Ferrocarril

INTRODUCCIÓN

El ferrocarril es un sistema de transporte terrestre de personas y mercancías guiado sobre carriles. Aunque normalmente se entiende que los carriles o raíles son de acero o hierro, que hacen el camino o vía férrea sobre la cual circulan los trenes, dentro de esta clasificación se incluyen medios de transporte que emplean otros tipos de guiado, tales como los trenes de levitación magnética. Se trata de un transporte con ventajas comparativas en ciertos aspectos, tales como el consumo de combustible por tonelada/kilómetro transportada, la entidad del impacto ambiental que causa o la posibilidad de realizar transportes masivos, que hacen relevante su uso en el mundo moderno. A continuación se desarrolla este tema, resaltando las principales estructuras del ferrocarril.

EL FERROCARRIL

La vía creada a partir de dos carriles dispuestos de forma paralela que permiten el rodaje de un tren recibe el nombre de ferrocarril. El material utilizado para la creación de estos carriles suele ser el hierro; de allí el nombre de ferrocarril (ferro es “hierro” en latín). El concepto no sólo se emplea para nombrar al camino de rieles, sino que también se usa para referirse al tren (el medio de transporte que se forma con varios vagones arrastrados por una locomotora) y a la infraestructura y equipamiento que permiten el desarrollo de este medio de locomoción.

ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA

La infraestructura ferroviaria está compuesta por diferentes elementos que permiten desplazar, controlar, dirigir y satisfacer todas las necesidades del transporte por tren.

Elementos de la infraestructura

Vía Férrea:

Está formado por el conjunto que conforman el sitio por el cual se desplazan los trenes, son un elemento esencial de la infraestructura, para su construcción es necesario realizar movimientos de suelos y obras existentes como puentes, alcantarillado, muros de contención, drenajes.

La vía férrea consta básicamente de:

Rieles. Es cada una de las barras metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trabes, actúan como soporte, dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. El riel está formado por cabeza (parte superior, elemento de rodadura), patín (base de anchura mayor a la cabeza) y alma (parte de pequeño espesor que une la cabeza y el patín).

Traviesas o durmientes. Son el elemento transversal del eje de la vía que sirve para mantener unidos y a la vez a una distancia fija a los dos carriles, así como mantenerlos unidos al balasto. Se fabrican de diversos materiales, madera, hierro y hormigón, las traviesas de hormigón pueden ser mono bloque o bibloque. Desde hace años, la traviesa ha de estar aislada eléctricamente con respecto a los carriles.

Balasto. Es la piedra partida utilizada en la construcción de estas vías, cumple la función de aportar estabilidad a la vía férrea, distribuye las presiones que transmite la vía al terreno y permite el drenaje del agua de lluvia.

Señalización. La señal de ferrocarril es un dispositivo (manual, mecánico, eléctrico u otro) que indica a los maquinistas del tren el estado de disponibilidad de la vía que tiene por delante. Son imprescindibles para proporcionar una circulación funcional y con seguridad.

Indicadoras. Complementa o matizan las órdenes de las señales fundamentales según los casos.

Señales portátiles. Las señales que puede hacer el maquinista en cualquier momento o lugar, para avisar o hacer indicaciones sobre circunstancias que le afecten.

Señales de los trenes. Son las que llevan los trenes en la cabeza y cola, indicando el sentido de la marcha.

Estación ferroviaria. Una estación ferroviaria es una instalación de vías y aguja, protegida por señales, donde se puede coordinar procesos de circulación y cuyos límites están definidos por las señales de entrad de ambos extremos. Tradicionalmente se considera una estación ferroviaria o estación de ferrocarril al punto de acceso de viajeros y mercancías del ferrocarril.

ELEMENTOS DE SUPERESTRUCTURA

Los elementos que conforman la superestructura de la vía son (de forma básica):

Traviesas: que pueden ser de madera, hormigón, e incluso metálicas. Su función principal es la de mantener los carriles de acero paralelos. El lugar donde se asienta el carril de acero se llama caja. Bajo el raíl se coloca una pieza metálica llamada asiento, que evita que el raíl pueda dañar la traviesa al paso de los trenes.

Pernos o tirafondos: sirven para sujetar el carril de acero a las traviesas.

Carril o raíl: barra (actualmente de acero) metálica sobre la que se desplazan las ruedas de los trenes.

Balasto o balastro: talud de piedrecillas (caliza, granito negro, o cuarcita) cuya función es aislar la vía del suelo evitando que el agua se acumule en la misma y pueda provocarle daños.

CÁLCULO DE LAS VÍAS Y MECÁNICA DE LA LOCOMOCIÓN

Se considera que la vía férrea es el elemento principal de la infraestructura ferroviaria, para su elaboración es muy importante hacer movimientos de tierra y obras de arte como alcantarillas, drenajes, puentes, entre otras.

Para el cálculo de la vía se considera principalmente:

1. Cálculo del riel.

Uno de los factores más importantes para el caculo de los rieles es el peso de los vehículos, ya que es el punto de contacto entre la rueda y el riel según la cantidad de ejes. En todos los vehículos el peso bruto se reparte en todos los ejes de manera uniforme y se expresa como un peso máximo por eje, que debe ser soportada por el riel. El riel es sustituido mas por desgate o fatiga que por problemas de orden estructural.

Para iniciar el cálculo del riel se debe considerar los siguientes pasos como se afirmo en la guía de la parte i: considerar que el riel se comporta como una viga continua apoyada sobre los durmientes. Considerar su comportamiento dinámico y su capacidad se basa en la velocidad, la distancia entre los durmientes y el peso bruto del eje.

Se elige un perfil una vez calculado el peso. Se calculan los esfuerzos a los que estará sometido y se procederá al chequeo respectivo con los esfuerzos permisibles por norma.

2. Cálculo

...