notas ffcc u02 infraestructura
DESCRIPTION
FerrocarrilesTRANSCRIPT
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 1
INGENIERIA DEL TRANSPORTE ITransporte Ferroviario
Unidad 2Infraestructura - la va frrea
UCA. Facultad de ciencias Fisicomatemticas e ingeniera.
2008
Juan Pablo Martnez Roberto Agosta
2
Introduccin
La lnea frrea es la infraestructura en sentido amplio. Comprende la zona de va (zona de camino, derecho de va) ocupada por la infraestructura propiamente dicha, sobre la cual se construye la superestructura, o va frrea.
La zona va es una franja de terreno de ancho variable. En nuestro pas en terreno llano, del orden de 30 m. Se ensancha o angosta en funcin de obstculos, topografa, necesidades comerciales, etc.
Dentro de la zona de va se construye la obra bsica. En terreno llano es un terrapln cuya funcin es elevar la cota de la va para evitar inundaciones y transmitir los esfuerzos verticales al terreno natural.
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 2
3
Introduccin
El plano de formacin o subrasante sigue aproximadamente la altimetra proyectada para la va. Sobre dicho plano se instala la superestructura, o sea la va frrea propiamente dicha. Esta se compone de:
Rieles.Durmientes.Balasto.Fijaciones.Otros
4
A 30 cm( 1:1
)
( 2 - 3 % )
( 60 cm )
( 45 cm )
Subrasante
Balasto (posicin, transmisin de esfuerzos, drenaje)
DurmienteFijacin
Riel
Estructura de Va
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 3
5
6
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 4
7
Par montado
Peso suspendido
TrochaSe mide a 10/15 mm
debajo de la superficie de rodadura
Pestaa
Llanta
Mun
eje
Rodamiento
8
Juego de la va
1.435 (+1.470 / - 1.432) mmtrocha
Nueva 1.426 / Gast. 1.410 milmetros
Juego J : normal = 1.435 1.426 = 9 mm
mnimo = 1.432 1.426 = 6 mm
mximo = 1.470 1.410 = 60 mm
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 5
9
La capacidad portante de la va se expresa en toneladas por eje.
Los ferrocarriles norteamericanos llegan hasta 35 ton/eje. ste parece ser el lmite superior normalmente aplicado, ya que
pesos axiales superiores implican altsimas tensiones en la superficie de contacto rueda riel que producen fenmenos metalogrficos perjudiciales a la durabilidad de rieles y ruedas.
El peso por eje admisible por la va depende de varios factores: De la resistencia del riel, determinada por la calidad del acero, por el
dibujo de la seccin transversal (que determina el momento de inercia) y por el peso por unidad de longitud. Los rieles en uso en ferrocarriles modernos tienen pesos de entre 50 y 75 kg por metro lineal.
Capacidad Portante
10
Sigue De los durmientes.
Estos pueden ser de madera dura, de acero o de hormign. Cualquiera sea el tipo de durmiente, la distancia entre stos
determina la solicitacin del riel que trabaja como una viga. La capacidad portante de la va depende entonces de la
cantidad de durmientes colocados por kilmetro. Esto suele variar entre 1500 y 1800 por kilmetro.
El tipo y espesor de la capa de balasto. En vas con circulacin importante se coloca balasto de piedra grantica en un espesor de 20 cm por debajo de la cara inferior del durmiente.
La calidad del suelo en el plano de formacin. La superestruc-tura debe asegurar el drenaje de aguas de lluvia evitando que el agua acumulada afloje la resistencia del plano de formacin.
Capacidad Portante
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 6
11
F
A1
A2
A3
Riel
Durmiente
BalastoA1
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 7
13
Rieles Son dos barras paralelas, de acero, separadas entre s por una distancia invariable, la trocha, dentro de un margen de tolerancia.
Sus funciones son:
Sustentacin: soportar el peso de los vehculos a travs de la reaccin que se establece en la superficie rueda-riel.
Guiado: proveer en interaccin con el perfil de la rueda al guiado de los ejes de los vehculos
Cconicidad de la rueda Esfuerzo transversal entre la cara interna del riel
(en relacin al eje de la va) y la cara externa de la pestaa de la rueda.
Traccin y frenado: los rieles son el nico elemento fsico de contacto con el tren y es a travs de ellos que se aplica el esfuerzo tractivo que hace avanzar el tren, as como el esfuerzo de retardador que lo hace detenerse.
14
Rieles
El acero es de alta calidad, con 0,7% a 0,8% de contenido de carbono, y se usan aleaciones especiales, ms duras, para colocar en puntos comprometidos (curvas, fuertes pendientes, etc.) o en piezas crticas de los aparatos de va.
La caracterstica principal del riel es su peso, expresado en kilos por metro. En nuestro pas la mayora de las lneas principales de trocha ancha recientemente renovadas tienen rieles de 50 kg/m; hay unos pocos tramos suburbanos con riel de 60 kg/m.
Los rieles se laminan y salen de fbrica en barras de 18 m o de 36 m. Antes de ir a la obra suelen soldarse en barras, usndose la soldadura elctrica. Y al colocarse en la va, segn lo permita el resto de la superestructura, pueden soldarse en longitudes indefinidas, mediante el procedimiento aluminotrmico.
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 8
15
Rieles PERFIL:
Cabeza Patn Alma
Cabeza (Hongo)
Sus funciones son: Repartir las cargas de zonas donde se produce el contacto
llanta riel al resto de la cabeza Permitir radios de acuerdo con el alma Mantener margen para el desgaste vertical y, el lateral
producido en curvas radio reducido El desgaste es de aproximadamente: 1 mm/ 80 millones de
toneladas brutas.
16
RielesPatnSus funciones son:
Brindar resistencia al vuelco transmitir las presiones al durmiente.
AlmaSus funciones son:
Espesor suficiente para dar resistencia al corte Altura para aumentar el momento de inercia
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 9
17
Tercer Riel
18
Reciben el esfuerzo vertical transmitido a travs de la superficie de contacto con el patn del riel.
El riel va sujeto al durmiente por un dispositivo de fijacin La presin que recibe el durmiente del patn del riel se atena en
la cara inferior en que aqul est en contacto con el balasto.
Los durmientes deben soportan los esfuerzos verticales transmitidos por el riel y la reaccin transmitida por el balasto.
Asimismo trasladan al balasto los esfuerzos transversales y longitudinales.
Los durmientes son en general de madera dura cuya provisin es cada vez ms difcil (tambin razones ambientales) por lo que adquieren inters otros tipos de durmientes:
De acero. De hormign, monoblock. De hormign, bi-block.
Durmientes
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 10
19
1
20
Llanta cnica e inclinacin del riel
primitivo moderno
r < rr > r
r
vista en planta
vista en corte
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 11
21
El mejor balasto es de piedra partida granitica.
Es de piedras duras partida de tamao de 25 a 50 mm.
La forma angulosa de las piedras permite una trabazn que facilita la transmisin del esfuerzo de la cara inferior del durmiente a la subrasante.
Permite por su granulometra el drenaje y evacuacin rpida de aguas de lluvia.
Amortigua vibraciones por rozamiento de ridos. Hace posible mediante bateado mecnico la rectificacin
rpida de la nivelacin y trazado.
Balasto
22
Espesor de 10 a 20 cm segn el trfico bajo durmientes de madera, y de 15 a 25 cm bajo durmientes de hormign. En vas de alta velocidad el mnimo es 30 cm.
Subbase: Una o ms capas compactadas con pendiente transversal 4 %.
En la Argentina muchos ferrocarriles fueron construidos procurando bajar el costo inicial. La aplicacin ms rudimentaria es la va sin balasto.
El durmiente se entierra bajo una capa de suelo, permitiendo el crecimiento de la vegetacin en medio de la va.
La base se afloja cuando llueve lo que puede daar mucho la va y ser motivo de descarrilamiento.
Se interrumpe el trnsito hasta que se seque.
Balasto
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 12
23
BalastoDurmiente (en madera: 12 x 24 ) longitud = trocha + 1m separacin en vas principales = 60 cm (entre 1100 y 1700/km)Otros materiales: hormign armado y pretensado / metlicos
Balasto: piedra grantica de aristas vivas de entre 2 y 6 cm con desgaste LA 25%. Entre 1700 y 3000 ton/m de va segn trocha.
Pd = P / (b d)h 30 cm
d = 90 cm
P
Zona sin compactar
Long.durmiente
t
b
Pd = P / [ (2h + b) d ] adm
Durmiente
45
24
Fijaciones
Funciones mecnicas: Mantener el ancho de la va (trocha) Evitar el vuelco del riel Mantener apretado el patn del riel al durmiente Impedir el desplazamiento longitudinal del riel Conseguir una elasticidad adecuada en el apoyo del riel con
el durmiente.
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 13
25
Fijaciones Clasificacin:
Directas: El anclaje al durmiente proporciona el esfuerzo de apriete (clavos de va, tirafondos)
Indirectas: El riel se apoya sobre una placa anclada al durmiente. El esfuerzo de apriete es sobre la placa
Mixtas: Con placa, pero el anclaje es el mismo que proporciona el esfuerzo de apriete
26
Fijaciones Clasificacin:
Adems, segn la reaccin del elemento de apriete conrelacin a desplazamientos verticales:
Elsticas (Pandrol, Nabla, Vossloh)
Rgidas
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 14
27
Rieles y fijaciones
28
Material chico Eclisas: son barras de acero
que mediante bulones unen dos rieles contiguos.
Suele tener 6 agujeros, y se sujeta a cada riel con 3 bulones.
La forma debe ser plenamente acorde con la del riel, para que haya un apoyo perfecto.
El paso de cada eje solicita la eclisa y se produce un movimiento relativo a los rieles, con un desgaste gradual que lleva al aflojamiento. Cuando esto alcanza cierto lmite, se colocan suplementos.
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 15
29
Material chico
Anclas de va Los esfuerzos longitudinales que soportan los rieles los
hacen desplazarse en forma gradual: En las zonas de arranque de los trenes. En rampas y pendientes.
Para evitar este efecto se coloca el ancla, una pieza que toma el riel por el patn, en forma elstica.
El ancla se coloca al lado del durmiente y si el riel tiende a caminar el ancla lo acompaa pero topa con el durmiente, a su vez contenido por el balasto.
30
Rieles y fijaciones - anclas
Inclinacin hacia adentro 1:20
Peso : 50 a 70 kg/mResistencia: 70 a 90 kg/mm2
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 16
31
Soldadura Las juntas con eclisas son el punto dbil de la va.
Entre riel y riel hay siempre una luz, que tiene en cuenta la dilatacin
Interrumpe la lisura de la rodadura, produciendo el golpe de va. Con el tiempo las eclisas se desgastan y se afloja el balasto debajo de los durmientes inmediatos, dando lugar a un creciente descenso de uno de los rieles, antes que la rueda toque el siguiente.
A medida que esto sucede, aumenta la fuerza del golpe, que deteriora al propio riel y a la rueda, as como es causa de disconfort para los pasajeros.
El mantenimiento en buen estado de las juntas es una tarea costosa.
Para evitarla se sueldan los rieles contiguos formando barras ms largas.
32
GliboGlibo mnimo de obra
Todo vehculo debe poder circular sin embestir obstculos fijos como seran los puentes, edificios, postes de seales, columnas de sostn de la lnea area elctrica, etc.
Se define as un perfil o seccin transversal a la va que es una figura dentro de la cual no debe estar ninguna construccin o instalacin fija.
Glibo de material rodante Todo material rodante que se autorice a circular sobre un dado
ferrocarril, deber estar inscripto en un perfil de mxima denominado glibo de material rodante. Esta figura cabe dentro del glibo mnimo de obra, con un margen de seguridad suficiente.
Los glibos deben normalizarse en las grandes redes ferroviarias nacionales o internacionales.
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 17
33
Glibo de tren rodante
Argentina
Trocha ancha
enwww.cnrt.gov.ar
NSR
34
Glibo de tren rodante
Argentina
Trocha angosta
NSR
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 18
35
NSR
Glibo de tren
rodanteinferior
Argentina
Trocha angosta
36
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 19
37
Contra riel
Contra riel
Agujas
38
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 20
39
Enlaces
Tijeras
40
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 21
41
42
Cambio de Va
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 22
43
Cambio pasando la
esmeriladora
Corazn
Contrarriel
44
Haz de vas
Cambio recto a la derecha
Contrarriel
Cambio simtrico
-
20/10/2008
Planeamiento del Transporte Roberto D. Agosta Pgina 23
45Aparatos de va
Enlace
Cambo izquierdo
Ingls doble
46