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DILATACION EN VIAS FERREAS Y PUENTES

I.- OBJETIVOS

Explicar el porqué del ensanchamiento de los metales. Entender que es la dilatación lineal aplicada en la construcción. Determinar la dilatación lineal en vías férreas y puentes de

armadura.

II. INTRODUCCION

¿Dónde aplicamos la dilatación?

Pues en muchos casos, cuando empleamos materiales que tienen lapropiedad de dilatarse y ustamente empleamos estos materiales ennuestras construcciones, es conveniente sa!er cu"nto se va a dilatar o

contraer, por eemplo#En los rieles de los trenes, se colocan $untas de dilatación$ cada ciertalon%itud, como al estar expuestos al sol se calienta y se expande y al notener a donde dilatarse pues se do!laría terri!lemente con esto la líneadel tren se echa a perder por que no conserva la dimensión ni forma pordonde podría pasar el tren.Entonces para que no ocurra esto se calcula cuanto se va a expandirpor eemplo &'m de riel, si se expande (cm, entonces hacemos el riel entramos de &'m separados (cm uno de otro para que cuando se expandaten%a espacio de alar%arse sin que se deforme. )am!ién se hace esto en construcciones de concreto, porque el concretotam!ién se expande, o!serva que hay $untas$ cada cierto tramo poreemplo en muros continuos, se les pone tecnoport entre cada tramo demuros.Para el caso de tu!erías expuestas tam!ién se hace el c"lculo de ladilatación para construirlas solo que aquí es m"s difícil hacer una unta ymantener hermético para que no se escape liquido o %as, para esto losfa!ricantes de las tu!erías han creado untas especiales que es comouna caa cerrada que permite que dentro de ella la tu!ería que lle%a y la

que sale pueda dilatarse sin que se escape *uido.En puentes met"licos por eemplo, como todo el puente se expande secoloca +o en un extremo, pero en el otro se le apoya en una especie derodillo, cuando se dilata el puente se dilata del extremo +o hacia elextremo donde est" el rodillo. o que hace el rodillo es permitir moversea este extremo del puente tanto cuando se expande como cuando secontrae.

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III. MARCO TEORICO

Dilatación TéricaDe una forma %eneral, cuando aumentamos la temperatura de uncuerpo -sólido o líquido, aumentamos la a%itación de las partículas queforman ese cuerpo. Esto causa un aleamiento entre las partículas,resultando en un aumento en las dimensiones del cuerpo -dilatacióntérmica. Por otra parte, una disminución en la temperatura de uncuerpo, acarrea una reducción en sus dimensiones -construccióntérmica

En la construcción civil, por eemplo, para prevenir posi!les trincas yrupturas por causa de dilatación térmica de los materiales, se utili/an0fol%as1 llamadas como untas de dilatación.

 )ipos de Dilatación• Dilatación ineal•

Dilatación 2uper+cial• Dilatación 3olumétrica

Dilatación Lin!al

4"s all" que la dilatación de un sólido suceda en todas las dimensiones,puede predominar la dilatación de apenas una de sus dimensiones so!re

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las dem"s. 5 a6n, podemos estar interesados en una 6nica dimensióndel sólido. En este caso, tenemos la dilatación lineal -D

Dilatación S"#!r$cial

a dilatación super+cial corresponde a la variación del "rea de unaplaca, cuando sometida a una variación de temperatura. as +%uras acontinuación, representan una placa rectan%ular a temperatura )o atemperatura ) 7)o.

Dilatación V%l"étrica

En este tipo de dilatación, vamos a considerar la variación del volumen,esto es, la dilatación en las tres dimensiones del sólido -lon%itud ancho yaltura. 3eamos el eemplo del cuadro de!ao#

8elación entre 9oe+cientes

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IV. ELEMENTOS DE LA INFRAESTRUCTURA

• :parato de vía

• ;alasto

•

9atenaria -ferrocarril• 9ircuito de vía

• Desvíos -a%uas, cru/amientos

• Estación ferroviaria

• 9arril

• 2e<ali/ación de vías férreas

• 2u!estructura ferroviaria

V. APLICACIONES

a dilatación térmica puede aprovecharse. El aluminio, por eemplo, sedilata dos veces m"s que el hierro. 2i soldamos en una !arra dos tirasparalelas de estos metales y la calentamos, la mayor dilatación delaluminio har" que la !arra se do!le hacia un lado= y si la enfriamosocurrir" exactamente al contrario. >a!remos fa!ricado así untermómetro que puede se<alarnos las temperaturas y, en ciertos casos,

un termostato, como muestra la ilustración.a dilatación tiene aplicaciones industriales. El cilindro de!e austarperfectamente en su camisa. Para colocarlo se lo enfría en oxí%enolíquido= se lo coloca mientras est" contraído, y al dilatarse y recuperar latemperatura am!iente queda +rmemente sueto en su lu%ar.

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Existen así muchos disyuntores, que cortan la corriente eléctrica, oaparatos que desencadenan al%6n otro proceso, cuando la temperaturalle%a a un punto crítico.

DILATACI&N DE V'AS FERREAS

na de las consecuencias del aumento de volumen con el incrementode la temperatura es que existe una disminución de la densidad del

sólido, y que su masa de!e permanecer constante.

a expansión o dilatación en un factor de vital importancia para

!rindar se%uridad a ciertas construcciones.

Eemplo#

Esta unta de dilatación se de!e a que al estar expuestos a lascondiciones clim"ticas m"s diversas y extremas, el aumento de

temperatura provoca la dilatación de los materiales, cuando se dea unespacio se evita que se presente un colapso que puedan provocar un

accidente.

RE(UISITOS PARA LA MARC)A DE UN TREN Y EL TIEMPO DEVIAJE

Este c"lculo se reali/a con los valores promedios del intervalo develocidades -@ o &' Aph.

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o primero que de!emos hacer, es esta!lecer las re%las que se utili/ar"nen el c"lculo#

&. B Dividir el espacio a recorrer en tramos correspondientes al per+ltransformado.

(. B :umentar paulatinamente la velocidad se%6n el intervalo queseleccionemos.

C. B 2i al calcular la distancia entre dos puntos se o!tiene un valor mayorque el real, se recalcula la velocidad +nal del tramo, reali/ando el c"lculoa la inversa, es decir teniendo como espacio el que falta para lle%ar al+nal del tramo dado como dato.

. B :l comen/ar el si%uiente tramo, la velocidad inicial ser" la velocidad+nal del tramo anterior.

@. B 2i la velocidad +nal se alcan/a antes de lle%ar al límite del tramo quese calcula, se continua con esta velocidad hasta lle%ar al límite.

. B 9uando la resultante es ne%ativa, esto si%ni+ca que no podemosutili/ar en el tramo anali/ado la velocidad +nal del intervalo, sino quede!emos reducir la velocidad. Esto se reali/a por dos métodos#

a. B en casos de rampas, reducimos la velocidad hasta que la resultantesea i%ual a ' y la mantenemos hasta el +nal del tramo

!. B en caso de pendientes, pasamos a ré%imen de frenado, y se%uimoscon el ré%imen de re%ulador cerrado, disminuyendo la velocidad.

F. B 2i en una pendiente la velocidad que se alcan/a es mayor que laautori/ada, frenamos o vamos a ré%imen de re%ulador cerrado hastaalcan/ar la velocidad autori/ada, posteriormente anali/amossu comportamiento hasta el +nal del tramo anali/ado.

G. B 2i la velocidad es uniforme el tiempo ser" i%ual al c"lculo del espacioentre la velocidad.

REPARACION DE UNA VIA FERREA

8eparación media. 2on cam!ios de elementos en la superestructura dela vía, en una cantidad tal que no lle%a a ser una reparación capital. 2etoma en cuenta la cantidad de traviesas, carriles y !alasto enmal estado y se cam!ia un por ciento de ellos.

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 APARATO DE DILATACION DE VIAS FERREAS.

os aparatos de dilatación de vía %aranti/an el mantenimiento del anchodel tendido férreo frente a cam!ios de temperatura al permitirmovimientos de dilatación y contracción producidos por efectostérmicos.

os aparatos de dilatación de vía est"n formados por un mecanismocompuesto por dos !arras de acero que se desli/an una so!re otra en unlu%ar en el que se han practicado unas secciones en dia%onal en losraíles. 2u o!etivo es compensar las posi!les dilataciones que seproducen en los carriles ante cam!ios considera!les de temperatura.

os carriles carecen de untas, est"n soldados entre sí a unatemperatura de neutrali/ación -la temperatura media de la /ona ysometidos a estiramientos para que sean capaces de a!sor!er lasvariaciones térmicas en su propia tensión interna y no las trasladen aposi!les dilataciones.

os aparatos de dilatación se usan por eemplo en los extremos depuentes o viaductos cuya lon%itud varía en función de in*uenciasexteriores -car%a del tr"+co, temperatura, viento. : veces, las tensioneseercidas implican tam!ién torsiones en la /ona situada entre la partemóvil del puente o viaducto y su estructura portadora. El papel de losaparatos de dilatación es a!sor!er estas variaciones de lon%itud y hacerfrente, cuando proceda, a las torsiones.

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DILATACION DE PUENTES

a mayoría de los sólidos se dilatan cuando se calientan, e inversamentese enco%en al enfriarse. Esta dilatación o contracción es peque<a, perosus consecuencias son importantes. n puente de metal de @' m. de

lar%o que pase de 'H a @' podr" aumentar unos &( cm. de lon%itud= sisus extremos son +os se en%endrar"n tensiones sumamente peli%rosas.Por eso se suele montarlos so!re rodillos como muestra la ilustración.

 LAS JUNTAS DE DILATACI&N PARA PUENTES Y CONSTRUCCI&N

as untas de dilatación para puentes son fa!ricadas con me/clas deEPD4 peróxido curado de caucho de Etileno y Propileno de alta calidad,com!inado con materias primas que le con+eren una %ran elasticidadadem"s de resistencia al enveecimiento por a%entes atmosféricos.

a principal función de las untas de dilatación es permitir y controlar losmovimientos entre dos partes de una estructura, ya sea por variacionesde temperatura así como de humedad o movimientos externos como eltr"+co vehicular.as untas de construcción son per+les de caucho que producen un sellohermético en estructuras sometidas a fuertes movimientoslon%itudinales, transversales o de rotación.

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as untas tam!ién sonutili/adas en las super+ciesplanas de las estructuras,pisos, muros, columnas yuniones de cielos rasos para

a!sor!er los movimientos enlas estructuras adem"s amantener una presiónsellante en todo momento.

4"s a!ao se muestra una ta!la de dilatación de al%unas sustancias.9onocido el coe+ciente de dilatación es necesario multiplicarlo por eln6mero de centímetros y por el n6mero de %rados, para sa!er cu"l ser"la extensión total del sólido en las condiciones que de!er" soportar. Enotras pala!ras, si el sólido tiene &,@' m. y la variación de temperatura es

de C'H ha!r" que multiplicar ese coe+ciente tan peque<o por &@' y porC' a +n de conocer su dilatación total en centímetros.

9oe+cientes de dilatación lineal -por coda %rado de temperatura ycentímetro de lon%itud

8o!le, a lo ancho de +!ra ',''''@9aucho duro ',''''G'

DI:):9IJK EK DILE8EK)E2 9:4P52 M 4:)E8I:E2

En las carreteras de hormi%ón o en los em!aldosados de %rantama<o se ven, a intervalos re%ulares líneas de material asf"lticodestinadas a a!sor!er las dilataciones producidas por el calor= deotro modo la construcción saltaría en peda/os en los días demucho sol.

El vidrio com6n es un mal conductor del calor y se dilataaprecia!lemente= si echamos a%ua hirviendo en un vaso %rueso, laparte interior se calienta y expande, mientras la parte exteriorqueda fría y enco%ida, de modo que el recipiente se rompe. 2ipreviamente, colocamos una cucharilla capa/ de a!sor!er el calor,neutrali/aremos en parte la !rusquedad del ataque y,posi!lemente, salvaremos el vaso.

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El vidrio pírex se usa para cam!ios !ruscos de temperatura,simplemente porque su coe+ciente -le dilatación es muy !ao y seli!ra así del peli%ro de ruptura.

os líquidos se dilatan m"s que los sólidos# el mercurio su!e en eltermómetro porque se dilata m"s que el recipiente de vidrio que lo

contiene. N os %ases, cuyas moléculas son m"s li!res, tienden adilatarse m"s que los líquidos.

9uando se necesita unir vidrio con metal, como en los tu!os devacío, se usa el Oovar que, adem"s de hierro, contiene ( Q deníquel y &F Q de co!alto y su dilatación es idéntica a la del vidrio.

El período de oscilación de un péndulo varía con su lon%itud=entonces se procura que ésta sea invaria!le utili/ando materialescuyas respectivas dilataciones se contrapesan. En la ilustración elequili!rio se o!tiene así# el cinc, que proporcionalmente seexpande m"s, es m"s corto que la !arra de modero, menos

varia!le. En de+nitivo, las dos dilataciones opuestas se anulan y laoscilación del péndulo es uniforme, o pesar de los cam!ios detemperatura a que puede estar expuesto.

 

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VI. CALCULOS DE EJERCICIOS

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