Presentación

1. ELEMENTOS DE INGENIERIA FERROVIARIA
Alumno
José Castillo
Turén, Abril 2014

2. FERROCARRILES
INTRODUCCION
Se denomina vía férrea a la parte de la infraestructura FERROVIARIA formada por el
conjunto de elementos que conforman el sitio por el cual se desplazan los TRENES. Las vías
férreas son el elemento esencial de la ingeniería ferroviaria y constan básicamente DE:
 ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA Y;
 ELEMENTOS DE SUPERESTRUCTURA.

3. FERROCARRILES
INTRODUCCION
DENTRO DE LOS ELEMENTOS DE LAS VIAS FERROVIARIAS PODEMOS IDENTIFICAR DOS
TIPOS:
 ELEMENTOS DE INFRAESTRUCTURA: SON AQUELLOS QUE COMPRENDEN LA
EJECUCION DE MOVIMIENTO DE TIERRAS, CONSTRUCCION DE TERRAPLENES, OBRAS
MENORES Y OBRAS MAYORES COMO LOS VIADUCTOS, PUENTES Y TUNELES.
 ELEMENTOS DE SUERESTRUCTURA: SON AQUELLOS ELEMENTOS BASICOS PARA EL
FUNCIONAMIENTO DE LA VIA TALES COMO LAS TROCHAS (ANCHO DE VIA O
DISTANCIA ENTRE CARAS INTERNAS DE LOS RIELES), RIELES, BALASTOS Y ELEMENTOS
DE FIJACION Y DE AJUSTE.

4. FERROCARRILES
CALCULO DE LA VIA
PARA EL CALCULO DE LA VIA SE CONSIDERA PRINCIPALMENTE:
 CALCULO DEL RIEL
 CALCULO DEL DURMIENTE
 CALCULO DEL BALASTO

5. FERROCARRILES
CALCULO DE LA VIA
UNA VIA FERROVIARIA SE ENCUENTRA SOMETIDA A DOS TIPOS DE ESFUERZOS:
 ESFUERZOS VERTICALES: PRODUCIDOS POR EL PESO PROPIO DEL VEHICULO QUE
CIRCULA EN LA VIA.
 ESFUERZOS HORIZONTALES: PRODUCIDOS POR EL RODAMIENTO , TEMPERATURAS Y
MOVIMIENTOS PROPIAMENTE DICHO DEL VEHICULO QUE CIRCULA EN LA VIA.

6. FERROCARRILES
CALCULO DE LA VIA
ENTRE LOS MOVIMIENTOS QUE SE OBSERVAN EN LOS TRENES TENEMOS:
 BALANCEO
 TREPIDACION
 REBOTE
 GALOPE
 SERPENTEO
LOS CUALES DEBEN SER CONSIDERADOS PARA EL DISEÑO DE LA VIA Y LA ENVOLVENTE
MAXIMA PARA EL MATERIAL RODANTE.

7. FERROCARRILES
RIEL - 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.

8. FERROCARRILES
RIEL - CALCULOS
UNO DE LOS FACTORES MAS IMPORTANTES PARA EL CACULO 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 TODOS LOS 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 ORDEN ESTRUCTURAL.

9. FERROCARRILES
RIEL - CALCULOS
PARA INICIAR EL CALCULO DEL RIEL SE DEBE CONSIDERAR LOS SIGUIENTE PASOS:
1. CONSIDERAR QUE EL RIEL SE COMPORTA COMO UNA VIGA CONTINUA APOYADA
SOBRE LOS 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.

10. FERROCARRILES
RIEL – CALCULOS - FORMULAS
PARA EL COMPORTAMIENTO DINAMICO DEL RIEL Y SU CAPACIDAD 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

11. FERROCARRILES
RIEL - CALCULOS
3. SE ELIGE UN PERFIL UNAS VEZ CALCULADO EL PESO.
4. SE CALCULAN LOS ESFUERZOS A LOS QUE ESTARA SOMETIDO Y SE PROCEDERA AL
CHEQUEO RESOECTIVO CON LOS ESFUERZOS PERMISIBLES POR NORMA.

12. FERROCARRILES
RIEL - TIPOS
Un riel está compuesto por :
 Cabeza: Porción superior del riel sobre la cual apoyan las ruedas de los vehículos ferroviarios.
 Alma: Porción intermedia del riel que une su cabeza con su zapata.
 Zapata, PATIN o patio: Porción inferior del riel mediante la cual éste se apoya en los durmientes
directa o indirectamente

13. FERROCARRILES
RIEL - TIPOS
CABEZA
ALMA
ZAPATA

14. FERROCARRILES
RIEL - TIPOS
Tipos de riel
EL 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 de la 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.

15. FERROCARRILES
RIEL - TIPOS
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.

16. FERROCARRILES
RIEL - TIPOS
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.

17. FERROCARRILES
RIEL - TIPOS
riel tipo Vignole. riel tipo GARGANTA riel BURDACH

18. FERROCARRILES
DURMIENTE - FUNCIONES
 SON LAS BASES DE LOS RIELES Y FIJAN SU POSICION EN CUANTO PRORESIVA, COTA,
SEPARACION E INCLINACION.
 RECIBE LAS CARGAS VERTICALES Y HORIZONTALES TRANSMITIDAS POR LOS RIELES
PARA REPARTIRLAS EN EL BALASTO.
 MANTIENE LA ESTABILIDAD HORIZONTAL Y VERTICAL DE LA VIA.
 MANTIENE EL AISLAMIENTO ELECTRICO ENTRE RIELES.

19. FERROCARRILES
DURMIENTE
Momento de Flexión en el Durmiente

20. FERROCARRILES
DURMIENTE - 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.

21. FERROCARRILES
BALASTO - 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.

22. FERROCARRILES
BALASTO - 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:

23. MUCHAS GRACIAS