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Parte Ferrocarriles 1. ¿Qué es el ferrocarril y cuáles son las funciones de la vía? El ferrocarril es un sistema de transporte en el que los vehículos son guiados unidireccionalmente sobre la vía por intermedios de elementos metálicos (llanta – riel)....

Parte Ferrocarriles 1. ¿Qué es el ferrocarril y cuáles son las funciones de la vía? El ferrocarril es un sistema de transporte en el que los vehículos son guiados unidireccionalmente sobre la vía por intermedios de elementos metálicos (llanta – riel). Esta es la razón por la cual a la vía no debe estudiarse de manera aislada sino como un sistema rueda-riel, que utiliza la adherencia para poder transmitir los esfuerzos de tracción. Las funciones de la vía son: - Guiar al material rodante evitando que estos descarrilen. - Soportar las fuerzas verticales, horizontales y longitudinales que le producen la circulación de los trenes. - Transmitir esas fuerzas a la plataforma (infraestructura de vía) a través de la superestructura de vía (riel, durmiente, fijaciones y balasto). - Garantizar una confiabilidad en la circulación de los trenes. - Conseguir una alta disponibilidad operativa Si tenemos en cuenta que un tren que transporta unos 60-70 vagones, equivale en carga y en gasto de combustible a 200 de camiones. Los trenes de transporte apenas compiten con el colectivo porque la velocidad de los trenes de transporte es muy lenta (60 km/h y a veces disminuye a 12km/h), por lo tanto, no dan un servicio “eficiente” (en Arg). El costo de las vías ronda el millón de dólares por km. 2. ¿Qué es la vía férrea y cuáles son los elementos que la componen? La vía férrea, denominada también línea férrea o ferrocarril, es la parte de la infraestructura ferroviaria que une dos puntos determinados del territorio en de manera unidireccional y por rozamiento. Los elementos que las componen son: plataforma de la vía, superestructura, como carriles y contracarriles, traviesas y material de sujeción, obras civiles como puentes, viaductos y túneles, e instalaciones de electrificación, de señalización y seguridad y de telecomunicación de la vía, caminos de servicio, y los elementos que permiten el alumbrado. Para construir una vía férrea, es necesario realizar movimientos de tierra y obras complementarias (puentes, alcantarillas, muros de contención, drenajes, etc.). Las características esenciales de la misma son: resistencia (para que no se deforme), flexibilidad (debe tener cierta elasticidad para que las reacciones que se producen no sean tan grandes ni violentas, y suficiente rigidez para soportar cargas no suspendidas) y continuidad (tanto en planta como en perfil). 3. ¿Como trabaja estructuralmente la vía? La vía trabaja como una viga sobre lecho elástico debido a su propio peso y la forma de comportarse del balasto, elemento destinado al apoyo y a la distribución de cargas en el terreno, y contención. Unidireccional Apoyada, rozamiento de elementos metálicos Guiada No puede dejar de rodar La verificación es escalonada, primero verificamos el riel y despues los durmientes. Si no nos dan los durmientes los ponemos más cerca, el riel no es conveniente porque viene de china y es caro 4. Mencione los elementos de la infraestructura de una vía. ¿Cómo se agrupan? Los elementos de las líneas ferroviarias se agrupan en: ✓ vía, dentro de ella se distinguen: o la subestructura de la vía es el conjunto de obras de tierra y de fábrica necesarias para construir la plataforma sobre la que se apoya la superestructura de vía. (Obras de tierra: terraplenes, las trincheras y los túneles y, obras de fábrica: los puentes, viaductos, drenajes y pasos a nivel) o La superestructura de la vía es el conjunto integrado por los carriles, contracarriles, las traviesas, la placas, las sujeciones, los aparatos de vía y, en su caso, el lecho elástico formado por el balasto, así como las demás capas de asiento, sobre el que estos elementos apoyan. ✓ instalaciones ferroviarias: dispositivos, los aparatos y los sistemas que permiten el servicio ferroviario y las edificaciones que los albergan (electrificación, las de señalización y seguridad y las de comunicaciones). Entre las instalaciones de electrificación se encuentran la línea aérea de contacto, denominada también catenaria y las subestaciones y las líneas de acometida energética, entre las de señalización y seguridad, los sistemas que garanticen la seguridad en la circulación de trenes. ✓ caminos de servicio, que permiten acceder a la vía y a las instalaciones ferroviarias. 5. Grafique la estructura de una vía simple de trocha ancha/media etc describiendo cada elemento que componen la infraestructura y la superestructura de la misma. La estructura de la vía está constituida por: La infraestructura. Formada por el terreno, la plataforma, zanjas, etc. La superestructura. Formada por el riel, los durmientes, fijaciones y el balasto. Infraestructura: Terreno natural: minerales, sales, perjudican las fijaciones metálicas, por eso se coloca suelo compactado. Nivelación: debe ser perfecta ya que las pendientes son por mil y tenemos muy poca elevación Terraplén: suelo compactado: la altura depende de la zona y de las cargas que reciba, y el soporte que va a tener la hiper estructura. Plataforma o Plano de formación: Es suelo compactado por capas, y la subrasante y/o plano de formación tiene la función de soportar los esfuerzos que le proporciona los componentes de la vía (la superestructura compuesta por riel, durmientes, uniones, fijaciones, balasto), no debiendo sufrir deformaciones. Con una pequeña pendiente para que evacue el agua, entre 3 a 4 cm por metro. Con una pendiente mayor, es decir 1:1 no tendríamos la estabilidad necesaria y si tenemos una pendiente menor, es decir 1:2 tendríamos un excesivo aporte de suelo en la conformación del terraplén y una extracción mayor de suelo en una trinchera El ancho de la plataforma debe ser tal que cuando se monte la vía y se aporte piedra balasto esta no se caiga, debe tener una banquina como indican las normas. El ancho de la plataforma depende del tipo de trocha y están en el orden de los 5,20 a 6,00 m para la trocha ancha Las zanjas laterales en desmonte necesitan y son motivo de una conservación permanente para evitar que se tapen y mantener siempre las pendientes que permitan evacuar el agua de lluvia a los puntos más bajos. Superestructura: Balasto: Es la capa de material que se coloca sobre el plano de formación en espesor de aprox 30 cm para que haya una buena distribución de carga, y debajo de los durmientes, a fin de proporcionar un buen apoyo a la estructura de vía. Si es malo el balasto, se puede limpiarlo regularmente o hacer una altura mayor. Durmientes: Es una pieza de sección rectangular (si son de madera) con la función principal de mantener a los rieles de la vía con la separación establecida (trocha) y lograr la distribución de las cargas recibidas por ambos rieles al balasto. Riel/Carril: Es un elemento de la vía sobre la que encajan las ruedas del ferrocarril para poder circular. Fijaciones: Es un elemento para fijar los rieles de un tendido ferroviario a los durmientes, de manera que se mantenga el ancho de diseño de la vía. 6. ¿Qué es el riel? ¿Qué función cumple y cuáles son sus características para un óptimo desempeño? Graficar Arriba de los durmientes van los rieles sobre la que encajan las ruedas del ferrocarril. Para que no se abran los rieles tienen que estar paralelos y mantenerse fijos, para fijar los rieles, se usan un sistema de anclaje a los durmientes. El riel cumple simultáneamente las funciones Camino de rodadura, Elemento portante Elemento de guiado unidireccional de las llantas en su movimiento Resistir las tensiones que reciben de los esfuerzos estáticos y dinámicos ejercidos por el material rodante, y transmitirlas a los restantes elementos que componen la vía (la transmiten a los durmientes). Servir de conductor de la corriente eléctrica necesaria para la señalización y en caso de líneas electrificadas Para que un riel pueda soportar estas múltiples funciones en servicio, deben cumplir con las siguientes exigencias: - Alta resistencia al desgaste; - Alta resistencia a la compresión; - Alta resistencia a la fatiga; - Alto límite elástico, - Alta resistencia a la tracción y elevada dureza; - Alta resistencia a la rotura; poder ser soldado; - Alto grado de pureza de los componentes; y buena calidad de la banda de rodadura. El perfil de riel utilizado es el Vignole, que está constituido por tres partes, que son: - Hongo o cabeza, es la que se utiliza como superficie de rodamiento y está expuesta a las mayores solicitaciones y sufre el desgaste. Debe tener un alto y ancho suficiente, dependiendo del calibre de cada riel. - Alma, es el elemento de espesor reducido que tiene la función de unir el hongo con el patín, asegurando la transmisión de las cargas desde el hongo al patín. - Patín, constituye la base del riel y su parte inferior es plana, lo que permite su apoyo a los durmientes y debe tener un ancho suficiente, con el fin de distribuir la carga sobre los durmientes. Para vías no principales no se necita un riel pesado, por el contrario, en otros lugares principales (más trenes, carga, trocha, etc) se usan rieles de mayor porte. ¿Cómo se transportan? sobre la misma vía, y se va armando la nueva vía a continuación de la existente, circulando por la existente. Defectos internos (solo son Defectos externos: Defectos superficiales por tráfico visibles una vez que alcanzan el muy pesado: Aplastamiento simple, hongo, alma o patín y progresan Hundimiento local de la Fisuras capilares de con el tráfico. Se detectan superficie de rodamiento, pequeña dimensión, mediante ultrasonido): Desgaste ondulatorio, Fisuras en la superficie del Fisuras longitudinales Picadura o escamado, riel, horizontales o verticales, Carcas de patinadas, Fisuraciones en el canto Fisuras transversales, Descascarado, zurco, de rodadura, Burbuja, ampolla o vacío línea. Perdida leve de material interno, en la banda de rodadura, Defectos internos en las Rajaduras en la banda de soldaduras. – rodadura, Desprendimiento del canto de rodadura. Roza en el sector interno. Desgaste del riel: Se define como el límite, en función del área consumida del hongo del riel, 25 a 30 % de su sección. Desgaste vertical del hongo del riel: desgaste natural de la superficie de rodamiento como consecuencia de las toneladas transportadas. Desgaste lateral del hongo del riel: se origina por el contacto de la pestaña en la parte lateral del hongo. Más característico en curvas. La llanta toca en un solo punto del riel, la carga pasa por un solo punto. 7. ¿Qué son los durmientes? Que función cumple, cuales deben ser sus características y requisitos. ¿Qué tipos de durmientes conoce? Mencione dimensiones y de que dependen las mismas. Grafique Son elementos de sección rectangular (de madera) o variable (de hormigón) que van arriba del balasto, perpendicular a la via, pueden ser simples, para puentes, cambios o apoyo del tercer riel, y tienen como función: - Mantener a los rieles de la vía con la separación establecida (trocha); - Distribución de las cargas recibidas por ambos rieles al balasto (esfuerzos verticales, esfuerzos inerciales horizontales y esfuerzos transversales originados por los rieles). - No ceder ni deformarse ante los esfuerzos recibidos; - Permitir amortiguación ante los esfuerzos dinámicos recibidos; - Disminuir el impacto acústico; - Soportar las fijaciones sin dañar el entorno de la madera y que estas puedan desempeñarse ante la retención de los esfuerzos longitudinales y laterales que son exigidos los rieles. Estos van separados cada 70cm aproximadamente. (esta separación se calcula en si en función de la carga que va a transmitir el tren, tipo de riel, característica de balasto y plataforma El durmiente común de vía tiene las siguientes dimensiones 0,12 m x 0,24 m x 2,70 m, el largo depende de la trocha. La distancia entre durmientes es aproximadamente 60-70 cm, por calculo, porque el momento flector que se genera en la vía y se transmite a los durmientes y el durmiente a los balastos. Si el riel no soporta ese momento flector lo que hacemos es achicar la separación de durmientes o mejorar la calidad del balasto. Otra función seria poner un riel más grande pero sería antieconómico. Los durmientes en la vía deben respetar una uniformidad en la distribución y en la escuadría. Los tipos de durmientes que existen son: Madera: Son los durmientes más usados en Argentina. La madera más apta para la construcción de durmientes es el quebracho colorado. No deben presentar nudos ni grietas. Deben presentar las aristas vivas y estar talladas para la posterior colocación de rieles. y su peso es de aprox. 100 kg el de quebracho colorado y de 70 kg para el de quebracho blanco tratado. Hormigón: Los durmientes de hormigón pueden ser monobloque o bibloque (más económicos), los primeros están formados por una sola pieza de hormigón armado, mientras que los durmientes o traviesas bibloque constan de dos piezas de hormigón unidas por una barra de hierro (riostra). Hay durmientes de hormigon con una silleta, que arriba se pone una goma y encima va apoyado el riel. Producen una menor vibración, menor ruido y mas confort, pero son mas caros que los de madera. Otros: metálicos y las aerotraviesas. Los problemas de los durmientes de hormigón es que cuando se ponen las fijaciones puede que se partan, por eso aca se usa madera, ya que no se parten al ser elástica la madera. Los defectos más comunes en los durmientes de madera son: rajaduras (afectan todo el espesor), grietas, grieta medular, acañonado (hueco en la cabeza del dte. por pudrición de la médula), pudrición, fractura, acebolladura (separación entre anillos), taladrado, atabacado, nudo, presencia de la albura, agujeros, alabeo (abarquillado, combado, curvatura lateral simple, curvatura lateral doble, revirado o torcedura). Cuando se cambia un durmiente, es recomendable dejar el nuevo 10mm más alto, que es lo que se estima que bajará con el paso de los primeros trenes. A su vez, no siempre el durmiente nuevo tiene el mismo espesor que el que quitamos, por lo que en función de esto deberemos agregar o quitar balasto. La entalla que tienen es donde apoya el riel, esta entalla tiene una pequeña pendiente y se realiza para conseguir: - Correcto contacto en la banda de rodamiento entre la llanta y el riel. - Capacidad de retención lateral y trocha. - Evitar el golpeteo del tren con los rieles, acomodándose solo Primitiva: movimiento repetitivo, choca contra el riel y zig zaguea Moderno: pendiente: entalla en el durmiente → se estabiliza el tren con esa pendiente. 8. Movimiento de lazo El defecto en la trocha, como también el juego entre la trocha y el par montado, da lugar al movimiento de lazo. El juego de la trocha vía – par montado y la conicidad de las ruedas origina el movimiento de “lazo” o serpenteo Las irregularidades de nivelación longitudinal dan lugar al movimiento de los vehículos y al efecto de galope, que genera falta de confort en los pasajeros. Las irregularidades en la nivelación transversal dan lugar al balanceo de los vehículos. Por otro lado, si el riel no está fijo al durmiente se puede mover transversalmente por el golpeteo constante que va haciendo el tren, entonces se abre la trocha y se cae. 9. ¿Qué es el balasto? Describa qué función cumple, cuáles deben ser sus características y requisitos. ¿Qué tipo de balasto conoce? Mencione dimensiones y espesores óptimos de balasto. Grafique Es un conjunto de piedras partidas, canto rodado o algún otro material similar que se tenga en la zona. Tiene varias funciones: Entre durmientes sirve para aportar estabilidad longitudinal y transversal, otorgando rigidez que no permite el movimiento Distribución de carga: del durmiente al suelo en forma “triangular” hacia la plataforma Permite el drenaje de agua: si el agua se acumula se puede producir el congelamiento de la misma en zonas frías o puede producir vegetación y ésta se mete entre la llanta y el riel, puede provocar descarrilamiento. Por esto, se coloca un balasto de granulometría con gran porosidad para que permita el escurrimiento; Actúa como lecho elástico, reduce las fuerzas dinámicas y las transmite al plano de formación. Amortiguar el esfuerzo que ejerce la vía. El vagón va golpeando constantemente el riel, entonces ese esfuerzo lateral es absorbido por el balasto, si no se me iría la vía por movimiento del durmiente. También para el esfuerzo transversal en las curvas El coeficiente de balasto determina la calidad del balasto. Es la presión necesaria para producir un hundimiento de 1 cm en el balasto (2 kg/cm2 a 10 kg/cm2). Materiales: arcilla, canto rodado, piedra partida. La curva granulométrica del balasto de piedra está definida por norma (aprox 70mm). Lo ideal es que sea de una sola granulometría para que el agua pueda escurrir. La capa de balasto tiene un espesor dependiendo de la carga que tenga el tren. El espesor de balasto nos indica la calidad de vía, a más espesor tenemos mejor calidad de vía. Cuando el balasto se colmata se realiza depuración con pico y pala (con pico y pala se remueve el balasto sucio, se deja secar al sol, luego se zarandea para eliminar los finos y las impurezas y se vuelve a colocar en la vía). La norma argentina dice que como mínimo tengamos que tener 30cm por debajo del durmiente, si bien el balasto sigue por encima, esto hace que tengamos una óptima distribución de cargas, si no tenemos esta altura, toda la carga se va directo a la plataforma y se rompe (al suelo compactado) En Argentina se utiliza tierra en ramales secundarios, es de bajo costo y fácil obtención, pero se comporta deficientemente ante las exigencias operáticas, por su baja capacidad portante y deficiente drenaje. Si no tenemos piedra partida “balasto” podemos poner escoria de altos hornos, también pueden ser de canto rodado, aunque el canto rodado no sirve tanto como la piedra partida porque cuando se lo somete a compresión tiene una rotura mucho más rápida que el balasto (piedra partida) El ensayo Los Ángeles – La – determina la resistencia a la abrasión y está definido en un %. Cuando más alto es este valor más desgaste sufre la roca. La norma en uso en la argentina indica un valor de La ≤ 30% Una vía esta estable y definitiva al millón de toneladas que pasaron. Pero llega a una estabilización del 95% a las 100.000 toneladas. 10. ¿Qué es la trocha de una vía? ¿Cómo se mide, cuáles conoce? Graficar Se denomina trocha o ancho de vía a la separación entre los carriles, la cual coincide con la separación entre ruedas del material rodante. Se mide entre caras internas, tomando como punto de referencia el ubicado entre 10 mm y 15 mm por debajo del plano de rodadura de ambos rieles y en forma perpendicular al eje de las vías. En Argentina hay cuatro tipos de trochas Trocha ancha: 1676 mm Trocha media: 1435 mm (mundial) Trocha métrica: 1000 mm Trochita: 750 mm Cuanto mayor longitud tiene la trocha, trenes de mayor carga porque la carga esta mas repartida sobre el balasto y la plataforma. La elección de la trocha es una de las primeras decisiones cuando se proyecta una nueva línea ya que, tener diferentes trochas en un mismo país/región dificulta la explotación integral de estos ferrocarriles ya que no pueden continuar los trenes. En Argentina esto llevó a la construcción de playas de transferencias condicionando mayores costos al transporte por ferrocarril. Lo que se hace es ir, descargar el material, cargarlo en otro tren que tenga la trocha que sigue y ahí seguir. Se puede utilizar 2 tipos de tochas en el mismo carril, utilizas 1 riel a la derecha y 2 a la izquierda, pero producís más desgaste en el que te queda solo. ¿Cómo medís o corroboras la horizontalidad transversal? Con un nivel “tipo de mano” 11. Graficar un par montado, mencionando cada elemento que lo componen. Que es “el juego” de la viga. Graficar El eje está metido a presión sobre las ruedas, con máquinas especiales. Es muy costoso ya que esto tiene que ser a una velocidad y temperatura determinada y son registrados. Si hay un cambio de estas variables, por ejemplo, una velocidad más rápida, puede ser que tenga menor diámetro. El contacto llanta-riel es metal a metal y por lo tanto la fricción es muy pequeña, mayor cuanto más carga se lleve. Por esto, una característica importante es la forma de frenado. Esto se hace con un sistema similar al de una bicicleta. Se usan Zapatas que mediante un sistema de vacío comprime y lo frena, no lo comprime del todo porque si no el contacto hierro con hierro haría que patine. Peso suspendido: va apoyado el bogui en el lado exterior. 1 bogui: 2 par montados El vagón va apoyado en 2 bogies, 8 llantas en total. La locomotora tiene 2 bogies, 12 ruedas. El bogie es un elemento en el cual van a apoyar los vagones luego y está formado por dos o tres pares montados Se denomina “juego de la vía” al espacio anular entre la cara interna del riel y la cara interna de la pestaña, para que no rocen continuamente (esto generaría desgaste, ruido y posibles descarrilos). Si el riel no está fijo al durmiente, se puede mover transversalmente por el golpeteo constante que va haciendo el tren, entonces se abre la trocha y se cae. 12. ¿Puede circular una locomotora de mas de 80tn? En Argentina no se permite llevar mas de 20 tn por eje. Las locomotoras pesan 120 ton, tienen 2 bogies (uno en cada extremo) y cada bogie tiene 3 ejes, los cuales soportan 20 ton/eje (lo que quiere decir que cada rueda aplica una carga concentrada de 10 toneladas en el punto de contacto con el riel, con esta fuerza se dimensiona). Los vagones tienen 2 bogies también, pero con 2 ejes cada uno, y las fuerzas son iguales (en total pueden pesar hasta 80 toneladas). ¿Cuánto recibe cada eje? 20t, entonces 10t cada llanta. La carga apoya en una sección muy pequeña. 13. ¿De qué manera se pueden unir los rieles? Describir como se realiza en cada caso. Graficar Los rieles se pueden unir mediante soldadura o eclisas. Eclisas (no apoya el alma) Planchuela con una rigidez tal que tenga una inercia mayor a la del riel, aseguran la continuidad del riel, y va ubicada a ambos lados del riel, unidos con bulones, 4 a 6, con agujeros ovalados para permitir la dilatación. Con una resistencia por lo menos igual a la del riel. Cuanta más longitud tiene, mejor comportamiento da. Las eclisas a ser ajustadas no deben tocar el alma del riel, si esto ocurre el conjunto ha perdido tiraje y no duraran los bulones ajustados Unen los rieles de forma que sus ejes longitudinales coincidan y su posición quede inmovilizada tanto en el plano horizontal como vertical. Es el punto más débil de la vía. Se debe verificar la correcta alineación del hongo y la nivelación de la superficie de rodamiento. La zona de contacto riel-eclisa deben ser limpiados con cepillo de acero para eliminar residuos. Los bulones se ajustan primero los del centro, luego los intermedios y por ultimo los extremos. Subte: como queda un vacío entre los dos rieles, una función que puede cumplir es que como queda aislado eléctricamente un riel del otro (la eclisa va apoyada en una goma aislante por lo tanto no trasmite electricidad), al apoyar la llanta en este riel lo que hace es cerrar el circuito, producir un corto y esto puede servir como una “señal” para avisar por ej que el tren se encuentra a 3km para bajar una barrera por ej. El inconveniente que tiene es que necesita de mucho mantenimiento ya que se desnivela.  Soldadura eléctrica: se tiene en cuenta la calidad de la soldadura, el electrodo, la temperatura, etc. Soldadura cupro alumino térmica: Es un molde que envuelve el hueco dejado entre los extremos de los rieles y una olla, y suministra el material fundente necesario para llenar el espacio. Se deja enfriar y luego se cepilla la superficie por donde pasa la llanta y también se pasa la amoladora. Cuando se sueldan dos rieles, la parte interior y superior del riel son las importante para dejar bien prolijas. Porque por encima está la pestaña Es más ventajoso, ya que no tiene ningún mantenimiento, la vida útil es mayor, pero es más costoso. Si los rieles no tienen la misma calidad se puede poner un riel intermedio y hacer doble soldadura. Las eclisas pueden levantarse, una soldadura no. En la vía, la falta de adecuadas intervenciones origina: riel fuera de línea o nivel, juntas flojas (eclisas tocan el alma del riel), extremos de rieles doblados o vencidos hacia abajo, aplastamiento del hongo del riel, fisuras en los enlaces de hongo y/o patín con el alma y en los agujeros del riel, defectos de nivelación solapaduras y/o golpes entre durmientes y balasto. Su adecuado cuidado: aumenta la vida útil de los materiales de la junta, da mejor confort y seguridad, reduce los costos de conservación, reduce los daños al material rodante. Si tenes rieles menores tenes constantemente eclisas y produce el desgaste mas rápido de los rieles, por eso lo mejor es la soldadura. En las juntas debe dejarse una separación entre los rieles que permita la dilatación de los mismos. En los rieles soldados no hay juntas de dilatación seguidas, sino que cada 200 metros aproximadamente habrá un punto donde no estará tensionado el riel y allí será el punto para permitir la dilatación 14. Fijaciones: tipos, funciones que cumplen, menciones las que conoce. Graficar cada una (separadas y en posición) Es un elemento para fijar los rieles de un tendido ferroviario a los durmientes, de manera que se mantenga el ancho de diseño de la vía. Pueden variar dependiendo el material del durmiente. - Fijar los rieles a los durmientes evitando su vuelco. - Mantener el apriete vertical sobre el patín del riel, evitando que se pierda el contacto entre este y el durmiente. - Impedir el desplazamiento longitudinal del riel en relación con el durmiente. - Garantizar la invariabilidad del ancho de la vía (mantener la trocha) - Favorecer la transferencia de las acciones estáticas y dinámicas. En los durmientes de hormigón, ya vienen los agujeros para poder colocar las fijaciones. Además, los rieles no se perforan, si no que las fijaciones aprietan el riel con el durmiente. Existen sistemas fijos (clavos y tirafondos) y sistemas elásticos (ganchos). Clavos: se colocan contrapesados para que no se raje el durmiente. Tirafondos: Tienen una parte roscada que se introduce en el durmiente. Otra parte al descubierto, la cabeza. Esta tiene en la parte superior el año de colocación en relieve; se hace para verificar que el anclaje no haya sido golpeado, ya que si lo han golpeado quiere decir que se ha desajustado en algún momento y debería ser reemplazado. Deben colocarse a 12.5mm del filo del patín y a 60 mm desde el borde del durmiente. Clavos Ganchos: Durante su funcionamiento permiten un pequeño movimiento. se ponen cruzadas porque si ponemos de un solo lado y viene la llanta del tren la saca para afuera, por eso se pone uno de cada lado y por si se rompen para que no se desperdicie la madera, y para mantener la trocha Cuando el durmiente va a recibir cargas mayores para permitir una mejor distribución de carga, generalmente los durmientes de hormigón llevan silletas Clasificación: - Fijación directa: la sujeción del riel al durmiente se efectúa a través de un único elemento. Si existiera una plaza de asiento entre el riel y el durmiente la fijación pasaría a través de un agujero en la misma. - Fijación indirecta: la sujeción de la placa o silleta al durmiente se realiza por medio de elementos independientes de lo que fijan el riel a la placa. - Fijaciones mixtas: la sujeción de la placa o silleta al durmiente se realiza por medios de elementos que actúan sólo sobre esta y existen además otros elementos que actúan simultáneamente como sujeciones del riel y de la silleta al durmiente. 15. ¿A qué se denomina aparatos de vía? Graficar Un aparato de vía son dispositivos que permiten la ramificación y el cruce de diferentes vías de ferrocarril, necesarios que consiguen asegurar la continuidad de la vía en conexiones de diversas trayectorias, con la máxima seguridad. Los desvíos, las agujas, constraagujas y los cruzamientos forman parte de los aparatos de vía. El riel finito se llama aguja, el riel donde apoya la aguja se llama contraaguja Para hacer el desvió, siempre tenemos dos agujas y dos contraagujas, para que se haga la curva (cambio de via) las agujas se mueven para la derecha, al estar la aguja de la izquierda despegada de la contra aguja esa, la llanta sigue por la contraaguja por lo tanto se dobla. 16. Cruces de haces de vías. Cruces común: dos agujas y dos contra-agujas, taco de aguja que es donde éstas últimas se mueven, el aparto de vías viene con un ángulo dado el cual tiene una parte llamada LAGUNA, al no haber riel en esa parte, lo que puede pasar es que el tren descarrile al no existir riel, por lo tanto, se ponen los CONTRARIEL para que el vagón no se salga de la vía y descarrile, este se dobla (pata de liebre) para que la llanta se inscriba en el cambio sin chocar el contrariel y se evite el deterioro del corazón Para permitir el paso de las pestañas de las ruedas se introduce una discontinuidad en ambos carriles En el vacío no está descargando una rueda, por eso ponemos durmientes más cercanos ya que esta carga se la pasa a las otras ruedas La función es realizar el desdoblamiento o cruce de vías. Se basan en: Desvío, permite el paso de los vehículos de una vía a otra. Los ejes se juntan tangencialmente. Cruzamiento, permite realizar la conexión de 2 desvíos. Los ejes se cortan. Para efectuar la separación o cruce se emplean cambios de vía y cruzamientos. El cruzamiento puede ser: Los desvíos están formados por un cambio y un cruzamiento sencillo unidos mediante carriles intermedios. La separación y el cruce de ambas vías se produce utilizando el cambio y el cruzamiento simple. El desvió queda delimitado por 6 juntas: 2 al inicio del cambio (juntas de contraaguja) y 4 al final del cruzamiento (talón de cruzamiento). Queda determinado por la junta del Contraguja y no por la punta de la Aguja. Constan de dos agujas, una de las cuales debe estar en contacto con su contraaguja, mientras que la otra permanece abierta. La aguja tiene una extremidad afilada en el origen del desvío entonces se cepilla hasta que adaptarse perfectamente a la contraaguja. Cuenta con un sistema de palancas, una para hacer los cambios y otra por precaución. Con una se destraba el cambio y con otra se mueve, que mueve a su vez la señal que indica la posición del cambio (a vía principal o desviada). Durante su movimiento, las agujas resbalan sobre silletas corredizas engrasadas hasta adaptarse perfectamente a la contraguja correspondiente. Una vez acoplada la aguja, su inmovilidad sobre la contraguja se mantiene mediante un dispositivo de seguridad denominados cerrojos de aguja, complementado por los indicadores de posición del cambio. Este proceso se denomina Encerrojamiento. 17. ¿Qué es y cuándo se aplica el sobreancho de trocha? Mencione valores aproximados. Cuando tenemos una curva horizontal, el bogie no entraría, lo que se hace es al riel exterior se lo aleja un poco, aumentando la sección transversal (se le da un sobreancho) para permitir que el bogie entre y no pegue en las puntas, este sobreancho depende de las dimensiones del bogie, trocha y radio de curvatura. Se reducen los esfuerzos transversales y el desgaste en pestañas y rieles. Los valores aproximados de sobreancho son entre 15-18mm. Se pueden producir sobreanchos por: desgaste de la cara interior del riel, desgaste del tirafondo o del durmiente, torcedura de los tirafondos, mala sujeción del riel al durmiente. 18. ¿Qué variablces intervienen en el cálculo de un peralte practico y que función cumple el mismo? Se denomina peralte a la diferencia de cota que existe entre ambos rieles de la vía en curva. Se lo consigue mediante una elevación gradual del riel exterior en relación con el interior, manteniendo a éste al mismo nivel que la recta. El peralte es el medio para disminuirle la fuerza centrífuga y los desgastes que actúa sobre las vías, los desgastes en riel dependen de la velocidad, en el riel exterior si vamos a mucha velocidad, o en el riel interior con el tren de carga a baja velocidad porque todo el esfuerzo de la componente vertical cae sobre uno de los rieles. Se inclina el plano de la via para que sea normal a la fuerza resultante. Las reacciones en ambos rieles seran paralelas a la misma. El riel externo no hara ningun esfuerzo sobre la pestaña de la rueda externa. Las principales funciones del peralte son: ✓ Producir una mejor distribución de las cargas en ambos rieles. ✓ Reducir la degradación y desgaste de los rieles y del material rodante. ✓ Compensar parcialmente o totalmente el efecto de la fuerza centrífuga, peso sobre el riel = fuerza centrifuga ✓ Proporcionar confort a los pasajeros. ✓ No permitir que descarrile ✓ Evitar el choque pestaña -riel Expresando las dimensiones en metros, la velocidad en Km/h resulta la fórmula práctica: ℎ = 𝑡 ∗ 𝑉 2 /(𝑔 ∗ 𝑅) Siendo: t: ancho de la trocha V: velocidad de la locomotora R: radio de la curva El peralte práctico se asume del orden de 2/3 del teórico. Además, no se sobrepasa un límite también práctico, propio de cada ferrocarril, por ej. 160 mm. Si el peralte no compensa del todo la Fc, hay un esfuerzo sobre el riel externo Como las velocidades de circulación sobre una misma curva son diferentes según los distintos tipos de trenes, el peralte real es un valor que, salvo excepción, se sitúa entre el peralte teórico correspondiente a la velocidad de los trenes más rápidos y el correspondiente a la velocidad de los trenes más lentos. Según la velocidad los trenes circulan con: insuficiencia de peralte (trenes de mayor velocidad) o exceso de peralte (trenes de menor velocidad). Según que peralte (teórico) sea superior o inferior a peralte (real). Para la elección del peralte, debe considerarse: la insuficiencia del peralte para los trenes más rápidos (de pasajeros) y el exceso de peralte E para los trenes más lentos (de carga). Se debe calcular también la variación de la insuficiencia de peralte, y la duración de la misma. Tanto la insuficiencia, como el exceso de peralte, y la variación de la insuficiencia del peralte están limitados por la norma. En las curvas los durmientes no van cada menos distancia, se mantiene la misma distancia. 19. ¿Cuáles son los valores de rampa y pendiente que se utilizan en el ferrocarril? ¿de qué depende? Las alineaciones en recta donde se presenta desniveles (rampas y pendientes), surge como necesidad de enlazar rasantes de pendientes diferentes y nacen las curvas verticales. El signo de esa inclinación depende del sentido de la circulación, denominándose rampas a los tramos que se gana en altura y pendiente en aquellos otros sectores que se pierde altura. Razones tecnológicas (adherencia) limitan el valor de i. Se expresa en “milímetro / metro” o en “por mil”. En llanura varía entre 0 y 5 mm/metro 5 %𝟎 En ondulado, llega hasta 15 mm/metro 15 %𝟎 En montaña, llega hasta 25 mm/metro 25 %𝟎 y excepcionalmente hasta 40 %𝟎 - 60 %𝟎 Al ser muy suaves las pendientes ferroviarias resulta siempre que 𝐬𝐢𝐧(𝜶) = 𝐭𝐚𝐧(𝜶). Es lo mismo decir que decir la tangente del ángulo, sin hacer seno y coseno. Formas de ascender (ósea como escalar una montaña por ej). 𝑖𝑡𝑒𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜 > 𝑖𝑑 Faldeo (apoyado en ladera) Lazo (faldeo con curvas horitonztales) Zig-zag (con cambio de sentido de marcha) Helice (rodeando el cerro) En algunas zonas montañosas, las pendientes pueden ser tan pronunciadas que un tren cargado no puede realizar el trabajo necesario para subir. En esos casos se utiliza un sistema de cremallera, facilitando el ascenso y el frenado del tren. También hay otras formas de enfrentar grandes pendientes, como establecer un trayecto en zigzag o rodeando la montaña, reducir la trocha y la carga, entre otros. En una subida puede que se pongan dos locomotoras porque quizás una sola no alcanza La pendiente depende de la máquina que funciona a tracción, la potencia tal para arrastrar a los vagones, los cuales no tienen motor. Además, no tiene que patinar el riel y llanta, esto impide que tengamos mayores pendientes, ya que tiene que traccionar. De aquí podemos ver que cuando las curvas están ubicadas en trayectos con curvas inocuas actúan con toda su resistencia, en cambio cuando se encuentran en trayectos con rampas nocivas, actúan con la mitad del valor de la resistencia, es decir, la influencia de las curvas es mayor en trazas con rampas inocuas. 20. ¿Cuáles son las resistencias al movimiento de los trenes? Mencione las que conozca y de que dependen cada una La fuerza a aplicar para mantener el movimiento debe ser igual a la resistencia total al avance. La fuerza le debe ganar al rozamiento que tengamos La resistencia al movimiento en los ferrocarriles se define como: 𝑹 = 𝑹𝒐 + 𝑹𝒑 + 𝑹𝒄 + 𝑹𝒊 𝑅 𝑒𝑛 𝑘𝑔𝑟 (𝑘𝑖𝑙𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎) Se introducen los coeficientes de “resistencia unitaria”, por unidad de peso. Siendo T el peso del vehículo (en toneladas): 𝑅 = 𝑟𝑜 𝑇 + 𝑟𝑝 𝑇 + 𝑟𝑐 𝑇 + 𝑟𝑖 𝑇 = (𝑟𝑜 + 𝑟𝑝 + 𝑟𝑐 + 𝑟𝑖)𝑇 𝑹 [𝒌𝒈𝒓] = 𝒓 [𝒌𝒈𝒓/𝒕𝒐𝒏] ∗ 𝑻 [𝒕𝒐𝒏] Cuanta resistencia nos va a ofrecer por tonelada el vagón. Para una carga importante vamos a tener una resistencia importante Se detalla a continuación las resistencias mencionadas: Resistencia ordinaria (Ro) – En vía horizontal y recta, y a velocidad constante. – Se presenta siempre, por el frotamiento con los rieles, fricción con el aire, los frotamientos internos en cojinetes, resistencia aerodinámica y movimientos anormales como sacudidas y oscilaciones. – Es muy baja y se disminuyo gracias a la aerodinámica de los trenes, cojinetes a rodillos, etc. – Peso locomotora, peso vagón, cantidad de vagones, área frontal y velocidad Resistencia a las rampas (Rp) – Es esencial al ferrocarril la baja resistencia al movimiento. – La fórmula de Davis calcula la resistencia ordinaria ro en el orden de 2 a 4 kgr/ton, y una rampa puede duplicar o mas su peso. – Esta resistencia puede ser positiva (rampas) o negativa (en las pendientes) – Para vencer la fuerza de la gravedad – Peso y pendiente. 𝒓𝒑 = 𝑷 ∗ 𝒊 Resistencia en curvas horizontales (Rc) – Se debe al mayor rozamiento de las ruedas sobre los rieles al acomodarse el rodado a la curvatura de los rieles La pestaña de la rueda anterior-externa de la base rígida frota contra la cara interna del riel externo. La base rígida gira y las ruedas frotan sobre las caras de los rieles sobre los cuales apoyan. – Para vender las resistencias adicionales al frotamiento con los rieles – Formula de Desdouit, trocha y radio de la curva. 𝒓𝒄 = 𝟓𝟎𝟎 ∗ 𝒕/𝑹 Resistencia a la inercia (Ri) – El esfuerzo para vencer la inercia implica, también, vencer la inercia de rotación, o sea poner en rotación los ejes, ruedas y demás “masas rotantes”. – Al querer acelerar el tren – Como la ley de Newton, masa (P/g) y velocidad, suma de momentos de inercia de masas rotantes. 𝒓𝒊 = 𝒂/𝒈 ∗ 𝟏 + 𝑱/𝒎𝑹𝟐 Se suman todas estas resistencias → en función de la resistencia que voy a tener es en función de la locomotora que tengo que tener con determinada potencia. 21. ¿Qué son y para que se aplican en ferrocarriles las fórmulas de Davis? Que variables intervienen Las fórmulas de Davis permiten calcular la resistencia al movimiento. Resistencia ordinaria 22. ¿Para qué se aplica la fórmula empírica de Desdouit? ¿Qué variables intervienen? La fórmula de Desdouit se aplica para el cálculo de la resistencia en curvas horizontales. La cual se debe al mayor rozamiento de las ruedas sobre los rieles al acomodarse el rodado a la curvatura de los rieles: Depende del radio de la curva y de la trocha. - La pestaña de la rueda anterior-externa de la base rígida frota contra la cara interna del riel externo. - La base rígida gira y las ruedas frotan sobre las caras de los rieles sobre los cuales apoyan. El bicono se desplaza hacia el riel externo. - La rueda externa rueda sobre un radio mayor que la interna. - Si una de las ruedas no resbala, la otra lo hace. Las curvas equivalen a rampas con pendiente del valor de la resistencia, en la zona de la curva se disminuye la pendiente para que la resistencia total se mantenga constante y siga con su velocidad. 23. ¿Cómo toma energía un tren eléctrico? En trenes eléctricos, estos necesitan electricidad en TODO el recorrido, por lo tanto para tomar energía lo hacen a través de un cable que pasa por arriba del tren (una línea de alta tensión) la locomotora tiene como una antena que va constantemente tocando, esta antena se llama CATENARIA. Subte: no tiene locomotora cada vagón tiene un motor eléctrico en el eje. Toman mucha energía, arrancan muy rápido, y para disipar energía la vuelcan a la red. Toman energía de un 3° riel (aislado con un protector). 24. Describa a su criterio las tareas que debería realizarse en un mantenimiento de vías, si en un tramo de aproximadamente 4 mt las fijaciones de ambos lados de los rieles de la vía se encuentra rotos y/o flojos. Se trata de una vía de trocha ancha con durmientes de madera tratada. Las tareas a implementar son: 1) Se retiran las fijaciones en mal estado 2) Se levantan los rieles y se retiran los durmientes, ya que, los mismos van a estar en mal estado producto de las fijaciones. Van a presentar oquedades que puede ser afectado por condiciones climáticas y esfuerzos de carga. 3) Se coloca el nuevo durmiente de madera, sobre el mismo el riel y luego las fijaciones. 4) Supongo que primero se debe fijar un riel, y luego el otro. Para poder mantener la ancho de la trocha. Para realizar el cambio de durmientes, se remueve el balasto a un lado del mismo, se quitan las fijaciones, se desliza el durmiente hacia afuera y se coloca el durmiente nuevo, se realiza el bateo correspondiente y se colocan las fijaciones. Puede que en algunos casos sea necesario levantar el riel, para ello se remueven las fijaciones en una determinada cantidad de metros y se levanta usando gatos hidráulicos o mecánicos. 25. Describa a su criterio las tareas que debería realizarse en un mantenimiento de vías, si en un tramo de aproximadamente 5mts uno de los rieles de la vía se encuentra desnivelado coincidiendo con la junta de dos rieles. ¿Cuáles podrían ser las causas de este desnivel? Las causas por las que se presenta el desnivel pueden ser: - Hundimiento generado en el balasto. - Durmiente en mal estado, lo que genera el hundimiento del mismo por el paso del ferrocarril. - Fijaciones en mal estado o mal puestos. Al no estar bien fijados, el paso del ferrocarril produce el hundimiento del riel y, en consecuencia, de la superestructura. 26. ¿Qué es el galivo? El galibo y perfil de obra es la altura, o dimensiones por la que va a pasar el tren, que tenemos que tener en cuenta para no chocar por ejemplo un puente, también el ancho del tren (ancho del tren y ancho del tren en movimiento porque el tren siempre va zigsageando). Entonces son las medidas que tiene que tener Contorno de referencia al cual deben adecuarse las instalaciones fijas y el material rodante para posibilitar la circulación de los vehículos sin interferencias. En los trenes eléctricos es más alto, por la catenaria. Otras preguntas: 27. Importancia de los ferrocarriles – Clasificación. El ferrocarril es un medio de transporte de mercancías o personas que en general no resulta rentable. Sin embargo, comparado con otro transporte terrestre, como los camiones, resulta más conveniente, por su gran capacidad de carga. En países desarrollados, los gobiernos subvencionan los trenes, pues su mantenimiento (vías, maquinarias, vagones, trochas) tienen un menor costo que el de las rutas. Además, por su mejor relación carga-potencia, es utilizado para grandes distancias, mientras que para cortas se utilizan los camiones. En transporte de cargas el ferrocarril tiene otra ventaja fundamental sobre el camión, y es la magnitud de carga que puede trasladar. Un tren puede llevar hasta 50 vagones, y cada uno equivale a la carga de un camión. El uso del tren reduce el tráfico en las rutas y, por lo tanto, reduce el costo de mantenimiento, el cual es mucho mayor que el de las vías. Además, reduce la accidentalidad y la contaminación. En argentina, solo el 7% del transporte de mercancías se realiza utilizando el ferrocarril. En cuanto al transporte de personas, los trenes y/o subtes tienen una razón social: el movimiento de una gran cantidad de personas a un bajo costo. En argentina está subvencionado. Se reducen los automóviles en avenidas y rutas, reduciendo los accidentes y el tráfico. Un ferrocarril puede ser: privado, mixto o del estado. Los ferrocarriles de alta velocidad pueden llegar a velocidades de 300 km/h. Existen en Europa y Asia, y compiten con el avión. 28. Longitud virtual. La longitud virtual es la longitud ideal en recta y horizontal que requiere el mismo trabajo mecánico que un trazado real para un tren que circula a la misma velocidad. La elección del trazado ferroviario se basa en reducir LV comparándolo con otros. Otra definición: La longitud virtual es el trazado ideal de una vía en recta y horizontal equivalente a la longitud real, en base a 4 criterios: Igual trabajo mecánico; Igual gasto de explotación; Igual tiempo recorrido; Igual gasto de tracción. Las longitudes virtuales se tratan de 2 puntos de vista: Esfuerzo tractor necesario para vencer la resistencia de avance; Determinación de gastos totales que produce un recorrido por su trazado en comparación con uno recto y horizontal. El objetivo de la longitud virtual es comparar 2 o más trazados entre 2 estaciones con la finalidad de optimizar el tráfico y reducir costos. Es un parámetro de elección de trazo. Se calcula asumiendo que el trabajo realizado entre el trazado de la longitud real y virtual. 29. Esfuerzos que actúan sobre las vías. Teóricamente, la vía debería soportar fuerzas centrípetas en las curvas y el peso de vehículos. Se le adicionan a estos, esfuerzos anormales que derivan de las características constructivas y de los tipos de vehículos. Esfuerzos: verticales (vehículos), horizontales (transversales: Serpenteo, vehículos, etc. Longitudinales: por temperatura). Los esfuerzos transversales se producen en curvas y rectas. Estos se ejercen sobre la parte superior del riel y tienden a volcarlo, destruyendo su sujeción (clavos, ganchos u otros). También pueden desplazar el riel transversalmente. Los esfuerzos longitudinales son soportados por el balasto y durmientes. El más importante es el generado por la libre dilatación de los rieles por efecto de la temperatura. Si no existieran intervalos libres, pandearían. Otros esfuerzos son: Rozamiento durante el frenado; Rozamiento durante las curvas en riel interno; Esfuerzo de tracción en arranques; Golpe de la rueda sobre la cabeza del riel en las juntas; Otros. Los esfuerzos verticales se transmiten por las ruedas debido a las cargas estáticas de los vehículos. Cuando estas cargas están en movimiento, son aumentadas por: Repartición entre ejes del peso; Oscilación de masas; Componente vertical de esfuerzos oblicuos; Desigual repartición de peso en las curvas; Defectos de las llantas. Los rieles en general resisten bien los esfuerzos verticales, pero su trabajo puede aumentar por un durmiente suelto p.e., por lo que la resistencia del riel dependerá no sólo de su sección y calidad, sino también de los demás elementos de la vía. Los esfuerzos verticales producidos por cargas estáticas son menores a los que realmente se producen por efecto dinámico. Por eso se los afecta mediante un coeficiente de mayoración. Los esfuerzos se pueden calcular con teorías que se dividen en dos grandes grupos: Métodos basados en apoyos discretos: rígidos o elásticos; Métodos basados en apoyo continuo y uniforme. 30. Cruce Vía-Carretera Existen 3 tipos de cruces, a nivel, a distinto nivel (por arriba y por abajo). El tren siempre tiene prioridad. En función de la carretera que cruce tenemos dos tipos de señalizaciones, una activa (barrera) y una pasiva. Las señalizaciones dependen del tipo de carretera que cruce, cantidad de vehículos, etc. Lo ideal es que en todos lados haya una señalización activa, pero esto conlleva un costo muy elevado ya que se necesita mano de obra o instalaciones de barreras electrónicas con un buen funcionamiento. Cuando la carretera tiene mucho tránsito lo ideal es que estén a distinto nivel dependiendo de la pendiente de la misma, esta va a pasar por arriba o por debajo de las vías. 31. Obras de arte: Pueden ser: - Alcantarillas (tramos menores de 5m): - de tramo metálico (de tablero superior, constan de dos vigas tipo doble T sobre las que apoyan los dtes) o tipo cajón (de hormigón armado, cuadradas o rectangulares, con muros de ala). o tipo tubos o caños o tipo bóvedas de mampostería - Puentes de estructuras metálicas (luz mayor a 5m): pueden ser de tablero abierto o cerrado, y de vía superior, inferior o intermedia. Comportamiento del vehículo con respecto a la vía - Balanceo - Galope o cabeceo - Lazo Causas del deterioro de la vía: esfuerzos soportados por la vía (verticales, longitudinales y transversales), defectos de la plataforma (plano de formación), agentes atmosféricos, otras (cuevas de animales). 32. ¿Como dar vuelta un tren? Los trenes son unidireccionales, pero en caso de tener que dar vuelta un tren se usa una mesa giratoria que lo que hace es dar vuelta la locomotora