VÍA EN PLACA - CICCP - Colegio de Ingenieros de Caminos

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VÍA EN PLACA: APLICACIÓN A ENTORNOS METROPOLITANOS
JOSE ANTONIO PAÑERO HUERGA
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
RESUMEN
El fuerte incremento de tráfico, que las redes ferroviarias urbanas y periurbanas están experimentando, obliga a buscar soluciones frente a la degradación de la vía capaces de minimizar
los costes de mantenimiento y reducir la capacidad de la infraestructura reservada a las operaciones de conservación.
Entre las mejoras en infraestructura orientadas a proporcionar respuestas a estos problemas,
cabe destacar la vía en placa, desarrollada fundamentalmente para la minimización de las operaciones de mantenimiento, el aligeramiento de viaductos, la reducción de la sección en túneles, el diseño de estaciones que faciliten las labores de limpieza de la vía así como para subsa-
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nar la falta de disponibilidad de material suficiente para balasto y sus dificultades de transporte al interior de las ciudades.
A todo lo anterior debe añadirse que las últimas innovaciones introducidas en la vía en placa
han permitido obtener algunos diseños que están especialmente adaptados a los problemas
específicos de las zonas metropolitanas: reducción de ruidos y vibraciones, posibilidad de
circulación de vehículos de emergencia sobre la plataforma ferroviaria… Es por ello, que el
uso de la vía en placa en tramos urbanos se está incrementando convirtiéndose en una alternativa real a la vía clásica con balasto.
1.- VÍA EN PLACA
La vía en placa se caracteriza por la sustitución del balasto por un material más rígido (hormigón o asfalto) característico de los pavimentos viarios. Independientemente del tipo de material adoptado, estructuralmente se distingue: plataforma, placa base, placa principal, sujeciones, carriles, elastómeros y, en su caso, elementos intermedios (ya sea placas metálicas, bloques propiamente dichos, traviesas o losas).
La plataforma constituye la superficie que va a servir de apoyo a los diferentes elementos que
componen la vía en placa. Sus características son fundamentales en el comportamiento general de la vía en placa ya que una plataforma de escasa capacidad portante y sin un drenaje
profundo eficaz puede generar un proceso de socavación bajo la placa. Conviene, por tanto,
mejorar las características de la plataforma mediante estabilizaciones, zahorras, suelocementos en caso de suelos mediocres.
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La placa de base se sitúa sobre la plataforma con objeto de proporcionar una base uniforme a
la placa principal así como para mejorar el reparto de cargas sobre el terreno y minimizar los
efectos destructivos del agua al formar, a modo de cobertura, una protección de la parte superior de la plataforma. Los materiales mayoritariamente empleados van desde suelos estabilizados con betún, cemento o cal hasta conglomerantes hidráulicos como el hormigón. En cualquier caso, hoy en día la mayoría de los sistemas de vía en placa utilizan losas de hormigón
como placas de base.
Sobre la placa de base se sitúa la placa principal que constituye el conjunto que soporta los
carriles, los cuales pueden fijarse directamente a ella por medio de los elementos de sujeción,
o bien, a través de bloques prefabricados (bloques, traviesas o losas). Según los diferentes
tipos de estructura de vía en placa, variará su forma y habrá que considerar diferentes aspectos. A este respecto, en función del material que se adopte para la sustitución del balasto, como ya se ha visto anteriormente, dos son las tipologías de placa principal: placas de hormigón, las más habituales, y placas de asfalto.
Las placas principales asfálticas se pueden considerar como unos sistemas de vía en placa
híbridos entre los tradicionales y los de hormigón en los que la capa elástica del balasto es
sustituida por una o varias capas asfálticas que confieren un cierto grado de elasticidad a la
vía en placa. En estos casos el resto de elementos de la vía con balasto son necesarios, en especial el conjunto traviesa-sujeción-carril.
Por su lado, las placas principales de conglomerantes hidráulicos introducen una fuerte rigidez a la vía que debe corregirse mediante la interposición de elementos elásticos denominados
elastómeros entre el carril y la placa. Los elastómeros, que se pueden disponer en diferentes
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emplazamientos, adoptan formas muy diversas: tipo asiento, tipo banda continua o tipo envolvente. En cualquier caso, en todos los sistemas de vía en placa se coloca algún tipo de elastómero entre el carril y su base de apoyo (ya sea la placa principal, una chapa metálica, un
bloque de hormigón o una traviesa). Además, en algunas soluciones se disponen otros niveles
elastoméricos entre el elemento de apoyo del carril y la placa principal e incluso entre las placas de base y principal, con objeto de aumentar la elasticidad del conjunto y disminuir las
cargas dinámicas al paso de los vehículos ferroviarios.
Sobre las placas principales de hormigón, los carriles pueden apoyarse de forma directa o mediante traviesas, las cuales, a su vez, pueden incorporarse de dos formas: hormigonando la
placa una vez colocadas las traviesas de tal forma que éstas queden embebidas en aquélla al
producirse el fraguado del hormigón, constituyendo un conjunto solidario y monolítico; o,
interponiendo algún elemento, de naturaleza elástica, entre la placa principal, en general hormigonada in situ, y las traviesas que soportan los carriles. Asimismo cabe mencionar que en
los modelos constituidos por losas prefabricadas de hormigón se suelen dejar las zonas de
apoyo y sujeción de los carriles dotándolas de una forma similar a la de los extremos de las
traviesas, realizando la misma función que si éstas hubieran estado embebidas de forma monolítica en la placa.
Por último, el elemento que materializa la fijación de los carriles a sus respectivos soportes
son las sujeciones que en este tipo de superestructuras, al presentar mayores cargas dinámicas,
conviene que sean muy elásticas y con la mayor superficie de contacto posible. En general, las
sujeciones se suelen clasificar en sujeciones directas, indirectas o mixtas. Con las primeras, el
carril se encuentra sujeto directamente a la placa principal o al elemento intermedio (traviesa
o bloque). En cambio, en las sujeciones indirectas el carril no está sujeto directamente a su
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apoyo sino que se interpone una placa metálica que aumenta la elasticidad del sistema. Las
sujeciones mixtas constituyen una tipología mixta donde además de existir la placa, el carril
se encuentra unido directamente a la placa principal.
2.- TIPOLOGÍAS DE VÍA EN PLACA
Existiendo numerosas formas de clasificar la vía en placa, aquí se va a adoptar una clasificación de doble que caracteriza los sistemas de vía en placa comerciales según su número de
niveles elásticos así como según sus elementos constitutivos. La ventaja de esta clasificación
reside en que se considera tanto los elementos que los componen, dato necesario para conocer
su dominio de aplicación más conveniente, como el número de elementos elásticos que van a
controlar su comportamiento.
En base a los niveles elásticos, se distinguen:
¾ sistemas de un solo nivel elástico, cuando disponen únicamente de un elastómero bajo el
patín del carril que proporciona elasticidad al sistema;
¾ sistemas de dos niveles elásticos sin bloque intermedio, en general, consisten en la disposición de una placa metálica entre patín y losa separada de ambos por sendos elastómeros;
¾ sistemas de dos ó más niveles elásticos con bloque intermedio, que se caracterizan por que
al menos dos de los elementos que confieren elasticidad al sistema se encuentran separados por un bloque, generalmente de hormigón (ya sea un bloque propiamente dicho, una
traviesa o una losa de hormigón).
En lo que respecta a los niveles constitutivos la primera distinción de realiza atendiendo al
tipo de sujeción, distinguiendo entre sujeciones continuas y discretas. En el primer caso, el
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carril se encuentra sujeto en toda su longitud mientras que en el caso de la sujeción discreta,
como en la vía clásica, el carril se encuentra sujeto puntualmente en una distancia de separación entre sujeciones fija. La segunda distinción se realiza en función del tipo de posicionamiento de los carriles donde cabe distinguir entre:
¾ sistemas con hilos de carril independientes, donde no existe ningún elemento prefabricado
que garantice el ancho de vía (ya sea traviesa o losa prefabricada);
¾ sistemas con hilos de carril posicionados y nivelados mediante algún tipo de elemento
prefabricado.
A su vez, los sistemas de vía en placa con hilos independientes del carril, se subdividen en:
¾ sistemas sin elementos prefabricados con fijación del carril mediante algún material elastomérico a los bordes de una canaleta situada en la placa principal para alojar el carril: sistemas de carril embebido;
¾ sistemas de apoyo directo del carril bien de forma directa o bien mediante bloques independientes (similar a traviesas bibloque sin riostra).
Los sistemas de apoyo directo del carril se clasifican en función del tipo de elemento prefabricado empleado para la nivelación y posicionamiento en sistemas con traviesas (ya sean monobloque o bibloque) o con losas prefabricadas dispuestas sobre la placa principal. Por último, en lo que se refiere a la disposición de las traviesas, esta puede ser incrustada en el hormigón o apoyada sobre la placa principal ya sea de asfato o de hormigón.
En el cuadro de la página siguiente se resume clasificación de la vía en placa adoptada en este
documento para abordar en el último capítulo el campo de aplicación de cada una de las tipologías en el ámbito metropolitano.
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Tabla 1. Clasificación de los sistemas comerciales de vía en placa más habituales.
2.1.- Sistemas de carril embebido
Los
sistemas
de
carril
embebido
se
caracterizan por la sujeción continua del carril
adhiriéndolo a una canaleta por medio de un
elastómero que, además de fijar el carril, tiene
propiedades elásticas que amortiguan las
vibraciones producidas por el paso de los
trenes. Esta canaleta puede estar hecha en una
losa de hormigón, o ser metálica y estar
soldada o sujeta a la losa o al tablero metálico
Figura 1. Corte transversal de un sistema de carril embebido.
de un puente.
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El elastómero más habitual, que adhiere el carril a las paredes y fondo de la canaleta, es el
corkelast que se vierte en estado líquido una vez alineado el carril y se solidifica rápidamente
lo que permite el paso de trenes a las pocas horas.
La principal ventaja del sistema es la eliminación de las flexiones del carril entre apoyos de
traviesas que conlleva a su vez otras interesantes ventajas como: el bajo coste de mantenimiento debido tanto a la ausencia de fijaciones mecánicas que constituyen la principal causa
de deterioro por fatiga del carril como a la innecesaria realización de alineaciones de vía; la
amortiguación de ruidos y vibraciones del carril por la mezcla elastomérica que lo soporta; la
estanqueidad del corkelast impidiendo la penetración de agua, aceite, detergentes u otras sustancias químicas en la canaleta de hormigón o metálica; la posibilidad de circulación de vehículos no ferroviarios sobre la placa lo que hace que el sistema sea particularmente adecuado
en pasos a nivel así como en túneles y estructuras permitiendo el acceso de vehículos de
emergencia (ambulancias, bomberos, etc.); o, la reducción de espesor de la superestructura
desde la base de la placa a la cabeza de carril que permite una reducción apreciable del diámetro de perforación de túneles, de la profundidad de excavación en soterramientos y de los cantos de los tableros de las obras de paso ferroviarias.
Sin embargo, su más grave inconveniente es la gran precisión que se necesita en la construcción de la placa y las acanaladuras, ya que la corrección de errores en planta o alzado es casi
imposible sin picar la vía.
El origen del sistema de carril embebido se debe a las investigaciones que sobre sistemas de
vía con bajo mantenimiento emprendieron los Ferrocarriles Holandeses hace más de 25 años.
En la actualidad, el sistema de vía en placa de carril embebido más empleado es el Edilon que
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se está utilizando principalmente en estaciones, como la de Atocha en Madrid y en túneles
como el de Cantoblanco en la red de Cercanías en Madrid debido a la ventaja de permitir la
circulación de vehículos tanto para la limpieza como para las operaciones de salvamento.
2.2.- Sistemas de apoyo directo del carril
Estos sistemas se caracterizan por la sujeción directa
del carril a la placa principal
mediante la interposición de
una banda elástica continua
entre ambos. Al ser la placa
de una gran rigidez, toda la
Figura 2. Sección tipo del sistema de vía en placa de apoyo “in situ” del carril
colocado en el tramo Ricla-Calatorao de la línea ferroviaria Madrid-Barcelona.
suspensión elástica que requiere el carril debe ser proporcionada por la sujeción.
El acabado superior de la placa principal debe presentar el perfil definitivo necesario para la
colocación del carril que, en general, se fija mediante tirafondos y espiga de nylon embutidas
directamente en el hormigón con ayuda de algún mortero de resina epoxi. Dada la escasa
flexibilidad del sistema ante la reparación de averías y defectos que puedan surgir tras la construcción, el acabado debe ser muy perfecto. No obstante, este grave inconveniente ha sido la
principal causa del abandono del sistema.
El prototipo de vía más característico de este sistema es el que se conoce como vía PACT
(Paved and Concrete Track) que fue desarrollada en Inglaterra hacia el año 1965 como resultado de dos proyectos de investigación previos para el desarrollo de equipos que permitieran
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construir una losa continua de hormigón. Uno que trataba de desarrollar la tecnología para
que una máquina guiada mediante un cable pudiera trabajar dentro del limitado gálibo que
corresponde a una vía férrea, sin interferir en las vías adyacentes. Y otro que trataba de construir dos nuevas secciones de ensayo usando la nueva maquinaría desarrollada. La vía PACT
se caracteriza por estar constituida por una losa de hormigón armado sin juntas. En España, la
vía PACT se montó en un tramo experimental de 4,1 km en la línea Madrid-Barcelona en
1975 entre las estaciones de Ricla y Calatorao que en la actualidad ya no existe, al haber sido
levantado en 1992 debido a las continuas necesidades de mantenimiento de la geometría.
2.4.- Sistemas de apoyo indirecto del carril
Estos sistemas se caracterizan, como el caso anterior, por apoyar los carriles sobre la placa principal sin la interposición de
traviesas. Sin embargo, en estos sistemas, entre el carril y la
placa principal, se interpone una placa metálica intermedia
separada de ambos por sendos elastómeros que confieren una
mayor elasticidad al sistema. La principal ventaja de este tipo
de apoyo con placa metálica intermedia es la posibilidad de
Figura 3. Ssujeción Vossloh, ejemplo de sistema de apoyo directo so-
regular la alineación y nivelación de la vía sin tener que des-
bre carril con dos niveles elásticos.
montar completamente la vía. Se solventa así el principal inconveniente de los sistemas de
apoyo indirecto del carril.
Este sistema se ha desarrollado fundamentalmente en Alemania donde desde 1996 se están
experimentando diferentes patentes (Züblin BTE, Heilit & Woerner BES, Leonard Weiss
Crailshem FFC, Heilit & Woerner Rasengleis y Hochtief-Schreck-Mieves) en un tramo expe-
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rimental de 390 m de Waghäuls. No obstante, en La Rochelle (Francia) se está experimentando la vía APPITRACK que tiene la peculiaridad de empotrar los tirafondos de la placa metálica directamente por vibración en el hormigón fresco.
2.5.- Sistemas de bloques recubiertos de elastómero
En los sistemas de bloques recubiertos de elastómero, se sustituye la placa metálica dispuesta
entre el carril y la losa de hormigón del caso anterior por un bloque, generalmente de hormigón, que se encuentra incrustado en el hormigón de la placa principal. El elastómero que rodea lateral e inferiormente el bloque puede venir adherido al bloque desde fábrica o puede
construirse directamente in situ mediante el vertido de un material elastomérico tipo corkelast
como en el carril embebido. En cualquier caso, al quedar recubierto el bloque con un material
elastómerico, se garantiza en el sistema una adecuada amortiguación de la carga vertical así
como la necesaria elasticidad.
La principal vía de este sistema es la Sonneville, caracterizada por montar el carril sobre
bloques recubiertos de una goma que otorga
flexibilidad vertical y lateral al sistema. Esta
vía se colocó en 1993 en el túnel bajo el canal
Figura 4. Esquema del sistema de vía en placa de
de la Mancha en una longitud de 100 km. Tras
bloques recubiertos de elastómero tipo Edilon.
esta experiencia, la SNCF ha abandonado su uso a favor de los sistemas de traviesas recubiertas de elastómero que presentan la ventaja de mantener mejor el ancho de la vía. En España, la
variante más utilizada son los bloques Edilon que se posicionan sobre la placa principal mediante corkelast. Esta solución se está utilizando ampliamente en ferrocarriles metropolitanos
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como es el caso del Metro de Madrid. Por último, cabe reseñar la existencia de otros prototipos como la vía Blokkenspoor NS montada en el túnel de Schiphol en el aeropuerto de
Ámsterdam en 1986, muy similar a la vía Sonneville.
En definitiva, por las experiencias existentes con el sistema, parece ser que el sistema es adecuado para su implantación en túneles por la reducción de gálibo que supone y para velocidades no muy elevadas.
2.6.- Sistemas monolíticos con traviesas
Los sistemas monolíticos con traviesas
se caracterizan por disponer las traviesas directamente embutidas en la losa
de hormigón de la placa principal soli-
Figura 5. Esquema de la vía monolítica con traviesas Rheda clásica.
darizando el conjunto traviesas-placa principal.
Se trata, al igual que los sistemas de apoyo del carril sin traviesas, de un sistema relativamente
rígido, residiendo la totalidad de la elasticidad en la sujeción. Así, la técnica empleada para
conferir elasticidad al sistema consiste en colocar una placa de acero intermedia entre el carril
y la losa con sendos elastómeros como en el caso del sistema de apoyo indirecto del carril.
Estos sistemas presentan la ventaja de permitir una mecanización casi total en su proceso de
montaje posibilitando alcanzar rendimientos muy altos de construcción así como la posibilidad de corregir el posicionamiento de la vía en alzado, no sólo a través del sistema de sujeción del carril, sino también durante el proceso de construcción.
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Dentro de este sistema de vía en placa se incluyen varias tipologías de vía diseñadas por casas
alemanas, entre las que destacan: los modelos Rheda y Züblin.
El modelo Rheda fue utilizado por primera vez en un tramo de 640 m en la estación de Rheda-Westfalia, de la línea Hannover-Hamm, por la empresa Dywidag. El montaje de la vía se
lleva a cabo colocando las traviesas monobloque en su posición final mediante husillos dentro
de la artesa que forma la placa base hormigonando su interior posteriormente. Recientemente,
en las nuevas tipologías Rheda Berlín y Rheda 2000, las traviesas monobloque han sido substituidas por traviesas bibloque. Por su lado, la vía Rheda 2000 se caracteriza por prescindir de
la forma de artesa de la placa base.
Tradicionalmente el más empleado ha sido la Rheda clásica destacando los 117 km de la línea
Berlín-Hannover en 1998. En lo que respecta a la vía Rheda Berlin se colocó en 87 km de la
línea Köln-Rhein/Main. Sin embargo, hoy en día el prototipo que más se está montando es la
Rheda 2000 que fue instalado por primera vez en los 7 km que separan Erfurt y Leipzig . En
la actualidad, la mayor longitud corresponde a los 162 km entre Ámsterdam y la frontera belga puestos en servicio en 2006. Cabe reseñar que en España, la vía Rheda 2000 constituye el
prototipo adoptado para su instalación en los túneles de Guadarrama y del Perthus de las nuevas líneas de alta velocidad.
El modelo Züblin sintetiza la versión perfeccionada de las variantes ensayadas en la circunvalación norte de Munich en 1977. Su principio constructivo es muy similar al Rheda, pero, a
diferencia de ésta, el hormigón no se introduce entre y bajo las traviesas de la parrilla de vía
ya montadas sino que las traviesas se empotran en el hormigón fresco de la placa principal
hormigonada in situ, de forma que, por medio de un equipo de trabajo especialmente diseñado
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para ello, las traviesas de hormigón se introducen a presión vibrando en el hormigón fresco.
Esta variante presenta los inconvenientes de emplear equipos especialmente diseñados que,
permitiendo un mecanizado total del montaje, reducen sus ámbitos de aplicación así como de
problemas para la ejecución de peraltes mayores a 150 mm.
Desde el año 1988, se ha instalado con carácter experimental en muchos tramos de ensayo en
Alemania y recientemente, en el año 2002, se ha montado una longitud de más de 42 km en la
línea Köln-Rhein/Main.
2.7.- Sistemas de traviesas recubiertas con elastómero
Los sistemas de vía en placa de
traviesas recubiertas con elastómero se caracterizan porque las traviesas, que están empotradas en la
placa principal, quedan recubiertas
Figura 6. Sistema Stedef del tramo experimental Oropesa-Las Palmas.
inferior y lateralmente por un material de tipo caucho cuya principal función es proporcionar
elasticidad transversal y amortiguación adecuada al sistema. Así, estos sistemas presentan un
doble plano de elasticidad separado por una masa intermedia. De este modo, se consigue que
las traviesas trabajen como si estuvieran articuladas, quedando libres en parte, pudiendo de
esta forma realizar un giro al paso de las cargas móviles. Se reproduce así el efecto elástico y
de absorción de energía del balasto.
El interés de estos sistemas reside en una captación selectiva de los tipos de frecuencias nocivas, en los niveles donde se manifiestan: las altas frecuencias que se transmiten por el propio
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carril en nivel de sus sujeciones elásticas a las traviesas y las bajas frecuencias, por el elastómero que recubre la traviesa.
El prototipo más característico de este sistema es la vía Stedef ideada por Roger Sonneville en
1964. Se caracteriza por la disposición de traviesas bibloque envueltas lateral e inferiormente
por un colchón neumático realizado con un elastómero de estructura celular cerrada, con burbujas microscópicas llenas de nitrógeno.
Su capacidad para amortiguar vibraciones la hace especialmente adecuada para entornos urbanos. Sin embargo, su implantación en el soterramiento de las vías de Cercanías en Getafe
en el 2000 ha sido una pésima experiencia. Los problemas de ruidos y vibraciones son constantes, e incluso tras cambiar a cazoletas de mayor elasticidad siguen existiendo. Pese a ello,
es una solución muy utilizada en túneles y estaciones de líneas de la SNCF y la RATP. En
España también se encuentra montada en estaciones como Málaga o Sevilla-Santa Justa.
2.8.- Sistemas de traviesas apoyadas sobre losa
En estos sistemas de vía en placa, las
traviesas se disponen directamente
sobre la placa principal sin estar embutidas. De este modo se aumenta la
Figura 7. Esquema del sistema de traviesas apoyadas sobre losa BTD.
elasticidad del sistema con respectos a los sistemas monolíticos aunque el grueso de ésta es
proporcionada por la sujeción salvo en el caso de que la placa principal sea de asfalto. Hasta
ahora todos los sistemas de fijación de la traviesa a la losa consisten en la disposición de algún elemento metálico de acople a través de un orificio situado en centro de la traviesa.
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Dentro de esta familia las vías más características son la Getrac y la ATD, ambas con placa
principal asfáltica. En lo que respecta a vías de losa de hormigón, son pocos los prototipos
existentes destacando la vía BTD (Betontragschicht mit Direktauflagerung) desarrollada por
la empresa Heilit+Woerner, que usa exclusivamente traviesas monobloque.
2.9.- Sistemas de losa flotante con traviesas
Una variación de los sisMaterial elástico
Viga-carril
temas de traviesas apoPanel
yadas sobre losa son los
230
230
Traviesa
sistemas de losa flotante
con traviesas. Estos sis-
Manta acanalada
Geotextil
Hormigón en masa
Manta elástica
Material elástico
temas se caracterizan por
Figura 8. Ejemplo del empleo de las mantas CDM a un sistema ferroviario tranvia-
aumentar la elasticidad
del sistema con la interposición de mantas elastoméricas bajo las traviesas. En la actualidad
este sistema sólo se ha empleado en sistemas ferroviarios tranviarios dadas la ventajas que
presenta en reducción de ruidos y vibraciones.
2.10.- Sistemas de losas apoyadas con mortero no elástico
Los sistemas de losas apoyadas con morteros no elásticos constituyen una variante de los sistemas de traviesas apoyadas sobre losas en los que las traviesas se aproximan tanto que se
fusionan dando lugar a una losa prefabricada que se apoya sobre la placa principal mediante
un mortero que carece de características elásticas.
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El prototipo más característico de este sistema es la vía
alemana Bögl que se ensayó por primera vez en 1999
en dos tramos experimentales de 735 m de longitud en
la estación de Rot-Malsch de la línea KarlsruheHeidelberg. En la actualidad se está construyendo con
esta vía en China una línea de 115 km entre Pekín y
Tianjin con motivo de los juegos olímpicos de 2008.
Figura 9. Detalle del sistema de losas
apoyadas con mortero no elástico Bögl.
2.11.- Sistemas de losa flotante sin traviesas
Estos sistemas se caracterizan por disponer de algún medio elástico bajo la losa prefabricada
que soporta la vía. Los medios elásticos interpuestos más usuales son muelles situados bajo
las losas, elastómeros colocados previamente a la colocación de las losas o mortero elástico
inyectado a través de orificios existentes en las losas para tal fin.
Los ferrocarriles japoneses han desarrollado numerosas variantes de este
sistema. En todos los casos, las losas prefabricadas incluyen sujeciones
con un solo nivel elástico
que
complementan
su
elasticidad con la interposición entre éstas y la
Figura 10. Esquema del sistema de losa flotante sin traviesas japonés Shinkansen.
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placa principal de un mortero elástico bituminoso que ha ido evolucionando con el tiempo. En
general, las losas se fijan mediante unos topes circulares colocados en la placa principal. Las
últimas evoluciones han sustituido las losas macizas por losas perforadas en el centro por
permitir un ahorro importante en mortero bituminoso.
En la actualidad, la placa japonesa es la que en más kilómetros se ha implantado: línea Sanyo
(Osaka-Hakata) en 1975 de 281 km; línea Tohoku (Tokio-Marioka) en 1982 de 451 km; línea
Jeoetsu (Omiya-Niigata) en 1982 de 256 km; línea Hokuriku (Takasaki-Nagano) en 1997 de
117 km; etc. Por su lado tanto la OBB austriaca como la FS italiana, han diseñado sendas vías
muy similares a la japonesa que se diferencian de ésta por introducir dos niveles elásticos en
las sujeciones.
3.- APLICACIÓN A ENTRONOS METROPOLITANOS
En muchas ciudades no es extraño encontrar un “barrio de la estación”, una zona de viviendas
denominada así por haber crecido, desde hace varias décadas, entorno a la primitiva y siempre
periférica estación ferroviaria de la localidad. Desde su origen, las instalaciones ferroviarias
se situaron en las zonas periféricas de las ciudades donde, además de existir suficiente suelo
libre libre para albergar sus instalaciones y demás actividades anexas, interferían lo menos
posible con las tramas urbanas. De este modo la línea ferroviaria se convirtió en una frontera
imaginaria al desarrollo de las ciudades.
Con el paso del tiempo, esta concepción primitiva ha desaparecido y la expansión de las urbes, de forma muchas veces incontrolada, ha hecho que hoy en día muchas de esas instalaciones hayan sido integradas en la trama urbana, ocupando grandes extensiones de terreno que se
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han convertido en un anhelado y preciado suelo para las administraciones locales, ya que su
liberación podría proporcionarles espacios nuevos para llevar a cabo actuaciones urbanísticas.
A este hecho, se le une la mala imagen asociada a los barrios próximos a las instalaciones
ferroviarias forjada inicialmente por la insalubridad y suciedad derivada de la tracción tradicional con carbón de los trenes que no ha desaparecido todavía debido a la incipiente preocupación por el medio ambiente donde las vibraciones y ruidos suponen una reducción importante de la calidad ambiental así como el impacto visual que supone la catenaria.
En esta perspectiva, la vía en placa se presenta como una estructura que proporciona soluciones a los ruidos y vibraciones, la seguridad de las circulaciones ferroviarias, al suelo ocupado,
a las operaciones de limpieza y a las operaciones de mantenimiento y conservación.
3.1.- Túneles
La minimización del impacto visual de las infraestructuras ferroviarias en zonas urbanas obliga, en muchos casos, a soterramientos. Y es precisamente en túneles donde la vía en placa ha
tenido una de sus primeras aplicaciones debido al elevado coste del mantenimiento de la vía
con balasto en los túneles urbanos por los condicionantes que la propia explotación impone.
En efecto, para que las operaciones de mantenimiento de la vía y de la línea área de contacto
puedan realizarse cumpliendo las normas adecuadas de calidad deben llevarse a cabo fuera del
horario de servicio de los usuarios. Es impensable la realización de los mencionados trabajos
con la red en servicio cuando en muchos tramos urbanos la frecuencia entre trenes puede alcanzar los 2 minutos. Sin embargo, las experiencias llevadas a cabo con cada uno de los diferentes sistemas de vía en placa descritos anteriormente no conducen a los mismos resultados.
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Los sistemas de vía en placa de
carril embebido al contrario de
cualquier otro sistema de vía en placa no precisan de un espesor de placa
donde recibir o alojar las fijaciones o
bloques de soporte del carril. La altura total entre la base de la placa y la
cabeza de carril es prácticamente el
espesor impuesto por el cálculo de
Figura 11. Reducción de la sección en túneles obtenida con
resistencia de la placa más la altura
los sistemas de vía en placa de carril embebido.
del carril. La diferencia entre la altura mencionada y las de otros sistemas
no sólo es muy significativa respecto
a la vía sobre balasto, sino también
apreciable respecto a la que exigen
otros sistemas de vía en placa. Esta
circunstancia permite ahorros notables o ventajas muy apreciables en
Figura 12. Vista del acabado del sistema de vía en placa
de carril embebido Edilon instalada en los túneles
relación con los gálibos que la vía
de Cantoblanco en la red de Cercanías de Madrid.
exige o permite.
Otra ventaja de las vías en placa con carril embebido es la posibilidad de circulación de vehículos neumáticos a lo largo de la plataforma ya que la superficie superior de la placa es independiente de la del sistema de fijación y puede hacerse incluso enrasar con el nivel de la cabeza de carril. No obstante, aunque la superficie superior de la placa no se haga enrasar con la
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cabeza de carril, ésta queda, en el caso de placas de hormigón, como máximo a 10 cm bajo la
parte superior del carril, lo que no representa un obstáculo serio para casi ningún tipo de vehículo. Asimismo, esta falta de obstáculos simplifica y acelera significativamente la evacuación
a pie de los pasajeros de unidades que, por cualquier causa, queden detenidas en la vía.
En lo que respecta a los sistemas de apoyo directo del carril se han utilizado en los túneles
de Monte McDonald (14,6 km) y Monte Shaughnessy (1,8 km) en la nueva línea del Paso
Rogers, de la Canadian Pacific Railroad. De estas experiencias se ha descartado, en particular, su uso en túneles y, en general, en cualquier tipo de línea por la dificultad de realizar correcciones o reparaciones en la propia vía así como por el nulo amortiguamiento de ruidos y
vibraciones. La resolución de este último problema se logra con los sistemas de apoyo indirecto del carril de los que no existe apenas experiencia internacional de uso en túneles.
Los sistemas de bloques recubiertos de elastómero se han empleado tradicionalmente en
muchas obras de túneles urbanas. Al ser los bloques independientes uno del otro, el montaje
es más complicado que aquellos que emplean traviesa o un elemento rígido de unión entre
cada pareja de tacos, pues en estos casos la propia configuración de los elementos garantiza la
posición relativa de ambos carriles. Para garantizar la geometría de vía en el montaje es necesario utilizar una estructura auxiliar con suficiente rigidez como para mantener en la posición
adecuada los tacos durante la fase de hormigonado. La falta de experiencia en la puesta en
obra de este tipo de sustentación de vía ha dado lugar en alguna ocasión a errores graves en el
montaje es por ello que este tipo de vía se desaconseja para su instalación en túneles.
Otro de los sistemas de vía en placa muy empleados en túneles son los sistemas monolíticos
con traviesas que permiten unas reducciones de unos 25 cm con respecto a la vía con balasto.
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Ello permite, como en el carril embebido, bajar la cota de la superficie de rodadura del carril
aumentando el espacio libre del túnel o también ser utilizado para construir desde el principio,
túneles de sección transversal más pequeña. En túneles es además posible formar una junta de
separación perfectamente marcada entre la subbase y la placa soporte que facilita, en caso
necesario, el levante de la placa en caso de reparación o renovación. El principal inconveniente para su uso en tramos metropolitanos es la evacuación de pasajeros en caso de avería que
requiere el enrase de la solera al nivel de la traviesa con el correspondiente sobrecoste.
La opción de sistema de traviesas
recubiertas por elastómero fue
desarrollada en Francia para su colocación en túneles en sustitución de la
vía con balasto. Se colocó por priFigura 14. Vista de la vía con traviesas recubiertas de elastómero
mera vez en el túnel de Bozberg en
STEDEF empleada en la estación de Chatelêt-Les Halles de París.
Suiza. Posteriormente se ha colocado en muchas líneas de la SNCF y de la RATP tanto en
líneas de metro clásico como redes de cercanías. Su principal inconveniente para uso en túneles, es como el caso de los sistemas monolíticos con traviesas la dificultad de evacuación por
la riostra que une entre sí los bloques.
Son pocas las experiencias internacionales de aplicación de los sistemas de traviesas apoyadas sobre losa empleadas en túneles ya que la disposición de las traviesas directamente sobre
la placa principal dificulta las operaciones de evacuación. Asimismo cabe reseñar que la
mayoría de las tipologías utilizan pavimentos bituminosos como placa principal, material
cuyo uso no se aconseja en túneles debido a su inflamación y generación de humos en caso de
incendio.
22
Los sistemas de losas flotantes con traviesas, como se ha mencionado en el capítulo II,
se emplean casi exclusivamente en sistemas
tranviarios. Su disposición en túneles no supone ningún ahorro en sección tal y como se
aprecia en las siguientes imágenes ya que los
sistemas amortiguadores de ruido y vibraciones ocupan prácticamente el mismo espacio
que la banqueta de balasto de la vía clásica.
Figura 15. Vista de la vía de losas flotantes con traviesas
El sistema de losas apoyadas con mortero no elástico constituyen un prototipo de vía en
placa todavía en fase experimental que se asemeja a la vía en placa con traviesas apoyadas
sobre losa donde el problema de la evacuación se resuelve uniendo las traviesas hasta proporcionar una superficie apta. Esta tipología de vía no
presenta ventajas importantes en reducción de sección de túneles.
Por último los sistemas de losas flotantes sin traviesas constituyen las tipologías de vía en placa utilizadas por los ferrocarriles japoneses y austriacos
para sus líneas de alta velocidad.
En la tabla 2 se resume el comportamiento de cada
Figura 16. Imagen del sistema de vía de losa
tipología de vía en placa en túnel.
flotante sin traviesas austriaco OBB-BÖRR
23
Tabla 2. Resumen del comportamiento de los distintos tipos de vía en placa en túneles.
TIPO DE VÍA
Carril embebido
Apoyo directo
Apoyo indirecto
Bloques recubiertos con
elastómeros
Monolítico con traviesas
Traviesas recubiertas
de elastómero
Traviesas sobre losa
Losa flotante con traviesas
Losas sobre mortero no
elástico
Losa flotante sin traviesas
SECCIÓN
DEL TÚNEL
Mucho menor
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
Similar
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
Menor
a la vía clásica
CIRCULACIÓN
DE VEHÍCULOS
Posible
No posible
No posible
No posible
No posible
No posible
No posible
No posible
No posible
No posible
EVACUACIÓN
DE PASAJEROS
Buenas
condiciones
Buenas
condiciones
Buenas
condiciones
Buenas
condiciones
Condiciones aceptables
Malas
Condiciones
Malas
condiciones
Condiciones aceptables
Buenas
condiciones
Buenas
condiciones
OTROS
ASPECTOS
Reparación geométrica cara
Mucho ruido
y vibraciones
Poca experiencia
Montaje complicado
Remplace de elementos posible
Remplace de elementos posible
Humos en caso de
incendio
Montaje complicado
Poca experiencia
Remplace de elementos posible
De acuerdo con el análisis realizado, las mejores opciones de vía en placa para su colocación
en túneles son el carril embebido en caso de que las velocidades no sean muy elevadas y, por
lo tanto, no sean presumibles alteraciones geométricas por el paso de los vehículos y los sistemas monolíticos con traviesas o los sistemas de losas flotante sin traviesa en caso de velocidades más elevadas.
3.2.- Vibraciones
Las vibraciones constituyen fenómenos perturbadores complejos provocados por el desplazamiento vertical del conjunto rueda, eje y vagón que tienen dos orígenes fundamentalmente:
el régimen vibratorio en carril inducido por el desplazamiento de una carga -tren- que lo deforma siguiendo una curva aproximadamente sinusoidal que se desplaza a la velocidad de
avance del tren; y el excitamiento del sistema constituido por la estructura de la vía y el vehículo debido a los defectos aleatorios existentes sobre la superficie de rodadura del carril.
24
La primera de estas dos causas está intrínsecamente relacionada con la elasticidad de la vía y,
por ello, la vía en placa por constituir un tipo de vía más rígido presenta, en la mayoría de los
casos, un comportamiento peor. Sin embargo, la segunda de las causas apunta claramente al
estado de conservación de la vía y se resuelve o, al menos, se corrige parcialmente con el
amolado del carril. Estas vibraciones tienen dos efectos perjudiciales diferenciados. Por una
parte hay una emisión de ruido aéreo. Por otra una transmisión de las vibraciones al terreno, y
a través de éste a las cimentaciones de los edificios colindantes. Estas vibraciones serán percibidas por los ocupantes, a su vez de dos maneras, directamente detectando el movimiento de
particiones y objetos, y por el ruido secundario que produce las paredes. Dadas las diferencias
esenciales que existen entre ambos fenómenos, en este aportado únicamente se analizaran las
vibraciones mientras que el próximo de dedicará al ruido.
La vía en placa, por constituir una tipología de vía más rígida al haberse eliminado la capa
elástica del balasto que amortigua los desplazamientos verticales, anteriormente descritos,
antes de transmitirlos al suelo, requiere la instalación de elementos elásticos que aseguren
dicha función sobretodo en los entornos urbanos debido a los efectos perjudiciales de las vibraciones sobre la salud de las personas.
Una de las tipologías de vía en placa que tiene mejor comportamiento ante las vibraciones son
los sistemas de carril embebido que al carecer de traviesas y apoyar continuamente el carril
reducen considerablemente la amplitud del régimen vibratorio del carril mejorando incluso el
comportamiento de la vía clásica.
Con relativo buen comportamiento ante las vibraciones se sitúan todos las tipologías de vía en
placa que en según la tabla 1 presentan más de dos niveles elásticos ya que éstos confieren
25
una elasticidad extra a la vía sin balasto. Así, en los sistemas bloques o traviesas recubiertas de elastómero es exactamente el material elástico situado entre el bloque o traviesa y la
placa principal que las caracteriza el que absorbe las vibraciones. En cambio, en los sistemas
de losa flotante el material elástico se sitúa entre losas de hormigón cumpliendo la misma
función. Cabe mencionar que dentro de este grupo deben incluirse las vías bituminosas (sistema de traviesas sobre losa bituminosa) ya que el propio asfalto proporciona la elasticidad
extra al sistema.
Por su lado, los sistemas con dos niveles elásticos tienen un comportamiento más deficiente
ante las vibraciones que obligan a disponer dispositivos correctivos en el carril o bajo sus placas de apoyo transformando el sistema de vía en una tipología híbrida con respecto a las de
losa flotante, incrementando consecuentemente el espesor y el coste de la superestructura.
Por último, es importante poner de relieve que los
sistemas con un nivel elástico (sistemas de apoyo
directo del carril), que se han recogido en la tabla 1
a solos efectos de su importancia histórica, están en
desuso en la actualidad exactamente por el hecho de
Figura 17. Medida de atenuación de vibraciones
que son extremadamente rígidos obligando en caso
Mediante carril estuchado en el Metro de Sevilla.
de precisar correcciones de geometría a picar la placa.
En virtud de lo anterior, el sistema de vía en placa más adecuado para la atenuación de las
vibraciones es el carril embebido aunque los sistemas de más de dos niveles elásticos e incluso los sistemas de dos niveles elásticos con medidas suplementarias antivibraciones pueden
alcanzar un nivel de atenuación próximo al de las vías clásicas con balasto.
26
3.3.- Ruido
Los primeros ensayos mundiales de medida de ruido se llevaron a cabo en el Sanyo Shinkansen concluyéndose que el nivel de ruido de las vía en placa era unos 5 dB(A) más alto que la
vía con balasto. En consecuencia, los japoneses comenzaron a trabajar en sistemas de losas
flotantes que atenuaban los niveles de ruido a valores próximos a la vía con balasto gracias a
la disposición bajo el carril de materiales con capacidad de absorción de ruido como materiales inorgánicos, cerámica u hormigón poroso.
Por su lado, los alemanes que trabajaron fundamentalmente en los sistemas monolíticos con traviesas constataron que los niveles de ruido medidos eran del orden de 4 dB(A) superiores a la vía
con balasto. Así, con objeto de reducirlos realizaron algunas innovaciones al sistema como la disFigura 18. Hormigón poroso utilizado en la vía RHEDA.
posición de una capa inferior de gravilla y una capa superior de hormigón poroso que permite
la absorción de parte del ruido producido garantizando unos niveles de ruido similares a los
de la vía tradicional con balasto.
Otras tipologías de vía sin balasto que presentan comportamientos aceptables frente a las emisiones sonoras son los sistemas de bloques o traviesas recubiertas de elastómero, que se
emplean en los países de influencia francesa, o los sistemas de carril embebido, desarrollados en los Países Bajos, cuyos niveles de ruido se son ligeramente superiores a los de la vía
sobre balasto. En estos casos, las medidas antirruido a llevar a cabo no son inherentes a la
estructura de la vía. Generalmente, se adoptan las soluciones clásicas de la vía con balasto.
27
Para el resto de sistemas de vía en placa (apoyo directo e indirecto del carril, traviesas sobre losa y losas con mortero no elástico) se obtienen niveles aceptables de reducción de
emisiones sonoras con la utilización de hormigones porosos como se ha descrito anteriormente para los sistemas japoneses de losas flotantes sin traviesas o para las placas monolíticas
alemanas con traviesas.
En virtud de lo desarrollado anteriormente, no parece existir un sistema de vía en placa que destaque
sobre los demás en relación a las emisiones de ruido.
En general, todos los sistemas de vía en placa presentan emisiones sonoras superiores a la vía clásica
y, por lo tanto, deben implantarse soluciones complementarias para reducirlos. Por último, es impor-
Figura 19. Instalación de bloques porosos de
hormigón en vía de traviesas sobre losa ATD.
tante mencionar que en muchos trazados urbanos la solución más efectiva para eliminar las
emisiones de ruido son los soterramientos de las líneas que trasladan el problema de selección
de una tipología de vía a su comportamiento en túneles que se ha analizado anteriormente.
3.4.- Mantenimiento
Con el incremento del tráfico ferroviario en los entornos urbanos, las bandas horarias para la
conservación se han convertido en uno de los tópicos más importantes para los administradores ferroviarios de todo el mundo que unido al interés por reducir al máximo los costes de
mantenimiento asegurando el correcto funcionamiento del sistema ha tenido como consecuencia la consideración de la vía en placa como una alternativa a la vía clásica sobre balasto.
28
Las operaciones de mantenimiento de la vía en placa se pueden clasificar en:
¾ mantenimiento preventivo o regular, que incluye la inspección visual, el amolado periódico del carril para eliminar las deformaciones debidas al desgaste o la lubricación de los
aparatos de vía;
¾ mantenimiento correctivo o irregular, que consiste en la reparación de fracturas o grietas,
la mejora de las condiciones de aislamiento eléctrico o correcciones locales de la geometría de la vía.
De entre todas las operaciones de mantenimiento y conservación de la vía sin balasto debe
destacarse la corrección geométrica. Si bien en las vías clásicas constituyen operaciones que
se realizan casi sistemáticamente en la vía en placa debido a su rigidez es un tipo de operaciones que se tiene tendencia a evitar debido a las dificultades y sobrecostes que representan. Por
ello, durante la construcción debe cuidarse mucho la geometría de la vía. Sin embargo, no
todas las tipologías de vía en placa tienen los mismos requerimientos de conservación y mantenimiento como se pondrá de manifiesto a continuación.
En los sistemas de carril embebido al sujetar de modo continuo el carril y carecer, por tanto,
de sujeciones puntuales, el desgaste del carril se produce mucho más dilatadamente en el
tiempo reduciéndose, en consecuencia, la frecuencia de operaciones de mantenimiento preventivo. Del mismo modo, la conservación correctiva necesaria también se reduce ya que:
¾ el soporte continuo del carril reduce las tensiones a que queda sometido el carril disminuyendo notablemente el riesgo de fracturas o grietas;
¾ en caso de rotura del carril, su sistema de sujeción continua permite la transmisión de las
tensiones a la placa soporte a lo largo de una corta longitud del carril;
¾ no existen elementos deteriorables por las inclemencias climáticas en las sujeciones.
29
En lo que se refiere a las correcciones geométricas, en general, son poco frecuentes si la ejecución ha sido rigurosa. En el caso de existir, se deberá desmontar la vía y volverla a montar
en la longitud en la que el defecto pueda afectar a la conducción del material móvil.
Por su lado, los sistemas de apoyo directo e indirecto de carril, como ya se ha mencionado,
se utilizan muy poco debido a las necesidades continuas de mantenimiento preventivo y correctivo de sus elementos (frecuencias similares a la vía con balasto) así como de la imposibilidad de corrección geométricas sin destrucción y reconstrucción de la vía.
En cambio, las operaciones de mantenimiento de los sistemas monolíticos con traviesas se
reducen a la inspección de las sujeciones y el control de la fisuración durante los primeros
meses tras la puesta en servicio. Una de sus principales ventajas, como ya se menciono en el
apartado dedicado a túneles, es la posibilidad de formar una junta de separación perfectamente marcada entre la subbase y la placa soporte que facilita, en caso necesario, la sustitución de
elementos deteriorados y, en consecuencia, la corrección geométrica.
En general, se calcula que las reducciones de costes de mantenimientos pueden alcanzar el
20% en relación con la vía de balasto tradicional. Y su vida útil se estima del orden de 40 a 50
años, si bien incluso en el caso de que se rompa la placa de apoyo debido a grandes fisuras,
seguirá existiendo un efecto de sujeción semejante al existente en vía con balasto, de forma
que las cargas de tráfico pueden absorberse con las traviesas.
Por su lado, los sistemas de bloques o traviesas recubiertas de elastómero tienen su gran
talón de Aquiles en la falta de total estanqueidad de los recubrimientos elastoméricos que en
caso de congelación del agua infiltrada se reduce considerablemente la vida útil de los
30
elastómeros. Aparte de esto, las operaciones de conservación e inspección durante
la explotación se centra en el sistema de
sujeción. Se aconseja realizar periódicamente revisiones de la eficacia del apriete
de las sujeciones. Asimismo, la sustitución
de elementos deteriorados es posible como
Figura 20. Comprobación de apriete en la sujeción Nabla
en el caso de las vías monolíticas con tra-
de una vía de traviesas recubiertas de elastómero Stedef.
viesas.
Los sistemas de traviesas apoyadas directamente sobre la losa soporte tienen la ventaja de
la sencillez de montaje, reparación y renovación. Entre ellas cabe reseñar las ventajas de los
materiales bituminosos por la sencillez de reconstrucción en caso de descarrilamientos ya que
el asfalto puede elaborarse rápidamente con la maquinaria usual empleada en carreteras aunque se deben alcanzar unos requisitos más exigentes, ya que su vida útil debe ser de 60 años.
Ello se consigue con una mezcla bien compacta, rica en aglomerante.
El comportamiento de los sistemas de losas frente a las operaciones de conservación es similar al de los sistemas monolíticos de traviesas: las operaciones de mantenimiento deben centrarse en las sujeciones y, en caso de requerir correcciones geométricas sus elementos son
fácilmente remplazables.
En el siguiente cuadro se extracta el comportamiento de cada una de las tipologías de vía en
placa frente a las operaciones de mantenimiento y conservación.
31
Tabla 3. Resumen del comportamiento de los distintos tipos de vía en placa frente a las operaciones de mantenimiento.
TIPO DE VÍA
Carril embebido
REPARACIÓN PREVENTIVA
Muy dilatada
en el tiempo
Apoyo directo
Frecuente
Apoyo indirecto
Frecuente
Bloques recubiertos
con elastómeros
Monolítico con traviesas
Traviesas recubiertas de
elastómero
Traviesas sobre losa
Losa flotante
con traviesas
Losas sobre mortero
no elástico
Losa flotante
sin traviesas
Periódica sobretodo
de sujeciones
Periódica sobretodo
de sujeciones
Periódica sobretodo
de sujeciones
Periódica sobretodo
de sujeciones
Periódica sobretodo
de sujeciones
Periódica sobretodo
de sujeciones
Periódica sobretodo
de sujeciones
REPARACIÓN CORRECTIVA
Muy dilatada
en el tiempo
Muy frecuente
en el tiempo
Muy frecuente
en el tiempo
Problemas con las filtraciones de agua
Remplace de
elementos posible
Problemas con las filtraciones de agua
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
CORRECCIÓN GEOMÉTRICA
Complicada
Necesidad de
reconstrucción
Necesidad de
reconstrucción
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
De acuerdo con lo anteriormente expuesto, la tipología de vía en placa que permite una mayor
reducción tanto de las operaciones como los costes de mantenimiento es el carril embebido
aunque, en caso de requerir, correcciones geométricas esta es de complicada realización. El
resto de familias salvo las de apoyo directo e indirecto del carril tienen un comportamiento
similar con la salvedad de los sistemas de bloques o traviesas recubiertas de elastómero en las
que debe extremarse las precauciones en caso de que puedan darse ciclos de congelación y
descongelación del agua infiltrada.
4.- CONCLUSIONES
El fuerte incremento de tráfico que están experimentando las redes ferroviarias urbanas y periurbanas obliga a los gestores de infraestructura a buscar soluciones frente a la degradación
de la vía que a su vez reduzcan tanto la necesidad de bandas como los costes de las operaciones de mantenimiento. Dentro de este contexto, la vía en placa, desarrollada en Japón para
líneas de alta velocidad con objeto de reducir el mantenimiento a la vez que las cargas y velo-
32
cidades de los trenes aumentan, se presenta como una alternativa clara a la vía clásica sobre
balasto en ámbitos metropolitanos.
En la elección de una u otra alternativa influye fundamentalmente el hecho de que el montaje
de la vía con balasto es muchos más económico mientras que, en contrapartida, en la vía en
placa las operaciones de mantenimiento son prácticamente inexistentes. En el ámbito urbano
existen además otros condicionantes que van a inclinar la balanza hacia el uso de la vía sin
balasto.
En primer lugar, la reducción de las operaciones de mantenimiento permite mantener más
tiempo en explotación comercial las infraestructuras minimizando la afección que dichas operaciones puede tener sobre el entorno: menos ruidos y vibraciones en horas nocturnas en las
que se llevaría a cabo la conservación, menos emisiones de gases contaminantes a la atmósfera de las ciudades ya de por sí bastante contaminados (recuérdese que las maquinarias de
mantenimiento son mayoritariamente de tracción diesel para minimizar el riesgo de electrocución), etc.
En segundo lugar, el trazado de infraestructuras en entornos metropolitanos obliga en muchas
ocasiones a la construcción de obras de infraestructura singular (especialmente túneles y viaductos). La vía en placa está especialmente recomendada para su uso en túneles ya que, además de reducir las secciones de túneles a excavar, proporciona unas condiciones adecuadas
para la evacuación de los pasajeros en caso de avería, incidencia, accidente o incendio. La
mencionada recomendación puede extenderse también a los viaductos donde la vía en placa
con un menor espesor en relación a la banqueta de balasto, permite aligerar las estructuras con
el consiguiente ahorro en el coste.
33
Por último, no debe olvidarse que en los entornos urbanos las estaciones son mucho más frecuentes y la instalación de vía en placa tiene la ventaja de facilitar las operaciones de limpieza
y evitar las siempre complicadas operaciones de bateo y perfilado de la banqueta de balasto
por la existencia de los andenes.
Las mayores reticencias al uso de la vía en placa en zonas urbanas vienen derivadas de la alta
rigidez del sistema que son origen de muchas emisiones de ruido y vibraciones. Sin embargo,
las grandes inversiones dedicadas a la investigación en estos campos han dado lugar a tipologías de vía en placa capaces de atenuar los niveles de ruido y vibraciones incluso por debajo
de los valores habituales en la vía con balasto.
De acuerdo con lo anterior es lógico pensar que existen muchas tipologías de vía en placa y
que cada una de ellas tendrá unos comportamientos específicos frente a los condicionantes
que caracterizan los entornos urbanos. A pesar de ello, todas las tipologías guardan un mismo
esquema estructural compuesto de plataforma, placa de base, placa principal, elastómeros,
sujeciones, carriles y, en su caso, traviesas. Sin embargo existen diferencias intrínsecas que le
confieren comportamientos muy dispares. Así, para poder abordar el problema de conocer la
tipología de vía en placa más adecuada para afrontar una determinada problemática inducida
por el ámbito metropolitano es necesaria su previa clasificación de las tipologías comerciales
de vía en placa en familias de características similares.
Como es lógico cada tipología de vía en placa presenta un campo de aplicación específico. En
el siguiente cuadro se resume las conclusiones alcanzadas del comportamiento de la vía en
placa a cada una de los aspectos urbanos estudiados.
34
Tabla 4: Resumen del comportamiento de los distintos tipos de vía en placa
TIPO DE VÍA
Carril embebido
Apoyo directo
Apoyo indirecto
Bloques recubiertos
con elastómeros
Monolítico
con traviesas
Traviesas recubiertas
de elastómero
Traviesas sobre losa
Losa flotante
con traviesas
Losas sobre mortero
no elástico
Losa flotante
sin traviesas
TÚNELES
RUIDO
VIBRACIONES
Menor sección
Fácil evacuac.
Dificultad de
evacuación
Dificultad de
evacuación
Dificultad de
evacuación
Facilidad de
evacuación
Dificultad de
evacuación
Necesidad de
soluciones extras
Buen
comportamiento
Mal comportamiento
Mal comportamiento
Humos en caso de
incendio
Mucha sección
Facilidad de
evacuación
Facilidad de
evacuación
Mal comportamiento
Necesidad de
soluciones extras
Necesidad de
soluciones extras
Necesidad de
soluciones extras
Necesidad de
soluciones extras
Necesidad de
soluciones extras
Necesidad de
soluciones extras
Necesidad de
soluciones extras
Necesidad de
soluciones extras
Buen
comportamiento
Necesidad de
soluciones extras
Buen
comportamiento
Necesidad de
soluciones extras
Buen
comportamiento
Necesidad de
soluciones extras
Buen
comportamiento
MANTENIMIENTO
Muy dilatada
en el tiempo
Muy frecuente
en el tiempo
Muy frecuente
en el tiempo
Problemas con las
filtraciones de agua
Remplace de
elementos posible
Problemas con las
filtraciones de agua
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
Remplace de
elementos posible
De acuerdo con el análisis realizado, las mejores opciones de vía en placa para su colocación
en túneles son los sistemas de carril embebido en caso de que las velocidades no sean muy
elevadas y, por lo tanto, no sean presumibles alteraciones geométricas por el paso de los vehículos y los sistemas monolíticos con traviesas o los sistemas de losas flotante sin traviesa en
caso de velocidades más elevadas. Las principales ventajas del sistema de carril embebido con
respecto a los demás son la posibilidad de circulación de vehículos neumáticos sobre la plataforma así como las condiciones óptimas de evacuación de pasajeros en caso de incidencia.
En lo que respecta a la atenuación de las vibraciones, el sistema de carril embebido es el más
ventajoso aunque los sistemas de más de dos niveles elásticos e incluso los sistemas de dos
niveles elásticos con medidas suplementarias antivibraciones pueden alcanzar niveles de atenuación similares. En relación al ruido, no parece existir un sistema de vía en placa que destaque sobre los demás. En general, todos los sistemas de vía en placa presentan emisiones sono-
35
ras superiores a la vía clásica y, por lo tanto, deben implantarse soluciones complementarias
para reducirlos. No obstante, la solución más efectiva ante ruidos es el soterramiento.
En virtud de lo anteriormente expuesto, la tipología de vía en placa que permite una mayor
reducción tanto de las operaciones como los costes de mantenimiento es el carril embebido
aunque, en caso de requerir, correcciones geométricas esta es de complicada realización. El
resto de sistemas salvo las de apoyo directo e indirecto del carril tienen un comportamiento
similar con la salvedad de los sistemas de bloques o traviesas recubiertas de elastómero en las
que debe extremarse las precauciones en caso de que puedan darse ciclos de congelación y
descongelación del agua que se pudiera infiltrar a través de los recubrimientos elastoméricos.
En base a los criterios anteriormente analizados, el sistema de vía en placa más adecuado para
su implantación en entornos metropolitanos es el carril embebido ya que:
¾ las secciones de los túneles son más reducidas;
¾ los vehículos neumáticos pueden circular por la plataforma;
¾ la evacuación de viajeros en caso de incidencia puede relizarse a través de la plataforma;
¾ el régimen vibratorio del carril tienen menor amplitud al carecer de traviesas y apoyar
continuamente el carril;
¾ la frecuencia de operaciones de mantenimiento es menor.
No obstante lo anterior, a medida que la velocidad de circulación de los trenes aumenta, el
sistema de carril embebido presenta el inconveniente de la reparación de los defectos geométricos del carril. En este sentido, otros sistemas de vía en placa parecen ser más adecuados
como los monolíticos con traviesas o las losas flotantes sin traviesas.
36
Por último, es importante destacar que en este trabajo no se han tenido en cuenta aspectos de
tipo económico a la hora de seleccionar la tipología de vía más adecuada para satisfacer los
condicionamientos que imponen los entornos metropolitanos debido fundamentalmente a la
escasez y poca fiabilidad de datos de este tipo. Así que una posible continuación de estos trabajos podría consistir en la consideración de aspectos económicos a la hora de seleccionar las
tipologías de vía en placa así como en la extensión del trabajo a la alta velocidad donde se
dispone de más experiencia del uso de la vía en placa.
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37
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