Caminos y vialidades

 

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Ferrocarriles. Contituyentes, planeación y construcción de una estación ferroviaria.

 

 

Trabajo realizado por Mercedes Liñan

 

Introducción
I.- El Ferrocarril
Definición
Constitución de la vía
El Riel
Los Durmientes
Placas para durmientes
El Balasto
II.- Planeación de una Estación Ferroviaria
III.- Construcción de una vía Ferroviaria
IV.- Procedimiento de Construcción de una vía Ferroviaria

Introducción

 

El ferrocarril remonta su origen al igual que el camino, por donde transitaron mayas, incas guerreros y comerciantes a pie y a caballo, en carretas y diligencias desde hace 300 años hasta el de 1808, en que nace la locomotora de vapor.

 

Es por eso que en este trabajo, presentamos una investigación acerca de este medio de transporte, que abarca desde como esta constituida una vía férrea, los estudios que se requieren para la realización de la misma e incluso como se planea una estación ferroviaria.

 

Para la realización de este trabajo acudimos a T.F.M. (Transportes Ferroviarios Mexicanos) y charlamos con el Ing. Marcelo Isaac Vara de la Cruz, a quien le agradecemos el habernos atendido; y se consultó en varios libros acerca del tema.

 

 

 

 

I. El Ferrocarril

 

Definición.

Un ferrocarril se puede definir como la vía provista de guías paralelas, denominadas rieles, sobre las cuales se deslizan una serie de trenes movidos por tracción mecánica.

 

Constitución de la vía.

La vía de un ferrocarril se compone de dos partes principales: las terracerías y la superestructura.

 

    • Terracerías:
Conjunto de obras formadas por cortes y terraplenes para llegar al nivel de subrasante, y a la superestructura.

 

    • Superestructura:
parte que va arriba de la terracería y la forman dos hileras de rieles sujetos a piezas transversales llamadas durmientes, que a su vez descansan sobre un lecho de material pétreo denominado balasto, a lo que hay que agregar los accesorios de la vía tales como placas, planchuelas, tornillos, etc.

 

 

El riel.

Viene designado por el número de libras de peso por cada yarda de longitud o calibre. En el caso de T.F.M. se utilizan los calibres de 100,112, 115 lb/yd. Está formado por tres partes que son: la cabeza u hongo del riel, el alma y el patín.

 

El riel y sus partes

 

La superficie de rodadura de los rieles no es plana sino combada con el fin de reducir el desgaste recíproco entre rueda y riel. El alma de los rieles es la parte que ha sido diseñada con el fin de absorber los efectos de corte como también los efectos flectores que se producen por la acción de cargas transversales. El patín debe darle al riel su resistencia máxima y una superficie contra las fuerzas transversales que provocan su volteo.

 

Los rieles son normalmente laminados de 12 m (30 pies) de longitud. Los rieles se fijan a los durmientes por medio de clavos que se ponen contrapeados para que no se raje el durmiente.

Los durmientes.

Se llaman durmientes o traviesas a las piezas que se colocan transversalmente sobre el balasto para proporcionar a los rieles de la vía un soporte adecuado. Los durmientes no solo soportan los rieles sino que además, proporciona un medio para que los rieles se conserven con seguridad a la distancia correcta del escantillón.

 

La mayor parte de los durmientes que se emplean en los ferrocarriles son de madera. También existen los durmientes de concreto, metal, concreto con piezas de metal o de madera insertadas; siendo algunos de ellos deseables y económicos cuando se trata de servicios especiales, pero es dudoso que estos puedan competir ventajosamente con los durmientes de madera.

 

Se han hecho diferentes estudios para determinar los factores que afectan la vida de los durmientes de madera. Los tres principales resultados de estos estudios son:

     

  • El desarrollo del conocimiento científico acerca de la pudrición de la madera,
  • el desarrollo de procesos definidos para tratar químicamente los durmientes con la finalidad de evitar su pudrición y alargar la vida,
  • El desarrollo de placas para durmientes y otros medios de sujeción correctamente diseñados para usarse entre la base y el riel y el durmiente con miras a retardar el desgaste mecánico del durmiente debido al riel.
  •  

    En México, las dimensiones reglamentarias de los durmientes son de 7 pulgadas de grueso, 8 pulgadas de ancho y 8 pies de largo (7" * 8" * 8´).

    El esparcimiento de los durmientes en la vía varía de acuerdo a su tamaño y la intensidad de transito. Para permitir un calzamiento correcto con herramientas de mano, se requiere un espacio libre de 25 cm. entre los durmientes adyacentes. En vías troncales algunos ferrocarriles emplean un espaciamiento mínimo de 25 cm. entre durmientes. Aún en ramales poco importantes, la práctica usual es limitar al espacio entre durmientes a 45 cm.

     

    Placas para Durmientes

    Una placa de asiento bien diseñada y bien colocada en el durmiente evitará el desgaste debido a la acción del riel. Las placas de diseño moderno se hacen de espesores comprendidos entre un mínimo de ½" y un máximo de 5/16", de acuerdo con el peso del riel y el volumen de transito a soportar. La anchura promedio es de 7.5" y la longitud de 10 a 14".

     

    Las placas para durmientes pueden dividirse en dos tipos:

       

  • Placas que se sujetan rígidamente a los durmientes.
  •  

  • Placas que quedan sueltas sobre los durmientes.
  •  

    Generalmente se emplean dos métodos para sujetar las placas a los durmientes. El primer método emplea clavos completamente independientes del riel. El segundo, usa clavos que sujetan la placa, pero el gancho de su cabeza queda librando el patín del riel en 1/16". Las placas pueden ser con 4, 6 u 8 agujeros. Estos pueden ser cuadrados o circulares.

     

    El balasto

    Se llama balasto a cierta clase de material escogido, tal como piedra triturada, grava, escoria, cenizas, etc. que se coloca sobre las terracerías compactadas para dar apoyo y estabilidad a los durmientes o traviesas. El balasto mantiene a los durmientes alineados y nivelados, permitiendo arrojar el agua fuera de ellos y haciendo posible el alineamiento, nivelación y elevación de la vía o bien la renovación de los durmientes sin tocar el lecho. Cuando se coloca correctamente y tiene suficiente espesor, el balasto proporciona un soporte firme y uniforme a los durmientes y distribuye por igual la presión causada por el peso y el empuje de los trenes que transitan por la vía.

     

    El material que llena mejor los requisitos de un balasto ideal es la piedra triturada. La piedra caliza, el granito y la lava volcánica son las variedades mas empleadas. T.F.M. especifica para su uso como balasto piedra triturada de origen basáltico de ¾" a 2" y es traído del Sur.

     

     

     

     

    II. Planeación de una estación ferroviaria

     

     

    La planeación de una terminal ferroviaria tiene como principio el que exista la necesidad de transportar un producto a cierto lugar. Una vez que ésta necesidad se define, se sigue un procedimiento básico, el cual consiste de los siguientes pasos:

     

       

  • Estudios de Mercado, dentro de los cuales se toma en cuenta:
      •  

  • Tipo de producto a mover
  • Dimensiones del producto a mover
  • Peso del producto a mover
  •  

       

  • Clasificación del producto:
      •  

  • Alimenticios: maíz, frijol, sorgo, etc.
  • Industriales o Agroindustriales: Imp. agrícolas, partes y auto partes.
  • Químicos: Prod. Peligrosos, flamables e inflamables, tóxicos y corrosivos.
  • Minerales: Gravas, arenas y metales.
  •  

    Esta se hace para evitar, por ejemplo, el que productos alimenticios lleguen al mismo lugar que los químicos, pues los primeros se pueden contaminar.

     

       

  • Y por ultimo se hace un calculo de el volumen del producto a mover por día, por semana, por mes y por año y se proyecta hacia a un periodo de 20 años.
  •  

    Esto con el fin de determinar si es conveniente o no la realización de dicha estación.


    III. Construcción de una vía ferroviaria.

     

     

     

    En el caso de T.F.M. el proceso comienza desde que una compañía hace solicitud al área comercial de T.F.M. y esta convoca a una reunión con el área de infraestructura a quien hace del conocimiento y entrega de la documentación.

     

    A continuación T.F.M. (área de infraestructura) hace una visita de campo y recomienda a la compañía interesada el padrón de contratistas adscritos a T.F.M. y verificará su número asignado según su especialidad.

     

    El área de infraestructura de T.F.M. verificará las especificaciones de los materiales a emplear y la revisión de planos para que el solicitante solicite los permisos necesarios ante S.C.T. y T.F.M.

     

    Una vez aprobado lo anterior, la compañía interesada depositará a T.F.M. el costo económico que se estipule en el presupuesto, el cual es variable al tipo de obra, procediendo a la construcción. El área de infraestructura de T.F.M., emite su permiso de construcción y supervisará los parámetros de la vía construida por la compañía interesada.

     

    Si la documentación, planos, estudios de impacto ambiental, pagos correspondientes y la obra están dentro de los parámetros indicados por T.F.M., se procederá a boletinar la obra y cuando la espuela este en operación se efectuara la supervisión de la conexión y de la vía que este dentro del derecho de vía con determinado costo anual por conexión.

     

     

     

    Ahora bien, para establecer una ruta de vías férreas entre dos puntos a comunicar se tienen que realizar diversos estudios (sin excepción alguna), los cuales son:

    También se hacen estudios de impacto ambiental, ya que de lo contrario se sancionara con una multa.

     

     

     

     

    IV. Procedimiento de construcción de una vía ferroviaria

    Una vez realizados los estudios necesarios que se mencionaron anteriormente, y habiendo hecha una propuesta, definiendo la ruta mas adecuada y económica, se procede a la construcción de la vía férrea.

     

    Básicamente lo que se hace es quitar toda la vegetación existente por donde pasará la vía y se quita la capa de suelo con materia orgánica presente (desmonte y despalme).

     

    Después, basándose en los estudios de mecánica de suelos, se excava a una profundidad en la que se encuentre un suelo capaz de soportar la carga a la cual será sometido (profundidad de desplante). Al llegar a esa profundidad esta se escarifica el estrato encontrado y se compacta a un 95% de su peso volumétrico seco máximo, prueba proctor estándar.

     

    Para darnos una idea de lo anterior, presentamos el siguiente croquis:

     

     

    Una vez hecho lo anterior, se procede a realizar la formación de terraplén en capas de 20 cms. de espesor y compactadas al 95% de su peso volumétrico seco máximo prueba proctor estándar, hasta llegar al nivel de subrasante.

     

    Se coloca la capa de sub-balasto, con un espesor mínimo de 8" y una compactación del 100% de su peso volumétrico seco máximo en la prueba proctor estándar.

     

     

     

    Una vez colocada la capa sub-balasto, se coloca el balasto donde descansaran los durmientes y el riel.

     

    A continuación, mostramos un croquis de cómo queda finalmente el perfil de la vía:

     

     

     

    Como datos adicionales podemos añadir algunas de las especificaciones utilizadas por T.F.M.:

    1. Pendiente máxima utilizada del -2% o bien +2%, según sea el caso.
    2. El grado de curvatura máximo permitido por la S.C.T. es del 10%, pero T.F.M. utiliza como máximo el 8%.
    3. El espesor de la capa de balasto es de 30 cms. medido de la parte superior del bombeo del terraplén a la base del durmiente.
    4. El peralte del durmiente es de 20 cms.
    5. El calibre del riel a emplear será de 100, 112.3 lbs/yda o mayor, nuevo o de segunda clase. Para químicos y Metales 112.3 y 115 lbs.
    6. Se empleará durmiente de madera nuevo o de segunda clase. La cantidad de clavos será de 6 por durmiente en las tangentes y de 8 en las curvas, de acuerdo al siguiente croquis:

     

    7. La distancia entre los centro de vías será de 5.00 metros.
    8. No se aceptan distancias menores de 2.50 metros del eje de la vía a cualquier construcción, excepto cuando éste sea un muelle de descarga.
    9. Las terracerías dentro del derecho de vía (terraplén y capa sub-balasto), deberían construirse con material que cumpla con las especificaciones de la S.C.T., donde el ancho de corona será de 6.60 metros, al nivel de sub-balasto, debiendo tener este último un espesor mínimo 8".
    10. La sección de balasto en la base de la corona será de 4.56 metros y en el ancho de la corona de 6.60 metros, debiendo observar un espesor mínimo abajo del durmiente de 12".
    11. Para que dos pendientes puedan quedar enlazadas por curvas parabólicas verticales, es necesario que la diferencia algebraica de pendientes sea mayor de 0.5%.
    12. La separación mínima entre dos curvas verticales debe ser de 20.00 metros, donde estas no se podrán ligar directamente.
    13. La longitud de la curva es determinada por la diferencia algebraica de pendientes dividida entre la variación permitida por estación.

     

     

     

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    • Adolfo10

      Hola a todos los arquitectos e ingenieros y demás amigos de esta página. ¿Alguien tendrá el manual arema? Mi correo es antonio_zayola@hotmail.com Gracias por su apoyo

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    • edbetterman

      hola amigos alguien me puede enviar el manual arema a este correo edbetterman@gmail.com se los agradeceria

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