabla 29 se encuentra la información correspondiente al número exacto de unidades de cada tipo de material móvil que se encuentra en servicio.
Tabla 29. Operatividad del material móvil.
VEHÍCULO OPERATIVO NO OPERATIVO
Locomotoras 5 0
Carromotores 7 0
Plataformas Canadienses 54 14
Tolvas Balasteras 14 1
Carro Caja 0 1
Tolva de Vuelco 1 0
Plataforma Convencional 1 0
TOTAL 82 16 98
Fuente: Elaboración propia.
De igual forma y de manera gráfica los datos de la tabla anterior se encuentran en la Figura 11.
5.1%7.1%
69.4%
15.3%
1.0%
1.0%
1.0%
3.1%
Material móvil
Locomotoras
Carromotores
Plataformas Canadienses
Tolvas Balasteras
Carro Caja
Tolva de Vuelco
Plataforma Convencional
98
Figura 11. Operatividad del material móvil.
Fuente: Elaboración propia.
Por otra parte la información de la Tabla 27, también permite vislumbrar el estado de los diferentes elementos del material móvil del corredor de interés, el resumen de esta información se presenta en la Tabla 30.
Tabla 30. Estado del material móvil.
DESGASTE POR USO
FUERA DE USO
REPARADA POR IBINES
EN USO
Locomotoras 5 0 0 0
Carromotores 7 0 0 0
Plataformas Canadienses 40 10 18 0
Tolvas Balasteras 0 2 1 12
Carro Caja 0 1 0 0
Tolva de Vuelco 0 0 0 1
Plataforma Convencional 0 0 0 1
Fuente: Elaboración propia.
Para facilitar la comprensión de los datos presentados en la tabla anterior, a continuación, se presenta la Figura 12.
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
Operatividad del material móvil.
OPERATIVO NO OPERATIVO
99
Figura 12. Estado del material móvil.
Fuente: Elaboración propia.
4.5. DIAGNÓSTICO GEOMÉTRICO
El diagnóstico geométrico consistió en identificar los elementos geométricos de las curvas tomando como modelo de curvas las curvas circulares simples tal y como se mencionó en el apartado “3.7.1.1 CURVAS CIRCULARES SIMPLES”, siguiendo las ecuaciones descritas en apartado en mención, se calcularon dichos elementos, a modo de ejemplo de cálculos, a continuación se realizará el cálculo para la curva número 1, estos cálculos se replicarán para las demás curvas, pero por similitud en el proceso solamente se presentarán los resultados organizados en una tabla.
Dentro del trazado existente del corredor férreo que conecta La Caro con Zipaquirá se encuentran un total de 16 curvas. Los datos necesarios para comenzar con la estimación de los elementos geométricos se resumen en tres (3) aspectos, los cuales son el ángulo de deflexión principal (Δ), el radio expresado en metros (R) y el valor de cuerda unidad el cual será de 10 m dado que es el recomendado por la literatura técnica. Es importante mencionar que los radios y ángulos obtenidos para cada curva fueron obtenidos mediante la utilización del programa AutoCad, en donde a través de sus herramientas fue posible la determinación de esta información. En la Tabla 31 se presentan los datos que servirán como insumo básico para los cálculos, los cuales corresponden a la curva número 1.
LOCOMOTORAS
CARROMOTORES
PLATAFORMAS CANADIENSES
TOLVAS BALASTERAS
CARRO CAJA
TOLVA DE VUELCO
PLATAFORMA CONVENCIONAL
Locomotoras CarromotoresPlataformasCanadienses
TolvasBalasteras
Carro CajaTolva deVuelco
PlataformaConvencional
Desgaste por uso 5 7 40 0 0 0 0
Fuera de uso 0 0 10 2 1 0 0
REPARADA POR IBINES 0 0 18 1 0 0 0
EN USO 0 0 0 12 0 1 1
Estado del material móvil.
Desgaste por uso Fuera de uso REPARADA POR IBINES EN USO
100
Tabla 31. Elementos de la curva número 1.
DATOS ENTRADA VALOR
R (m) 1196.41
Δ 33°00'42''
c (m) 10
Fuente: Elaboración propia.
Una vez expuestos los datos en la tabla anterior, se procede a los cálculos, los cuales son:
Tangente de la curva simple:
𝑇 = 𝑅 tan ( ∆
2 ) = 1196.41 ∙ tan (
33°00′42′′
2) = 354.52 𝑚
Cuerda larga
𝐶𝐿 = 2𝑅 𝑠𝑒𝑛 (∆
2) = 2 ∙ 1196.41 ∙ 𝑠𝑒𝑛 (
33°00′42′′
2) = 679.83 𝑚
Grado de curvatura
𝐺𝑐 = 2 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛𝑐
2 𝑅= 2 ∙ 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛
10
2 ∙ 1196.41= 0°28′44′′
Externa:
𝐸 = 𝑅 [1
cos∆2
− 1] = 1196.41 ∙ [1
cos33°00′42′′
2
− 1] = 51.42𝑚
Ordenada media
𝑀 = 𝑅 [1 − cos∆
2] = 1196.41 ∙ [1 − cos
33°00′42′′
2] = 49.30𝑚
Longitud de curva circular
𝐿𝑐 =𝑐 ∆
𝐺𝑐=
10 ∙ 33°00′42′′
0°28′44′′= 689.33𝑚
Deflexión unitaria
𝑑100 =
𝐺𝑐0
20 𝑚=
0°28′44′′
20 𝑚= 0°01′26′′
Deflexión por cuerda unidad
𝐺𝑐
2=
0°28′44′′
2= 0°14′22′′
101
Una vez ejemplificado los cálculos con los datos de la curva número 1, en la Tabla 32 se presentan los elementos para el cálculo de los parámetros de las demás curvas.
Tabla 32. Parámetros básicos de las curvas del trazado existente.
CURVA R (M) Δ C (M)
1 1196.41 33°00'42'' 10
2 1000.00 28°04'29'' 10
3 661.13 6°59'57'' 10
4 709.13 6°50'49'' 10
5 1000.00 38°00'02'' 10
6 1000.00 18°06'19'' 10
7 303.70 35°48'59'' 10
8 500.00 27°10'05'' 10
9 386.87 27°26'46'' 10
10 500.00 59°31'24'' 10
11 1099.21 5°52'52'' 10
12 21419.48 7°03'09'' 10
13 6234.52 8°53'29'' 10
14 482.05 10°58'51'' 10
15 416.40 16°11'13'' 10
16 182.56 46°09'29'' 10
Fuente: Elaboración propia.
Ahora bien, a continuación, en la Tabla 33 se exponen los resultados de los elementos geométricos de las curvas presentes en el trazado actual.
Tabla 33. Resultados de los elementos geométricos de las curvas.
CURVA T (M) CL (M) GC E (M) M (M) LC (M) D10 DEFLEXIÓN
CUERDA UNIDAD
1 354.52 679.83 0°28'44'' 51.42 49.30 689.33 0°01'26'' 0°14'22''
2 250.02 485.11 0°34'23'' 30.78 29.86 490.00 0°01'43'' 0°17'11''
3 40.43 80.71 0°52'00'' 1.24 1.23 80.76 0°02'36'' 0°26'00''
4 42.42 84.69 0°48'29'' 1.27 1.27 84.74 0°02'25'' 0°24'14''
5 344.33 651.15 0°34'23'' 57.62 54.48 663.24 0°01'43'' 0°17'11''
6 159.33 314.69 0°34'23'' 12.61 12.46 316.00 0°01'43'' 0°17'11''
7 98.14 186.77 1°53'12'' 15.46 14.71 189.85 0°05'40'' 0°56'36''
8 120.81 234.87 1°08'45'' 14.39 13.99 237.09 0°03'26'' 0°34'23''
102
CURVA T (M) CL (M) GC E (M) M (M) LC (M) D10 DEFLEXIÓN
CUERDA UNIDAD
9 94.47 183.55 1°28'52'' 11.37 11.04 185.32 0°04'27'' 0°44'26''
10 285.91 496.39 1°08'45'' 75.97 65.95 519.44 0°03'26'' 0°34'23''
11 56.46 112.78 0°31'16'' 1.45 1.45 112.83 0°01'34'' 0°15'38''
12 1319.91 2634.81 0°01'36'' 40.63 40.55 2636.48 0°00'05'' 0°00'48''
13 484.73 966.54 0°05'31'' 18.82 18.76 967.51 0°00'17'' 0°02'45''
14 46.34 92.25 1°11'19'' 2.22 2.21 92.39 0°03'34'' 0°35'39''
15 59.21 117.25 1°22'34'' 4.19 4.15 117.64 0°04'08'' 0°41'17''
16 77.79 143.13 3°08'18'' 15.88 14.61 147.07 0°09'25'' 1°34'09''
Fuente: Elaboración propia.
Ahora bien, dentro de las directrices de la AREMA, se establecen algunos parámetros básicos o valores mínimos que se deben tener en cuenta, dentro del trazado de las curvas, como los radios mínimos y las tangentes mínimas, para los radios la AREMA recomienda un radio mínimo de 500 pies, es decir 154.20 metros; por su parte, para las tangentes se tiene una longitud mínima es de 300 pies lo que equivale a 92.52 metros. Una vez dicho lo anterior en la Tabla 34 se presentan los resultados correspondientes a los radios y tangentes de cada curva y una comprobación de cada uno de ellos comparado con lo dictaminado por la AREMA.
Tabla 34. Valoración de los resultados obtenidos para el trazado actual.
CURVA R (M) CRITERIO T (M) CRITERIO
1 1196.41 CUMPLE 354.52 CUMPLE
2 1000 CUMPLE 250.02 CUMPLE
3 661.13 CUMPLE 40.43 NO_CUMPLE
4 709.13 CUMPLE 42.42 NO_CUMPLE
5 1000 CUMPLE 344.33 CUMPLE
6 1000 CUMPLE 159.33 CUMPLE
7 303.7 CUMPLE 98.14 CUMPLE
8 500 CUMPLE 120.81 CUMPLE
9 386.87 CUMPLE 94.47 CUMPLE
10 500 CUMPLE 285.91 CUMPLE
11 1099.21 CUMPLE 56.46 NO_CUMPLE
12 21419.48 CUMPLE 1319.91 CUMPLE
13 6234.52 CUMPLE 484.73 CUMPLE
14 482.05 CUMPLE 46.34 NO_CUMPLE
103
CURVA R (M) CRITERIO T (M) CRITERIO
15 416.4 CUMPLE 59.21 NO_CUMPLE
16 182.56 CUMPLE 77.79 NO_CUMPLE
Fuente: Elaboración propia.
Cómo se puede ver en la tabla anterior los radios de las curvas cumplen en su totalidad de acuerdo con lo recomendado por la AREMA, en tanto que las tangentes presentan algunas irregularidades, de las 16 curvas 10 cumplen con el criterio de longitud mínima, es decir el 62.5%, en tanto que el 37.5% que representa la seis (6) curvas restantes no cumple con dicha recomendación.
Figura 13. Porcentaje de curvas que cumplen con el criterio.
Fuente: Elaboración propia.
4.6. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO
A continuación, se presentan las conclusiones de las actividades encaminadas al diagnóstico de los diferentes elementos que conforman el corredor.
4.6.1. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DE LA INFRAESTRUCTURA
El diagnóstico de la infraestructura arrojó como resultado, primeramente, la necesidad urgente de actividades de mantenimiento sobre todo en las estructuras hidráulicas, dado que se encuentran colmatadas o con la presencia de material vegetal, por otra parte, es indispensable mencionar que un elemento importante en las vías férreas radica en los cambia vías, en cuanto a estos elementos se
10; 62%
6; 38%
CRITERIOS DE LA AREMA
CUMPLE
NO_CUMPLE
104
puede concluir que necesitan mayor atención dado que algunos presentan daños, que si bien no comprometen su funcionalidad representan una potencial situación de peligro en la funcionalidad de la vía en general.
Ahora bien, una parte importante de la infraestructura consiste en los pasos a nivel, los cuales son puntos de especial atención puesto que se unen con el modo carretero y con el tránsito de personas; el diagnóstico de los pasos a nivel dio como resultado que a nivel general se encuentran funcionando de manera aceptable y cuentan con la señalización necesario, sin embargo, es imperante que se implemente la señalización adecuada en los pasos ubicados en los PK 40 + 460, PK 50 + 647 y PK 51 + 113, donde se ubican un cruce de vía en el primero y en los dos restantes entradas a fincas del sector.
4.6.2. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DE LA SUPERESTRUCTURA.
Dado que la superestructura se compone de varios elementos se describirá una conclusión por cada elemento y al final una a nivel general de la unión de estos elementos que conforma la superestructura.
4.6.2.1 RIELES
Los rieles en el corredor de estudio presentan múltiples patologías en todo el trazado, debidas a diferentes aspectos, entre los que destaca el desuso y por tanto la falta de mantenimiento, esta situación se alivió con la reactivación del tren en este corredor, sin embargo, por el uso antes de su abandono y sumado al tráfico del tren desde el año 2016, algunas patologías se agravaron y otras nuevas aparecieron. La patología más frecuente es la conocida como “Shelling o descascaramiento”, seguida por el “desgaste normal”. Otro punto importante es la continuidad de los rieles a lo largo del trazado, es decir, en los puntos donde se unen las fracciones de rieles, no se encuentran soldados debidamente dejando lugares a resaltos incumpliendo con las directrices dictaminadas por la AREMA.
4.6.2.2 TRAVIESAS
Las traviesas que se encuentran en el corredor, en su mayoría son de madera las cuales en su mayoría se encuentran en un estado de deterioro avanzado, las principales patologías que presenta son justamente la fisuración longitudinal de los elementos y fallo por condiciones climáticas, mencionando que varios elementos presentan más de una patología.
4.6.2.3 BALASTO
Las conclusiones referentes al balasto se resumen en el alto nivel de deterioro que presenta este elemento en algunos sectores del recorrido, en cuanto a las patologías la principal es el “vuelo balasto”, ocasionado por el paso del material móvil, también es preciso acotar que dentro del presupuesto destinado para la
105
reactivación del modo férreo, parte de este se invirtió en sectores del corredor de análisis para el reemplazo del balasto, especialmente en las inmediaciones de la universidad Militar Nueva Granada. Además de la pérdida progresiva de partículas, otra patología importante sufrida por gran parte del balasto presente en el corredor, es la contaminación sobre todo la de tipo vegetal.
4.6.2.4 ELEMENTOS DE SUJECIÓN
Los elementos de sujeción cumplen una labor muy importante dentro de la superestructura puesto que son ellos quienes mantiene unidos las traviesas y los rieles para dotar al sistema de seguridad además de mantener el anchó de trocha necesario para que el material móvil transite sobre los rieles, dicho lo anterior y basados en el diagnóstico de estos elementos podemos concluir que el estado en general de ellos es deficiente, debido principalmente a la ausencia de clips en la mayoría de las traviesas, la presencia de elementos muy desgastado y anticuados según la normatividad, por otra parte los elementos que se encuentran padecen de alguna patología siendo la más común “Fatiga de los componentes”
4.6.3. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE CONTROL DE TRÁFICO
El sistema de control de tráfico dentro del corredor de estudio se resume básicamente a la ubicación de señales verticales, especialmente en los pasos a nivel donde el cruce con las vías, entrada a fincas y fábricas representa un peligro constante dentro de la operación férrea, es importante mencionar que existen tres pasos a nivel importantes que se cruzan con la vía que se dirige hacia Zipaquirá, exactamente en los PK 38 + 803, PK 43 +089, PK 47 + 860, donde los dos últimos cuentan con casetas de operación debido a su magnitud e importancia. Es preciso mencionar que actualmente los pasos a nivel anteriormente mencionados operan de forma manual, es decir, es necesario la presencia de un trabajador para detener el flujo vehicular mientras el tren realiza su paso por estos puntos.
En conclusión, los pasos a nivel existentes no están sistematizados, especialmente aquello donde el flujo vehicular es alto, a pesar de esta ausencia de tecnología actualmente los pasos en general operan de manera eficiente.
4.6.4. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO DEL MATERIAL MÓVIL
Como se mencionó en el apartado correspondiente al establecimiento de los parámetros para el diagnóstico del material móvil, este diagnóstico se limita únicamente al conteo y reporte del material móvil además de una inspección visual básica; una vez aclarado lo anterior, el material móvil en general se encuentra en buen estado y funciona a cabalidad, sin embargo, el principal problema que presenta este es el ancho de sus ejes, dado que solamente pueden operar sobre rieles que manejen trocha yárdica.
106
4.6.5. CONCLUSIONES DEL DIAGNÓSTICO GEOMÉTRICO
Sin lugar a duda, este es un elemento que marca la pauta en cualquier proyecto carretero, especialmente en las vías férreas debido a las altas velocidades con las que se pueden transitar. Lo concerniente al resultado del diagnóstico geométrico del corredor existente se puede afirmar que actualmente existen algunos elementos que no cumplen con los estándares establecidos por la normativa internacional con los cuales se realizó la comparación, aclarando que en cuanto a los radios se refiere, estos si cumplen a cabalidad con lo recomendado; por su parte las tangentes, tan solo en cinco (5) curvas no cumplen, debido a la proximidad de las curvas. Es indispensable saber que actualmente el tren opera a una velocidad muy baja y por tanto esta deficiencia en los elementos geométricos no tiene mayores repercusiones.
107
5. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
A continuación, se describirán las alternativas contempladas para mejorar las condiciones operativas y físicas del corredor de estudio.
5.1. ALTERNATIVA 1: CORREDOR NUEVO
Esta alternativa contempla el trazado de un corredor nuevo con las recomendaciones de la AREMA, con el fin de aumentar las condiciones de confort para pasajeros y una posible incursión de transporte de mercancías de acuerdo al desarrollo económico del sector. Dichos parámetros a mejorar incluyen una nueva trocha en dicho corredor (trocha estándar equivalente a 1435 mm), material rodante con nueva tecnología, velocidades de diseño que oscilan entre los 100 y 150 Km/h, entre otros factores que se describirán a continuación:
MEJORAMIENTO EN EL CONFORT
El diseño geométrico contemplará un trazado encaminado al confort del pasajero, el cual, recorrerá 18,926 Km, en alrededor de 30 minutos y no lo que actualmente se demora en dicho trayecto, 1 hora y 30 minutos, lo que genera en las personas que transita incomodidad no solo por el tiempo en dicho recorrido, sino por las condiciones actuales en las que se encuentra la superestructura.
VELOCIDADES DE DISEÑO
Hoy en día, con la ayuda de la tecnología se ha podido contribuir al desarrollo en temas de transporte, un claro ejemplo de ello, son los trenes de alta velocidad, los cuales mediante motores con mayor potencia permiten alcanzar velocidades superiores a los 200 Km/h. Es por ello, que, con el fin de encaminar a Colombia en el desarrollo del transporte férreo, se contempla unas velocidades en el tramo a operar de 100 Km/h con mercancía y de 150 Km/h para pasajeros.
TROCHA ESTÁNDAR
La trocha no solo influye en la capacidad de carga que puede soportar un corredor, sino también en el diseño del mismo, es por ello, que con el fin de aumentar la capacidad y mejorar el trazado, se contempla la utilización de una trocha estándar la cual corresponde a 1435 mm, lo que aumentaría la capacidad de carga con respecto a la trocha que se encuentra actualmente de 914 mm, tocha yardica, como lo evidencia la experiencia con la vía férrea de Drummond.
PENDIENTES DEL 2% O MENOS
El diseño contempla una pendiente promedio del 0.9%, la cual varía entre 2.73% a 0.0%, con lo cual una locomotora podría remolcar alrededor de 15 plataformas de
108
45 Ton cada una, para un total de 675 Ton en un solo recorrido, con un gasto de combustible promedio de 0.6 galones/km
5.2. ALTERNATIVA 2: TERCER RIEL
Esta alternativa contempla no realizar un diseño geométrico, sino por el contrario la rehabilitación del corredor existente, mediante la inclusión de un tercer riel, el cual estará encaminado a la incursión y actualización del corredor a la trocha estándar sin dejar de lado la utilización de la trocha yardica para el material rodante existente, lo que disminuiría costos de adquisición de material rodante.
Dicha alternativa, conservaría las condiciones geométricas del trazado existente y de igual manera las velocidades con las cuales circulan las locomotoras y el material remolcado en la actualidad, alrededor de 25 Km/h en tramos rectos y 20 km/h en curvas.
Ilustración 46. Ejemplo de tercer riel.50
5.3. ALTERNATIVA 3: MANTENIMIENTO DEL CORREDOR
La alternativa del mantenimiento del corredor contempla no solo el cambio de rieles, traviesa, balasto y demás elementos de la superestructura de acuerdo al diagnóstico realizado en el presente proyecto, sino el cambio del material rodante, con el fin de mejorar las condiciones de confort de los pasajeros y una posible incursión de transporte de mercancías desde los municipios cercanos a Zipaquirá hacía Chía y del mismo modo de Chía a Zipaquirá.
50 Tomado de La Región (shorturl.at/lsBK4). Lunes 13 de Mayo de 2019.
109
Es de aclarar que en ninguna de las tres alternativas se contempla la adecuación de las estaciones La Caro y Zipaquirá para un volumen de almacenamiento a gran escala, debido a que la tecnología en la que va encaminada el presente proyecto, es tener en dichos puntos la logística necesaria que permita el cargue o descargue del tren al camión, contribuyendo así al conocido multimodalismo, en el cual, para el transporte se contempla la utilización de varios modos de transporte como lo son marítimo, aéreo, férreo o vehicular con el fin de aprovechar los beneficios de cada uno de ellos en un tramo en particular.
5.4. EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS PROPUESTAS PARA EL CORREDOR FÉRREO LA CARO – ZIPAQUIRÁ
Teniendo en cuenta diferentes aspectos a evaluar, se generaron los parámetros de evaluación presentes en las alternativas propuestas, tomando como referencia diferentes parámetros relevantes para cualquier proyecto de transporte. De acuerdo a lo anterior, se consolidó una matriz comparativa de evaluación de alternativas aplicándose a las condiciones específicas de optimización del trazado. En esta matriz se asignó una calificación de 1 al 10, siendo 10 la puntuación máxima, con lo cual se generó una calificación a cada uno de los parámetros, a partir de la cual se recomienda una alternativa como la más idónea para ser implementada.
Para las matrices de evaluación de cada alternativa, se determinó un grado de importancia de los parámetros a evaluar, asignándoles un valor cuantitativo cuyo total es 100, para la ponderación de la calificación de las alternativas.
Evaluando las condiciones específicas del corredor férreo La Caro – Zipaquirá como los son: las 3 estaciones ubicadas en La Caro, Cajicá y Zipaquirá, respectivamente, el estado de los componentes de la superestructura, elementos de control del tránsito y las estructuras complementarias que componen en la actualidad el corredor ferroviario, junto con las dos alternativas planteadas que involucran la implementación del tercer riel y la implementación de un nuevo trazado, se establecieron seis (6) parámetros de selección:
1. Costos estimados de inversión: Los costos de inversión, se obtuvieron de
las cantidades estimadas por cada alternativa, tal y como se presentan en los
trazados de cada una de las alternativas, asignándole una calificación mayor a
la alternativa con un menor costo. Cabe resaltar que la optimización de las
estructuras existentes y la inclusión de accesorios adicionales que no se
contemplaron dentro de los presupuestos preliminares, constituirán un monto
constante sin importar la alternativa seleccionada.
Las cantidades preliminares y los costos estimados de inversión para la
alternativa número 1 se muestran en la Tabla 35.
110
Tabla 35. Costos estimados para la alternativa 1.
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
I - CONSTTRUCCIÓN DE CORREDOR FÉRREO
A CONFORMACIÓN DEL TERRAPLEN FERROVIARIO
1 Retiro de superestructura de vía
férrea ml 20,400 $31,894 $650,637,600
2 Excavación mecánica en
material común incluye cargue y transporte
m3 127,998 $19,113 $2,446,424,914
3
Suministro, extendido, nivelación y compactación manual de material de afirmado para relleno terraplén ferroviario, incluye acopio, cargue y transporte.
m3 25,600 $94,204 $2,411,583,871
4
Suministro, extendido, nivelación y compactación de sub-base granular, para capa de forma terraplén ferroviario, incluye acopio, cargue y transporte.
m3 59,732 $125,891 $7,519,768,925
5
Suministro, extendido, nivelación y compactación de gravilla 1/2" a 3/4" para capa de sub-balasto, incluye acopio, cargue y transporte
m3 17,066 $151,826 $2,591,122,335
6 Suministro e instalación de riel
ara 90 lb/yd, incluye transporte y elementos de sujeción.
ml 37,925 $620,747 $23,542,028,614
7
Montaje y nivelación de superestructura de vía férrea, con material de 2o uso, incluye balasto nuevo (1,2 m3/ml de vía)
ml 18,963 $258,007 $4,892,499,019
8 Empradizacion de terraplenes m2 75,849 $22,014 $1,669,737,244
B CONSTRUCCION DE ALCANTARILLADO
9 Concreto de 14 MPA hecho en
obra, para solados m3 405 $648,337 $262,576,485
10 Construcción de alcantarilla con
tuberia de concreto reforzado de 36 pulg.
ml 675 $16,580,000 $11,191,500,000
C MODIFICACIÓN DE LA GEOMETRIA DEL TALUD
11 Reconformación geométrica del
talud m2 75,849 $23,564 $1,787,303,008
12 Excavación en roca y retiro m3 42,666 $73,388 $3,131,171,307
D DRENAJES DE TALUD
111
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
13
Cunetas a pie de talud revestidas en concreto simple de 21 MPA (hecho en obra) de e= 10 cm, incluye acero 1,7 kg/ml, excavación manual, afirmado y formaleta.
ml 9,481 $290,889 $2,758,014,602
E ELEMENTOS DE CONTENCION
14 Muro en gaviones, en malla de
triple torsión y con piedra rajón según INV - ART 681-07
m3 11,946 $268,112 $3,202,993,520
15 Muro en concreto reforzado
hecho en obra de 28 MPA, incluye formaleta.
m3 5,120 $1,120,656 $5,737,667,050
16 Construcción de filtro en el
trasdós del muro, con material drenante, incluye geo textil
m3 102 $260,092 $26,632,995
17 Suministro e instalación de
tubería para lloraderos d=3" ml 2,133 $36,080 $76,969,437
18 Construcción de Filtro Geodren ml 1,138 $212,939 $242,273,391
19 Construcción de Campo de
Infiltracción (5*4) m2 26,547 $207,720 $5,514,365,274
F OTROS ITEMS
20 Localización y replanteo
topográfico m2 85,332 $3,245 $276,902,243
21 Acero de refuerzo FY: 4200
kg/cm2 kg 650,230 $4,709 $3,061,931,240
22 Relleno para estructuras m3 7,088 $89,070 $631,283,625
23 Malla de acero galvanizado
calibre q4, para concreto lanzado, incluye bastones de fijación
m2 56,888 $89,216 $5,075,318,024
24 Concreto lanzado (7 cm- 10 cm
espesor) 21 Mpa m2 56,888 $212,051 $12,063,153,047
25 Pernos de 1 " Acero A36 ml 85,332 $325,878 $27,807,811,720
26 Dren horizontal diámetro 2",
incluye perforación y tubería ud 2,844 $299,792 $852,728,065
27 Anclaje activo con cuatro cables
o torones de 1/2" - 30 Tn incluye suministro e instalación.
ml 21,333 $577,162 $12,312,592,617
28 Pilotes pre excavados de
diámetro 1,50 ml 1,991 $2,567,427 $5,111,950,754
29 Concreto 4000 psi para pilotes
medido sobre sección teórica m3 3,519 $790,642 $2,781,895,665
30 Perforación Con Widia hora 1,759 $1,171,607 $2,061,165,758
31 Descabezado de pilote para
continuidad estructural ud 1,138 $771,343 $877,602,903
32 Pilote pre excavado de d: 0,80 m ml 853 $2,763,077 $2,357,788,037
112
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
33 Malla de triple torsión con cable
de acero m2 - $81,860 $0
34 Acondicionamiento de botadero m3 17,920 $8,056 $144,361,214
35 Bolsas suelo cemento para
aletas de muro ud 1,280 $29,397 $37,627,559
36 Revegetación con biomanto,
reforzado con malla de triple torsión y cables de acero
m2 - $92,446 $0
37 Revegetación de talud m2 - $74,553 $0
38 Suelo Cemento berma m3 - $207,356 $0
39
Suministro de traviesa de concreto (Incluye sujeciones y placas de asiento). Sin mano de obra
Und. 31,604 $360,489 $11,393,050,568
SUBTOTAL COSTO CONSTTRUCCIÓN DE CORREDOR FÉRREO
$166,502,432,630
II - ADMINISTRACIÓN CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MATERIAL RODANTE
40
Puesta a punto, mantenimiento, repuestos, pinturas, servicios contratados para material rodante y carromotores
GL 1 $14,700,000,000 $14,700,000,000
SUBTOTAL COSTOS DE CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO MATERIAL RODANTE MENSUAL
$14,700,000,000
III - ATENCIÓN DE EMERGENCIAS
41 Rubro Fijo para atención de
emergencias. GL 1 $5,907,003,410 $5,907,003,410
SUBTOTAL COSTOS DE ATENCIÓN DE EMERGENCIAS
$5,907,003,410
IV – SEÑALIZACIÓN
42 Piquetes de demarcación de
abscisado ud 57 $85,208 $4,847,311
43 Señales verticales informativas ud 420 $426,039 $178,936,380
44 Reubicación de piquetes de
demarcación ud - $0 $0
SUBTOTAL COSTOS DE SEÑALIZACIÓN
$183,783,691
V - OBRAS COMPLEMENTARIAS
45 Rubro Fijo para atención para
obras complementarias GL 1 $1,074,000,620 $1,074,000,620
SUBTOTAL COSTOS DE OBRAS COMPLEMENTARIAS
$1,074,000,620
113
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
Subtotal Construcción del Corredor + Conservación y Mantenimiento del Material Rodante + Señalización + Atención a Emergencias + Obras
Complementarias $188,367,220,351
Fuente: Elaboración propia.
Las cantidades preliminares y los costos estimados de inversión para la alternativa número 2 se muestran en la Tabla 36.
Tabla 36. Costos estimados para la alternativa 2.
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
I - CONSTTRUCCIÓN DE CORREDOR FÉRREO
A CONFORMACIÓN DEL TERRAPLEN FERROVIARIO
1 Retiro de superestructura de vía
férrea ml 20,400 $31,894 $650,637,600
2 Excavación mecánica en
material común incluye cargue y transporte
m3 127,998 $19,113 $2,446,424,914
3
Suministro, extendido, nivelación y compactación manual de material de afirmado para relleno terraplén ferroviario, incluye acopio, cargue y transporte.
m3 25,600 $94,204 $2,411,583,871
4
Suministro, extendido, nivelación y compactación de sub-base granular, para capa de forma terraplén ferroviario, incluye acopio, cargue y transporte.
m3 59,732 $125,891 $7,519,768,925
5
Suministro, extendido, nivelación y compactación de gravilla 1/2" a 3/4" para capa de sub-balasto, incluye acopio, cargue y transporte
m3 17,066 $151,826 $2,591,122,335
6 Suministro e instalación de riel
ara 90 lb/yd, incluye transporte y elementos de sujeción.
ml 58,325 $620,747 $36,205,267,414
7
Montaje y nivelación de superestructura de vía férrea, con material de 2o uso, incluye balasto nuevo (1,2 m3/ml de vía)
ml 18,963 $258,007 $4,892,499,019
8 Empradizacion de terraplenes m2 75,849 $22,014 $1,669,737,244
B CONSTRUCCION DE ALCANTARILLADO
114
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
9 Concreto de 14 MPA hecho en
obra, para solados m3 405 $648,337 $262,576,485
10 Construcción de alcantarilla con
tuberia de concreto reforzado de 36 pulg.
ml 675 $16,580,000 $11,191,500,000
C MODIFICACIÓN DE LA GEOMETRIA DEL TALUD
11 Reconformación geométrica del
talud m2 75,849 $23,564 $1,787,303,008
12 Excavación en roca y retiro m3 42,666 $73,388 $3,131,171,307
D DRENAJES DE TALUD
13
Cunetas a pie de talud revestidas en concreto simple de 21 MPA (hecho en obra) de e= 10 cm, incluye acero 1,7 kg/ml, excavación manual, afirmado y formaleta.
ml 9,481 $290,889 $2,758,014,602
E ELEMENTOS DE CONTENCION
14 Muro en gaviones, en malla de
triple torsión y con piedra rajón según INV - ART 681-07
m3 11,946 $268,112 $3,202,993,520
15 Muro en concreto reforzado
hecho en obra de 28 MPA, incluye formaleta.
m3 5,120 $1,120,656 $5,737,667,050
16 Construcción de filtro en el
trasdós del muro, con material drenante, incluye geo textil
m3 102 $260,092 $26,632,995
17 Suministro e instalación de
tubería para lloraderos d=3" ml 2,133 $36,080 $76,969,437
18 Construcción de Filtro Geodren ml 1,138 $212,939 $242,273,391
19 Construcción de Campo de
Infiltracción (5*4) m2 26,547 $207,720 $5,514,365,274
F OTROS ITEMS
20 Localización y replanteo
topográfico m2 85,332 $3,245 $276,902,243
21 Acero de refuerzo FY: 4200
kg/cm2 kg 650,230 $4,709 $3,061,931,240
22 Relleno para estructuras m3 7,088 $89,070 $631,283,625
23 Malla de acero galvanizado
calibre q4, para concreto lanzado, incluye bastones de fijación
m2 56,888 $89,216 $5,075,318,024
24 Concreto lanzado (7 cm- 10 cm
espesor) 21 Mpa m2 56,888 $212,051 $12,063,153,047
25 Pernos de 1 " Acero A36 ml 85,332 $325,878 $27,807,811,720
26 Dren horizontal diámetro 2",
incluye perforación y tubería ud 2,844 $299,792 $852,728,065
115
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
27 Anclaje activo con cuatro cables
o torones de 1/2" - 30 Tn incluye suministro e instalación.
ml 21,333 $577,162 $12,312,592,617
28 Pilotes pre excavados de
diámetro 1,50 ml 1,991 $2,567,427 $5,111,950,754
29 Concreto 4000 psi para pilotes
medido sobre sección teórica m3 3,519 $790,642 $2,781,895,665
30 Perforación Con Widia hora 1,759 $1,171,607 $2,061,165,758
31 Descabezado de pilote para
continuidad estructural ud 1,138 $771,343 $877,602,903
32 Pilote pre excavado de d: 0,80 m ml 853 $2,763,077 $2,357,788,037
33 Malla de triple torsión con cable
de acero m2 - $81,860 $0
34 Acondicionamiento de botadero m3 17,920 $8,056 $144,361,214
35 Bolsas suelo cemento para
aletas de muro ud 1,280 $29,397 $37,627,559
36 Revegetación con biomanto,
reforzado con malla de triple torsión y cables de acero
m2 - $92,446 $0
37 Revegetación de talud m2 - $74,553 $0
38 Suelo Cemento berma m3 - $207,356 $0
39
Suministro de traviesa de concreto (Incluye sujeciones y placas de asiento). Sin mano de obra
Und. 31,604 $360,489 $11,393,050,568
SUBTOTAL COSTO CONSTTRUCCIÓN DE CORREDOR FÉRREO
$179,165,671,430
II - ADMINISTRACIÓN CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MATERIAL RODANTE
40
Puesta a punto, mantenimiento, repuestos, pinturas, servicios contratados para material rodante y carromotores
GL 1 $14,700,000,000 $14,700,000,000
SUBTOTAL COSTOS DE CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO MATERIAL RODANTE MENSUAL
$14,700,000,000
III - ATENCIÓN DE EMERGENCIAS
41 Rubro Fijo para atención de
emergencias. GL 1 $5,907,003,410 $5,907,003,410
SUBTOTAL COSTOS DE ATENCIÓN DE EMERGENCIAS
$5,907,003,410
IV – SEÑALIZACIÓN
42 Piquetes de demarcación de
abscisado ud 57 $85,208 $4,847,311
43 Señales verticales informativas ud 420 $426,039 $178,936,380
116
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
44 Reubicación de piquetes de
demarcación ud - $0 $0
SUBTOTAL COSTOS DE SEÑALIZACIÓN
$183,783,691
V - OBRAS COMPLEMENTARIAS
45 Rubro Fijo para atención para
obras complementarias GL 1 $1,074,000,620 $1,074,000,620
SUBTOTAL COSTOS DE OBRAS COMPLEMENTARIAS
$1,074,000,620
Subtotal Construcción del Corredor + Conservación y Mantenimiento del Material Rodante + Señalización + Atención a Emergencias + Obras
Complementarias $201,030,459,151
Fuente: Elaboración propia.
Las cantidades preliminares y los costos estimados de inversión para la alternativa número 3 se muestran en la Tabla 37.
Tabla 37. Costos estimados para la alternativa 3.
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
I - CONSTTRUCCIÓN DE CORREDOR FÉRREO
A CONFORMACIÓN DEL
TERRAPLEN FERROVIARIO
1 Excavación mecánica en material común incluye cargue y transporte
m3 83,199 $19,113 $1,590,176,194
2
Suministro, extendido, nivelación y compactación manual de material de afirmado para relleno terraplén ferroviario, incluye acopio, cargue y transporte.
m3 15,616 $94,204 $1,471,066,161
3
Suministro, extendido, nivelación y compactación de sub-base granular, para capa de forma terraplén ferroviario, incluye acopio, cargue y transporte.
m3 37,034 $125,891 $4,662,256,733
4
Suministro, extendido, nivelación y compactación de gravilla 1/2" a 3/4" para capa de sub-balasto, incluye acopio, cargue y transporte
m3 11,605 $151,826 $1,761,963,188
5 Suministro e instalación de riel ara 90 lb/yd, incluye transporte y elementos de sujeción.
ml 26,168 $620,747 $16,243,999,744
117
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
6
Montaje y nivelación de superestructura de vía férrea, con material de 2o uso, incluye balasto nuevo (1,2 m3/ml de vía)
ml 11,946 $258,007 $3,082,274,382
7 Empradizacion de terraplenes m2 48,543 $22,014 $1,068,631,836
B CONSTRUCCION DE ALCANTARILLADO
8 Concreto de 14 MPA hecho en obra, para solados
m3 284 $648,337 $183,803,540
9 Construcción de alcantarilla con tuberia de concreto reforzado de 36 pulg.
ml 432 $16,580,000 $7,162,560,000
C MODIFICACIÓN DE LA GEOMETRIA DEL TALUD
10 Reconformación geométrica del talud m2 49,302 $23,564 $1,161,746,955
11 Excavación en roca y retiro m3 26,453 $73,388 $1,941,326,210
D DRENAJES DE TALUD
12
Cunetas a pie de talud revestidas en concreto simple de 21 MPA (hecho en obra) de e= 10 cm, incluye acero 1,7 kg/ml, excavación manual, afirmado y formaleta.
ml 6,163 $290,889 $1,792,709,492
E ELEMENTOS DE CONTENCION
13 Muro en gaviones, en malla de triple torsión y con piedra rajón según INV - ART 681-07
m3 8,243 $268,112 $2,210,065,529
14 Muro en concreto reforzado hecho en obra de 28 MPA, incluye formaleta.
m3 3,072 $1,120,656 $3,442,600,230
15 Construcción de filtro en el trasdós del muro, con material drenante, incluye geo textil
m3 65 $260,092 $16,778,787
16 Suministro e instalación de tubería para lloraderos d=3"
ml 1,301 $36,080 $46,951,357
17 Construcción de Filtro Geodren ml 683 $212,939 $145,364,035
18 Construcción de Campo de Infiltracción (5*4)
m2 16,990 $207,720 $3,529,193,775
F OTROS ITEMS
19 Localización y replanteo topográfico m2 59,732 $3,245 $193,831,570
20 Acero de refuerzo FY: 4200 kg/cm2 kg 429,15 $4,709 $2,020,874,618
21 Relleno para estructuras m3 4,890 $89,070 $435,585,701
22 Malla de acero galvanizado calibre q4, para concreto lanzado, incluye bastones de fijación
m2 34,133 $89,216 $3,045,190,814
23 Concreto lanzado (7 cm- 10 cm espesor) 21 Mpa
m2 35,839 $212,051 $7,599,786,420
118
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
24 Pernos de 1 " Acero A36 ml 59,732 $325,878 $19,465,468,204
25 Dren horizontal diámetro 2", incluye perforación y tubería
ud 1,764 $299,792 $528,691,400
26 Anclaje activo con cuatro cables o torones de 1/2" - 30 Tn incluye suministro e instalación.
ml 13,226 $577,162 $7,633,807,423
27 Pilotes pre excavados de diámetro 1,50
ml 1,314 $2,567,427 $3,373,887,498
28 Concreto 4000 psi para pilotes medido sobre sección teórica
m3 2,287 $790,642 $1,808,232,182
29 Perforación Con Widia hora 1,161 $1,171,607 $1,360,369,400
30 Descabezado de pilote para continuidad estructural
ud 717 $771,343 $552,889,829
31 Pilote pre excavado de d: 0,80 m ml 572 $2,763,077 $1,579,717,985
32 Malla de triple torsión con cable de acero
m2 - $81,860 $0
33 Acondicionamiento de botadero m3 12,365 $8,056 $99,609,237
34 Bolsas suelo cemento para aletas de muro
ud 845 $29,397 $24,834,189
35 Revegetación con biomanto, reforzado con malla de triple torsión y cables de acero
m2 - $92,446 $0
36 Revegetación de talud m2 - $74,553 $0
37 Suelo Cemento berma m3 - $207,356 $0
38 Suministro de traviesa de concreto (Incluye sujeciones y placas de asiento). Sin mano de obra
Und. 19,279 $360,489 $6,949,760,846
SUBTOTAL COSTO CONSTTRUCCIÓN DE CORREDOR FÉRREO
$108,186,005,464
II - ADMINISTRACIÓN CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MATERIAL RODANTE
39
Puesta a punto, mantenimiento, repuestos, pinturas, servicios contratados para material rodante y carromotores
GL 1 $14,700,000,000 $14,700,000,000
SUBTOTAL COSTOS DE CONSERVACIÓN Y MANTENIMIENTO MATERIAL RODANTE MENSUAL
$14,700,000,000
III - ATENCIÓN DE EMERGENCIAS
40 Rubro Fijo para atención de emergencias.
GL 1 $5,907,003,410 $5,907,003,410
SUBTOTAL COSTOS DE ATENCIÓN DE EMERGENCIAS
$5,907,003,410
IV – SEÑALIZACIÓN
119
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ÍTEM DESCRIPCIÓN UND. CANT. VLR. UNITARIO VLR. TOTAL
41 Piquetes de demarcación de abscisado
ud 57 $85,208 $4,847,311
42 Señales verticales informativas ud 420 $426,039 $178,936,380
43 Reubicación de piquetes de demarcación
ud - $0 $0
SUBTOTAL COSTOS DE SEÑALIZACIÓN
$183,783,691
V - OBRAS COMPLEMENTARIAS
44 Rubro Fijo para atención para obras complementarias
GL 1 $1,074,000,620 $1,074,000,620
SUBTOTAL COSTOS DE OBRAS COMPLEMENTARIAS
$1,074,000,620
Subtotal Construcción del Corredor + Conservación y Mantenimiento del Material Rodante + Señalización + Atención a Emergencias + Obras
Complementarias $130,050,793,185
Fuente: Elaboración propia.
2. Costos estimados de operación: Este parámetro es asociado a los costos de
operación y el mantenimiento de las estructuras que componen el corredor
férreo, tales como obras hidráulicas, mantenimiento de la superestructura,
junto con cualquier otro componente del sistema ferroviario; cuanto mayor sea
la complejidad del corredor, mayor serán los costos de su operación.
Es indispensable aclarar que el costo estimado de operación para cada una de
las alternativas es igual y están sujetos a pequeñas variaciones, en función de
las tareas a realizar, es por lo anterior que se presentará un costo estimado
mensual, en la Tabla 38.
Tabla 38. Costos estimados de operación mensual.
CORREDOR FÉRREO LA CARO - ZIPAQUIRÁ
ITEM
Descripción Und. Cant
. Vlr. Unitario
Vlr. Total Contrato
inicial
VII - GASTOS DE ADMINISTRACIÓN
A Personal
45 Director de Mantenimiento mes 1 $12,274,625 $12,274,625
46 Ingeniero Territorial mes 0.5 $7,978,507 $3,989,253
47 Auxiliar de Infraestructura mes 0.5 $2,106,826 $1,053,413
48 Operador carromotor mes 2 $1,472,955 $2,945,911
120
49 Caporal mes 1 $1,605,710 $1,605,710
50 Ayudante de vía mes 10.0
0 $982,545 $9,825,452
51 Conductores mes 1 $1,227,461 $1,227,461
52 Topógrafo mes 1 $2,454,926 $2,454,926
53 Cadenero mes 2 $1,227,461 $2,454,923
SUBTOTAL PERSONAL
$37,831,674
B Tripulaciones
54 Maquinistas mes 2 $4,792,903 $9,585,806
55 Ayudantes mes 2.00 $1,797,339 $3,594,678
SUBTOTAL TRIPULACIONES
$13,180,484
C Personal Talleres El Corzo
56 Ingeniero Mecánico mes 1 $7,978,507 $7,978,507
57 Almacenista mes 1 $2,709,225 $2,709,225
58 Mecánicos mes 1 $2,995,564 $2,995,564
59 Ayudantes mes 1 $1,797,339 $1,797,339
60 Soldador mes 1 $2,995,564 $2,995,564
SUBTOTAL TALLERES EL CORZO
$18,476,199
D Alquileres
61 Alquiler de vehículos mes 1 $5,208,687 $5,208,687
SUBTOTAL ALQUILERES
$5,208,687
E Combustibles y Herramienta Menor
62 ACPM, Gasolina, Aceite, Filtros Glob
al 1.00 $26,581,515 $26,581,515
63 Herramienta Menor Glob
al 0.08 $77,736,165 $6,478,014
SUBTOTAL COMBUSTIBLES Y HERRAMIENTA MENOR
$33,059,529
F Otros Gastos
64 Gastos Adm (Incluye arriendos, computadores, consumibles y equipos, servicios públicos y celulares)
mes 1 $9,911,794 $9,911,794
65 Gastos de Viaje por longitud del corredor-Caja Menor mes 1 $4,955,897 $4,955,897
66 Equipo de Topografía mes 1 $4,405,242 $4,405,242
SUBTOTAL OTROS GASTOS
$19,272,933
SUBTOTAL COSTOS PERSONAL DE ADMINISTRACIÓN
$69,488,357
SUBTOTAL COSTOS DIRECTOS DE ADMINISTRACIÓN
$57,541,149
VIII - CONTROL DE TRÁFICO
A Personal control de tráfico
67 Supervisor de Línea mes 1 $5,523,581 $5,523,581
68 Tecnólogo de operaciones mes 1 $2,206,978 $2,206,978
121
69 Coordinador de CBR - Control de Bloqueo de Radios mes 1 $6,137,312 $6,137,312
70 Jefes de estación mes 1 $3,068,656 $3,068,656
71 Personal para 59 Casetas de pasos a nivel (3 turnos) mes 36.0
0 $1,071,099 $38,559,552
SUBTOTAL COSTOS PERSONAL CONTROL DE TRÁFICO
$55,496,079
B Comunicaciones
72 Alquiler radios. Incluye repetidores, enlaces y mantenimiento
mes 1 $528,931 $528,931
SUBTOTAL COMUNICACIONES
$528,931
IX – VIGILANCIA
73 Gerente con Vehículo (24 horas) mes 1 $8,259,828 $8,259,828
74 Supervisores Motorizados (24 horas) mes 1 $8,160,710 $8,160,710
89 Puesto Revisión Km 5 (24 horas) mes 1 $8,160,710 $8,160,710
90 La Caro (24 horas) mes 1 $8,160,710 $8,160,710
SUBTOTAL VIGILANCIA
$32,741,958
X - PROGRAMAS Y ACTIVIDADES SOCIO-AMBIENTALES
A Personal
91 Ingeniero Ambiental mes 0.25 $5,523,582 $1,380,895
92 Profesional Social mes 0.25 $5,523,582 $1,380,895
93 Abogados mes 0.25 $5,523,582 $1,380,895
SUBTOTAL COSTOS PERSONAL
$4,142,685
B Alquileres
94 Alquiler de vehículo. Incluye conductor mes 1 $5,208,687 $5,208,687
SUBTOTAL COSTOS ALQUILERES
$5,208,687
C Implementación de Programas Socio – Ambientales
95 Rubro Fijo Implementación de Programas Socio - Ambientales. En caso que sea requerido por la autoridad ambiental.
GL 0.08 $1,080,676,7
37 $90,056,395
SUBTOTAL COSTOS ALQUILERES
$90,056,395
XI - RUBRO ESTUDIOS Y DISEÑOS PUNTOS CRITICOS O ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS
96 Rubro Estudios y Diseños Puntos Críticos o Estudios Complementarios
GL 1.00 $136,927,23
4 $136,927,23
4
SUBTOTAL COSTOS SEGUROS Y POLIZA TODO RIESGO
$136,927,234
XII – POLIZAS
97 Seguros y Póliza Todo Riesgo GL 1 $56,510,166,
105 $56,510,166,
105
SUBTOTAL COSTOS SEGUROS Y POLIZA TODO RIESGO
$56,510,166,105
Subtotal Personal Administración + Personal Control de Tráfico + Personal
Programas y Actividades Socio-Ambientales (Gastos Mensuales) $129,127,12
1
122
Factor Multiplicador 2
$258,254,242
Subtotal Otros Costos Directos (Costos Directos de Administración + Comunicaciones + Vigilancia + Alquileres Ambientales (Gastos Mensuales))
$96,020,725
Rubro Fijo Programas Socio Ambientales $90,056,395
Rubro Estudios y Diseños Puntos Críticos o Estudios Complementarios
$136,927,234
Seguros y Póliza Todo Riesgo
$56,510,166,105
VALOR IVA 19%
$10,847,370,693
VALOR TOTAL GASTOS ADMINISTRATIVOS, CONTROL DE TRAFICO, VIGILANCIA, PROG. Y ACT. SOCIO-AMBIENTALES, POLIZAS Y ESTUDIOS Y
DISEÑOS (4)
$67,938,795,394
Fuente: Elaboración propia.
3. Uso a las estructuras existentes: Uno de los aspectos que diferencian las
alternativas planteadas, consiste en la clausura de la estación intermedia en el
municipio de Cajicá; por lo anterior, dependiendo de la alternativa analizada se
decidirá el uso de esta estación, lo cual afectará los tiempos de ejecución y la
inversión que debe realizarse. La calificación de este parámetro dentro de la
matriz de comparación, es mayor mientras se considere el uso de las
estructuras actuales.
4. Estandarización del corredor: Este aspecto evalúa la contemplación de los
estándares que se tienen a nivel internacional en el ámbito ferroviario, tales
como el ancho de trocha, uso de material móvil con última tecnología, aspectos
exigidos por la normativa AREMA, entre otros. La calificación de este aspecto,
es mayor mientras más se ciña a los parámetros internacionales.
5. Uso de servidumbres: Se evalúa el uso de cruces interprediales dentro del
trazado de la línea férrea en cada una de las alternativas; para la calificación
del parámetro dentro de la matriz de comparación se asigna la mayor
calificación a la alternativa con el menor número de pasos de servidumbres.
6. Simplicidad: Se evalúa las posibles dificultades que se pudieran tener a la
hora de ejecutar cualquiera de las alternativas propuestas, como pueden ser
aquellas asociadas a las condiciones topográficas del terreno, al uso de
servidumbres, facilidad para el mantenimiento de los elementos de la
infraestructura y otros componentes, entre otros. A mayor simplicidad de la
alternativa, mayor fue la calificación que se le asigno dentro de la matriz de
comparación.
123
7. Relación costo/beneficio: Resultado de la cuantificación hecha entre los
costos estimados de inversión y mantenimiento, en relación con la confiabilidad
del corredor, su simplicidad y los efectos positivos que la implementación de
una alternativa pueda tener en la calidad de vida de las poblaciones
beneficiadas.
Los parámetros de comparación de las alternativas se presentan consolidados en la matriz expuesta en la Tabla 39.
Tabla 39. Matriz de comparación de las alternativas.
VARIABLE Nº ANÁLISIS GRADO DE
IMPORTANCIA
ALTERNATIVA
1 2 3
1 Costos
estimados de inversión
Inversión estimada para la construcción y/o adecuación de los componentes
del corredor férreo.
20% 8 7 9
2 Costos
estimados de operación
Inversión estimada asociada a la operación y el
mantenimiento de los componentes
del corredor.
10% 8 8 8
3 Intervención a las estructuras
existentes.
Se evalúa el impacto y el número de
intervenciones a las estructuras existentes.
10% 7 7 9
4 Estandarización
del corredor
Evaluación del ancho de trocha del
corredor, uso de tecnología en el material móvil y
cumplimiento de los estándares de la
AREMA.
20% 9 7 7
124
VARIABLE Nº ANÁLISIS GRADO DE
IMPORTANCIA
ALTERNATIVA
1 2 3
5 Uso de
servidumbres
Se evalúa la necesidad de utilizar pasos
interprediales en los trazados
proyectados
15% 8 9 9
6 Simplicidad del
sistema
Influencia de las condiciones
topográficas, los usos del suelo y las
longitudes del corredor
proyectado, en la sencillez del
trazado y de los procesos
constructivos
10% 9 8 8
7 Relación
costo/beneficio
Proporción de las bondades
presentadas por la alternativa frente a
la inversión
15% 9 7 7
SUMATORIA 100% 8.4 7.5 8.1
Fuente: Elaboración propia.
Cada una de las alternativas propuestas presenta ventajas y desventajas asociadas a los parámetros de análisis establecidos, en la Tabla 40 ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.se presenta un análisis comparativo entre las ventajas y desventajas de las mismas.
Tabla 40. Ventajas y desventajas de cada alternativa planteada.
ALTERNATIVA NÚMERO 1 NÚMERO 2 NÚMERO 3
125
ALTERNATIVA NÚMERO 1 NÚMERO 2 NÚMERO 3
Ventajas
Representa un gran
avance para el país, dado que le permite unirse a la tendencia mundial del transporte férreo, cumpliendo con los parámetros internacionales.
Su diseño eta pensado y propuesto en concordancia con los planes de desarrollo nacional para la zona de afectación.
Permite mantener el corredor actual, evitando la generación de nuevas servidumbres.
No requiere de una gran inversión, frente a las demás alternativas, además permite mantener el trazado actual.
Desventajas
Para su
implementación requiere la demolición y retiro de la mayoría de la infraestructura existente.
No cuenta con todos los parámetros establecidos en la AREMA.
No cuenta con
todos los parámetros establecidos en la AREMA.
Su infraestructura obedece a parámetros y elementos fuera del contexto internacional tales como el ancho de trocha.
Fuente: Elaboración propia.
A modo de comparación, a continuación, se presenta la comparación de los modos férreo y carretero, en diferentes ámbitos, para el transporte de pasajeros y de mercancía, cada una analizada separadamente.
La situación de la comparación, se resume, para el transporte de pasajeros en la movilización de la capacidad total del tren, el cual es 196 pasajeros versus el transporte de la misma cantidad de personas en el modo carretero, empleando buses con disponibilidad de 30 personas, la información que sirve como insumo para la comparación, se presenta en la Tabla 41.
Tabla 41. Información inicial para la comparación de los modos de transporte, para la movilización de pasajeros.
MODO CARRETERO MODO FÉREO
126
PASAJEROS 196
DISTANCIA (Km) 42.6 38
CONSUMO (gal/Km) 0.3 0.4
VALOR DIESEL ($/GAL) $8,674
CANTIDAD DE OPERARIOS POR VEHÍCULO
1 3
VALOR DIARIO DE OPERADORES $50,000.00 $440,000.00
VALOR DE ADMINISTRACIÓN POR KM
$655,293.29 $819,116.61
VELOCIDAD PROMEDIO DE OPERACIÓN (KM/H)
65 110
Fuente: Elaboración propia.
Ahora, una vez determinadas las características iniciales, en la Tabla 42 se presenta los resultados de la comparación anteriormente mencionada.
Tabla 42. Comparación del transporte de pasajeros, entre los modos carretero y férreo.
MODO
CARRETERO MODO FÉREO OBSERVACIONES
CAPACIDAD VEHÍCULOS 30 49
NO. VEHÍCULOS 7.00 4.00 Se necesita solamente una locomotora con 3
vagones.
TIEMPO DE VIAJE (MINUTOS)
39.32 20.73
COMBISTIBLE (GAL) 89.46 15.2
Para el modo férreo solo se necesita una locomotora, mientras
que para el modo carretero se necesitan
7 buses.
VALOR COMBUSTIBLE $775,976.04 $131,844.80 Suponiendo que el
combustible se compra al precio del mercado.
TOTAL OPERADORES 7 3 Se necesita solamente una locomotora con 3
vagones. VALOR SALARIO
OPERADORES $350,000.00 $440,000.00
VALOR ADMINISTRACIÓN DE
VIAJE $27,915,494.23 $31,126,431.36
TOTAL GASTOS $29,041,470.27 $31,698,276.16 $2,656,805.89
127
Fuente: Elaboración propia.
De manera análoga, en la Tabla 43 se presenta la información primaria de la comparación correspondiente para el transporte de mercancías.
Tabla 43. Información inicial para la comparación de los modos de transporte, para la movilización de mercancías.
MODO CARRETERO MODO FÉREO
CARGA (TON) 450
DISTANCIA (Km) 42.6 38
CONSUMO (gal/Km) 0.4 0.6
VALOR DIESEL ($/GAL) $8,674
CANTIDAD DE OPERARIOS POR VEHÍCULO
1 3
VALOR DIARIO DE OPERADORES $83,333.33 $440,000.00
VALOR DE ADMINISTRACIÓN POR KM
$1,054,922.91 $1,241,085.78
VELOCIDAD PROMEDIO DE OPERACIÓN (KM/H)
60 100
Fuente: Elaboración propia.
La respectivamente comparación para la movilización de mercancías se muestra en la Tabla 44.
Tabla 44. Comparación del transporte de mercancías, entre los modos carretero y férreo.
MODO
CARRETERO MODO FÉREO OBSERVACIONES
CAPACIDAD VEHÍCULOS
31 30
NO. VEHÍCULOS 15.00 15.00 Se necesita solamente una locomotora con 3 vagones.
TIEMPO DE VIAJE (MINUTOS)
42.60 22.80
COMBISTIBLE (GAL) 255.6 22.8
Para el modo férreo solo se necesita una locomotora,
mientras que para el modo carretero se necesitan 7
buses.
VALOR COMBUSTIBLE
$2,217,074.40 $197,767.20 Suponiendo que el
combustible se compra al precio del mercado.
TOTAL OPERADORES
15 3 Se necesita solamente una locomotora con 3 vagones.
128
VALOR SALARIO OPERADORES
$1,250,000.00 $440,000.00
VALOR ADMINISTRACIÓN
DE VIAJE $44,939,716.09 $47,161,259.64
TOTAL GASTOS $48,406,790.49 $47,799,026.84 $607,763.65
CONCLUSIONES DE LAS ALTERNATIVAS
Considerando las ventajas y las desventajas de las alternativas propuestas, se recomienda que se implemente la alternativa N° 1, debido a que, al realizar un nuevo trazado, el cual cumpla con los requerimientos técnicos y operacionales, se estaría dando un gran avance en la reactivación del modo ferroviario, reduciendo en gran manera los tiempos y costos de operación, por otra parte, lo contemplado por esta alternativa, se articula de manera perfecta a los planes en materia de transporte intermodal que tiene el gobierno nacional.
129
6. DISEÑO DE LA LÍNEA FÉRREA LA CARO-ZIPAQUIRÁ
Con el fin de realizar el trazado de una línea férrea en la cual se modifiquen las condiciones para potencializar el transporte tanto de mercancías como de pasajeros en el tramo férreo La Caro hasta Zipaquirá, cabe aclarar que dicho diseño se realizará bajo las recomendaciones que estipula la AREMA, normatividad ADIF y bibliografía consultada. Para este, se planteó una línea que comunica la estación La Caro, actualmente en funcionamiento, hasta el municipio de Zipaquirá.
Como primera medida, se estableció unos parámetros de velocidades, tanto en transporte de mercancías como de pasajeros, ancho de trocha, entre otros, bajo las condiciones que se describen en la Ilustración 39Ilustración 39. Sistemas de explotación de líneas de alta velocidad. Fuente: Adaptada de A. López Pita (2000); Cabe aclarar que dichos parámetros son establecidos por los diseñadores, los cuales se evidencian en la Tabla 45, bajo los criterios descritos en la sección “483.7 DIAGNÓSTICO GEOMÉTRICO Y PARÁMETROS DE DISEÑO”:
Tabla 45. Parámetros del diseño geométrico de la línea férrea.
DESCRIPCIÓN VALOR
Velocidad pasajeros (km/h) 150
Velocidad mercancía (km/h) 100
Gravedad (m/s^2) 9,81
Trocha (mm) 1435
Ancho (mm) 1505
Radio mínimo (m) 1480
Fuente: Elaboración propia.
Aunque según la bibliografía consultada existen varias formas de obtener los radios mínimos, se realizará bajo los parámetros de López Pinta, para lo cual, con el radio asumido, el cual se obtuvo después de verificar de manera iterativa las condiciones de insuficiencia y exceso de peralte, como se describe a continuación:
ℎ𝑇 =𝑉2 ∗ 𝑠
𝑅 ∗ 𝑔
Donde:
ℎ𝑇: Peralte teórico, m 𝑉: Velocidad, m/s. 𝑠: Ancho de trocha, m.
𝑅: Radio mínimo, m. 𝑔: Gravedad, m.
130
Ahora bien, de acuerdo a la bibliografía consultada se toma un peralte práctico de 140 mm, basados en el tipo de transito T3, tráfico mixto, se obtendrá el exceso de peralte en el transporte de mercancías y una insuficiencia de peralte en el transporte de pasajeros, mediante la ecuación expresada con anterioridad en el presente documento.
Por otro lado, de acuerdo a las condiciones particulares obtenidas con anterioridad y corroboradas con la bibliografía se obtiene los parámetros mínimos horizontales con los cuales se diseñará la línea férrea de La Caro-Zipaquirá, presentados en la Tabla 46:
Tabla 46. Parámetros horizontales de la línea férrea.
DESCRIPCIÓN VALOR
Velocidad pasajeros (km/h) 150
Velocidad mercancía (km/h) 100
Gravedad (m/s^2) 9,81
Trocha (mm) 1435
Ancho (mm) 1505
Radio mínimo (m) 1480
Peralte teórico viajeros (mm) 180
Peralte teórico carga (mm) 80
Peralte práctico (mm) 140
Insuficiencia de peralte (mm) 39,96
Exceso de peralte (mm) 60,02
Fuente: Elaboración propia.
Ahora bien, partiendo de la premisa de dar una transición entre un tramo recto y una curva, se plantea una longitud de transición, para obtener el peralte con el fin generar un confort en los pasajeros e incidentes en la operación de los trenes tanto de pasajeros como de mercancías, para lo cual se asumen una velocidad vertical de 0.3 m/s² (parámetro entre 0.3 y 0.8, según normatividad AREMA) la cual será la tasa de crecimiento que describirá la rueda exterior mientras se eleva hasta el peralte máximo (curva), para con ello, tener las condiciones mínimas requeridas en los tramos horizontales, los cuales se resumen en la Tabla 47:
Tabla 47. Parámetros horizontales según recomendaciones AREMA y normatividad ADIF.
DESCRIPCIÓN VALOR
Velocidad pasajeros (km/h) 150
Velocidad mercancía (km/h) 100
Gravedad (m/s^2) 9,81
Trocha (mm) 1435
Ancho (mm) 1505
Radio mínimo (m) 1480
Peralte teórico viajeros (mm) 180
131
DESCRIPCIÓN VALOR
Peralte teórico carga (mm) 80
Peralte práctico (mm) 140
Insuficiencia de peralte (mm) 39,96
Exceso de peralte (mm) 60,02
Aceleración vertical (m/s^2) 0,30
Longitud de la curva de transición pasajeros (m) 162,92
Longitud de la curva de transición mercancía (m) 48,27
Longitud de transición (m) 162,92
Fuente: Elaboración propia.
Posterior a ello, se contempla los parámetros verticales como se describen en la sección 3.8.2 Diseño vertical, en la cual se tienen dos locomotoras para diseño (pasajeros y mercancía), las cuales corresponden a una locomotora a diésel BR218 para el transporte de mercancías mientras que para el transporte de pasajeros se tendrá un tren pendular diésel-eléctrica de unidades múltiples de alta velocidad VT605 de las cuales se obtienen sus fichas técnicas las cuales se anexan al presente documento.
Partiendo del criterio del diseñador y de las condiciones para una operación adecuada que tendrá la capacidad para remolcar 15 plataformas con un peso bruto de 45 t cada una, con lo cual, se obtiene la resistencia al avance, posterior a ello, se obtiene una pendiente máxima del 0.9% para cumplir con las condiciones descritas en la Tabla 48:
Tabla 48. Parámetros verticales en la línea férrea La Caro-Lenguazaque.
DESCRIPCIÓN VALOR
Velocidad pasajeros (km/h) 150
Velocidad mercancía (km/h) 100
Tipo de locomotora Locomotora a diésel BR218
Masa de la locomotora (T) 79,5
Masa de plataforma cargada (T) 45
Número de plataformas 15
Masa total (T) 754,5
Peso locomotora (eje-T) 20
Potencia locomotora (HP) 2763
Potencia locomotora (KW) 2060
Número de eje 2
Altura locomotora (m) 3,136
Ancho de locomotora (m) 4,275
Área frontal (m^2) 13,4064
Resistencia al avance (Kg/T) 1,251
132
Pendiente (mm/m) 8,768
Pendiente (%) 0,9%
Fuente: Elaboración propia.
Posterior a ello, se describen las curvas y sus parámetros geométricos:
6.1. PARÁMETROS GEOMETRICOS
6.1.1. CURVAS CLOTOIDES O ESPIRALES
El presente diseño contempla tanto el confort de los pasajeros como la facilidad en la conducción sobre las curvas y las tangentes, por lo cual, las curvas presentes en el diseño corresponden a curvas espirales simétricas con una curva circular simple, dichos parámetros a tener en cuenta, se establecieron de acuerdo a las especificaciones de la AREMA y las condiciones evaluadas con anterioridad en el presente documento.
Es de aclarar, que la AREMA establece dos ecuaciones con el fin de conocer la longitud máxima y mínima, las cuales para el presente diseño corresponden a 104.16 m y 72.86 m, para el caso particular, tomamos un valor de 105 m para la longitud de las espirales, tanto de entrada como de salida:
𝐿𝑒𝑚á𝑥 = 62 ℎ𝑝
𝐿𝑒𝑚𝑖𝑛 = 1.63 𝐼 𝑉
Donde:
ℎ𝑝: Peralte práctico, in
𝐿𝑒𝑚á𝑥: Longitud máxima de la espiral, ft
𝐿𝑒𝑚𝑖𝑛: Longitud mínima de la espiral, ft
𝐼 ∶ Insuficiencia de peralte, in
𝑉: Velocidad, mi/h
Usando el software AutoCAD Civil, el cual, mediante los parámetros ingresados en el mismo, incluye restricciones que, si bien solo aplican para vías férreas, son ajustables y controlables mediante dicho programa:
133
Ilustración 47. Planta del corredor mediante AutoCAD Civil.
Ahora bien, los resultados obtenidos mediante el software se muestran en la Tabla 49.
Tabla 49. Resultados arrojados por AutoCAD Civil, para el diseño horizontal.
Nº TIPO LONGITUD ORIENTACIÓN P.K. INICIAL P.K. FINAL RADIO
1 Línea 5352.591m N0° 15' 49"E 34+000.00m 39+352.59m
2.1 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
39+352.59m 39+457.59m
2.2 Espiral-
Curva-Espiral 533.087m
39+457.59m 39+990.68m 1500.000m
2.3 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
39+990.68m 40+095.68m
3 Línea 3381.836m N24° 38' 13"E 40+095.68m 43+477.51m
4.1 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
43+477.51m 43+582.51m
4.2 Espiral-
Curva-Espiral 951.386m
43+582.51m 44+533.90m 1500.000m
4.3 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
44+533.90m 44+638.90m
5 Línea 36.637m N15° 42' 51"W 44+638.90m 44+675.54m
6.1 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
44+675.54m 44+780.54m
6.2 Espiral-
Curva-Espiral 1424.736m
44+780.54m 46+205.27m 1500.000m
6.3 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
46+205.27m 46+310.27m
7 Línea 439.117m N42° 43' 03"E 46+310.27m 46+749.39m
8.1 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
46+749.39m 46+854.39m
8.2 Espiral-
Curva-Espiral 1078.846m
46+854.39m 47+933.24m 1500.000m
8.3 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
47+933.24m 48+038.24m
9 Línea 621.504m N2° 30' 08"W 48+038.24m 48+659.74m
10.1 Espiral- 105.000m
48+659.74m 48+764.74m
134
Nº TIPO LONGITUD ORIENTACIÓN P.K. INICIAL P.K. FINAL RADIO
Curva-Espiral
10.2 Espiral-
Curva-Espiral 561.038m
48+764.74m 49+325.78m 1500.000m
10.3 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
49+325.78m 49+430.78m
11 Línea 87.330m N22° 56' 19"E 49+430.78m 49+518.11m
12.1 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
49+518.11m 49+623.11m
12.2 Espiral-
Curva-Espiral 1099.589m
49+623.11m 50+722.70m 1500.000m
12.3 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
50+722.70m 50+827.70m
13 Línea 330.289m N23° 04' 24"W 50+827.70m 51+157.99m
14.1 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
51+157.99m 51+262.99m
14.2 Espiral-
Curva-Espiral 1370.944m
51+262.99m 52+633.93m 1500.000m
14.3 Espiral-
Curva-Espiral 105.000m
52+633.93m 52+738.93m
15 Línea 223.725m N33° 18' 13"E 52+738.93m 52+962.65m
Fuente: Elaboración propia.
6.1.2. PARAMETROS GEOMETRICOS DE LAS CURVAS VERTICALES
Ahora bien, con el fin de contemplar el perfil del corredor a diseñar, se evalúa mediante el software los componentes que en este son incluidos con el fin de que aplique a las condiciones de una vía férrea, para el cual fue diseñado.
La AREMA, dentro de sus parámetros a evaluar, también contempla un radio mínimo y máximo en las curvas verticales, para lo cual, se evalúan mediante las siguientes ecuaciones, dando lugar a nuestro radio de diseño de 6 000 m.
𝑅𝑣𝑚𝑖𝑛 = 0.25 𝑉2
𝑅𝑣𝑚á𝑥 = 0.35 𝑉2
Donde:
𝑅𝑣𝑚𝑖𝑛: Radio vertical mínimo, m
𝑅𝑣𝑚𝑖𝑛: Radio vertical máximo, m
𝑉: Velocidad, mi/h
Por lo cual, a continuación, se muestra el perfil del corredor y sus elementos geométricos de las curvas parabólicas simétricas, de acuerdo a los parámetros ingresados en el software:
135
Ilustración 48. Perfil del corredor, obtenido mediante AutoCAD Civil.
De la misma forma que el diseño horizontal, en la Tabla 50 se presentan los resultados del diseño vertical para el corredor férreo.
Tabla 50. Resultados arrojados por AutoCAD Civil, para el diseño vertical.
Nº P.K. ELEVACIÓN INCLINACIÓN TIPO DE CURVA
LONGITUD DE CURVA
RADIO DE CURVA
1 34+000.00m 2563.561m
2 34+475.00m 2568.919m 1.13% Convexo 232.130m 6000 m
3 35+164.66m 2550.017m -2.74% Cóncavo 213.758m 7800 m
4 38+831.21m 2550.005m -0.00% Cóncavo 26.799m 6000 m
5 42+325.00m 2565.599m 0.45% Convexo 62.787m 6000 m
6 42+930.00m 2561.969m -0.60% Cóncavo 55.152m 6000 m
7 43+614.05m 2564.152m 0.32% Cóncavo 62.466m 6000 m
8 44+623.66m 2577.884m 1.36% Convexo 44.975m 6000 m
9 44+927.36m 2579.739m 0.61% Convexo 87.586m 6000 m
10 45+886.19m 2571.597m -0.85% Cóncavo 4.968m 6000 m
11 46+739.76m 2565.055m -0.77% Cóncavo 107.786m 6000 m
12 47+279.39m 2570.614m 1.03% Convexo 84.471m 6000 m
13 47+830.18m 2568.533m -0.38% Cóncavo 35.579m 6000 m
14 50+837.26m 2575.004m 0.22% Cóncavo 129.285m 7875 m
15 51+909.67m 2594.917m 1.86% Convexo 42.678m 6000 m
16 52+962.65m 2606.980m 1.15%
6.2. DISEÑO DE LA PLATAFORMA Y CAPAS INFERIORES
La plataforma entendiendo está como la estructura en la cual se soportará tanto los rieles como las traviesas, con el fin de transmitir las cargas al suelo existente. Para definir las especificaciones de dicha estructura, se definirá un suelo determinado, para después mediante la cantidad de ejes equivalentes, se realizará el diseño preliminar de la superestructura.
136
6.2.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS SUELOS DISPONIBLES
Con el fin de realizar el estudio de la estructura, se usará un suelo con las condiciones suficientes para soportar la estructura, con lo cual, tendremos suelos con más del 60% de finos, por lo cual, de acuerdo a la clasificación de la siguiente ilustración, se tendrá un suelo tipo QS1.
Ilustración 49. Clasificación de suelos en función de diversos parámetros.51
6.2.2. CARACTERÍSTICAS DEL SUELO A CIMENTAR.
Para la determinación del suelo donde se fundará la estructura, se asumirá un suelo con un CBR del 4%, por lo cual, se obtendrá el módulo de elasticidad dinámico Ed de 400, mediante la siguiente ecuación:
51 Clasificación de suelos en función de diversos parámetros. Se han supuesto una serie de
simplificaciones. Para ver el detalle completo ir a La voie Ferrée, de Jean Alias, Ed. Enrolles, París
137
𝐸𝑑 = 100 𝐶𝐵𝑅
Donde:
𝐸𝑑: Módulo de elasticidad dinamico, Kg/cm²
𝐶𝐵𝑅: Ensayo de Relación de Soporte de California, %.
6.2.3. TRÁFICO DE LA VÍA
La red férrea establecida en el presente estudio contempla el desplazamiento desde La Caro hasta el municipio de Zipaquirá, por lo cual, dicho corredor será utilizado tanto de transporte de pasajeros como de carga, por lo cual, se establecen unos horarios de acuerdo a las horas pico y valle establecidas para el transporte de personas, de acuerdo a la Tabla 51.
Tabla 51. Distribución del transporte férreo en el corredor La Caro-Zipaquirá
HORA DE SALIDA
HORA DE LLEGADA
TIPO DE TRANSPORTE INICIO-FIN DE RECORRIDO
5 6 PASAJEROS CARO-ZIPA
6 7 PASAJEROS ZIPA-CARO
7 8 PASAJEROS CARO-ZIPA
8 9 PASAJEROS ZIPA-CARO
9 10 CARGA CARO-ZIPA
10 11 CARGA ZIPA-CARO
11 12 PASAJEROS CARO-ZIPA
12 13 PASAJEROS ZIPA-CARO
13 14 CARGA CARO-ZIPA
14 15 CARGA ZIPA-CARO
15 16 CARGA CARO-ZIPA
16 17 CARGA ZIPA-CARO
17 18 PASAJEROS CARO-ZIPA
18 19 PASAJEROS ZIPA-CARO
19 20 PASAJEROS CARO-ZIPA
20 21 PASAJEROS ZIPA-CARO
21 22 PASAJEROS CARO-ZIPA
22 23 PASAJEROS ZIPA-CARO
23 24 CARGA CARO-ZIPA
0 1 CARGA ZIPA-CARO
1 2 CARGA CARO-ZIPA
2 3 CARGA ZIPA-CARO
3 4 PASAJEROS CARO-ZIPA
4 5 PASAJEROS ZIPA-CARO
138
Ahora bien, de acuerdo al material rodante determinado para el diseño, se han descrito las siguientes características, consignadas en la Tabla 52.
Tabla 52. Peso de material rodante en el corredor férreo La Caro-Zipaquirá.
DESCRIPCIÓN NUMERO DE
RECORRIDOS VALOR
Peso locomotora diésel BR218 (T) 10 79,5
Peso vehículo VT605 (T) 14 232
Peso de plataformas cargadas en cada recorrido (T) 10
675
Por consiguiente y con base en la bibliografía consultada se tiene que el tráfico que circulará por el corredor, se calcula de acuerdo a las siguientes ecuaciones:
𝑇𝑓1 = 𝑇𝑣 + 𝐾𝑚 𝑇𝑚 + 𝐾𝑡 𝑇𝑡
𝑇𝑓2 = 𝑆 𝑇𝑓1
Donde:
𝑇𝑓1: Transito ficticio, Toneladas brutas. 𝑇𝑣: Tonelaje diario de viajeros, Toneladas brutas. 𝐾𝑚: Coeficiente de valor 1,15 para vías con tráfico normal y 1,30 para vías
con tráfico preponderante de ejes de 20 toneladas.
𝑇𝑚: Tonelaje diario de mercancías, Toneladas brutas. 𝐾𝑡: Coeficiente de valor 1.4 𝑇𝑡: Tonelaje diario de locomotoras, Toneladas brutas. 𝑇𝑓2: Trafico ficticio diario
𝑆: Coeficiente indicativo de las características comerciales de la vía (1.1 para vías que transporten pasajeros con velocidades menores a 120 Km/h; 1.2 para líneas que transporten viajeros entre 120 y 140 Km/h y 1.25 para el resto de líneas)
Con lo cual, se establece que por la línea proyectada se tendrá un tráfico de 15.155 Toneladas diarias brutas, con lo cual, de acuerdo a la normatividad ADIF, se clasifica como en un grupo 1C con un tráfico entre 14.000 y 28.000 toneladas. Con lo cual, se tendrá un espesor de 0.45 m utilizando traviesas de concreto con una longitud menor a 2.4 m, de acuerdo a la siguiente ilustración.
139
Ilustración 50. Espesores de balasto y subbalasto.52
Por consiguiente, de acuerdo a la normatividad RENFE, AREMA y ADIF; dicho espesor estable unos criterios para ser distribuidos entre balasto y subbalasto, por lo anterior, se establece que cada una de las capas de subbalasto y el balasto serán de 0.20 m, además de tener traviesas de hormigón con una longitud menor a 2.40 m y separadas entre ellas a una longitud de 0.60 m. Ahora bien, con el fin de continuar con el diseño de la estructura, se establecen los siguientes espesores tanto para la capa de anticontaminante como para la capa de fundación de acuerdo a la siguiente ilustración:
52 NORMA TECNICA ADIF. Cuadro con la clasificación UIC para definir el espesor total e.
140
Ilustración 51. Estructuras de acuerdo a la capa de soporte.53
Con lo cual, se tendrá un material de filtro, el cual se asemeja a un geotextil, el cual impedirá el paso de material granular al suelo existente. Después de este, se considera una capa de 0.15 m de una capa anticontaminante y una capa de 0.15 m de espesor para la capa de fundación, para las capas mencionadas se tienen las siguientes especificaciones:
53 NORMA TÉCNICA ADIF. Cuadro con las opciones de estructuras en función de clase de suelos,
plataforma y tratamientos de la capa de forma.
141
Ilustración 52. Especificaciones para la capa de anticontaminante y capa de fundación.
Por último, se establece un esquema en el cual se resume los espesores de la estructura de acuerdo a los parámetros establecidos:
Ilustración 53. Espesores de la estructura del corredor La Caro-Zipaquirá
142
7. CONCLUSIONES
El corredor férreo que une la estación La Caro, en las afueras de la capital, con el municipio de Zipaquirá, representa una importante línea férrea, que beneficia diferentes aspectos de la sociedad, entre los que más destaca el económico debido a la gran concentración de industrias del sector y demás campos de la economía local, además del gran beneficio social que recibe la comunidad, principalmente los estudiantes de las universidades aledañas, tales como la Universidad Militar Nueva Granda, la Universidad de La Sabana, entre otras; sin embargo los aditamentos y características físicas de la superestructura no se encuentran en un estado que permita potenciar al máximo esta línea; el principal problema radica en la velocidad restringida, justamente por los parámetros de la superestructura, siendo la más notoria el ancho de trocha y su tránsito por los centros poblados, exactamente por el municipio de Cajicá y en su llegada a Zipaquirá, además de las múltiples intersecciones con las vías, conocidos como pasos a nivel.
Si bien actualmente el corredor opera únicamente los fines de semana para el tránsito de pasajeros y ocasionalmente para el transporte de carga, este se podría utilizar a diario para cumplir las dos funciones; lo anterior se puede implementar siempre y cuando se cumplan los requisitos técnicos necesarios, para lo cual se hace imperante evaluar las condiciones actuales en cuanto a operación y estado físico de la superestructura.
Como resultado del presente trabajo, el cual dentro de su contenido contempla el diagnostico anteriormente mencionado, se puede concluir que los componentes de la superestructura en términos generales no se encuentran en su nivel máximo de servicio, especialmente las traviesas, las cuales dentro del corredor se encuentran en diferentes materiales, madera y concreto; estos elementos en su mayoría se encuentran fisurados longitudinalmente y presentan fallos ocasionados por las condiciones climáticas; ligado a las traviesas se hallan los elementos de sujeción que varían dependiendo del material de la traviesa, siendo clavos para las de madera y clips para las fabricadas en concreto; el estado de estos elementos, dentro del corredor es de bastante deterioro para los clavos, destacándose su ausencia en gran parte de las traviesas, en tanto que los clips no presentan mayores dificultades debido principalmente a su tiempo de servicio el cual es relativamente corto.
Los rieles presentes en el tramo de análisis, presentan múltiples patologías siendo las de mayor frecuencia aquellas conocidas como “Shelling o descascaramiento” y “Desgaste normal”, debidas principalmente por la acción de frenado o disminución del material móvil y operación normal del sistema, respectivamente; es indispensable mencionar que los rieles presentan en gran medida resaltos ocasionados por la falta de unión mediante soldadura entre los segmentos de rieles. De manera análoga el balasto también sufre de múltiples patologías y en
143
tramos específicos su carencia es evidente, debido a la severidad del vuelo de las partículas por el paso del tren.
El componente más notorio dentro de un sistema férreo sin duda alguna es el material rodante, que, para el caso particular de estudio, el inventario es bastante amplio contando con un total de 98 vehículos, distribuidos entre locomotoras, plataformas, tolvas y carromotores, de los cuales el 84% se encuentra en capacidad de operar sin dificultades, mientras que el 16% se encuentra imposibilitado puesto que presenta algún daño mecánico; por otra parte, debido a la baja operación del corredor, algunos elementos se encuentran ubicados en otros corredores donde la operación es mayor. Evaluando todo el sistema se hace necesario evaluar las características geométricas del corredor, de las cuales se puede concluir que existe n total de 16 curvas, de las cuales sus elementos básicos como radios cumplen en la totalidad, en cuanto a las tangentes de las curvas, los análisis arrojaron que seis de ellas no cumplen con lo estipulado por la AREMA, en concordancia con ello se tiene la baja velocidad de operación.
En términos generales se puede concluir que el corredor no cuenta con las características necesarias, en materia de infraestructura, elementos geométricos y material rodante, para funcionar al tope de su capacidad o en gran parte de ella, debido principalmente al ancho de trocha con la que cuenta, la cual es trocha yardica de 914 milímetros quien limita en gran medida su velocidad de operación, a este hecho se une el trazado actual el cual pasa por el municipio de Cajicá, esencialmente por la zona urbana. Teniendo en cuenta la cantidad de industrias y fabricas del sector y la potencial demanda de la necesidad de transportar sus productos y mercancías de forma rápida, segura y económica, además de la creciente demanda de transportar pasajeros; el tren surge como una solución categórica y eficiente a esta necesidad; pero dadas las condiciones actuales, determinadas mediante el diagnóstico de sus elementos, enunciadas en el presente trabajo, se concluye que si bien el tren es la solución de mayor eficiencia, con las condiciones actuales, este deseo por la reactivación del sistema ferroviario no tendrá un impacto apreciable en los municipios directamente afectados, es por lo anterior que después del planteamiento y estudios de tres alternativas de solución a este problema, se concluye que la alternativa que presenta la mejor viabilidad y consigo la mayor pre-factibilidad es el cambio de trazado por uno nuevo, evitando el municipio de Cajicá y de esta manera aumentar la velocidad de operación.PP
144
145
8. BIBLIOGRAFÍA
AGENCIA NACIONAL DE INFRAESTRUCTURA (ANI). PLAN MAESTRO DE TRANSPORTE INTERMODAL 2015 – 2035. Bogotá D.C. 2015.
CADENA MORA, Camilo A, SILVA DÍAZ, C. Ingenieros Civiles. Bogotá D.C. 2016. Pág. 71. DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD FERROVIARÍA DEL CORREDOR FACATATIVÁ – BOGOTÁ CON SUS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ACTUALES. Universidad Católica De Colombia. Facultad de Ingeniería.
DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO NACIONAL DE ESTADÍSTICA (DANE). Boletín Censo general Zipaquirá 2005. Bogotá D.C. 2005.
EMPRESA COLOMBIANA DE VÍAS FERREAS “FERROVÍAS”. 2010. Reglamento De Movilización De Trenes. Bogotá, Colombia. Editorial Ferrovías. P.8.
GRISALES CÁRDENAS James. Diseño geométrico de carreteras. Segunda edición. Bogotá: ECOE Ediciones, 2013. 501p.
GUARÍN PRIETO PAULA A., TORRES RAMÍREZ LUIS F., Todo Lo Que Necesitas Saber Sobre Las Asociaciones Publico Privadas De Iniciativa Privada. Bogotá D.C. POCURADURÍA GENERAL DE LA NACIÓN. 2015. P. 9 – 10.
NORMA TECNICA ADIF. Cuadro con la clasificación UIC para definir el espesor total e.
POYO CALVO, Francisco J, PIÑA JURADO Rafael, GUTIERRES LORENTE José, LÓPEZ DE OÑA Juan. Diseño y características de la vía ferroviaria. Granada. Grupo editorial universitario. 2005. 8p.
TOBAR SILVA, Julián. ¡Nos dejó!. En: Revista Semana. Vol.; 1 No. Especial 474 (Sep. 2018); p. 106 – 107.