ferrocariiles

7/21/2019 FERROCARIILES

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FERROCARRILES1



FERROCARRILESTIPOS DE TRENES

FERROCARRIL PROPIAMENTE DICHO (REGIONALES Y LOCALES, ALTA VELOCIDAD Y LEVITACION MAGNETICA)

METRO: TREN METROPOLITANO, FERROCARRIL SUBTERRANEO DE

USO URBANO PREDOMINANTEMENTE

TREN LIGERO: UTILIZADO PARA TRANSPORTE DE PASAJEROS EN AREAS URBANAS

TRANVIA: FERROCARRIL DE SUPERFICIE DE USO

PREDOMINANTEMENTE URBANO

FUNICULAR: TREN TRACCIONADO POR CABLE, PUNTO A UNTO YUTILIZADO EN AREAS DE GRANDES PENDIENTES.

NEUMATICO: VA EMPUJADO POR LA ACCION DEL AIRE COMPRIMIDO Y

FUNCIONA COMO UN EMBOLO O PISTON DENTRO DE UN TUBO

(TAMBIEN FUNCIONA ASI EL TIPO ATMOSFERICO)

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FERROCARRILESCOMPONENTES

SE DENOMINA BALASTO DE VIA A LA PIEDRA PARTIDAUTILIZADA EN LA CONSTRUCCION DE VIAS FERREAS.

CUMPLE LA FUNCION DE DAR ESTABILIDAD A LA VIA,

HACIENDO QUE CUMPLA CON LA GEOMETRIA PARA LO

CUAL FUE CONSTRUIDA.

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SE DENOMINA RIEL A CADA UNA DE LAS BARRASMETALICAS SOBRE LAS QUE SE DESPLAZAN LAS

RUEDAS DE LOS TRENES, ACTUANDO COMO

SOPORTE, DISPOSITIVO DE GUIA Y ELEMENTO DE

CONDUCCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.

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SE DENOMINA DURMIENTE A LOS ELEMENTOSTRANSVERSALES A LA VIA QUE SIRVE PARA

MANTENER UNIDAS Y A LA VEZ A UNA DISTANCIA

FIJA A LOS RIELES QUE CONFORMAN LA VIA, ASI

COMO MANTENERLO UNIDO AL BALASTO.

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/V%C3%ADa_sobre_durmientes_de_madera_02.JPG



SE DENOMINA ANCHO DE VIA o TROCHA A LA DISTANCIA ENTRELAS CARAS INTERNAS DE LOS RIELES, MEDIDAD 14 mm POR

DEBAJO DEL PLANO DE RODADURA EN ALINEACION RECTA.

EXISTEN DIEZ TIPOS DE ANCHO PRINCIPALMENTE Y EN

VENEZUELA SE UTILIZA 1435 mm Y SE LLAMA ANCHOINTERNACIONAL O ANCHO DE VIA NORMAL.

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/65/V%C3%ADa_sobre_durmientes_de_madera_02.JPG



FERROCARRILESSISTEMA EN VENEZUELA

ACORDE A LA CONSTITUCION BOLIVARIANA DE VENEZUELA DE

1.999 EL SISTEMA FERROVIARIA ES UNA PRIORIDAD EN SU

EJECUCION Y MATERIALIZARLO Y LAS FUNCIONES Y

RESPONSABILIDADES RECAEN EN EL INSTITUTO DE

FERROCARRILES IFE, Y ESTE SISTEMA TIENE PREVISTA SU

FINALIZACION EN 20 AÑOS Y ALCANZAR 13.600 KM EN RIELES

UNIENDO LOS CUATRO PUNTOS CARDINALES DEL PAIS, LA

RAZON PRINCIPAL DESARROLLAR E IMPULSAR EL TURISMO Y

LA MOVILIZACION ECONOMICA ADEMAS DE PODER LLEVAR UN

MEJOR MANTENIMIENTO DE LAS CARRETERAS Y AUTOPISTAS.

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FERROCARRILESSISTEMA EN VENEZUELA

SISTEMA FERROVIARIA CENTRAL (EZEQUIEL ZAMORA) TRAMO CARACAS – CUA

TRAMO LA ENCRUCIJADA – PUERTO CABELLO: PREVISTO PARA FINALES DEL 2.011

SISTEMA FERROVIARIO CENTRO-OCCIDENTAL (SIMON BOLIVAR)

SISTEMA FERROVIARIO NORTE-OCCIDENTAL

SISTEMA FERROVIARIO NORTE-LLANERO: PREVISTO PARA FINALES DEL 2.012

SISTEMA FERROVIARIO CENTRO-SUR: PREVISTO PARA FINALES DEL 2.011

SISTEMA FERROVIARIO ORIENTAL

SISTEMA FERROVIARIO OCCIDENTAL

SISTEMA FERROVIARIO REGION GUAYANA

SISTEMA FERROVIARIO NACIONAL CARACAS-LA GUAIRA

SISTEMA FERROVIARIO RECREACIONAL: RENOVACION 2.008 Y ACTUALMENTE

EN USO8



FERROCARRILESCALCULO DE LA VIA

PARA EL CALCULO DE LA VIA SE CONSIDERA

PRINCIPALMENTE:

CALCULO DEL RIEL

CALCULO DEL DURMIENTE

CALCULO DEL BALASTO

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UNA VIA FERROVIARIA SE ENCUENTRASOMETIDA A DOS TIPOS DE ESFUERZOS:

1. ESFUERZOS VERTICALES: PRODUCIDOS POR EL

PESO PROPIO DEL VEHICULO QUE CIRCULA ENLA VIA.

2. ESFUERZOS HORIZONTALES: PRODUCIDOS POR

EL RODAMIENTO , TEMPERATURAS YMOVIMIENTOS PROPIAMENTE DICHO DEL

VEHICULO QUE CIRCULA EN LA VIA.10




ENTRE LOS MOVIMIENTOS QUE SE OBSERVAN EN LOSTRENES TENEMOS:

1. BALANCEO

2. TREPIDACION

3. REBOTE

4. GALOPE

5. SERPENTEO

6. VAIVENLOS CUALES DEBEN SER CONSIDERADOS PARA EL

DISEÑO DE LA VIA Y LA ENVOLVENTE MAXIMA PARA

EL MATERIAL RODANTE. 11




FERROCARRILESRIEL - FUNCIONES

RESISTIR DIRECTAMENTE LAS TENSIONES QUE

RECIBE DEL MATERIAL RODANTE Y TRANSMITIRLA

A SU VEZ AL RESTO DE COMPONENTES QUE

CONFORMAN LA SUPERESTRUCTURA DE LA VIA.

SIRVEN COMO GUIA DE LAS RUEDAS EN SU

MOVIMIENTO.

CONDUCE ELECTRICIDAD PARA LA SEÑALIZACION

Y TRACCION DE LAS LINEAS ELECTRIFICADAS.12



FERROCARRILESRIEL - CALCULOS

UNO DE LOS FACTORES MAS IMPORTANTES PARA ELCACULO DE LOS RIELES ES EL PESO DE LOS VEHICULOS,

YA QUE ES EL PUNTO DE CONTACTO ENTRE LA RUEDA

Y EL RIEL SEGÚN LA CANTIDAD DE EJES. EN TODOS LOS

VEHICULOS EL PESO BRUTO SE REPARTE EN TODOSLOS EJES DE MANERA UNIFORME Y SE EXPRESA COMO

UN PESO MAXIMO POR EJE, QUE DEBE SER SOPORTADA

POR EL RIEL. EL RIEL ES SUSTITUIDO MAS POR DESGATE

O FATIGA QUE POR PROBLEMAS DE ORDENESTRUCTURAL.

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PARA INICIAR EL CALCULO DEL RIEL SE DEBECONSIDERAR LOS SIGUIENTE PASOS:

1) CONSIDERAR QUE EL RIEL SE COMPORTA

COMO UNA VIGA CONTINUA APOYADA SOBRELOS DURMIENTES.

2) CONSIDERAR SU COMPORTAMIENTO

DINAMICO Y SU CAPACIDAD SE BASA EN LA VELOCIDAD, LA DISTANCIA ENTRE LOS

DURMIENTES Y EL PESO BRUTO DEL EJE.14



FERROCARRILESRIEL – CALCULOS - FORMULAS

PARA EL COMPORTAMIENTO DINAMICO DEL RIEL Y SUCAPACIDAD SE CONSIDERAN LAS SIGUIENTES FORMULAS

EMPIRICAS ENTRE OTRAS (KLINGEL, UK, REGRESION LINEAL,

TEORIA HERTZ):

1) FORMULA DE SHAJUNIANZ:a) q = a x (1 + (T)1/4) x (1 + 0,012 x V1/2)2/3 x p2/3 DONDE

ADICIONALMENTE a ES EL COEFICIENTE DE 1,2 PARA VAGONES

Y 1,13 PARA LOCOMOTORAS, T ES EL TRAFICO ANUAL EN

MILLONES DE TONELADAS, Y V ES LA VELOCIDAD EN KM/H

2) FORMULA DE ARENA (AMERICAN RAILWAY ENGINEERING

MAINTENANCE OF WAY ASSOCIATION):

a) q = 9 x (P/2 + 0,00003861 x (PV2)/2 )2/3 15




3) SE ELIGE UN PERFIL UNAS VEZ CALCULADO

EL PESO.

4) SE CALCULAN LOS ESFUERZOS A LOS QUEESTARA SOMETIDO Y SE PROCEDERA AL

CHEQUEO RESOECTIVO CON LOS ESFUERZOS

PERMISIBLES POR NORMA.

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FERROCARRILESCALCULO DE RIELES

ING. WILLIAM J. LOPEZ A.

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Q

Figura 1: Esquema de Calculo del Riel (Peralte)



FERROCARRILESCALCULO DEL RIEL

PARA ENTRAR YA DIRECTAMENTE EN EL CALCULO DEL RIEL SE CONSIDERALOS SIGUIENTES ELEMENTOS PARA SU DISEÑO Y POSTERIOR VERIFICACION

COMO LO SON:

CARGAS EN PROYECCION HORIZONTAL GENERADAS POR EL PESO PROPIO

DEL TREN;

EN EL CASO DE EXISTIR ALGUN PERALTE, LLAMASE PARA FACILITAR ELTERMINO CASO DE “VIGA INCLINADA” EN ACERO ESTRUCTURAL, SU

COMPORTAMIENTO SE CONSIDERA UN CASO DE FLEXION BIAXIAL POR LO

QUE OBLIGA A LA DESCOMPOSICION DE LA CARGA VERTICAL LO QUE VIENE

A REAFIRMAR EL PUNTO ANTERIOR.

EL ANCHO TRIBUTARIO ENTRE RIELES SEGÚN SEA EL TIPO DE VIA A

CALCULAR, EN CUANTO A LAS CARACTERISTICAS DEL TREN.


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FERROCARRILESCALCULO DEL RIEL

ASUMIR ALGUN TIPO DE LOS PERFILES QUE SE PUEDEN APRECIAR EN LA LAMINA SIGUIENTE, PARA CONSIDERAR

TANTO SU PESO COMO SUS CARACTERISTICAS;

ESTABLECER O CONOCER LA PENDIENTE O PERALTE DE

LA VIA Y LA LONGITUD DEL PERFIL. HAY QUE RECORDARQUE SE CALCULA COMO UNA VIGA CONTINUA PARA

PODER DETERMINAR LOS MOMENTOS NECESARIOS PARA

PORDER A CIENCIA CIERTA SABER QUE PERFIL

UTILIZAR. CALCULAR EL ESFUERZO MAXIMO CAPAZ DE SOPORTAR

EL PERFIL. SI YA HABIAMOS PREESTABLECIDO ALGUNO

SE PROCEDE A REALIZAR EL CHEQUEO RESPECTIVO.


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FERROCARRILESRIELES – EJEMPLO DE CALCULO

SUPONER RIELES PARA UNA VIALIDAD CON EL 4% DE

PENDIENTE, LA LONGITU DEL RIEL SERA DE 6,00 MTS (PARA EL

CASO DEL EJERCICIO NO IMPLICA QUE SEA ASI EN EL CAMPO),

LA SEPARACION ENTRE EJES SERA DE 1,41. CHEQUEAR EL

PERFIL SUGERIDO (VIGNOLE). SUPONGA UN PESO DEL

“CAUCHO” o “RUEDA” DEL TREN DE 37 Kg/ml.SOL.

CALCULAR LAS CARGAS EN PROYECCION HORIZONTAL:

PROCEDEMOS A REALIZAR LA SUMATORIA DE CARGAS:

.37 Kg/ml DE LA RUEDA + 23 Kg/ml “ASUMIDO DEL RIEL” NOS ARROJA

UN VALOR DE 60 Kg/ml QUE VAMOS A DESCOMPONER TANTO EN UNEJE X-X COMO EN UNO Y-Y. Qy = 60Kg/ml* cos α Y Qx = 60 Kg/ml* sen α

DONDE “α” ES EL ANGULO DE INCLINACION DADO QUE SE

DETERMINA CALCULANDO EL arctang (0,04) = 2,29°.


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CALCULAR LOS MOMENTOS:COMO SE DIJO QUE SE CALCULABA COMO UNA

“VIGA CONTINUA” Y NO ESTAMOS DISCRIMINANDO

LA CANTIDAD DE DURMIENTES VAMOS A SUPONER

QUE LA LONGITUD ES DE 6,00 MTS Y PROCEDEMOS

A CALCULAR LOS MOMENTOS GENERADOS EN

AMBOS SENTIDOS:

. Mx = Qy*L2/8 Y My = Qx*L2/8 ES DECIR NOS QUEDA QUEQx = 2,40 Kg/ml Y Qy= 59,95 Kg/ml LO QUE ARROJA

COMO RESULTADO QUE Mx=59,95*(6)2/8= 269,78 Kg-m

Y My= 2,40*36/8 = 10,80 Kg-mING. WILLIAM J. LOPEZ A.

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CALCULAR LOS MODULOS DE SECCION:COMO YA DISPONEMOS DE ESOS DATOS EN LAS

CARACTERISTICAS PROPIAS DEL PERFIL SOLO

PROCEDEMOS A CALCULAR EL ESFUERZO MAXIMO

PERMISIBLE:. f max = Mx/Sx + My/Sy DEBE SER MENOR AL ESFUERZO

PERMISIBLE POR NORMA QUE EN EL CASO DE ACERO

ESTRUCTURAL SE CONSIDERA 0,66Fy.(EL PARTICIPANTE

DEBERA DISPONER DE LA NORMA CORRESPONDIENTE A SU

PAIS). SI EL ESFUERZO ACTUANTE ES MAYOR A PERMISIBLE

HABRA QUE REALIZAR OTRA ITERACION CON OTRO PERFIL

Y/O COLOCAR ALGUN ELEMENTO QUE PERMITA REDUCIR

LOS MOMENTOS.


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FERROCARRILESRIEL - TIPOS

UN RIEL ESTÁ COMPUESTO POR :o CABEZA: PORCIÓN SUPERIOR DEL RIEL SOBRE LA

CUAL APOYAN LAS RUEDAS DE LOS VEHÍCULOS

FERROVIARIOS.o ALMA: PORCIÓN INTERMEDIA DEL RIEL QUE UNE

SU CABEZA CON SU ZAPATA.

o

ZAPATA, PATIN O PATIO: PORCIÓN INFERIOR DELRIEL MEDIANTE LA CUAL ÉSTE SE APOYA EN LOS

DURMIENTES DIRECTA O INDIRECTAMENTE23




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CABEZA

ZAPATA

ALMA



TIPOS DE RIELEL RIEL ES UNA BARRA DE ACERO LAMINADO QUE, COLOCADO UNO A

CONTINUACIÓN DE OTRO, EN 2 LÍNEAS PARALELAS SOBRE DURMIENTES U

OTROS SOPORTES ADECUADOS, CONSTITUYEN EL CAMINO DE RODADURA DE

LOS VEHÍCULOS FERROVIARIOS. AL RIEL SE LE DENOMINA DE DIFERENTES

MANERAS SEGÚN LA FUNCIÓN QUE ESTARÍAN CUMPLIENDO, COMO POR

EJEMPLO :

RIEL DE ZAPATA PLANA (VIGNOLE) : RIEL CON SUPERFICIE DE APOYO PLANA.

RIEL DE REEMPLEO : RIEL RETIRADO DE LA VÍA QUE PUEDE SER REUTILIZADO

COMO RIEL DE RODADO O EN DETERMINADAS OBRAS COMPLEMENTARIAS DELA VÍA, SIN O CON REACONDICIONAMIENTO PREVIO.

RIEL EXCLUIDO : RIEL RETIRADO DE LA VÍA Y QUE NO PUEDE SER

REUTILIZADO COMO RIEL DE RODADO BAJO NINGUNA CIRCUNSTANCIA.25




PARA DEFINIR CUÁL ES EL TIPO DE RIEL QUE DEBE EMPLEARSE EN UNA VÍA

FÉRREA DETERMINADA SE DEBE CONOCER CUÁL SERÁ EL PESO DE LOS EJES QUE

CIRCULARÁN SOBRE LOS RIELES DURANTE TODA SU VIDA ÚTIL (ESTO SE

ANALIZARÁ EN DISEÑO DE RIELES). A TRAVÉS DEL TIEMPO Y DE LA EXPERIENCIA

QUE SE HA TENIDO SE HA HECHO MÁS COMÚN EL LLAMADO `RIEL DE PATÍN

PLANO' O `RIEL TIPO VIGNOLE', QUE ES EL QUE SE UTILIZA EN NUESTRO PAÍS.

ADEMÁS, LOS TIPOS DE RIELES SE CARACTERIZAN POR SU PESO EXPRESADO EN

LIBRAS/PIE O KG./M Y SUS MEDIDAS DE ALTURA Y ANCHO EN PULG. O EN MM.. EL

USO QUE SE LE VA A DAR AL RIEL SEGÚN EL PESO QUE ÉSTE TENGA VA A

DEPENDER DE LA CARGA QUE LLEVARÁ CADA RUEDA. HAY VARIADOS TIPOS DE

RIELES , LOS CUALES TIENEN SUS DIMENSIONES YA DEFINIDAS PARA CADA TIPO,

DE ANCHO DE LA CABEZA DEL RIEL, DE ALTURA DE LA CABEZA, DE ALTURA DEL

ALMA, DE ALTURA DEL PATÍN, DE ANCHO DEL ALMA, DE ANCHO DEL PATÍN, DE

ALTURA TOTAL DEL RIEL, ETC.

26




RIEL TIPO VIGNOLE.

27

RIEL TIPO GARGANTA RIEL BURDACH


http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Rail_section.JPG

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Riel_de_garganta_02.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Schiene_Profil.jpg



FERROCARRILESDURMIENTE - FUNCIONES

SON LAS BASES DE LOS RIELES Y FIJAN SU POSICION EN

CUANTO PRORESIVA, COTA, SEPARACION E

INCLINACION.

RECIBE LAS CARGAS VERTICALES Y HORIZONTALESTRANSMITIDAS POR LOS RIELES PARA REPARTIRLAS EN

EL BALASTO.

MANTIENE LA ESTABILIDAD HORIZONTAL Y VERTICAL

DE LA VIA.

MANTIENE EL AISLAMIENTO ELECTRICO ENTRE RIELES.28



FERROCARRILESDURMIENTE

29

Q

r

M

Figura 1: Momento de Flexión en el Durmiente



FERROCARRILESDURMIENTE - CALCULO

PARA EL CALCULO DEL DURMIENTE, ESTE SE DEBE VERIFICAR POR LOS ESFUERZOS A COMPRESION Y

LOS ESFUERZOS A FLEXION COMO SIGUE:

ESFUERZOS A COMPRESION:

σC = P/(f x b) DONDE P ES LA CARGA POR EJE DEL VEHICULO MAS PESADO, f ES EL ANCHO DEL PATIN EN

CMS Y b ES LA BASE DEL DURMIENTE TAMBIEN EN CMS.

ESFUERZOS A FLEXION:

σF = M/W DONDE M ES EL MOMENTO GENERADO POR LAS

DIMENSIONES DEL DURMIENTE Y LA CARGA, ES DECIR M

= (P x b x L2)/2. W ES EL MODULO DE SECCION QUE NO ES

MAS QUE W= b x h2/6.30



FERROCARRILESBALASTO - FUNCIONES

EL BALASTO LO PODEMOS DIVIDIR EN SUB-BALASTO Y BALASTO EN SI, DONDE EL PRIMERO SE

ENCUENTRA SITUADO POR DEBALO DEL SEGUNDO

Y SOBRE LA PLATAFORMA DE LA VIA Y CUYAS

FUNCIONES SON:

EVITAR LOS DAÑOS QUE GENERA LA EROSION.

DRENAR LAS AGUAS DE LLUVIAS.

MEJORAR EL REPARTO DE LAS CARGAS.

EL SUB BALASTO MANTIENE AL BALASTO FUERA

DEL ALCANCE DE COMPONENTES EXTRAÑOS. 31



FERROCARRILESBALASTO - CALCULO

EXISTEN DIFERENTES FORMAS DE CHEQUEAR Y ESTIMAR EL

ESPESOR DEL BALASTO EN UNA VIA. GENERALMENTE SE TOMA

EL CRITERIO DE LA HIPOTESIS DE CLARKE EL CUAL ESTA

BASADO EN EL SIGUIENTE ESQUEMA:

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b

h

D = 2h + b

45° 45°

Balasto



σB = P/(2h + b)x L DONDE P ES LA CARGA POR

EJE DEL VEHICULO MAS PESADO, L ES LA

LONGITUD DEL DURMIENTE EN CMS Y b ESLA BASE (ANCHO) DEL DURMIENTE TAMBIEN

EN CMS, Y SE CHEQUEA EL ESFUERZO CON

EL MAXIMO PERMISIBLE POR NORMA.

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FERROCARRILESBALASTO - CALCULO



FERROCARRILESBIBLIOGRAFIA

Togno M. F. (1990) Ferrocarriles. Editorial Dossat.Paris, Francia

Reveron Larre, Andrés. (1982). Tratado del

Transporte Ferroviario y su Economía.

Ferrocar.

http://issuu.com/gonessa/docs/http/1?mode=a_p

http://html.rincondelvago.com/rieles.html

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%ADa_f%C3%A

9rrea

ING WILLIAM J LOPEZ A

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