MODELADO DE VÍAS FÉRREAS.

UNIVERS IDAD TÉCNICA DE MACHALA
D.L. No. 69-04 de 14 de Abril de 1969
Calidad, Pertinencia y Calidez
DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN
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SEGUNDO SEMESTRE 2017
Ciencias e Ingeniería
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PROYECTO INTEGRADOR DE SABERES
MODELADO DE VÍAS FÉRREAS PARA TREN DE ALTA
VELOCIDAD, TRAMO MACHALA - DURAN.
Paralelo:
V03
Integrantes
Acosta López Solange Mallerly
Balladares Illescas Jannick Raphael
Coello Aragon Karolina Yaylene
Guaycha Apolinario Daniela Yamileth
Vanegas Bohorquez Janner Josue
DOCENTE
Ing. Jakelin Conza
PERÍODO
DEL 2017 AL 2018
MACHALA – EL ORO – ECUADOR

RESUMEN
Este presente trabajo denominado “Diseño de vías férreas para tren de alta
velocidad, tramo Machala - Duran” es de origen importante ya que se basa en las
investigaciones de recursos tecnológicos, beneficiando el turismo y aprovechando la falta
de este proyecto en estas dos ciudades. Machala contaba tramo de vía férrea según datos
históricos para fines de 1899, pero el proyecto no se llevó acabo por un estadio en
condiciones no aceptables, esto nos motivó como grupo a realizar las investigaciones
debidas para realizar un nuevo proyecto de vías férreas pero en este caso que son de alta
velocidad, el cual cumplirá con todas la norma NEC (Norma Ecuatoriana de la
Constitución) y será construido en un sitio estratégico teniendo en cuenta el crecimiento
de las dos ciudades, muchos de los habitantes se beneficiaran del mismo ya que buscamos
reducir menos tiempo lo que normalmente se tarda un bus, en fin ahora hay un nuevo
motivo por el cual visitar estas dos ciudades y así poder apreciar la ingeniería moderna
beneficiando de varias maneras a la ciudad como tal y al país, ofreciendo una nueva
imagen y el desarrollo dado en la última década.
Para el desarrollo de esta investigación se ampliaron los siguientes pasos: pre
factibilidad del proyecto, búsqueda y recopilación de la información, identificación y
aprovechamiento de recursos disponibles; aspectos económicos y ambientales de las vías
férreas, planteamiento y distribución del espacio físico de modelos de la infraestructura.

DEDICATORIA
A Dios, él que nos ha dado fortaleza para continuar cuando a punto de caer hemos
estado, por orientar nuestro camino y poner en él a personas maravillosas para que nos
acompañen el trascurso de este paso tan importante para el ingreso a la universidad.
A nuestros queridos padres y demás familiares, por la confianza que nos brindan,
sin su amor no pudiéramos dar paso a nuestro sueño anhelado.
A nuestros amigos y compañeros por hacer llevadera los momentos difíciles que
se nos presentan.
Los autores

AGRADECIMIENTO
Realmente no hay palabras suficientes que puedan expresar la gran satisfacción
que sentimos, que es el producto del esfuerzo, dedicación y constancia a lo largo de estos
meses de estudio.
Hoy queremos agradecer a Dios, por darnos las fuerzas necesarias para seguir
adelante y no rendirnos ante las dificultades, por orientar nuestro camino por las sendas
del bien.
Gracias a nuestros padres, que nos dan la oportunidad de continuar con nuestros
estudios y depositar su confianza absoluta en nosotros, incitándonos constantemente que
alcancemos nuestras metas.
De igual forma, agradecemos al Ing. Jakeline Conzah director de nuestra
investigación, que nos dio la orientación necesaria para llevar a cabo la definición y
culminación de este trabajo.
Nuestro sincero agradecimiento a todas y cada una de las personas, que directa
o indirectamente, estuvieron compartiendo con nosotros durante este tiempo de estudio,
que hoy hacen parte de nuestro logro; muchas gracias.
Los autores

CONTENIDO
1. Capitulo: INTRODUCCIÓN..................................................................................... 7
1.1. Diagnóstico de necesidades y requerimiento..................................................... 7
1.1.1. Ámbito de aplicación: descripción del contexto y hechos de interés......... 7
1.1.2. Establecimiento del requerimiento............................................................. 7
1.1.3. Justificación del requerimiento a satisfacerse .......................................... 13
2. Desarrollo del prototipo .......................................................................................... 14
2.1. Definición ........................................................................................................ 14
2.2. Fundamentación teórica del prototipo ............................................................. 14
2.2.1. Estructura de la vía ................................................................................... 14
2.2.2. El balasto .................................................................................................. 15
2.2.3. El Durmiente ............................................................................................ 16
2.2.4. Rieles ........................................................................................................ 17
2.2.5. Fijaciones.................................................................................................. 19
2.2.6. Juntas........................................................................................................ 20
2.2.7. Bulones..................................................................................................... 20
2.2.8. Arandelas.................................................................................................. 21
2.2.9. Anclas....................................................................................................... 21
2.2.10. Geometría de la vía................................................................................... 22
Elementos que definen la geometría de la vía ............................................................ 23
Alineaciones en planta – rectas y curvas............................................................. 23
Altimetría – rampas y pendientes, alineación en alzada...................................... 23
Curva simple............................................................................................................... 23
2.3. Objetivo ........................................................................................................... 29
2.3.1. Objetivo general ...................................................................................... 29
2.3.2. Objetivo específico................................................................................... 29

2.4. Diseño del prototipo......................................................................................... 30
Plano........................................................................................................................ 30
2.4.1. Presupuesto............................................................................................... 31
2.4.2. Planificación............................................................................................. 33
2.4.3. Materiales ................................................................................................. 33
2.5. Ejecución y/o ensamblaje del prototipo. .......................................................... 34
3. CAPÍTULO: EVALUACIÓN DEL PROTOTIPO................................................. 34
3.1. Plan de evaluación. .......................................................................................... 34
3.2. Resultados de la evaluación............................................................................. 35
4. Conclusiones. .......................................................................................................... 37
5. Recomendaciones.................................................................................................... 37
Bibliografía……………………………………………………………………………..22
Anexos………………………………………………………………………………….23

1. Capitulo: INTRODUCCIÓN
1.1. Diagnóstico de necesidades y requerimiento
1.1.1. Ámbito de aplicación: descripción del contexto y hechos de interés
La movilidad o el desplazamiento de los medios de transporte que existen entre las
vías que conecta las dos ciudades son de vital importancia para el conocimiento de este
proyecto ya que actualmente existen gran número de personas afectadas debido al tránsito
recurrente en el tramo que une las dos ciudades dado a que existe solo una vía de
conexión, desencadenando una serie de problemas como el traslado tardío de las personas
y la movilidad ineficiente del comercio y con ello el aumento de costos y consumo de
recursos referentes al transporte, lo que nos lleva a la necesidad de optimizar el traslado
de las personas disminuyendo la circulación excesiva de transportes terrestres en la vía.
El tren de alta velocidad tiende a realizarse no en un periodo terminado, pero
podemos decir que este proyecto sería muy eficaz ya que busca reducir la movilidad de
personas y mercancías que es esencial para la economía. Actualmente los negocios
dependen del desplazamiento de personas y para esto tendremos un efecto positivo entre
las dos ciudades, cada kilómetro que ahorramos podemos reducir mucho tiempo, así
mejoraríamos la calidad de vida de la población.
1.1.2. Establecimiento del requerimiento.
Pregunta 1
¿Considera que es importante la construcción de las vías del tren de alta velocidad entre
Machala-Duran?
Extremadamente importante ( )
Muy importante ( )
Poco importante ( )
Nada importante ( )
Pregunta 2
¿Cree usted con la construcción de las vías del tren de alta velocidad aumentaría la taza
del turismo?
Si ( )

No ( )
Pregunta 3
¿Qué ventajas tendría la construcción de vías del tren de alta velocidad que permite la
conexión entre las dos ciudades?
Reducir accidentes de las vías ( )
Mejorar el tiempo/desplazamiento ( )
Incrementar el turismo ( )
Pregunta 4
Elija la opción que usted considere correcta para la construcción de las vías del tren de
alta velocidad
Vías de alta velocidad elevadas ( )
Vías de alta velocidad a nivel del suelo ( )
Pregunta 5
¿Tendría un impacto positivo?
Si ( )
No ( )
Pregunta de entrevista
¿Cuál es su opinión respecto a las vías de tren de alta velocidad?
Nombre __________________________________________________________

Pregunta 1
Machala-Duran?
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN: Al preguntar acerca de la construcción de
las vías férreas, el 59% está de acuerdo que es muy importante, el 24% extremadamente
importante, el 11% poco importante, el 6% nada importante.
Pregunta 2
del turismo?
Variable Cantidad Porcentaje
Extremadamente
importante
20 24%
Muy importante 48 59%
Poco importante 9 11%
Nada importante 5 6%
Total 82 100%
24%
59%
11%
6%
Porcentaje
Extremadamente importante
Muy importante
Poco importante
Nada importante

Si 72 87,8%
No 10 12,2%
Total 82 100%
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN: la mayor parte de la ciudadanía (87,8%)
está de acuerdo que aumentaría la taza del turismo, sin embargo, el 12,2% no lo cree
conveniente.
Pregunta 3
Reducir accidentes de las vías 30 26%
Mejorar el
tiempo/desplazamiento
54 48%
Incrementar el turismo 30 26%
Total 82 100%
87,8
12,2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1
Porcentaje

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN: La ciudadanía comparte su opinión
referente a las ventajas que tendría la construcción de las vías férreas, el 48% mejorar el
tiempo/desplazamiento, el 26% reducir accidentes de las vías, el 26% incrementar el
turismo.
Pregunta 4
alta velocidad.
Vías de alta velocidad a nivel del suelo 53 65%
Vías de alta velocidad elevadas 29 35%
Total 82 100%
26%
48%
26%
Porcentaje
Reducir accidentes de las
vías
Mejorar el
tiempo/desplazamiento
Incrementar el turismo
65%
35%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Vías de alta velocidad a nivel del suelo Vías de alta velocidad elevadas
Porcentaje

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN: En cuanto al diseño de la vía las personas
comparten su criterio en lo siguiente: el 65% prefiere las vías de alta velocidad a nivel del
suelo, el 35% vías de alta velocidad elevadas.
Pregunta 5
Si 75 93%
No 7 7%
Total 82 100%
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN: En cuanto de cómo influirá positivamente al
desarrollo de las dos ciudades de conexión y a nivel del país, el 93% si, el 7% no cree
conveniente el impacto positivo.
PREGUNTA DE ENTREVISTA:
La población crece día a día y eso hace que el parque automotor se incremente,
actualmente las vías especialmente de conexión entre Machala-Guayaquil no va a crecer
inclusiva con la proyección futura que se va hacer de 4 carriles, no va abastecer y no va a
dar comodidad al usuario, entonces es importante tomar dispensarios de varias
alternativas que puedan hacer que estos tiempos se reduzcan, cabe recalcar que este
93%
7%
Porcentaje
Si
No

proyecto sería muy beneficioso a la comodidad ya que conlleva a reducir tiempos de
movilización inclusive se puede apreciar también que este tren no solo puede ser adaptado
para el transporte de pasajeros sino también de carga.
Ing. Civil Freddy Davila.
1.1.3. Justificación del requerimiento a satisfacerse
El presente proyecto nace a raíz de un estudio realizado a los ciudadanos de la
ciudad de Machala-Duran el mismo que tiene como intención absorber la creciente
demanda de transporte existente en las carreteras. Tiene como objetivo definir el
suministro y montaje de las vías incluido todos sus componentes, la definición exacta del
trazado de las vías de tal manera que sea posible su correcto montaje, incluyendo la
definición precisa de todo aquello de los elementos adicionales necesarios para la correcta
construcción.
El presente trabajo tiende a conocer la importancia de las vías férreas para el país,
sabiendo que el Ecuador es un país con una amplia riqueza natural que por su estratégica
ubicación geografía, abre sus puertas al mundo para fomentar el turismo.
El turismo se ha convertido en un reglón muy importante como fuente de ingreso
para el país, sin embargo, esta actividad, adolece de la falta de comodidades e
infraestructuras básicas que brinden satisfacción a los usuarios tanto como nacionales y
extranjeros.
La implementación de las vías de tren de alta velocidad no solo da beneficio al
país aumentando la taza del turismos, si no, que también da la comodidad a los
trabajadores, familias, estudiantes, etc., que ya sea por estudio, trabajo o la situación en
el que el individuo se presente tienden a dejar su ciudad actual y transportarse a otra y
debido a eso varias personas pierden la oportunidad de trabajo, o estudio, porque carecen
de la comodidad y de los recursos necesarios.
Por eso implementando en esta ruta corta ubicando las estaciones principales en
Machala - Duran y pequeñas estación, dando prioridad y fomentando el turismo como
actor principal y ahorrando tiempo ya que en autobús perderíamos 4 horas de viaje y el
tren unos 45 minutos como máximo.

Consideramos una necesidad prioritaria la construcción de este proyecto,
brindando de esta manera ámbitos funcionales y adecuados para este fin.
CAPÍTULO II
2. Desarrollo del prototipo
2.1. Definición
Este proyecto tiene el fin de buscar una alternativa de edificación amigable con el
medio ambiente ajustándose a las condiciones climáticas de las ciudades Machala-Duran,
que servirá como vías de transporte de inmediato al lugar prolongado incrementando el
turismo en las dos zonas.
El ferrocarril es un sistema de transporte en el que los vehículos son guiados
unidireccionalmente sobre la vía por intermedios de elementos metálicos (rueda – riel).
Esta es la razón por la cual a la vía no debe estudiarse de manera aislada sino como un
sistema rueda-riel, que utiliza la adherencia para poder transmitir los esfuerzos de
tracción. Partiendo de esta definición, la vía y los vehículos son los principales integrantes
de este modo de transporte. Nos dedicaremos solamente a la vía.
2.2. Fundamentación teórica del prototipo
2.2.1. Estructura de la vía
Está constituida por:
 La infraestructura. Formada por la plataforma.

 La superestructura. Formada por el riel, los durmientes, fijaciones y el
balasto. [1]
Ilustración 1
2.2.2. El balasto
El balasto estará constituido por una roca machacada de origen silíceo, sin contener
materia orgánica expansiva, metales o plásticos, de dimensiones incluidas entre 2 y 6 cm,
de forma cuanto más o menos cubica, aristas vivas, y procedentes de canteras aceptadas
por el concesionario de la infraestructura. [2]
 El espesor de la capa de balasto será de 35cm bajo la traviesa.
 Obtener un buen comportamiento a los esfuerzos laterales y longitudinales.
 Permitir una fácil corrección de los parámetros geométricos de la vía mediante
bateo con equipos mecanizados.
 Permitir una buena evacuación del agua de lluvia para mantener la capacidad
portante de la plataforma.
 Garantizar la elasticidad de la vía con el fin de reducir las fuerzas dinámicas y
transmitirlas lo más atenuada posible al plano de formación.
 Para lograr lo antes mencionado es necesario:
 Granulometría del balasto correcta (evitar finos que lo contaminan rápidamente).
 Buen diseño del espesor de balasto.

Ilustración 2
2.2.3. El Durmiente
El durmiente es uno de los componentes fundamentales en la estructura de vía. Estos
pueden ser de madera dura, de hormigón o de acero. En nuestro país está generalizado los
construidos de madera dura. El durmiente de madera dura es una pieza de sección
rectangular, posee la forma de un paralelepípedo (es decir que sus caras sean planas y
paralelas entre sí, ídem sus costados), las aristas deben ser rectas y su sección rectangular.
[3]
Las funciones de los durmientes:
 Mantener a los rieles de la vía con la separación establecida (trocha).
 Distribución de las cargas recibidas por ambos rieles al balasto (esfuerzos
verticales, esfuerzos inerciales horizontales y esfuerzos transversales originados
por los rieles). No ceder, ni deformarse ante los esfuerzos recibidos.
 Permitir amortiguación ante los esfuerzos dinámicos recibidos.
 Disminuir el impacto acústico.

Ilustración 3
2.2.4. Rieles
Para el ferrocarril, el riel cumple simultáneamente las funciones de camino de
rodadura, de elemento portante y de elemento de guiado. Este está sometido tanto a
solicitaciones estáticas como dinámicas. En tráficos se transportan cargas de hasta 35
Tn/eje. En líneas de alta velocidad, actualmente se alcanzas velocidades que superan los
300 Km/hs. En función de la topografía a la que se emplazó el ferrocarril, este puede estar
exigido y/o colocado en radios reducidos y sufren por lo tanto altas solicitaciones laterales
por el empuje de las ruedas. [1]
SOLDADURA ALUMINOTÉRMICA
La soldadura aluminotérmica es uno de los procedimiento de soldadura utilizado
en carriles de vías férreas. Se basa en el proceso, fuertemente exotérmico, de reducción
del óxido de hierro por el aluminio, según la fórmula:
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe + calor
El óxido de hierro (Fe2O3) y el aluminio (Al), finamente molidos, (-esta mezcla es
vendida bajo el nombre comercial de Thermit como fuente de calor para soldar-)
provienen de la porción de soldadura, la cual se dispone dentro de un crisol situado

encima de los carriles a soldar. Una vez alcanzada la temperatura adecuada, del orden de
los 2000 °C, se produce el destape del crisol mediante un fusible situado en la base, y el
colado del metal fundido, que llena el molde.
El calentamiento se realiza mediante mezcla de oxígeno (O) y propano
(CH3CH2CH3), o mezcla de oxígeno y gasolina. Es frecuente el uso de un soplete para
calentar los extremos de los carriles (rieles).
Los rieles se fabrican de acero y a título informativo la composición química de sus
componentes es:
 Carbono – de 0,37 a 0,73 % - Con él aumenta la dureza y la resistencia al desgaste,
pero también influye en la fragilidad.
 Manganeso – de 0,86 a 1,74 % - Tiene influencia en la dureza, la resistencia al
desgaste y a la tenacidad (no frágil), pero disminuye la soldabilidad.
 Silicio – 0, 30 % - Aumenta la dureza, la resistencia al desgaste y facilita la
laminación del riel.
 Azufre y Fósforo, menos de 0,05 % - No son deseables porque dan fragilidad,
pero es muy costoso su eliminación.
Ilustración 4

2.2.5. Fijaciones
La fijación es el principal material chico que se usa para la fijación de los rieles a los
durmientes. Las principales funciones que deben ser desempeñadas por las fijaciones para
rieles es la siguiente: [4]
 Fijar los rieles a los durmientes.
 Asegurar la invariabilidad de la trocha.
 Facilitar la transferencia a la infraestructura de la vía (plataforma) de los esfuerzos
estáticos y dinámicos ejercidas por el material rodante sobre la estructura de la vía
(paquete ferroviario). Poseer resistencia mecánica y elasticidad constante a lo
largo de la vida útil de la fijación. Contribuir al buen aislamiento eléctrico entre
ambos rieles.
 Constar del menor número de piezas, lo que facilitara su fabricación, colocación
y conservación.
 Tener bajo costo.
 Vida útil lo más prolongada posible.
Ilustración 5

2.2.6. Juntas
La unión de dos rieles entre si se denomina junta. Se realiza mediante dos piezas
metálicas, que sirven de unión, llamadas eclisas, se denomina cala o luz a la pequeña
separación que queda entre los dos rieles. [3]
Ilustración 6
2.2.7. Bulones
Los bulones son tornillos de cuerpo cilíndricos con un fileteado o rosca en su parte
extrema o punta, con cabezas de diferentes formas (las actuales son cuadradas), que son
usados para asegurar o apretar en forma conjuntas con la tuerca a los dos componentes de
la junta. [1]
Ilustración 7

2.2.8. Arandelas
Para evitar que los bulones se aflojen se usan las arandelas elásticas tipo grower. La
arandela elástica es un elemento en forma de muelle (resorte) que tiene la función de
impedir que el bulón se afloje. [1]
Ilustracion 8
2.2.9. Anclas
El desplazamiento longitudinal de los rieles con relación a los durmientes se debe a
la acción de los esfuerzos longitudinales creados por material rodante y por la variación
de las temperaturas de los rieles. En vías con fijaciones rígidas (clavo gancho, tirafondos)
y en vías con fijaciones elásticas (que no tienen suficiente apriete hacia el patín del riel),
es necesario la colocación de anclas. Las anclas evitan el desajuste de vía y realizan
trabajos complementarios evitando el descuadrado del durmiente, el desajuste de las luces
en juntas y frenando el corrimiento longitudinal del riel. [1]
Existen distintos diseños de anclas, tales como:
 Las anclas tipo V
 Las anclas tipo fair o T

 Las anclas de doble cierre o tipo U
Ilustracion 9
2.2.10. Geometría de la vía
Trocha.- es una separación constante entre los dos rieles de la vía, esta separación
recibe el nombre de ancho de vía o trocha, es el parámetro geométrico que más caracteriza
a un ferrocarril. La trocha se mide a 14 mm por debajo del plano de rodadura de ambos
rieles y en forma perpendicular al eje de la vía.
Ilustración 10

Elementos que definen la geometría de la vía
La configuración del trazado de una línea ferroviaria se basa en dos aspectos
fundamentales:
 Alineaciones en planta – rectas y curvas.
 Altimetría – rampas y pendientes, alineación en alzada.
Curva simple
Se denomina curva simple o sencilla a la que tiene un único valor de radio a lo largo
de todo su desarrollo, son las más comunes y las que más se utilizan en los diseños de
trazados ferroviarios.
Alineaciones en rectas
Son aquellas en el plano horizontal se presentan como una recta, este tipo de
alineación es el ideal para cualquier trazado ferroviario. Es la distancia más corta entre
dos puntos consecutivos.
Alineaciones en curvas
No es posible realizar los trazados de una línea ferroviaria, siguiendo rectas indicadas
como ideales, es preciso incorporar curvas entre tramos rectos, con el fin de evitar
obstáculos y obtener rampas menos pronunciadas, aunque más largas. A veces, a las
razones técnicas y económicas se superponen las de carácter político y social. En
principio y desde el punto de vista del trazado las curvas pueden ser simples y curvas
compuestas y la determinación puede hacerse por:
 Por el radio – medido en metro.
 Por el ángulo al centro que forman las tangentes.
 Desarrollo.
 Longitud de tangentes. Con estos valores se puede trazar la curva y queda
definida.
Curva simple
Se denomina curva simple o sencilla a la que tiene un único valor de radio a lo largo de
todo su desarrollo, son las más comunes y las que más se utilizan en los diseños de
trazados ferroviarios.

Ilustración 11
Curva compuesta
Una curva compuesta en el mismo sentido o curva de radio múltiple, está
constituida por una sucesión de curvas cuyas curvaturas son diferentes pero del mismo
signo, con puntos de tangencias comunes.
Ilustración 12

SISTEMA MECÁNICO
El diseño de la plataforma mecánica del equipo se lleva a cabo teniendo en cuenta
las siguientes consideraciones: el dispositivo se desplaza sobre la vía férrea guiado por la
Compactadora Jackson Modelo 6700. Para estimar la fuerza impulsora necesaria para el
movimiento del prototipo, se analiza el caso más crítico, el cual se presenta cuando el
desplazamiento se realiza en un plano inclinado a 45°. Los cálculos se realizan
considerando que el prototipo se desplaza a una velocidad típica de operación de 10 Km/h.
(2.7m/s) la cual se alcanza en un tiempo de 10 segundos.
Para realizar el análisis dinámico del sistema, se consideran los siguientes pesos:
Peso sin sistema de medición: 30 kgf (0.29 kN) y Peso máximo: 50 kgf (0.49 kN).
Fr = Fuerza de Fricción
N = Fuerza Normal
W = Peso del equipo
V = Velocidad del equipo, (m/s)
F = Fuerza necesaria para generar desplazamiento

∑ 𝑓 𝑥 = −4. 𝑓𝑟 − 𝑊. sin 𝜃 + 𝐹 = 𝑚 (1)
∑ 𝑓 𝑦 = −4. 𝑁 − 𝑊. cos 𝜃 = 0 (2)
Para el cálculo del coeficiente de fricción se tiene:
𝑓𝑟 = 𝜇𝑘. 𝑁 (3)
Teniendo en cuenta que los elementos en contacto son de acero, el coeficiente de
fricción cinética se toma como µk = 0.57, el cual corresponde Acero - Acero, con lo cual
se obtiene fr = 49.407N.
Asumiendo un movimiento uniformemente acelerado se cumple la siguiente
ecuación:
𝑉𝑓 = 𝑉0 + 𝑎. 𝑡 (4)
Donde Vf y Vo son las velocidades final e inicial, respectivamente. A partir de la
cual se procede al cálculo de la aceleración,
𝑎 = 0.27 𝑚
𝑠2⁄
De la sumatoria de fuerzas en el eje x, la cual se muestra, se despeja el valor de la
fuerza F:
𝐹 = 𝑚. 𝑎 + 𝑓𝑟 + 𝑊. sin 𝜃 (5)
Se concluye así que la fuerza necesaria para generar movimiento en el equipo de
medición de desnivel es F = 409.625N.
ANÁLISIS DINÁMICO DEL PROTOTIPO
Las fuerzas que actúan sobre el prototipo se muestran en el Diagrama de Cuerpo
Libre (DCL). En este análisis se considera el plano inclinado a un ángulo θ de 45°.
LAS ESTACIONES NO REDONDAS, QUE SE REQUIEREN EN PUNTOS
ESPECIALES Y QUE OCASIONALMENTE PUEDEN COINCIDIR CON LAS
REDONDAS, SE MENCIONAN A CONTINUACIÓN:

 PC: Estación donde comienza una curva circular.
 PT: Estación donde termina una curva circular.
 POT: Estación localizada sobre una tangente.
 POC: Estación localizada sobre una curva.
 Puntos de cambio brusco de pendiente del terreno
 Bordes de ríos o quebradas
 Bordes de vías existentes
 TE, EC, CE, EE, ET: Puntos de cambio de curvatura en vías espiral izadas.
PI: Punto donde se interceptan dos tramos rectos antes de ser empalmados por curvas
Abscisado
Abscisa PC = Abscisa PI – Tangente
PC = 136.24 – 17.78 = 118.46
Abscisa PT = Abscisa PC + Longitud
PT = 118.46 + 35.38 =153.84
Cálculo de Delta y abscisa de PI inaccesible
Una curva izquierda donde el PI es inaccesible, por lo que se hace necesario la
triangulación para hallar el valor del delta y la abscisa del PI.
Se tiene entonces que:
α =180º - 127º26’10” = 52º33’50”

β =180º - 126º40’25” = 53º19’35”
Luego: ∆ = α + β ∆ = 52º33’50” + 53º19’35” = 105º53’25”
Ahora con la ley del seno
𝑠
𝑠𝑒𝑛(180 − ∆)
=
a
𝑠𝑒𝑛(β )!
=
b
𝑠𝑒𝑛(α)
a = S. Sen β / Sen ∆
b = S. Sen α / Sen ∆
a = 59.75 Sen (53º19’35”) / Sen (105º53’25”)= 49.83
b = 59.75 Sen (52º33’50”) / Sen (105º53’25”)= 49.33
Con el valor de a se calcula la abscisa del PI:
PI = A + a = 665.32 + 49.83 = 715.15
MEDIDAS DE LAS ESTACIÓN Y PARADAS SECUNDARIAS
250m
250m A= LxL
A= 250x250
A= 62,500𝑚2
PARADAS SECUNDARIAS
50m
170m A= bxh
A= 50x170
A= 8,500 𝑚2

2.3. Objetivo
2.3.1. Objetivo general
Determinar los diferentes trazados para la construcción de vías férreas del tren de alta
velocidad mediante la investigación de materiales como balasto, durmiente, rieles,
fijaciones, juntas, bulones, arandelas y anclas que se pueden utilizar en la infraestructura
para optimizar las necesidades de cada individuo al momento de transportarse de una
ciudad a otra con el compromiso de mejorar calidad de vida de la población.
2.3.2. Objetivo específico
 Determinar los diferentes trazados de las vías del tren de alta velocidad.
 Indagar sobre los materiales idóneos que pueden utilizarse en la construcción de
las infraestructuras de las vías de alta velocidad.
 Investigar sobre las técnicas de construcción y diseños arquitectónicos para
optimizar utilización de espacios de estructuras de vías férreas.

2.4. Diseño del prototipo
Plano

2.4.1. Presupuesto
Actividad Cantidad Unidad Descripción Importe
1.MATERIALES
114 toneladas Suministro de
riel de 115lb/yd
$2,479,500.00
1820 Ud. Suministro de
durmiente de
madera de pino
7”x8”x8”
@0.55m
$2,058,420.00
1580 M3 Suministro de
balastro a razón
de 1.58m37ml
$217,645.00
tirafondo de vía
de 6”a razón de
6.0piezas por
durmiente
$300,846.00
placa de hule
anclada tipo
CHEVRON 2.0
piezas por
durmiente
$343,070.00
10920 Ud. Grapa elástica
RYN
$459,186.00
10920 Ud. Grapilla elástica
tipo galleta
140,868.00
total $5,999,535.00
2.Maquinarias
12 Días Maquina
Multicalzadora
y alineadora de
vía
$68,034.00
24 Días Reguladora $71,270.00
11 Días Retroexcavadora $31,900.00
15 Días Maquina
tirafondeadora
Reankine con
motor Briggs
Straton
$20,925.00
56 Soldadura Máquina para
soldadura
aluminotermica
de 300 amp
$125,860.00

Total $635,978.00
3. Acarreos
114.00 toneladas Riel de 115lb/yd
con el 35% del
costo directo del
riel
$867,825.00
1820 Ud. Durmiente de
madera
creosotado y
entallado con
el 28% del
costo directo
de durmiente
$576,357.60
36400 Ud. Lote de
sujeciones
elásticas para
riel de 115
lb/yd
$65,250.00
1580 M3 Balastro
(escoria de
fundición)
$32,074.00
Total $1,541,506.60
4.Trabajos en
durmientes
1820 Ud. Entallado y
taladrado de
durmiente de
madera
$39,585.00
1820 Ud. $25,480.00
Total $65,065.00
Suma total $3,242,084.60

2.4.2. Planificación
Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 5
Topografía
Alineado de
vía
Afinamient
o de vía
Regulador
de balastro
Excavación
Etapa de
elaboración
de vías
2.4.3. Materiales
BALASTO: piedra partida es la capa de material que se coloca sobre el plano de
formación en espesor de 10 a 30 cm y debajo de los durmientes, a fin de proporcionar un
buen apoyo a la estructura de vía.
DURMIENTE: madera dura es una pieza de sección rectangular posee la forma de un
paralelepípedo (es decir que sus caras sean planas y paralelas entre sí, ídem sus costados),
las aristas deben ser rectas y su sección rectangular. La madera más apta para la
construcción de durmientes es el quebracho colorado, madera que no necesita ningún
tratamiento ante los agentes atmosféricos (lluvia, humedad, calor, fríos, etc.) por ser
tánica.
RIELES: alto límite elástico, una alta resistencia a la tracción y elevada dureza, en función
de la topografía a la que se emplazó el ferrocarril, este puede estar exigido y/o colocado
en radios reducidos y sufren por lo tanto altas solicitaciones laterales por el empuje de las
ruedas

FIJACIONES: Las fijaciones para durmientes de madera por el modo de efectuar la
sujeción la podemos dividir en rígidas y elásticas y por el tipo de apoyo en directas (sin
silletas) e indirectas (con silletas).
JUNTAS: Que estén impedidos los movimientos verticales o laterales de los extremos de
los rieles (uno con respecto al otro), permitiendo el movimiento longitudinal (debido a la
dilatación por efectos térmicos), por tal razón el agujero del riel debe ser de mayor
diámetro que el bulón de la eclisa.
BULONES: son tornillos de cuerpo cilíndricos que son usados para asegurar o apretar en
forma conjuntas con la tuerca a los dos componentes de la junta.
2.5. Ejecución y/o ensamblaje del prototipo.
En este proceso se detalla todos los requerimientos necesarios para la construcción
y el diseño de la infraestructura, basándose en los resultados obtenidos de las encuestas
se eligieron los componentes de nuestro prototipo.
Los principales componentes de este plan es realizar la plataforma a partir de esta
base continuaremos con la infraestructura e superestructura de las vías férreas con sus
respectivos materiales como: topografía de la vía, acopio de los materiales
conformación de la plataforma, colocación de durmientes con grúa pórtico, colocación y
fijación de rieles, riego de balastos, nivelación y alineación de la vía, soldadura de rieles
con aluminotermica en el plano de formación proporcionando un ambiente cómodo y
tranquilo a fin de obtener resultados favorables.
3. CAPÍTULO: EVALUACIÓN DEL PROTOTIPO
3.1. Plan de evaluación.
Renovación de la vía
 Se realizan estudios frecuentes durante un determinado tiempo para asegurar el
óptimo funcionamiento de renovación de la vía, los materiales que configuran la
superestructura: balasto, traviesas y carril. Pero en caso que alguno de estos
elementos se considere en buen estado se puede optar por no renovarlo y así
ahorrar costes, interviniendo sólo en aquellos que aparezcan demasiados defectos.
Sustitución de desvió

 Se realizará controles y evaluaciones cada 6 meses a los materiales con los que se
está construyendo las vías realizando las siguientes actividades: levantar el desvió
antiguo, levantar el desvío antiguo, retirar completamente el balasto antiguo de la
banqueta, instalar nuevo balasto, nivelar y alienar el desvío, perfilar la banqueta,
establecer las conexiones eléctricas, retirar el material inservible de la vía.
Sustitución de carril por desgaste y neutralización de vía
 Para realizar una evaluación a cerca de la sustitución de carril por desgaste y
neutralización de vías se va a realizar un control cada mes para la nivelación y
compactación, logrando operaciones de sustitución de las mismas, en caso
contrario se debe realizar una reparación para obtener resultados deseados.
Tratamiento de los aparatos de dilatación
 Verificar constantemente las actuaciones necesarias en el tratamiento de los
aparatos de dilatación que es corregir el ancho de la vía si se encuentra fuera de la
tolerancia, realizar el reglaje de las agujas, en los casos que sean necesarios,
comprobación del buen deslizamiento de las agujas sobre las placas y guías de
agujas de los aparatos de dilatación.
Control de vegetación
 Se realizara controles para evitar el crecimiento de la flora en la vía férrea y en
sus alrededores, con el fin de evitar deformaciones en el terreno debido a su
crecimiento entre la infraestructura y la superestructura de la vía así como prevenir
incendios durante el verano.
3.2. Resultados de la evaluación.
Renovación de la vía
 En este caso de que se encuentre deteriorados los materiales en sus revisiones se
realizaran sus respectivas reforzamientos o cambio de los materiales en caso de
no poder arreglarlos.
Sustitución de desvió

 En el caso de que se encuentre alteraciones en la sustitución de desvió se realizara
refuerzos de apertura en los cambios de las vías para permitir la flexibilidad
necesaria para moverse y acoplarse a los cambios realizados, obteniendo un efecto
positivo.
Sustitución de carril por desgaste y neutralización de vía
 En caso de que haya daños en los carriles se necesitara reparación inmediata
logrando operaciones de sustitución de las mismas para logar una mejora en las
vías férreas.
Tratamiento de los aparatos de dilatación
 En este caso se tomara medidas necesarias para la reparación de las vías de
conexión ya que al momento de la dilatación podría ocasionar accidentes para
corregir el ancho de la vía obteniendo resultados factibles para el proyecto.
Control de vegetación
 Se tomaran las medidas necesarias para que la vegetación no crezca y así poder
reducir cualquier tipo de accidente.

4. Conclusiones.
Después de haber analizado los resultados de aceptación del proyecto de construir las
vías férreas para tren de alta velocidad, podemos concluir que esta construcción incentiva,
promueve y genera grandes fuentes de trabajo y comodidad a la población.
Años anteriores existía una vía férrea, pero por situaciones climáticas y baja
evaluaciones de la zona las autoridades las cerraron, ahora los tiempos han cambiado
existen nuevas ideas, planes de desarrollo y por qué no tomarlos en cuenta.
Además, con este proyecto damos a conocer a la ciudadanía y al país modelos de
innovación que en si es necesaria tecnología de punta para obtener una buena
infraestructura.
5. Recomendaciones.
Se recomienda a las autoridades y su adjunta población ver el beneficio óptimo de
este tipo de infraestructura, seguir con nuevos proyectos e ideas de las vías férreas a un
nivel de desarrollo moderno pero siempre manteniendo la biodiversidad con la que somos
privilegiados.

BIBLIOGRAFÍA
[1] N. C. A. S.A., « Vías Férrea,» Manual Integral de Vías, vol. II, nº 13, pp. 1-331, 2014.
[2] M. Salviejo Mandiluce, «Ave Torrelavega - Santander,» Area de proyectos de Ingenieria, vol. I, nº
1, pp. 1-217, 2013.
[3] V. d. Infraestructura, «Manual Normativa Férrea,» MinTransporte, vol. I, nº I, pp. 6-225, 2013.
[4] A. E. d. S. Ferroviaria y M. d. F. Centro de Publicaciones, « Instrucción para el Proyecto y
Construcción de Obras Ferroviarias,» Centro de Publicaciones , vol. I, nº I, pp. 21-39, 2015.
[5] F. p. l. ingenieria, «Trabajos mas frecuentes en el mantenimiento de vias ferreas,» EQA, España,
2016.
[6] R. Carpintier, «Ferrocarriles mantenimiento,» WordPress, Malaga, 2013.

ANEXOS
Pregunta 1
Machala-Duran?
Extremadamente importante ( )
Muy importante ( )
Poco importante ( )
Nada importante ( )
Pregunta 2
del turismo?
Si ( )
No ( )
Pregunta 3
Reducir accidentes de las vías ( )
Mejorar el tiempo/desplazamiento ( )
Incrementar el turismo ( )
Pregunta 4
alta velocidad
Vías de alta velocidad elevadas ( )
Vías de alta velocidad a nivel del suelo ( )
Pregunta 5
Si ( )
No ( )
Pregunta de entrevista
Nombre __________________________________________________________

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