¿En qué
condiciones hay que proceder a renovar una línea férrea y su vía? ¿Cuáles son
las razones técnico-económicas que se deben cumplir para la toma de decisión de
efectuar tan importante inversión? La infraestructura ferroviaria de una línea está
compuesta de varios elementos o sistemas que hacen a la seguridad operativa, al
mejoramiento de los tiempos de viaje y confort del pasajero, a la baja de los
costos de explotación, entre otras cuestiones. Este es el primero de una serie
de artículos que abordarán, con mayor detalle, las distintas temáticas de este
sector específico.
Llega un momento de la vida útil de una línea ferroviaria
en donde su mantenimiento no garantiza que las condiciones estructurales de la
vía den respuestas satisfactorias a las nuevas exigencias de explotación
técnica de un servicio. Esto se verifica por el envejecimiento gradual de sus
distintos componentes, deterioro progresivo producto de la repetición cíclica
de las cargas, fatiga de materiales, deficiente mantenimiento, factores
climáticos o bien, porque la nuevas exigencias de explotación tornan
incompatibles a la infraestructura existente.
Las nuevas exigencias técnicas de la vía se
obtienen de actualizar sus parámetros de diseño geométrico y estructural,
adaptando la misma a exigencias superiores a la de la vía original fruto de la
modernización del material rodante, de la resistencia mayor de sus componentes
y de la incorporación de nuevas tecnologías, sobre todo la electrónica
vinculada con los sistemas de señalamiento y de seguridad. Esto implica tener
en consideración mayores velocidades de circulación, mayores pesos por eje, mayores
exigencias de confort de viaje, incrementos de tráfico, factores inherentes a
la seguridad operativa, entre otras.
Con
prioridad a toda actividad se debe analizar la factibilidad de la explotación de
la línea considerando cuestiones de sostenibilidad económico y medio ambiental
luego de garantizar, entre cabeceras y estaciones intermedias, un flujo de
pasajeros y/o volúmenes de carga que amerite la inversión, asegure su
amortización en un plazo razonable, y, sobre todo, contribuya al bien social,
constituyendo el modo ferroviario un pilar esencial del transporte sustentable.
También, en algunos casos ciertos tramos de vía
se aproximan a los límites admisibles de seguridad operativa, circunstancia que
debiera resolverse de inmediato interviniendo la zona afectada con la
realización de los trabajos que resulten necesarios o bien estableciendo restricciones
temporarias de velocidad a la circulación de los trenes, degradando la calidad
de prestación del servicio. A la larga, habrá que planificar su renovación.
Cuando estas circunstancias globales se
verifican en una línea ferroviaria, se deberá proceder a practicar la renovación
integral de sus elementos y/o sistemas de elementos constitutivos, con su
correspondiente modernización y actualización tecnológica entre los que se
encuentra la estructura de vía.
Si bien se habla de una renovación integral de la
línea, lo cual significa toda su infraestructura, resulta posible la
planificación y realización de los trabajos en distintas etapas, en función de
su estudio, implementación y disponibilidades económicas presupuestarias. Las
bondades cualitativas de los nuevos servicios implementados, que se obtendrán
de dicha renovación, se conseguirán en forma completa a la finalización de todas
las tareas previstas.
Entre las tareas que se deberían realizar,
además de las propias correspondientes al paquete estructural de la vía se
encuentran, el estudio de los pasos a nivel, resolviendo los más conflictivos
según el volumen del tráfico vial en cruces bajo o sobre nivel, la
actualización de las protecciones en los cruces ferroviales a nivel que
subsistan, la construcción de vías auxiliares y desvíos de sobrepaso, la actualización
del layout de aparatos de vía de nueva tecnología, la modernización de la
fuente energética tractiva pasando de líneas diesel a electrificadas y de electrificación
por tercer riel a catenaria, la eventual expropiación de tierras a terceros
para mejoras del trazado y las actuaciones en obras de arte entre otros.
También suele incluirse en una renovación
integral la actualización de los sistemas de señalización y de seguridad,
comunicaciones, enclavamientos, bloqueos, longitud de circuitos de vía, protecciones
activas para terceros, etc.. Conjuntamente se abordaría la necesidad del
cerramiento de toda la zona de operaciones ferroviarias por cuestiones de
seguridad.
Como se ve claramente, la renovación de una
línea férrea implica una amplia multiplicidad de tareas. Resumiendo: ¿En qué
consiste esta renovación integral? Consiste en la actualización técnica de
todos sus componentes, dimensionándolos a las nuevas condiciones que se establezcan,
generalmente más exigentes que las actuales, con el objeto de alcanzar mejores
condiciones de la explotación.
Dentro de las variables a considerar existe un
tema que no resulta posible soslayar y es que nuestras líneas generalmente se
caracterizan por ser de tráfico mixto, conviviendo al mismo tiempo dos tipos de
explotación bien diferenciados a los que se debe compatibilizar para que no
decaiga en ninguna de las dos tipologías de servicio el nivel de calidad
ofrecido en la operación: el transporte de pasajeros y el de carga.
Se debe tener en cuenta que una renovación
integral, exige la ocupación de la vía para el desarrollo de las distintas
tareas lo cual obliga a la interrupción del tráfico durante períodos de tiempo
importantes, produciendo alteraciones al servicio de transporte. Para limitar
estas complicaciones al tráfico y minimizar las alteraciones y dificultades
ocasionadas, es importante establecer una minuciosa programación de las tareas
previstas.
Para el
desarrollo de la obra resulta necesaria la implantación de medidas de seguridad
que se reflejen en los pliegos de especificaciones, que por lo general son de
dos tipos: de circulación y de personal. Las medidas de seguridad de
circulación corresponden a la implementación de precauciones al paso de las
formaciones, a prever la circulación de trenes de trabajo, así como en el caso
de vía doble a establecer restricciones de velocidad para la vía contigua; y
las de personal corresponden tanto para los obreros de la contratista como para
el personal de la propia administración ferroviaria.
Entonces,
replanteando la problemática indicada ¿Qué se entiende por infraestructura
ferroviaria? En un sentido laxo es el conjunto de todos los elementos que
permiten a un tren circular por un camino unidireccional con seguridad
operativa; esto es: la vía misma y toda su estructura soporte, las obras de
arte, los pasos a nivel, el sistema de tracción, el sistema de señalamiento,
estaciones e intersecciones ferroviales a distinto nivel, etc. En un sentido
más estricto se entiende a la infraestructura de una vía a la parte más
profunda del paquete soporte, también llamada plataforma.
LA VIA: CAMINO UNIDIRECCIONAL DE RODADURA PARA
VEHICULOS GUIADOS
Resulta necesario garantizar en forma segura y
en condiciones de confort la rodadura y guiado del material rodante
transmitiendo a cada capa soporte tensiones admisibles dentro de los rangos tolerados
y con pequeñas deformaciones elásticas en las distintas capas de asiento.
Una renovación de la vía no implica la
construcción de nuevos terraplenes o la apertura de trincheras nuevas, las
tareas que se ejecutan generalmente son la ampliación de desmontes o el
recrecido de terraplenes para obtener sendas de inspección o soportar las
tareas de ripado o desplazamiento lateral de la vía.
Las nuevas exigencias de la plataforma, que de
acuerdo a su constitución puede ser natural, mejorada o artificial, están dadas
por un aumento de su capacidad portante y de esta necesidad se desprenden
eventuales tareas que implican un tratamiento en la capa de coronamiento con
aporte de suelos de superior calidad al existente y/o tratamientos con
suelo-cal o suelo-cemento y la colocación de geotextiles que permitan el
drenaje de las aguas de lluvia y eviten el ascenso de los finos, y/o
la colocación de geomallas que aumenten la capacidad portante.
El
alcance de estos trabajos puede comprender también el nivelado de la plataforma
y la conformación de pendientes transversales del 3 al 4 % para un rápido
escurrimiento de las aguas de lluvia. La problemática más importante, vinculada a la
plataforma, es la presencia de agua en la misma, que produce daños
estructurales: disminuye su capacidad portante, genera asentamientos que
modifican la geometría original, expande a los suelos arcillosos y contamina
las capas superiores del balasto, pudiendo ocasionar colapsos de terraplenes e inestabilidad
de sus taludes.
Para entender como es el comportamiento estructural
de una vía sobre balasto, se puede observar la Figura 1; en ella puede verse
que por encima de la plataforma se ubica la superestructura integrada por las
capas de asiento y el emparrillado.
Ampliando lo expuesto, se recuerda que la
superestructura se compone de:
a)dos rieles
paralelos que guían unidireccionalmente, a través de las pestañas de las ruedas
a los vehículos, transmitiendo las cargas por eje que reciben;
b)elementos
transversales denominados durmientes, sobre
los que se fijan los rieles. Su función principal es mantener la separación
entre rieles, denominada trocha,
c)los sistemas de fijación del riel al
durmiente,
d)las capas
de asiento, una de las cuales es el balasto
de piedra compuesto de elementos granulares gruesos y de canto vivo, que
constituye una fundación pseudo elástica al emparrillado otorgándole
resistencia a los desplazamientos longitudinales y transversales y disminuyendo
la transmisión de carga con la profundidad al aumentar las superficies de
contacto. Este puede a su vez dividirse en balasto y sub balasto.
Resulta por lo tanto necesario, en el caso de
una renovación de vía, evaluar la mejora de la plataforma, la conformación de un
emparrillado integrado por una enrieladura mediante riel largo soldado con
fijaciones elásticas que garanticen su fuerza de apriete a lo largo de su vida
útil, utilización de durmientes más pesados con el fin de obtener una mayor
estabilidad y la renovación de las capas de asiento y del balasto de piedra en
particular.
También se deberá intervenir, en la medida de
las posibilidades, los parámetros de diseño geométrico; esto es incrementar los
radios de curvas circulares horizontales e introducir curvas de transición de
entrada y salida a las mismas donde no existan, adecuación de los peraltes a
las nuevas velocidades, introducción y mejora de los acuerdos verticales
existentes y de los parámetros de diseño geométrico de los aparatos de vía con
nuevos ángulos de cruce, como así también la actualización y refuncionalización
de los pasos a nivel según las exigencias normativas.
Figura 1: perfil longitudinal (arriba) y transversal (abajo)de una vía
(1)
TAREAS COMPRENDIDAS EN UNA RENOVACION
DE VIA
Una renovación comprende,
en primer lugar, la localización y caracterización de su estado, la identificación
de los materiales existentes, como los parámetros geométricos que la caracterizan,
antes del inicio de los trabajos. Se habla del relevamiento, en sentido amplio,
no solo topográfico. A partir de lo existente se debe iniciar el proyecto, que
es el punto de partida de la renovación. Una vez realizado el proyecto, se desarma
la vía, se retira todo el balasto para posteriormente mejorar el suelo en los
sectores que fuera necesario. Existe una variante en este punto que es el
desguarnecido de balasto, operación apta según los casos y las posibilidades en
cuanto a maquinaria disponible.
Una vez retirados los
materiales originales se procede a construir la superestructura para conformar
el riel largo soldado y las capas de asiento con: los riegos de balasto, la
colocación del emparrillado de vía, los sucesivos levantes hasta obtener la
geometría del proyecto, y las soldaduras de rieles. Finalmente se procede a estabilizar
la vía y realizar la liberación de tensiones. La simultaneidad de las operaciones
de estabilización son dependientes de la maquinaria disponible. No es lo mismo
renovar vía con un tren de renovación integral que, realizarlo con equipamiento
menor más equipos mecanizados pesados de nivelación, alineación y perfilado además
del correspondiente tren de trabajo de vagones tolva y plataforma, pórticos,
etc. que acercan los materiales a la zona de trabajo.
Partimos entonces del
proyecto básico y la ingeniería ejecutiva de detalle como el primer hito de
toda renovación de vía. En este proyecto se debe analizar la planialtimetría
existente y proyectar uno nuevo basado en un profundo y pormenorizado estudio
del trazado según las futuras exigencias de explotación, con el fin de mejorar cualitativamente,
en la medida de las posibilidades, el anterior.
En un proyecto deben
quedar perfectamente detallados entre otros aspectos los espesores de las capas
de asiento y en particular del balasto existente bajo los durmientes, que se
determinan previo a la renovación, mediante la ejecución de sondeos y
calicatas. Además de esta cuantificación de espesores se deben caracterizar
geotécnicamente la plataforma existente con determinación de las tensiones
admisibles y capacidad portante, a partir de ensayos.
Al ser el tren un
elemento guiado a través de la vía, es imprescindible determinar las
envolventes limitantes en relación a los gálibos: altura de la catenaria sobre
el plano de rodadura para líneas electrificadas por contacto superior,
distancia de la cara activa del riel respecto a columnas de electrificación,
bordes de andén, puntos fijos existentes como pasos a nivel y obras de arte de
tablero abierto que no se renovaran en una primera etapa, etc. Además deberá
identificarse los servicios afectados de la traza. Estos relevamientos complementarán
la toma de datos de las cotas de nivel de la vía primitiva, el relevamiento
topográfico propiamente dicho.
El proyecto
materializará la vía a partir de la planta pero especialmente a partir de los
perfiles longitudinales mejorando los valores de las pendientes y rampas y uniformando
las mismas con el fin de homogeneizar sus valores y aumentando su longitud y correspondientes
acuerdos verticales. Para que el proyecto sea completo y coherente se aportará
los perfiles transversales acordes con la sección tipo adoptada y la planialtimetría
proyectada. Estos surgirán a partir de los estudios de las curvas circulares
horizontales existentes y su actualización, con indicación de sus radios,
desarrollos, tangentes, ángulos al centro, nuevos peraltes, magnitud de las
flechas, etc. Se indicará asimismo las características y longitudes de las
curvas de transición de entrada y salida, en las cuales se introducirán las
rampas de peraltes.
Los planos de planialtimetría
junto con los perfiles transversales serán la parte visible de la obra
indicando dónde se deberá realizar levantes o rebajes consistentes entre la
cota de la vìa antes y después de la renovación. Otros estudios, como la compensación
de masas en los movimientos de suelos necesarios aportarán datos
imprescindibles para la organización de los trabajos.
El proyecto incluirá a su vez proyectos de los elementos singulares, como son la renovación y modernización tecnológica de los aparatos de vía, asegurando su perfecto funcionamiento para las velocidades de diseño con la adecuación de sus tangencias y ángulo de desviación.
Como estudios particulares
también se analizarán las condiciones
hidrológicas de la cuenca hídrica, a los efectos de analizar la funcionalidad y
secciones de escurrimiento de cada una de las obras de arte, pudiendo resultar
necesario en algunos casos el incremento de las luces en alcantarillas y puentes.
Respecto a las obras de arte se deberá
realizar un estudio de las condiciones estructurales de las mismas con un
análisis de las pautas de diseño correspondientes a los tráficos actualizados y
teniendo en cuenta los efectos dinámicos y la fatiga que se producen en los
materiales, verificando cimentaciones, estribos, pilas, tableros, muros de ala
y todo otro componente estructural.
Entre las obras de arte y la vía corrida se
deberá estudiar la diferencia de rigideces entre terraplenes y obras de arte, compatibilizando
sus rigideces y tomando como base la deformación experimentada por el paso del
tren en ambas estructuras, y mediante la introducción de cuñas de transición con
una rigidez variable, llevar la deformación del terraplén a la misma que
sostiene el puente.
Otro
aspecto, que también configura una tarea de proyecto e ingeniería es la transformación de puentes de tablero
abierto a tablero cerrado, ya que cuentan estos últimos con una capa de balasto
que minora las diferencias de rigideces permitiendo un comportamiento más
homogéneo.
Respecto los pasos a
nivel (otro punto singular), se establecerán las protecciones de circulación que
resulten necesarias para alcanzar la máxima seguridad de circulación a los
vehículos carreteros y el servicio ferroviario, contemplando la posibilidad, en
aquellos que su tránsito medio diario anual lo justifique, reemplazarlos por cruces
a distinto nivel, cerrando aquellos que resulten factibles, con el fin de eliminar
potenciales puntos de conflicto.
Será requisito del proyecto contemplar las cuestiones medioambientales y sociales de los territorios involucrados en la traza, analizando la compatibilización de crecimientos demográficos o implantación de nuevos centros urbanos con la localización de nuevas estaciones, factores de riesgo, aumento de ruidos y vibraciones, etc., que pueden verse modificados por las nuevas características y exigencias de la futura operación.
Otros aspectos técnicos
característicos de este tipo de proyectos y que complementarían al proyecto
ejecutivo están constituidos por la definición del esquema y metodologías de
desarme de la vía existente y armado de su nueva tipología y sus materiales
constitutivos; determinación de los cómputos y presupuestos, potenciales
proveedores de origen nacional y extranjero y logística de su provisión y transporte
a obradores y a pie de obra, la preparación de especificaciones técnicas,
planificación de obradores principales y secundarios con vías de
estacionamiento para los trenes de trabajo, almacenajes y logística de
materiales, etc. Resulta
necesaria una correcta programación de las tareas emergentes del proyecto dada
la importancia y magnitud de cada uno de los trabajos involucrados y sus
consecuencias operativas en la circulación.
La totalidad de todos
estos estudios técnicos proporcionarán información de base para la elaboración
de los respectivos pliegos licitatorios con sus correspondientes
especificaciones técnicas generales y particulares, como marco regulatorio bajo
los cuales se materializará el objeto del contrato: la renovación de la vía.
*Figura 1: sección longitudinal y transversal de una vía de balasto
adaptada por Esveld (2001)
(carril significa riel; traviesa significa durmiente)
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderEliminar