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Diseño construccion y conservacion de vias ferreas (página 3)



Partes: 1, 2, 3, 4

Requisitos para el cálculo de la
marcha del tren y el tiempo de viaje
. El cálculo de la
marcha del tren puede realizarse por medios gráficos,
utilizando diagramas o por medio de cálculos. Este
último se realiza partiendo de la obtención de las
resultantes, obteniéndose las longitudes que por cada
tramo del perfil longitudinal transformado recorre el tren con la
variación de la velocidad.

Como vimos anteriormente el régimen
de marcha influye en la obtención del espacio recorrido y
del tiempo en recorrer cada tramo.

Este cálculo se realiza con los
valores promedios del intervalo de velocidades (5 o 10
Kph).

Lo primero que debemos hacer, es establecer
las reglas que se utilizarán en el
cálculo:

1. – Dividir el espacio a recorrer en
tramos correspondientes al perfil transformado.

2. – Aumentar paulatinamente la velocidad
según el intervalo que seleccionemos.

3. – Si al calcular la distancia entre dos
puntos se obtiene un valor mayor que el real, se recalcula la
velocidad final del tramo, realizando el cálculo a la
inversa, es decir teniendo como espacio el que falta para llegar
al final del tramo dado como dato.

4. – Al comenzar el siguiente tramo, la
velocidad inicial será la velocidad final del tramo
anterior.

5. – Si la velocidad final se alcanza antes
de llegar al límite del tramo que se calcula, se continua
con esta velocidad hasta llegar al límite.

6. – Cuando la resultante es negativa, esto
significa que no podemos utilizar en el tramo analizado la
velocidad final del intervalo, sino que debemos reducir la
velocidad. Esto se realiza por dos métodos:

a. – en casos de rampas, reducimos la
velocidad hasta que la resultante sea igual a 0 y la mantenemos
hasta el final del tramo

b. – en caso de pendientes, pasamos a
régimen de frenado, y seguimos con el régimen de
regulador cerrado, disminuyendo la velocidad.

7. – Si en una pendiente la velocidad que
se alcanza es mayor que la autorizada, frenamos o vamos a
régimen de regulador cerrado hasta alcanzar la velocidad
autorizada, posteriormente analizamos su comportamiento hasta el
final del tramo analizado.

8. – Si la velocidad es uniforme el tiempo
será igual al cálculo del espacio entre la
velocidad.

El cálculo del espacio recorrido se
realiza de la siguiente forma:

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3.7. – Carriles cortos en las curvas.
Causa del corte de los carriles en la banda interior en las
curvas
. En los ferrocarriles modernos, para la
mecanización de los trabajos de vías, se ensamblan
los elementos de la vía (campos o eslabones, unión
de carriles y traviesas). Estos campos tienen sus carriles
ubicados uno frente al otro por lo que al ser colocados en una
curva, como la banda interior es más corta que la
exterior, el carril de la banda interior se adelanta con respecto
a los de la exterior provocando desigualdades en la
colocación.

Por ese motivo se cortan algunos de los
carriles para que las juntas queden lo más frontales
posibles.

En los proyectos viales, el trazado se
calcula por el eje de la vía. Por ello en las curvas la
banda de carriles del exterior tiene una longitud mayor que la de
la banda interior, debido a la diferencia de radios entre
ellos.

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Cálculo de los carriles
cortos
. El método de cálculo es como
sigue:

Como ya vimos hay diferencia entre la banda
de carriles del exterior de la curva con relación a la del
interior. Por lo tanto el desarrollo o longitud de la curva para
cada banda es como sigue:

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El número de carriles de longitud
normal debe ser mayor o igual a los que se van a acortar, de no
ser así hay un error de cálculo.

La ubicación de los carriles cortos
en la curva se determina mediante el cálculo en cada una
de las ramas de la curva. Si es circular simple en un solo tramo
pero si es en una curva con transición entonces se realiza
en cada rama. Se confecciona una tabla que consta de 9 columnas y
tantas filas como fuesen necesarias.

Para el cálculo se determina que
cada vez que la suma de los acortamientos supere el valor
absoluto de la mitad del acortamiento posible. A este valor le
denominamos falsa escuadra, que no es más que la
diferencia entre el carril de una banda y el carril de la
otra.

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Tabla 3.8. Muestra para el
cálculo del carril corto en las curvas

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CAPITULO IV. –

Diseño
estructural

Fuerzas que actúan sobre la
superestructura de la vía. Generalidades.

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Sobre la vía actúan varias
cargas, la carga vertical P, que provoca el peso de los
equipos, la carga horizontal longitudinal L que se produce
por dos causas, por la acción de la temperatura o por la
acción del frenado y acelerado de las locomotoras que
provoca que los carriles se desplacen longitudinalmente y en
ocasiones arrastren junto con ellos a las traviesas y el balasto
y la carga horizontal transversa H o Y, que se produce por
el movimiento transversal que tienen los ejes de los equipos
ferroviarios, debido fundamentalmente a la conicidad de sus
ruedas, así como inducida por el corrimiento de los
carriles

4.1.- Carga vertical P

Acción de la carga vertical P
sobre la vía.
La carga vertical debido al peso de los
equipos al desplazarse se verá afectado por cargas
adicionales debido al incremento de velocidad y las vibraciones
que por ello se producen.

Se utilizan varios métodos de
cálculo para hallar los esfuerzos
dinámicos.

Método del Profesor
Tishman.

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Tabla 4.1. Valor de la rigidez de los
resortes de los equipos.

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Tabla 4.2 Coeficiente ( para el
cálculo de la desviación media
cuadrática

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Tabla 4.3. Valor del módulo de
soporte para vías de ancho internacional
.

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Esto es válido para vía en
recta y sin irregularidades, así como para ruedas sin
defectos..

En las curvas debido a que las cargas
verticales no están aplicadas directamente sobre el eje
del carril, la fuerza del bastidor de carácter horizontal
transversal y ubicada en el eje del equipo provoca una sobre
carga en el carril exterior y una descarga en el interior. El
valor absoluto de la sobrecarga es:

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Módulo de soporte, coeficiente de
Winkler o coeficiente de balasto.
Este coeficiente es la
fuerza que se requiere aplicar en un área de 1 cm2 para
que se deforme en 1 cm

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C en KN/cm3

Módulo de elasticidad de la
vía Uv.
Es la carga distribuida que hay que aplicar al
carril para lograr un hundimiento de 1 cm, se mide en KN/cm2 o en
MPa, su valor oscila entre 1.5 – 5.0 KN/cm2 (15 – 50 MPa) para
traviesas de madera y de 10 a 20 KN/cm2 (100 – 200
MPa).

Módulo de depresión(.
Este módulo es igual a:

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F – es el área de apoyo de la
traviesa

b – es el ancho de la traviesa

u – espacio desde el extremo de la traviesa
al eje del carril, es el espacio que se calza.

Características de
diseño
. Para diseñar una vía
férrea debe conocerse la carga estática por eje de
los equipos que se desplazarán por ella y seleccionar la
de mayor valor, la velocidad máxima permisible y las
características de esos equipos.

Con estos datos determinamos la carga
dinámica y con ella los momentos flectores que se producen
y las tensiones máximas permisibles para el tipo de
vía que vamos a diseñar comparándola con la
que hallemos, la cual deberá ser menor que la
permisible.

Cálculo del carril a
flexión

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Esta expresión es válida para
la sección que se encuentra directamente bajo la carga,
pero esta carga afecta va las secciones aledañas, y si el
equipo está formado por bogie que tienen más de un
eje cada eje afecta a la sección analizada y a las
aledañas.

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No obstante, estos valores están
dentro de la seguridad, pues la tensión de fluencia del
acero para carriles es de 340 a 520 MPa

Tabla 4.4. Esfuerzos totales
máximos que se producen en la vía
.:

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La probabilidad de que al mismo tiempo
ocurra que todas las cargas estén presente es muy
pequeña debido a:

1. – Los esfuerzos (2 y (3 raramente se
produzcan con sus valores máximos.

2. – Es poco probable que los 4 esfuerzos
se produzcan al mismo tiempo.

3. – La velocidad de circulación es
tan alta que de darse el caso que los cuatro esfuerzos se
produzcan al mismo tiempo, sería tan rápido que no
producirían un efecto desfavorable.

como nota aclaratoria debemos decir que los
valores de I y W deben tomarse de igual tipo de carril y de tener
éste desgaste tomarse con el valor para este
desgaste.

Esfuerzos sobre las traviesas.
Cuando sobre el carril actúa una carga P por rueda, se
produce en la traviesa una reacción de apoyo Q que no es
más que el cortante del carril.

Según Zimmermann, esa fuerza es
igual a:

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Q – fuerza con que el carril presiona a la
traviesa en KN

P – carga por rueda del vehículo en
KN

d – distancia entre ejes de traviesas en
cm

L – coeficiente de rigidez relativa entre
el carril y la vía en cm.

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Debido al efecto distribuidor de las cargas
del carril, el valor de Q es menor que P, siendo dependiente
de:

  • Módulo de elasticidad y momento
    de inercial del carril y la traviesa.

  • Ancho de la traviesa

  • Espaciamiento entre
    traviesas

  • Coeficiente de balasto o de
    depresión

Las cargas de las traviesas sobre el
balasto pueden considerarse distribuidas.

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De todos los parámetros sólo
puede crear dudas el parámetro ""a""; que puede ser el
ancho del patín del carril en caso de traviesas de madera
colocados sin sillas o el largo de las sillas en caso contrario.
El esfuerzo por flexión se determina como:

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El método de cálculo de los
soviéticos sólo chequea el esfuerzo por
compresión en la traviesa debido a la carga vertical. Esto
se compara con el esfuerzo admisible que depende del tipo de
material.

Tabla 4.5. Resistencia a
compresión de las traviesas

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Esfuerzo sobre el balasto. La carga
Q que trasmite el carril a la traviesa produce en su cara
inferior o superficie de apoyo una presión aproximadamente
uniforme que se denomina presión de traviesa y se calcula
como:

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Esta presión se distribuye a
través del balasto hacia la explanada con un ángulo
con respecto a la vertical entre 30º y 41º. En Cuba se
utiliza 36º

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Si el espesor de balasto fuese menor que el
hallado en esta expresión, en la explanada bajo el centro
de la traviesa se crea un espacio, como se muestra en la figura
anterior, que provoca que la presión sobre el balasto sea
igual a tensión bajo la traviesa y esto hace que la
presión en la superficie de la explanada no sea
uniforme.

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Con la profundidad de balasto mayor que el
espesor calculado en la primera expresión, puede ocurrir
que la distribución de tensiones se intercepta por encima
de la línea de base, en la línea X – X y la
presión Se plantea que el espesor de balasto debe ser
acorde con la distancia entre ejes de traviesas, los
parámetros de velocidad y peso por rueda de los equipos,
es decir según la clasificación de la vía,
de ahí que se plantee, que el espesor de balasto es igual
a:

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La presión en el balasto depende
fundamentalmente de la longitud de la traviesa y de la
profundidad del balasto, mientras que diferentes anchos de
traviesas no influyen, pues crean diferencias
despreciables.

Debe evitarse grandes espesores y no
utilizarse traviesas cortas.

Tabla 4.6. Tensión permisible
sobre la explanada

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4.2. Fuerzas que actúan en el
plano horizontal.

Las fuerzas horizontales pueden ser
transversales y longitudinales. Las primeras dirigidas en el
sentido normal al eje de la vía y las segundas actuantes
longitudinalmente al eje de la

Fuerzas transversales.

Fuerzas transversales actuantes a nivel
del carril
Las cargas horizontales transversales ocurren
fundamentalmente por la conicidad de las ruedas que hace que al
moverse por la vía el equipo realice un movimiento lateral
ondulatorio en forma de sinusoide (zigzag) que provoca el impacto
de las pestañas de las ruedas contra el borde de trabajo
del carril.

Al entrar en una curva la pestaña de
la rueda delantera impacta contra el borde de trabajo del carril
de la banda exterior. Esto provoca que el bogie tenga un
movimiento complejo alrededor de dos ejes, el eje de la curva y
un punto ubicado en el eje longitudinal del bogie denominado
centro de giro.

Pueden ocurrir tres casos:

1. – Cuando el radio de la curva es grande,
el bogie se inscribe libremente por ella, sucediendo que
solamente la pestaña de la rueda delantera impacte al
carril exterior y el resto de las pestañas no se pegan a
los carriles exterior e interior.

En este caso el centro de giro se encuentra
en un lugar detrás del eje trasero. Esta
inscripción se denomina libre.

2. – Este caso ocurre al inscribirse en la
curva y la pestaña delantera impacta contra el carril
exterior y la pestaña trasera se pega contra el carril
interior. Esta inscripción se llama forzada, el
centro de giro se encuentra en un punto ubicado entre los ejes
traseros y delanteros cuya posición depende del radio de
la curva.

3. – Este caso se produce cuando al
inscribirse en la curva, más de tres ruedas topan con los
carriles exteriores e interiores, este caso se denomina
forzada encajada o de cuña y el punto o centro de
giro se encuentra en el mismo centro del bogie en el caso de
bogies de dos ejes y en el eje central en el caso de bogies de
tres ejes.

En cualesquiera de los tres casos el
contacto de la rueda y el carril provoca una fuerza de
fricción entre ellos cuya componente se denomina H y una
de impacto Y denominada fuerza de guiado o de encauzamiento que
para contrarrestarla el carril produce una resistencia denominada
fuerza lateral Y" cuyo valor es:

Y"= Y( H

Método utilizado en los
ferrocarriles rusos.

Posición del centro de giro de la
base rígida.
El método ruso plantea que se
producen dos grupos de fuerzas

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Tabla 4.7. Valor del coeficiente de
rigidez relativa en el plano vertical

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P. P. Piedra picada G. Grava

Método francés. El
método francés compara el valor que se obtiene de
calcular la fuerza del bastidor a partir de parámetros que
contienen la fuerza centrífuga no compensada y la
superelevación o peralto y

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Método de
Shajuniantz.

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Todos los elementos exceptuando l1 tienen
los mismos significados utilizados anteriormente

l1 – es la distancia entre ejes de
bogie.

Acción de la carga transversal en
el vuelco del carril.
Si la carga horizontal transversal
supera la resistencia que le ofrecen las fijaciones
periódicas, el carril puede ser volcado, como se muestra
en la figura siguiente.

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Y – carga horizontal transversal necesaria
para volcar al carril en KN

P – carga dinámica vertical de una
rueda en KN

h – altura del carril medida desde el punto
de aplicación de la carga al patín (13 mm por
debajo de la corona del carril) en mm

b – ancho del patín en mm

Fuerzas horizontales longitudinales.
Las fuerzas horizontales longitudinales pueden ocurrir por dos
causas: por causa de los efectos del frenado o acelerado de la
ruedas de las locomotoras o por efecto de la
temperatura.

La primera hace que la vía se
desplace longitudinalmente de fallar la resistencia que le hacen
las fijaciones o el balasto y las fijaciones, en el primer caso
sólo el carril se desplaza provocando al encontrar
resistencia en alguna de las mordazas que la vía se
jorobe. En el segundo caso se desplazan el carril y las traviesas
provocando además de lo que sucede en el primer caso que
se pierda la posición de las traviesas. La segunda causa
provoca una tensión interna en el carril que de fallar la
resistencia de las fijaciones provoca que el carril se dilate o
contraiga provocando pérdida de estabilidad transversal al
dilatarse o cizallamiento de los tornillos de las mordazas al
contraerse.

Comportamiento del carril bajo la
acción de la temperatura.
Al igual que cualquier barra
de metal, el carril libre, sin elemento alguno que lo fije, al
variar la temperatura varia de longitud; es decir, se contrae
cuando baja la temperatura con respecto a la temperatura inicial
o se dilata en caso contrario.

La variación de su dimensión
varía según la expresión:

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Como el carril colocado en la vía
está fijado entre sí con otros carriles (juntas) y
además con las traviesas le ofrece resistencia a la
deformación térmica. La resistencia que ofrecen las
fijaciones Rf = pl1, teniendo p el valor de 0.05 KN/cm de carril
para traviesas de hormigón y 0.04 para traviesas de
madera; así como la que ofrecen las mordazas Rm, hacen que
aparezcan incrementos de temperaturas (lRm y (tRf que son
necesarias para superar las resistencias y deformar al carril.
Como el desplazamiento se ve restringido por las resistencias
antes mencionadas, surgen tensiones internas en el carril, cuyo
valor es:

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Estabilidad de la
vía.

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Pero:

Cuando esto ocurre, si la temperatura
aumenta loa carriles se topan y pierden estabilidad, es decir; el
carril se dilata y se crea un esfuerzo interior de
compresión para contrarrestarla.

Cuando la temperatura disminuye los
carriles tratan de cizallar los tornillos de las mordazas, es
decir se contraen y se crea en su interior un esfuerzo de
tracción.

Situación de la cala: a – cala
normal; b – cala contraída, abierta y c – cala dilatada o
topada.

El mayor esfuerzo cuando se produce una
variación de temperatura será:

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Estas serían las máximas
variaciones de temperatura que puede resistir el carril
contrarrestando la acción de las fuerzas
térmicas.

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Tabla 4.8. Valor de los coeficiente A y
( para el cálculo del pandeo

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Tabla 4.9 Valor de los coeficientes K
para el cálculo del pandeo

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Condición para la
colocación del carril largo soldado (CLS).

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CAPITULO V. –

Uniones y
cruzamientos

5.1. Clasificación de las
conexiones y los cruzamientos de las vías
.

Para unir dos carrileras entre sí o
unir una rama vial con otra; se utilizan conexiones o cambia
vías. Estas conexiones pueden ser sencillas, dobles y
cruzadas.

Las sencillas pueden ser simples,
simétricas y asimétricas desviadas hacia un solo
lado y hacia dos lados. Las conexiones dobles pueden ser
simétricas y asimétricas, desviadas hacia dos lados
y desviadas hacia un solo lado. Las conexiones cruzadas pueden
ser sencillas y dobles. Para cruzar dos vía a un mismo
nivel se utilizan los cruzamientos.

(Ver anexos)

5.2. – Partes componentes de las
conexiones.

Las conexiones sencillas se componen de
cuatro partes fundamentales, cuerpo o bloques:

1) bloque de las agujas con el mecanismo de
cambia vías;

2) bloque de la rana con sus
guardarranas;

3) bloque del tiro, parte que une a la rana
con las agujas

4) juego de largueros o
sustentaciones.

El cuerpo de las agujas se compone de dos
carriles de guardia o contra aguja, dos agujas con la estructura
del talón o culata y sus fijaciones.

La rana se compone de corazón y dos
patas. La tangente del ángulo de la rana ((), determina el
número de la rana y de la conexión; y se denomina
1/N donde N se conoce como el número de la
conexión. El centro o punto matemático o
teórico PT es el punto donde se cortan las aristas del
corazón de la rana. Centro o punto práctico (PP) es
el lugar donde termina el corazón de la rana, tiene un
ancho de 9 – 12 mm. La sección donde la distancia entre
los bordes de trabajo del corazón de la rana y las patas
es la mínima se denomina garganta de la rana (lugar donde
se comban las patas de rana.

El espacio desde la garganta hasta el punto
práctico, en el lugar donde las pestañas de las
ruedas no están guiadas, se denomina perjudicial. En este
lugar las ruedas quedan libres del movimiento lateral que no es
permitido por los guardarranas, razón por la cual este
elemento es imprescindible en las conexiones con agujas no
movibles.

La longitud teórica LT de las
conexiones sencillas, es el espacio comprendido entre la punta de
la aguja y el punto práctico de la rana medidos por la
parte recta y la longitud total o práctica Lp, es la
distancia entre la junta del carril de guardia y la culata de la
rana.

El centro de desvío de las
conexiones sencillas CD, y de las conexiones dobles CD1, CD2; es
el punto donde se cortan los ejes de la recta y de los
desvíos. Estos ejes se trazan paralelos a la rana y se
prolongan hasta que se corten. Las conexiones asimétricas
tienen dos centros.

Las conexiones dobles sustituyen a dos
conexiones sencillas, aunque ocupan menos espacios. La longitud
total de una conexión doble simétrica puede ser
desigual a una sencilla en 1 ó 2 m.

Las conexiones cruzadas dobles
también ocupan menos espacios aunque sustituyen a dos
conexiones sencillas. Una conexión doble cruzada del tipo
1/9 tiene una longitud teórica de 30.5 – 31.5 m. Las
conexiones sencillas de igual tipo tienen una longitud entre 25 –
26 m.

Las conexiones cruzadas sencillas
sustituyen a un cruzamiento y una conexión sencilla,
mientras que la estructura de las dobles y de las conexiones
cruzadas es más compleja que las sencillas. En las
conexiones dobles hay cuatro agujas y tres ranas y en dos
conexiones sencillas hay cuatro agujas y solamente dos
ranas.

Es aún más compleja la
estructura de las conexiones dobles simétricas,
además de ellas las que tienen el trazado recto en el
centro, las ranas se encuentran ubicadas una frente a las otras,
esto dificulta la colocación de los guardarranas
necesarios para el guiado de las ruedas en evitación de un
desplazamiento por tramos que no se corresponden con la
dirección que lleva el vehículo, al circular desde
las agujas hacia la rana por el lugar denominado espacio
perjudicial. en las conexiones dobles cruzadas hay ocho agujas y
cuatro ranas de las cuales dos son agudas.

Hay conexiones dobles cruzadas con las
agujas ubicadas fuera del rombo que forman al cruzarse, lo que
posibilita el aumento de los radios de curvatura y por ende
permite una mayor velocidad de circulación por la
conexión al circular por el desvío. De esta forma
la cantidad de ranas agudas aumenta hasta seis, aumentando
también considerablemente la longitud de la
conexión, haciéndose más compleja su
estructura.

Las conexiones más utilizadas en el
mundo son las sencillas (97 – 98 %), especialmente las simples.
En casos de suma necesidad se utilizan conexiones dobles
cruzadas. El resto de los tipos de conexiones no son de mucha
utilidad.

Para mantener la distancia entre las
agujas, se utilizan barras de unión una o varias de las
cuales sirven como barras de tiro o sea las que transmiten la
fuerza del mecanismo de cambio para desplazar las agujas de un
lado a otro según la necesidad de cambiar de
dirección. El número de barras está en
dependencia de la longitud de las agujas y por ende de la
conexión.

El desplazamiento de las agujas puede
realizarse mediante mecanismos mecánicos (manuales o
telemecánicos), electrificados. Hay conexiones que poseen
agujas con muelles insertados que permiten que las propias ruedas
desplacen las agujas cuando salen de la conexión (desde la
rana hacia la aguja).

En la zona del bloque de la aguja se
colocan sillas o almohadillas especiales sobre los elementos de
sustentación, donde son fijados los carriles de guardia y
las agujas ruedan por su superficie. Para que el carril de
guardia no se desplace debido al impacto de las ruedas se colocan
lateralmente en los orificios previamente elaborados elementos de
tope denominados puños o topes. Entre el carril de guardia
y la aguja en evitación de que estas últimas se
desplacen en demasía; se utilizan calzos, tornillos topes,
grapas, etc. La forma de unir estos elementos son: los carriles
de guardia se fijan mediante grapas o presillas y tornillos que
se insertan en las almohadillas y éstas a su vez se unen a
las sustentaciones a través de sillas o planchuelas de
acero.

Entre el talón o culata y el carril
de guardia se colocan unos elementos que tienen una
configuración adaptable al tipo de unión que se
utilice que se denominan entre dos, también se utilizan
tornillos de tope.

Las ranas son elementos que permiten que
las ruedas pasen a través del cruce de las dos
carrileras.

Las ranas se diferencian por su estructura
en: el ángulo con que se cruza, su construcción y
su dirección.

El ángulo con que se cruzan las
carrileras determina también el tipo o número de la
rana, determinándolo como la tangente del ángulo
1/N, siendo N el número de la rana o tipo.

La construcción de la rana puede
ser: ensamblada a partir de carriles; ensambladas con
corazón monolítico y las totalmente
monolíticas.

Las ranas pueden ser ensambladas con
carriles
del mismo tipo que el utilizado en el tramo donde se
va a colocar, se construyen con elementos que sirven para fijar
sus piezas y se componen de entre dos; tornillos pasantes y
mordazas que constituyen un todo. Ellas no son suficientemente
estables y se desgastan con facilidad en el proceso de
explotación. Son fáciles de construir. Para
aumentar la estabilidad de las ranas de este tipo se utilizan
algunos productores las elaboran con carriles de sección
especial y los elementos del corazón se
sueldan.

Las ranas pueden ser también con
corazón monolítico.
Son más fuertes que
las ranas ensambladas con carriles. Si el corazón y las
patas se producen con acero aleado (rico en manganeso) duran
mucho más. Se producen con corazón reversible o
no.

Las ranas con corazón reversible,
después de desgastarse una parte se invierte y se usa la
otra parte. Los elementos que más se desgastan son
cambiables. No poseen muchos elementos y garantizan una
unión rígida por medio de cuñas, entre dos y
tornillos entre el corazón y las patas. Se utilizan en
vías de gran tensión de tráfico.

También pueden ser totalmente
monolíticas
que son producidas con aceros aleados y
con tratamientos térmicos, son las mejores por la calidad
de su elaboración y del material de que están
compuestas, así como por su diseño.

Guardarranas. Sirven para conducir
las pestañas de las ruedas cuando estas pasan a
través de la garganta de la rana. Ellos empiezan a guiar
las ruedas antes de que estas entren en la garganta de la rana.
La longitud del guardarranas se determina según el
número de la rana y oscila entre 3 y 10 m. Los
guardarranas pueden ser construidos de carriles de igual tipo que
el de la rana o con perfiles especiales. Se unen al carril por
medio de entre dos y tornillos. Son fijados a los largueros por
medio de sillas y topes que no permiten el desplazamiento lateral
de las pestañas.

Cuerpo o bloque del tiro. En esta
zona hay carriles de tiro curvo y carriles de tiro recto. Unen al
cuerpo de la aguja con el cuerpo de la rana. Posee un radio
constante en toda su extensión. En el tramo del
desvío se recomienda colocar un espacio recto a
continuación de la culata de la aguja y otro delante de
las patas de rana.

Según sea el número de la
rana así será el radio y la longitud de esta
zona.

Elementos de apoyo. Las conexiones
pueden, al igual que el resto de las vías; colocarse sobre
sustentaciones de distintos tipos. Losas y traviesas de distintos
materiales aunque de dimensiones variadas. Las traviesas
varían desde la punta de aguja hasta detrás de la
culata en un punto donde la distancia entre las dos vías
de la conexión de la capacidad para dos traviesas de
longitud común.

Estas traviesas se denominan traviesas
especiales o largueros. Su longitud varía desde 2500 mm
hasta 5000 mm, en vías cuya trocha o ancho entre bordes de
trabajo de los carriles es de 1435 mm. Los largueros de madera
tienen una sección igual que la de las traviesas comunes.
, los de hormigón son de dos tipos; los que tienen
orificios realizados en Plantas y los que se producen en el lugar
donde va a ser ensamblada la conexión.

Los largueros metálicos son
también utilizados en el ensamblaje de las conexiones,
pueden ser laminados o a partir de carriles, uso que se ha
extendido en Cuba para conexiones colocadas en vías no
señalizadas.

La cantidad de largueros depende del
número de la conexión.

(Ver anexos)

5.3 – Combinaciones más
frecuentes.

Existen combinaciones para unir las
conexiones, conformando la planta de los patios ferroviarios. Los
elementos fundamentales para el cálculo de la
ubicación de las carrileras se basan en las dimensiones de
los parámetros siguientes:

E. – Entrevías, T. – tangente; b. –
longitud desde el centro de desvío a la culata de la rana;
R. – radio de la curva.; a. – longitud desde el centro de
desvío hasta la junta delantera del carril de
guardia.

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Tabla 5.2. – Defectos de las partes
metálicas de las conexiones.

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Los defectos que se producen en las partes
metálicas de las conexiones son principalmente desgastes
producidos por el paso de los trenes, debido a impactos y
resbalamiento. Otra serie de defectos se basan en la
pérdida de cartabón principalmente en la zona de la
rana.

El desgaste lateral de los carriles de guardia y de la
aguja se mide a 13 mm de la superficie de rodadura, en la
sección donde el espesor de la aguja no desgastada tiene
20 mm. El desgaste lateral del carril de guardia además,
se comprueba en el comienzo de la aguja.

El desgaste del corazón de la rana
se determina por su eje longitudinal y se mide con una regla
colocada en el extremo de las patas, pero en las ranas fundidas
hay que tener en cuenta que las patas tienen 1 mm por encima del
corazón. El desgaste del corazón se mide donde el
ancho de la rana es igual 40 mm, a 13 mm de altura del nivel de
rodadura de la rana.

PARTE II.

Construcción y conservación de
vías férreas

Capítulo I. Introducción.

1.1. – Organización y estructura de la actividad de
vías férreas.

La organización de los ferrocarriles a escala
mundial tiene disímiles formas, no obstante en todas ellas
siempre habrá una actividad que se dedique al
mantenimiento y reparación de las vías
férreas, incluyendo en esto las obras de fábricas
mayores y menores. En Cuba ha tenido variadas formas, unas con
mando vertical de la actividad y otras con mandos
horizontales.

Las actividades de Vías, Obras y
Construcciones (VOC), Constructor de Vías Férreas
(CONDOR), Planta de Soldar Carriles, El Centro de Infraestructura
(CEDI) y la de Comunicaciones y Señalizaciones y
Electrificación (COS y E) se dedican a la atención
a las vías, obras de fábrica, las comunicaciones y
las señalizaciones. Se ha establecido un vínculo
permanente entre estas actividades, así como cada cual
atiende una parte relacionada con la actividad de
referencia.

Se dedican al mantenimiento de la
superestructura de la vía y de las fajas aledañas a
la vía, en una dirección que promedia de 15 o
más metros a ambos lados del eje de la última
carrilera. También realizan reparaciones medias y ligeras,
cambios de elementos de la superestructura de la vía,
mantenimiento y reparaciones a puentes y alcantarillas,
así como a obras civiles y cambios del carril largo
soldado (CLS).

La planta de soldar carriles suelda, repara
y chequea los carriles soldados, construye pilotes, traviesas y
largueros a partir de carriles. Los carriles los sueldan en
planta y también in situ. El (COS y E) permite la
comunicación interna del ferrocarril y mantiene y repara
las señalizaciones, comunicaciones y el sistema de
tracción eléctrica.

El CEDI controla el trabajo que realiza
cada una de las anteriores actividades, así como atiende
las inversiones que para cada una de ellas se
realicen.

Capítulo II – Construcción de la
superestructura de la vía.

2.1. – Clasificación de los trabajos de
vías.

Como pudimos observar en el epígrafe anterior los
trabajos de vías se clasifican según el volumen de
operaciones y materiales que se utilicen.

Las operaciones generalmente son las mismas lo que
cambia es el volumen a ejecutar. Los trabajos de vías se
clasifican en:

Construcción. La
ejecución de una nueva inversión para lo cual se
construyen nuevos trazados de vías, construyéndose
además de la superestructura una nueva infraestructura. El
trabajo se realiza sobre la base de un proyecto ejecutivo,
confeccionado de acuerdo a los parámetros de
explotación, donde se tiene en cuenta el tipo de equipo
rodante, (tractivo y de arrastre), la densidad de tráfico
y la velocidad técnica.

Reconstrucción. En la
ejecución de una superestructura sobre una infraestructura
remodelada o rediseñada debido a la necesidad de ampliar
los parámetros iniciales, de velocidad, carga por eje y
densidad de tráfico. En la reconstrucción se
amplía la corona de la explanación, se aumenta la
potencia de la superestructura, se mejora los radios de curva,
etc.

Reparación capital. Es el
cambio total de la superestructura por una igual, nueva o por
otra de mayor capacidad portante nueva o de uso. Se aumenta el
espesor de balasto se repara los drenajes y se colocan
señales nuevas o reparadas.

Reparación media. Son cambios
de elementos en la superestructura de la vía, en una
cantidad tal que no llega a ser una reparación capital. Se
toma en cuenta la cantidad de traviesas, carriles y balasto en
mal estado y se cambia un por ciento de ellos.

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Reparación ligera. Es al
igual que la media, cambio de los elementos de la superestructura
de la vía, en una magnitud menor a la anterior, se tiene
en cuenta los mismos elementos que en la media y se toma un %
menor que el anterior.

Materiales a utilizar por kilómetro. Operaciones
que se realizan.

Traviesas, 50% en mal estado, pero menos de 170. Las
mismas que en la Media

Balasto 300 – 400 m3

Carril, 250 ml

50% de largueros en mal estado

Mantenimiento. Es el cambio aislado
de elementos de la superestructura de la vía o una serie
de operaciones que se realizan para evitar la pérdida de
uno u otro elemento de la vía.

El mantenimiento comienza desde que una vía se
pone en explotación, el seguimiento del comportamiento de
cada elemento, la atención a tiempo de un defecto, el
control constante sobre la vía ya es
mantenimiento.

Con el chequeo periódico se trata de hacer un
diagnostico de lea situación que ocurre, de los
fenómenos que provoca el defecto y se determina la forma
de combatir la formación o desarrollo de un defecto o
desgaste en los elementos de la vía.

Los mantenimientos al igual que el resto de las
reparaciones se planifican en un periodo de un
año.

Cambio de carril normal. Este
trabajo se realiza cuando un numero considerable de carriles se
encuentran en mal estado y el resto de los elementos aun tienen
la posibilidad de seguirse explotando por largo
tiempo.

Puede realizarse un cambio de carril de igual tipo pero
nuevo o de mayor capacidad portante nuevo o de uso.

Cambio del carril largo soldado
(CLS).
Ese trabajo se realiza cuando ha transcurrido un
tiempo de explotación del carril normal, dado por la
densidad de trafico, Este trabajo se realiza regularmente en
vías de alta velocidad y permite que el trabajo se
disminuya en un 33%, del utilizado en las vías con carril
normal debido ala disminución de las juntas.

2.2. – Trabajos previos a la
construcción de la superestructura de la
vía.

Requisitos que deben
observarse.

Antes del comienzo del montaje de la superestructura de
la vía férrea una comisión técnica
revisa el estado del acabado de la explanación,
particularmente la corona.

Se corre un eje en el borde exterior de la corona a la
derecha en orden ascendente de colocación cada 50m en
rectas, en tramos curvos cada 20m. Se revisa el ancho de la
corona y no se permite un estrechamiento mayor de 15cm, y se
admite hasta 15cm de ancho por encima del proyecto. El
corrimiento del eje por el extremo de la corona se realiza para
que no estorbe en el momento de la colocación.

La corona presenta en su centro una elevación
mayor que el de sus bordes en 10cm, se permite tener hasta 5cm de
altura, pero no se permite que se sobrepase en mas de los 10cm
establecidos.

Se comprueban los perfiles longitudinales, los radios de
curvas, la compactación, los niveles de los fondos de las
obras de fábrica y de drenaje, sus pendientes, los
taludes, etc.

– Ventajas de la colocación de campos pre
ensamblados.

El método de colocación de la vía
con campos pre ensamblados tienen una gran ventaja sobre la
colocación manual, por la rapidez con que se colocan los
campos. Si de forma manual la construcción de km de
vía se requiere de cientos de trabajadores y un tiempo de
aproximadamente 10 días, hoy con la tecnología se
es capaz de montar en un día hasta 10 km, existiendo
maquinas tenedoras de vías capaces de colocar 300 m en 4
horas de trabajo.

La colocación de campos pre ensamblados permite
la mecanización, tener todas todos los materiales
necesarios acopiados mucho antes de que se comience la obra y por
supuesto aumenta la calidad del acabado de la
vía.

2.3. – Instalaciones de apoyo a los
trabajos de vías.

Con la mecanización de los trabajos
de vías se requiere de instalaciones que produzcan los
elementos necesarios para el buen desarrollo de esta
actividad.

Para ello se han construido Plantas de
Ensamblaje de campos y conexiones, Plantas para soldar los
carriles, y otras instalaciones que apoyan la actividad de
Construcción y reparación de las vías
férreas.

En este caso sólo nos referiremos a
las Plantas de ensamblaje.

Selección de la zona de
emplazamiento las plantas de ensamblaje.

Para la construcción de los campos es necesario
tener un lugar adecuado donde poder ensamblar. Este lugar debe
ser previamente seleccionado, pues de su buena ubicación
depende la prontitud con que se haga la explotación de una
obra.

Para esta ubicación debemos tener en cuenta dos
cuestiones importantes, la topografía del terreno las
condiciones socioeconómicas del área.

Desde el punto de vista topográfico el
área debe concentrarse en un terreno llano o con
pendientes promedios no mayores de 1‰; debe estar en un
tramo recto o en curvas de no menos de 500m de radio, pero con la
condición que el área donde se ubique la plantilla
este en un área recta. Preferentemente debe ser un lugar
con cierto desarrollo ferroviario.

Desde el punto de vista socioeconómico
deberá estar ubicado cerca de centros poblacionales, en un
área de fácil acceso automotor, con buena
existencia de agua potable y con facilidad de obtención de
energía eléctrica y comunicación
telefónica, que existan centros asistenciales de ser
posible. Ubicación cercana a canteras de piedra o a planta
de traviesas, seria lo más racional.

Trabajos que se realizan en las plantas
de ensamblaje.

En las plantas de ensamblaje se realizan varios tipos de
trabajos:

  • 1. Ensamblaje de campos con materiales nuevos o
    de uso en buen estado técnico.

  • 2. Desmantelamiento de campos,
    seleccionándose los materiales que puedan ser
    recuperados.

  • 3. Ensamblaje de conexiones con materiales
    nuevos o de uso.

  • 4. Carga, descarga y almacenaje de los
    elementos que componen el campo y el propio campo
    después de ensamblado.

Desarrollo vial de una planta de
ensamblaje.

Teniendo en cuenta todos los trabajos que se realizan en
una planta de ensamblaje, el desarrollo vial de las mismas deben
contemplar todas las carrileras necesarias para cada
operación y para las maniobras internas en la
planta.

Por ello deben contemplarse las siguientes
vías:

Vía de la plantilla donde se
ensamblan los campos.
Esta plantilla tiene una longitud que
depende de la producción diaria de la fábrica o
planta.

Su longitud útil, es decir; la menor
dimensión de la vía donde se ensamblan los campos
será igual a:

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Vía para el servicio de ensamblaje y
maniobras.
Aledañas a la plantilla cuya longitud
útil es igual a la de la plantilla, se ubica dentro de la
grúa pórtico.

Vía para el
desmantelo.

Es donde se desmantelan los campos, debe ubicarse cerca
de la grúa pórtico o debajo de ella.

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Vía para el acopiadero de
piedra
.

Generalmente se construyen dos vías para este
fin, en una se coloca la grúa que va a cargar los vagones
y en otra los vagones vacíos (si la grúa es
ferroviaria). Su ubicación dentro de la planta es siempre
en el lado contrario a los vientos predominantes, para evitar la
contaminación por el polvo.

La longitud útil de este acopiador, por
carrilera; es como sigue:

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Longitud útil del depósito
de los equipos de la construcción.

En este lugar se colocan los equipos de
construcción, tales como grúas, dresinas (equipo
tractivo utilizado para la transportación de materiales
para mantenimiento y reparación de las vías
férreas, maquinas constructoras (CANRON).

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Longitud útil para los
campamentos de las brigadas.

Esta vía se construye para ubicar en ella los
campamentos que tienen las brigadas de montaje y la brigada de
equipos. Se ubica lo mas alejado posible del acopiador y lo
más cercano posible a los vientos predominantes. En ellas
tienen que ubicarse todos los trabajadores, por lo que su
dimensión depende del mínimo de viviendas
necesarias y de los vagones adicionales o de apoyo a la
brigada.

Generalmente este tipo de brigada se compone de 60 a 80
hombres y cada casilla campamento tiene capacidad para 6 u 8
hombre, en dependencia de su longitud posee una cocina- comedor,
un vagón cisterna para el agua, un pañol y
almacén de piezas y lubricantes; un almacén de
víveres, así como un vagón para el trabajo
de los técnicos y el jefe de la brigada, este vagón
algunas veces no se ubica en el lugar, puesto que el del
almacén de piezas se puede dividir en dos
partes.

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Longitud útil de los carriles de
la grúa pórtico.

Este carril tiene 100 m. más de largo que los
carriles de la plantilla, dándole equitativamente 50 m a
ambos lados de la misma.

Para hallar la longitud total de una planta de
ensamblaje se debe conocer el ancho entre vías, entre cada
uno de los carriles, el tipo de conexión que se posee y
como se colocaran unas con otras.

El entrevías entre carriles de acopio de piedra
es de 3.6 m de ancho, pero entre unas de las carrileras de acopio
y la primera vía de la planta debe ser de 10.00
m.

Entre la grúa de pórtico y la carrilera de
plantilla es de 3.70 m

Entre el resto de los carriles es de 5.30 m

Estas son las distancias mínimas.

Para hallar la longitud total debemos tener lo
siguiente:

Para cualquier carrilera:

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Desarrollo vial de la planta de ensamblaje: (ver
anexos)

1. Vía de servicio a la plantilla o de
maniobra.

2. Vías de la grúa
pórtico.

3. Plantilla.

4. Vía de depósito de los
equipos.

5. Vía de depósito del tren de
montaje.

6. Vías de desmantelo.

7. Vías del acopiad ero de piedra.

Instalaciones de la planta.

a – área administrativa

b – taller de equipos

Tabla 2.1. Longitud de los equipos ferroviarios

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Plantas de Ensamblaje. Clasificación de una planta
de ensamblaje.

Las plantas de ensamblajes según la necesidad de
permanencia en el lugar de ubicación, pueden ser
temporales o permanentes.

Son permanentes si económicamente se justifican,
es decir, cuando el volumen de trabajo de la planta satisfaga
tanto las nuevas construcciones, como las reparaciones, sin que
esto conlleve a la paralización temporal de la misma, o
sea cuando tenga la capacidad saturada de forma
ininterrumpida.

Por ello cuando se va a construir una planta de
ensamblaje hay que tener en cuenta las vías del
área, zona o territorio en explotación y el periodo
entre reparaciones de estos tramos o de vías.

2.4. – Esquemas y secuencias del ensamblaje de campos.
Ejemplos.

Ensamblaje de campos. Para el ensamblaje de
campos previamente se debe conocer las características
topográficas de la vía y las instalaciones
existentes en el tramo a construir. El conocimiento de estos
puntos garantiza que en las curvas se conozca donde ubicar los
campos con carriles más cortos, para mantener la
frontalidad de las juntas. También con esto se garantizan
los campos cortos ubicados en los patios antes de llegar a una
conexión. Los campos se marcan antes de ser trasladados al
lugar de montaje. Este trabajo se realiza en cadena.

Ensamblaje de campos con traviesas de madera.
Secuencia de montaje.

1. Carga y ubicación de los paquetes de traviesas
(paquetes de 20 o 25).

2. Distribución de las traviesas en la
plantilla.

3. Barrenado en el lugar que deben ser elevados, y
tratamiento con antisépticos.

4. Colocación de sillas.

5. Colocación de carriles sobre las
sillas.

6. Fijado de los carriles a las traviesas (clavado de
una de las dos bandas y

después de llevado a cartabón clavar el
otro carril).

7. Almacenaje de los campos. Si el
almacenaje se realiza dentro del área de acción de
la grúa se colocan 16 camadas y si es fuera del
área no más de 11 camadas.

Ensamblaje de campos con traviesas de
hormigón.

La secuencia constructiva es como sigue.

1. Carga y ubicación de los paquetes de
traviesas.

2. Distribución de las traviesas en la
plantilla.

  • 3. Colocación de las fijaciones en las
    bandas de la traviesa y en el centro.

  • 4. Colocación de las platinas bajo el
    área del carril.

  • 5. Colocación del carril.

  • 6. Ubicación de los pernos y elementos
    de fijación en los orificios de la
    traviesa.

  • 7. Apriete de las tuercas.

  • 8. Almacenaje de campos. Si el almacenaje se
    produce dentro del área de la grúa
    pórtico se permiten 15 camadas, si es fuera de esta
    solo 11 camadas.

Ensamblaje de conexiones.

Las conexiones se ensamblan en bloques. Si el equipo de
izaje tiene una capacidad menor que 50 toneladas, tanto en la
planta como en el lugar de colocación se divide en cuatro
partes, si la capacidad de este es igual o mayor a 50 toneladas
se ensamblan en dos partes.

Los bloques se ensamblan con largueros de madera de un
largo menor de 45 m, los largueros de madera se ubican el lugar
de colocación.

El bloque de la culata a la rana se ensambla con 14
traviesas normales.

Los bloques se ensamblan en plantillas
especiales.

  • Bloque de la aguja.

  • Bloque de un desvío.

3. Bloque de la rana.

  • Bloque en la culata de la rana.

Al igual que los largueros se sigue una secuencia que
comprende:

  • 1. Colocación de traviesas y largueros
    sobre la plantilla.

La distribución se realiza haciendo que las
cabezas de las traviesas queden para la parte recta
en una misma línea para crear uniformidad y
estética.

2. Se barrenan las traviesas y los largueros y se le
aplican antisépticos.

3. Se colocan las sillas, planchuelas, los bloques, las
fijaciones y las barras.

4. Se montan los elementos restantes entre
dos.

  • Se colocan los carriles y se fijan en uno de los
    lados, también se montan las ranas, las
    guardarranas y se fija a cartabón el resto de los
    carriles.

6. Se cargan en equipos especializados o en
góndolas.

2.5. – Carga de materiales de vía y su
transportación.
Carga y transporte de los elementos
que componen la vía. Carga y transporte de campos, balasto
y conexiones ensambladas. Ejemplos y cálculos para
determinar el equipo idóneo.

Carga y transporte de los elementos que
componen la superestructura de la vía.
Los elementos
de la superestructura de la vía, carriles, traviesas,
fijaciones y balasto, se cargan a granel, desde los puntos de
origen, generalmente puertos de embarque, almacenes generales
ferroviarios o centros de carga, hacia los lugares donde van a
ser utilizados, sean estas las brigadas y distritos de
vías o las plantas de ensamblaje.

Los elementos de vías se cargan según sus
características en paquetes o en contenedores según
su longitud, volumen o peso.

Carriles. Los carriles al ser
elementos sumamente largos se cargan directamente en vagones
ferroviarios abiertos (planchas) y según su longitud en
una, dos o varias planchas. Como todos los carriles no son de
igual longitud y de igual calibre, para la utilización de
equipo, debe conocerse el peso de cada elemento, en caso de haber
paquetes de carriles de varios calibres, su longitud y su
peralto. Además debe conocerse el tipo de vagón
(según su capacidad)que hay en existencia, para este fin.
Para la carga se utilizan grúas con electroimán o
aditamento especial.

Los carriles se tratan de cargar en varias camadas y en
forma piramidal, para hacer más estable su
transportación. Entre camadas se colocan varillas de
madera como separador, colocándose estos en no más
de 1.0 m para evitar deformaciones por flexión.

El carril al ser cargado en planchas toma la
configuración de la curva de la vía o forma una
cuerda con relación a ella. En el mundo se utilizan
carriles cuyo peso por unidad de longitud oscila entre 35 Kg/m
hasta 75 Kg/m por lo tanto, la exigencia de que debe conocerse el
peso de los carriles y la capacidad del equipo, nos permite
conocer la cantidad de carriles que podemos ubicar en cada
vagón.

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Tabla 2.2. – Peso de los materiales
que se utilizan en el ensamblaje de campos y en los trabajos de
vía.

Traviesas de madera. Las traviesas
de madera se cargan al igual que los carriles en planchas, pero
también pueden ser cargados en cajones o góndolas.
Las traviesas de madera se transportan en paquetes de 20 o 25
traviesas, unidas por un fleje.

Al igual que los carriles, las traviesas se cargan
teniendo en cuenta su peso y su volumen y el tipo de vagón
que se disponga. Una traviesa de madera tiene un peso que oscila
entre 75 y 150 kg, según sea madera dura, semi-dura o
blanda.

Traviesas de hormigón. Estas traviesas se cargan
también en planchas ferroviarias, de la misma forma en que
se cargan las de madera, tienen un peso de 250 kg, por lo que la
cantidad depende del tipo de plancha. Se cargan en paquetes de 16
unidades. Se cargan con grúas con aditamentos
especiales.

Carga de los elementos de fijación. Los
elementos de fijación se cargan en contenedores, bidones,
cajas de madera (guacales), etc. No requieren de vagones
especializados, lo mismo puede cargarse en vagones cerrados
(casillas), en góndolas o cajones o en planchas como en
cualquier equipo automotor.

Estos elementos de fijación son de
pequeñas dimensiones y su peso oscila entre 49 gramos y
18,8 kg por cada unidad.

Carga de campos. Los campos se cargan en planchas
o en plataformas trineos, conocidas por trineo, que es una
plancha que posee rodillos en su piso para permitir que el
paquete de campo ruede por ellos.

Cuando la carga se efectúa en trineos, la primera
camada se realiza colocando el carril con la corona hacia abajo y
la traviesa hacia arriba, el resto se coloca de forma
normal.

La cantidad de campos a cargar por plancha no solo
depende del peso de los campos o la capacidad de la plancha o el
trineo. Depende además del gálibo permisible y de
la estabilidad de los equipos en movimiento.

Generalmente no se colocan más de 7 campos por
planchas, sean con traviesas de hormigón como de madera.
Cuando el tramo a recorrer entre la planta de ensamblaje y el
lugar de montaje de la vía, es corto se permiten hasta 9
si la capacidad de la plancha lo permite.

Carga y transporte de balasto. El balasto para la
vía se carga en equipos especializados. Son una especie de
tolvas que se cargan por arriba y descargan por debajo. La
descarga es regulada mecánica o neumáticamente
según abran las compuertas inferiores que
poseen.

La capacidad de carga de estas tolvas es de 33 a 36 m3.
En Cuba para la vía se utilizan 3 tipos de balasto, piedra
picada, que puede ser de dos clases, roca ígnea o roca
caliza, rocoso o pizarra azul, material que se utiliza en
vías de poca intensidad de tránsito arena que se
utiliza muy poco.

En los patios la última capa que se riega es
gravilla para facilitar el trabajo de los obreros de movimientos.
En Cuba utilizamos dos tipos de equipos. El BK, tolva que regula
la descarga por medio mecánico, permitiendo la salida
mediante la apertura de las compuertas inferiores, controlando la
caída por medio de cadenas y pernos colocados
adecuadamente en los orificios que tienen la tapa.

El Hopper, que es un vagón que funciona mediante
el aire comprimido que le produce la locomotora y por este medio,
mediante un mecanismo confeccionado al efecto, se regula la
apertura de las compuertas.

Este equipo es capaz de descargar en todas las secciones
transversales de la vía o en lugares definidos de esta
sección transversal.

Para determinar el número de equipos necesarios
para la transportación de los materiales y la carga que se
pueda transportar, se debe conocerse:

Peso unitario de cada elemento, en T.

Capacidad de carga del equipo, en T.

Tara del equipo en T

En caso de seguridad del movimiento, se requiere conocer
la cantidad de elementos que se pueda cargar por equipo,
independientemente de su peso.

Capacidad tractiva de la locomotora.

Pendiente dominante máxima del tramo por donde
circulará el tren.

Resistencia unitaria del equipo tractivo y de los
vagones que trasladarán las cargas.

El número de equipos necesarios para el traslado
de carga es igual a:

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.2.6.- Secuencia de trabajo para la colocación
de la superestructura de la vía en tramos y
estaciones.
El éxito de la colocación y montaje
de la vía férrea es reflejo de la buena
organización del ensamblaje de campos, así como del
control que se tenga sobre la carga de campos y elementos de la
superestructura. Otro elemento que se debe tener en cuenta es la
organización que se observe en el lugar del
trabajo.

La forma en que sean cargados los campos,
observándose todos los elementos geométricos de la
vía a montar es de suma importancia, recuérdese que
en los tramos curvos hay campos que deben ser acortados en su
carril interior, para mantener uniformidad en las juntas
frontales.

En los patios debe tenerse en cuenta en que lugar se
colocaran las conexiones, la colocación de campos de
menores dimensiones que los normales para no variar la
geometría de la vía.

Teniendo todo esto en cuenta la secuencia de montaje de
la superestructura es como sigue.

Después de realizado el replanteo por las
comisiones de estudio, los equipos de izaje comienzan la
colocación de los campos previamente numerados, ubicando
el eje de las traviesas en el eje de la explanada previamente
fijado.

Colocación y ensamblaje de la vía
mediante campos y a manos.

Colocación de la vía
mediante campos utilizando grúas ferroviarias de
izaje.
Antes de comenzar a realizar los trabajos de
colocación y montaje se procede a preparar la
organización de los trenes de obra y los equipos de
construcción.

El trabajo como es normal en este tipo
de operaciones se divide en tres etapas:

Trabajos preparatorios. Estos trabajos se
realizan fundamentalmente cuando se ejecutan trabajos en
vías en explotación o en una vía
aledaña a la existente, con vista a disminuir el tiempo de
cierre del tramo lo más posible.

Son trabajos preparatorios los
siguientes:

  • a) Preparación de la superestructura de
    la vía y los trenes de obra en una rigurosa
    formación.

  • b) Replanteo del eje de la vía y
    ubicación de las conexiones con los patios y los
    enlaces.

  • c) Solicitud de ventanas, si se trabaja en
    tramos en explotación o de la construcción de
    una vía paralela a otra en explotación.
    También se piden ventanas si el trabajo se realiza en
    un ramal a una vía principal y durante un tiempo se
    requiere ocupar la vía principal.

Trabajos fundamentales. Estos trabajos son los
que ocupan el tiempo de la ventana, son las vías
importantes. En estos trabajos se realiza lo
siguiente:

  • a) Colocación de los campos.

  • b) Reajuste del campo y unión con los
    otros campos, alineación.

  • c) Riego de balasto (primer riego) sobre los
    campos colocados.

  • d) Primer levante de la vía, alineando,
    nivelando, calzando con equipos (este levante se realiza dos
    veces con equipos TAMPER y una vez con Plasser).

  • e) Barredura y regulación del balasto y
    perfilado del prisma.

  • f) Segundo riego de balasto.

  • g) Segundo levante, realizándose todas
    las operaciones del inciso d).

  • h) Barredura, regulación del
    balasto.

  • i) Cancelación de la ventana de
    tiempo.

Trabajos de acabado. Terminación del
apriete de los tornillos en las juntas y en las fijaciones del
carril a la traviesa.

  • a) Regulación de las juntas.

  • b) Alineación final.

  • c) Regulación del prisma de balasto a
    mano.

2.7. – Secuencia de los trenes de obra y de los
equipos de construcción.

a) Los trenes de obra tienen que estar bien
ubicados unos detrás de otros, con vista a que uno no
estorbe el trabajo de otro. El primer tren que sale es el tren
colocador, llevando la cantidad de campos programados para el
día. Este tren lleva trineos y una grúa de gran
productividad (Platov UK 25/20) lleva los campos programados para
varias jornadas.

b) El próximo tren es el de balasto.
Este tren llevara la mitad de la cantidad total requerida para el
tramo a montar. El riego se ejecutara desde el final del tramo a
montar hacia el inicio de la obra y llegando a este lugar parten
los equipos de construcción.

  • c)  Los próximos equipos
    que salen son las máquinas alineadoras, niveladoras y
    calzadoras; estas máquinas realizan el primer levante
    de la vía, mediante dos pases al tramo. Frecuentemente
    trabajan dos equipos Tamper y en ocasiones se programan para
    que trabajen dejando una traviesa en el medio para que otra
    máquina la calce.

  • d) Al finalizar estas
    máquinas salen las barredoras y las reguladoras de
    balasto. Estos equipos recogen el balasto que sobra en un
    lado y lo llevan a los lugares donde faltan. Al terminar
    dejan la vía con un perfil definido.

e), f) y g) Estas tres operaciones son las
mismas que la b, c y d; realizando el segundo riego, el segundo
levante, perfilado, barrido y regulado final.

Colocación de la vía con materiales
sueltos.
La colocación de la vía con materiales
sueltos requiere de mucho mas tiempo que la mecanizada, pues los
materiales se van colocando paulatinamente y cada grupo de
brigada se especializa en una o varias operaciones.

La preparación de la explanada al igual que en el
caso de la colocación con equipos; es la misma, es decir
se replantea el eje y se indican los puntos fundamentales de las
conexiones en los patios.

Una brigada comienza a colocar las traviesas que son
traídas con equipos automotores o ferroviarios hasta un
lugar próximo al comienzo de la etapa.

Con posterioridad se vienen colocando las sillas si las
traviesas son de madera y las platinas si las traviesas son de
hormigón.

Otro grupo viene colocando el carril del lado derecho en
orden ascendente del kilometraje y los van clavando si se trata
de traviesas de madera o colocando las fijaciones y apuntando las
tuercas si se trata de hormigón.

Otro grupo va fijando el carril de la otra banda,
poniéndolo a cartabón.

En este tipo de trabajo no se requiere de acortar los
carriles en el caso de los tramos curvos, en este caso no es
preocupante la ubicación de las juntas, pues no se utiliza
la mecanización.

Se regulan las juntas y se prepara la vía para el
balastaje.

El balastaje se realiza igual que en la vía
mecanizada, ya que el riego de balasto se puede ejecutar solo con
vagones o tolvas especializadas.

El calzado, nivelado y alineado final se realiza a mano
con herramientas mecánicas, electro – mecánicas o
diesel, hidráulicas o neumáticos, según haya
en existencia. También pueden utilizarse máquinas
especializadas.

2.11. – Cálculo del gasto de fuerza de trabajo
en el ensamblaje y construcción y montaje de
vía.
Para determinar el gasto tanto de materiales como
de personal para el montaje de la superestructura de la
vía hay que partir de la clasificación de la
superestructura de la vía férrea establecida en
Cuba.

Cálculo de los materiales
necesarios para el ensamblaje de un campo con traviesas de
madera.
Los materiales se calculan teniendo en cuenta la
clasificación de las vías.

Un campo de madera tiene 2 carriles.

2 pares de mordazas o bridas de la medida del
carril.

12 tornillos de la medida del carril.

12 tuercas.

12 arandelas de presión.

Una traviesa de madera lleva:

2 sillas de la medida del carril.

6 clavos en rectas.

10 clavos en curvas.

Según la topografía de la vía, para
tramos con traviesas de madera se le coloca elementos que
protejan el corrimiento del carril y no permitan que puedan
crearse jorobas, juntas topadas o demasiado abiertas debido a
este fenómeno. Estos elementos se denominan
anclas.

La distribución de las anclas es como
sigue:

Monografias.com

Tabla 2.3. – Distribución de las
anclas.

Materiales para un campo de traviesas de
hormigón
. Al igual que con la traviesa de madera el
campo requiere de:

2 carriles.

2 pares de mordazas del mismo tipo que el
carril.

12 tornillos.

12 tuercas.

12 arandelas de presión.

Además si la traviesa es con taco plástico
se requiere de:

4 tornillos tirafondo.

4 presillas elásticas o semi –
elásticas.

2 platinas de gomas.

4 cojinetes de gomas.

Si la traviesa es con orificios y arandelas de
sujeción requiere de:

4 tornillos con cabeza "T".

4 presillas elásticas o semi –
elásticas.

4 cojinetes de goma.

2 platinas de goma.

Si el tramo esta electrificado o señalizado
requiere además de:

4 bujes aislantes.

Cálculo de los materiales para la
colocación y montaje de la superestructura.

La colocación y montaje de la superestructura se
calcula a partir de campos previamente ensamblados y el balasto,
ambos; según la clasificación de la
vía.

2.9. – Colocación del carril
largo soldado (CLS).

Requerimientos. Para colocar el CLS,
también llamado carril sin juntas, se verifican las
longitudes de los tramos. Las condiciones técnicas de sus
elementos, las características de la zona (curvas, rectas,
cambios de rasantes, puentes, etc.) y se elabora un proyecto de
colocación.

En este proyecto se indica el inicio y
el final de cada banda en explotación, las juntas
aislantes para el sistema de bloqueo y el aumento del hombro de
balasto hasta no menos de 25 cm.

Se requiere cumplir una serie de condiciones:

  • Los radios de curva mínimos deben
    ser:

  • En el tramo 500 m como mínimo, en el patio
    180 m pero regando el balasto en el entrevías hasta el
    borde superior de la traviesa.

  • En los pasos a nivel permanentes se
    colocan juntas aislantes en los puntos donde se especifique.
    El carril sobre el paso a nivel se coloca de 25 o más
    metros y 4 carriles normales (de 12.5 m) a ambos lados del
    paso a nivel

4. En los puentes con cama de
balasto se permite la colocación del CLS; en camas
abiertas no y la distancia mínima entre la cabeza o
aproche del puente y la unión con el CLS deberá ser
no menor que 150 m, y aquí se colocaran carriles de
longitud normal.

5- No se permiten soldar carriles en menos
de 150 m ni en más de 500 m. Para mayor longitud se suelda
en el lugar.

  • En los patios para evitar las tensiones excesivas en
    las mordazas de las juntas aislantes, se colocan 4 campos con
    longitud normal (12.50 m) a ambos lados de cada junta,
    excepto en las conexiones donde se colocarán de un
    solo lado, 2 campos con carril normal en la culata de la rana
    y dos en la punta de la aguja.

  • 7. En las curvas el carril
    interior debe ser acortado igual que en el caso de los campos
    de longitud normal, como vimos en la parte I..

El acortamiento se calculará de la siguiente
forma:

  • En la curva circular:

Monografias.com

En la curva de
transición:

Monografias.com

  • 8. La temperatura máxima y mínima
    del intervalo de fijación del CLS será de 22(C
    y 37(C para el límite inferior y superior
    respectivamente.

  • 9. Se neutralizan las tensiones del carril para
    que este tome la dimensión necesaria y a una
    temperatura conocida.

  • 10. Para la colocación con calidad se
    deben calzar las traviesas, nivelar y alinear la vía,
    se corrigen las súper elevaciones en las curvas, se
    aprietan uniformemente las tuercas con un torque entre
    1500-1800 kg/cm. Se sustituyen los elementos de
    fijación que presentan defectos o deterioros. Se
    alinea la vía.

  • 11. La flecha máxima permisible en
    tramos rectos será de 5 mm siempre que esta
    variación sea paulatina y a razón de 1 mm por
    1m de longitud.

Transportación y descarga del
carril largo soldado (CLS).
La transportación del CLS
se realiza con equipos especializados consistente en un tren con
planchas habilitadas al efecto, con rodillos, guías y
dispositivos de anclaje. El vagón de cola tiene un
dispositivo de anclaje y uno de descarga. Este ultimo dispositivo
puede moverse para poder ubicar los carriles tanto en el centro
de la vía como en la posición propia del carril y
en el momento de la descarga no permite que el carril se flexe o
cambie de posición con la consiguiente fractura del
carril.

La descarga se produce fijando la punta del carril en la
junta donde va a comenzar el cambio, mediante un dispositivo
destinado para este fin y después de esta operación
el tren comienza a moverse despacio y así el carril va
cayendo suavemente en el centro de la vía.

Colocación del CLS. La colocación
del carril se puede realizar de forma manual y mecanizada,
utilizando la grúa UK 25/90 o 25/21. En Cuba el cambio se
realiza de forma manual. El trabajo se realiza en tres
etapas:

La etapa preparatoria comprende las operaciones
siguientes:
Establecimiento de una disminución de la
velocidad de los trenes por el tramo a cambiar de 15 kph. El
tramo a cambiar debe ser protegido a una distancia no menor de
500 m en ambos lados, colocándose un estandarte de color
amarillo.

  • 1. Distribución de los accesorios de
    vía utilizando una plancha de arrastre.

En cada junta se colocan 6 juegos de
fijaciones ya ensambladas.

  • 2. Se retiran 4 tornillos de cada junta en
    ambas bandas del carril dejando solo

2 (el 2 y el 5 en las mordazas). Comienzan el trabajo
cuando el grupo anterior se aleje

unos 12.5 o más.

  • 3. Se zafan los tornillos de las fijaciones con
    las traviesas utilizando apretador de tuercas vertical y
    sacando los tornillos de 2 de cada 3 traviesas. Se requiere
    de 8 operarios con 4 aprieta tuercas. Comienzan cuando el
    grupo anterior se aleje de 10 a 50 m

  • 4. Se liberan las bandas de CLS,
    zafando las presillas que los sujetan, situado en los
    extremos de las bandas y retirando las fijaciones. Para este
    trabajo se requiere de dos operaciones y comienzan cuando el
    grupo anterior esté adelantando en otro
    carril.

  • 5. Ocho operarios sustituyen los
    elementos de fijación y presentan las tuercas en los
    tornillos con excepción de los que tienen presillas
    cortas, las cuales son cambiadas por presillas largas. Cada
    operario se ocupa de un carril por su borde exterior o
    interior según le corresponda. Comienzan cuando el
    grupo anterior a pasado un carril.

  • 6. Dos jefes de brigada con dos
    operarios toman la temperatura de ambas bandas (2
    termómetros por banda, colocándose en la
    garganta del carril del lado que no de el sol), miden la
    longitud de la banda a esa temperatura.

La temperatura debe coincidir con la temperatura de
neutralización.

Monografias.com

La longitud del carril se mide en metros con
aproximación de 3 cifras decimales. Además se mide
la longitud de los carriles de muestrario (normales y soldados),
una vez obtenidos los datos lo marcan en la garganta del
carril.

Trabajos fundamentales.

  • 1. Formalizar el establecimiento
    de una ventana de tiempo clausurando el paso por la
    vía. Se colocan a 800 m del comienzo y final del
    trabajo estandartes rojos. Se retiran los tornillos que
    quedan en la junta, utilizando cuatro operarios, retirando
    las mordazas de cada junta. Cada operario atiende una
    junta.

  • 2.  Se zafan los tornillos de las fijaciones
    que quedaron con la traviesa, con dos equipos aprieta tuercas
    verticales. Cada equipo se ocupa de una banda; trabajan
    cuatro operarios. Comienzan cuando el equipo anterior se
    encuentre a 12.5 m

  • 3. Los operarios proceden a girar
    en 90° a las presillas restantes de ambas bandas.
    Comienzan 22 minutos después de haber comenzado el
    grupo anterior.

  • 4. Retirar los carriles normales o de
    inventario, con 4 operarios, con barretas que
    simultáneamente los alejan hacia la parte exterior de
    la carrilera a no menos de 50 cm de la posición
    anterior y con la corona hacia arriba.

  • 5. Acondicionar los accesorios.
    Dieciséis operarios repartidos en 2 grupos de a 8 por
    banda, procede a invertir las platinas, sustituir las
    defectuosas, limpiar las superficies de apoyo de las platinas
    y los cojinetes, sustituyen las defectuosas y colocan los
    bujes aislantes en los tornillos restantes, así como
    sustituyen las fijaciones completas de cada junta del carril
    normal por fijaciones completas con presillas largas.
    Comienzan cuando el equipo se aleje a 25 m.

  • 6.  Dos operarios con un gato de vía y
    una barreta sitúan en cada banda de carril largo
    soldado una mordaza, dejada en el centro de la vía por
    el grupo que sitúo los tornillos de las juntas, para
    facilitar el desplazamiento de las bandas hacia el lugar de
    ubicación sobre las traviesas. Comienzan 11 minutos
    después que el grupo anterior.

  • 7. Cuatro operarios con barretas colocan
    simultáneamente ambas bandas de CLS
    deslizándolas sobre las mordazas que sirven de calzo.
    Comienzan 13 minutos después que el grupo anterior
    termine.

  • 8. Cuatro operarios dos por cada banda proceden
    a girar las presillas a 90° para llevarlas a la
    posición normal. Comienzan cuando el grupo anterior se
    aleje 25 m.

  • Partes: 1, 2, 3, 4
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