CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE VÍA FÉRREA

1. CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE VÍA FÉRREA

2. Área de Mantenimiento UBICACIÓN DEL ÁREA DE MANTENIMIENTO DE VÍA DENTRO DEL IAFE

3. UBICACIÓN DEL GRUPO DE VÍA FÉRREA DENTRO DEL IAFE Tramo Caracas Cúa Vía férrea

4. DATOS DEL TRAMO CARACAS-CÚA LONGITUD TOTAL 41,377 Km CANTIDAD DE TÚNELES 24 50% Túnel más largo: Tazón ( 6,905 km ) CANTIDAD DE VIADUCTOS 27 20% Viaducto más largo: Viaducto 5-3 ( 1,169 Km ) CANTIDAD DE TERRAPLENES 52 28% Terraplén más largo: Terraplén 2 ( 1,948 km )

5. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA El sistema de ferrocarril convencional es un sistema de transporte terrestre en el que los vehículos se apoyan sobre el camino de rodadura por intermedio de elementos rotativos metálicos. En lo que se refiere a la vía férrea, se tiene que ésta se compone de dos grandes elementos que son: INFRAESTRUCTURA SUPERESTRUCTURA

6. CUNETA TALUD DE CORTE Superestructura CARRILES TRAVIESAS BALASTO CAPA ASFÁLTICA CUNETA Infraestructura PLATAFORMA COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA

7. Corte Trinchera Estructura de asiento Media ladera Terraplén INFRAESTRUCTURA Puentes Túneles Viaductos Obras de fábrica Pontones Muros Drenaje COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA INFRAESTRUCTURA

8. MEDIA LADERA TRINCHERA COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA CORTE Es una explanación que se realiza cortando terreno natural con grandes pendientes para llevarlo a la pendiente de proyecto. Pueden ser en trincheras o media ladera. MEDIA LADERA Se dice cuando en el corte queda de un lado del mismo, un talud y del otro una depresión. TRINCHERA Es un corte en el que la explanación queda entre dos taludes originado por el movimiento de tierras. En el tramo se pueden encontrar con claridad dos (2) trincheras importantes como son las llamadas Trinchera Norte y Trinchera Sur.

9. TERRAPLEN COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA TERREPLÉN Es un proceso de explanación que se realiza construyendo una plataforma de determinada altura mediante el relleno y la compactación de capas sucesivas hasta llegar al nivel de la cota predefinida en el proyecto. En el tramo se pueden encontrar con estas características alrededor 51 terraplenes.

10. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA PUENTES Son estructuras de gran envergadura que permiten el paso sobre grandes cauces de agua (ríos, lagos, entre otros). En el tramo no hay puentes. VIADUCTOS Son estructuras de gran envergadura que pueden ser de concreto o metálicos en su plataforma, que permiten el paso en desnivel (elevación) a través de otras vías, pasos de agua y terreno natural. En el tramo existen veintisiete (27) viaductos en total, de los cuales diecisiete (17) poseen la plataforma de acero y el resto (10) tienen su plataforma de concreto.

11. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA VIADUCTO 4-1

12. Portal Norte Túnel Sabaneta COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA TÚNELES Son excavaciones longitudinales de gran magnitud realizadas con maquinaria especial (Topas) a través de grandes cuerpos de tierra como montañas, colinas o pequeños cerros.Nuestro tramo posee 24 túneles en total.

13. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA PONTONES Constituyen una forma de drenar transversalmente a la vía medianos cauces de agua (drenajes naturales de cerros, riachuelos eventuales y otros), en su mayoría son de concreto. En el trazado se pueden encontrar en el “tramo 6” que comprende entre otros a la estación Cúa. MUROS Pueden ser de contención o portantes, su principio es el mismo salvo que en los portantes se diseñan para soportar cargas verticales adicionales. Pueden ser de tierra (presas), de piedra (gaviones, piedra bruta) o de concreto, ya sea armado o proyectado. En el tramo hay en su mayoría de contención de concreto proyectado atirantados, y en otros casos de gaviones, estos últimos utilizados en los drenajes adyacentes a la vía. Se localizan en su mayoría en los denominados tramos “3 y 4”.

14. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA DRENAJES Los hay longitudinales, transversales y varios, como su nombre lo indica su función es drenar las aguas provenientes tanto de corrientes fijas como de lluvia. En el tramo se pueden encontrar varios de ellos entre los que se pueden mencionar están los longitudinales como las cunetas de concreto, los brocales, los canales trapezoidales y canales de diferente sección, los transversales como las alcantarillas, sumideros, cajones de paso y otros. Entre los llamados varios están todos los drenajes adyacentes al tramo como obras de concreto para canalización de quebradas, canales rectangulares y de forma variada, torrenteras entre otros.

15. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA CAPA ASFÁLTICA Es la capa que soporta y reparte las cargas transmitidas por la capa de balasto, se constituye de materiales provenientes de Cantera o río como arena, grava fina o materiales productos de la trituración del balasto mezclados, también puede estar formado por mezcla asfáltica tipo II ó III mezclada en caliente o en frío como es el caso del tramo Caracas-Cúa. Funciones • Proteger la parte superior de la plataforma impidiendo la erosión por ataque directo del agua. • Permitir un drenaje rápido, en el tramo se adoptó manejar una pendiente no mayor al 2%. • Repartir las cargas a la plataforma, recibidas de la capa de balasto. • Impedir el ascenso de las arcillas presentes en las plataformas.

16. 30 cm COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA SUPERESTRUCTURA BALASTO Es el elemento situado entre las traviesas y la capa asfáltica. En nuestro tramo ferroviario el espesor mínimo de la capa de balasto por debajo de traviesas y hasta la capa asfáltica es de 30 cm. El tipo de roca usada en el tramo Caracas-Cúa es roca silícea. La forma característica de este elemento es de bordes angulosos y no redondeados, con el fin de oponerse a los desplazamientos de la vía.

17. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA BALASTO • Objetivo • Amortiguar las acciones que ejercen los vehículos sobre la vía. • Reparte uniformemente las cargas. • Impide el desplazamiento de la vía. • Facilita la evacuación de aguas. • Protege los suelos de la plataforma. • Permite la recuperación geométrica de la vía.

18. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA PROPIEDADES DEL BALASTO

19. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA TRAVIESAS Son el elemento que transmite todos los esfuerzos producidos por el paso del ferrocarril hacia el balasto. Tradicionalmente, las traviesas solían construirse en madera hasta que su escasez hizo que se fabricaran con otras materiales como el concreto o materiales de fundición. En la actualidad, en algunos casos específicos se siguen utilizando las traviesas de madera. En particular en el tramo Caracas-Cúa las traviesas utilizadas son de concreto con excepción de las utilizadas en los aparatos de vía las cuales son de madera. Las traviesas de concreto instaladas en el tramo son monobloque tipo DW y fabricadas en Barquisimeto Estado Lara por INFERCA

20. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA TRAVIESAS

21. Pendiente 1/20 225 mm 300 mm 2500 mm COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA Traviesas de concreto Modelo Ecoopere 70 DW Resistencia = 500 Kg/cm2 Peso = 315 Kg Traviesas de madera para aparatos de vía Estas traviesas son fabricadas en Italia con materia prima de Camerún. Las traviesas de madera representan un 6,7% del total de traviesas del tramo.

22. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA SUJECIONES Elemento o conjunto de elementos que fijan el carril a la traviesa. En la mayoría de los casos impide el movimiento entre el carril y la traviesa. • TIPOS EN CUANTO A SU FUNCIÓN • Rígidas • Elásticas • Directas • Indirectas • Deslizantes • Antideslizantes

23. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA SUJECIONES NABLAS, Esquema

24. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA SUJECIONES (Funciones) • Mantener el ancho de vía • Evitar el vuelco del carril • Mantener el apriete vertical sobre el patín de carril, evitando que se pierda el contacto entre éste y la traviesa • Impedir el desplazamiento longitudinal del carril en relación con el durmiente • Conseguir un módulo de elasticidad adecuado en el apoyo del carril sobre la traviesa (en traviesas de concreto) • Proporcionar aislamiento eléctrico

25. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA SUJECIONES Las sujeciones utilizadas en el tramo son tipo Nabla RNTC • Estas son sujecioneselásticas ya que se deforman por las acciones de carga que le transmite el carril • Son sujecionesdirectas ya que existe un único elemento que realiza la unión de la fijación al carril y al durmiente • Son nodeslizantes ya que no permiten el desplazamiento longitudinal del carril

26. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA Características de las sujeciones Nabla • Aislamiento Eléctrico 10000 MΩ • Esfuerzo de apriete medio al perno 2 a 2,5 Ton • Esfuerzo de apriete medio al patín 1 a 1,3 Ton • Rendimiento 0.5 a 0.6 • Resistencia al deslizamiento longitudinal por carril y traviesa > 2 Ton

27. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA JUNTAS AISLANTES Conjunto de piezas de diferentes materiales con los que se unen o embridan dos carriles, aislando corrientes eléctricas. Esta operación se realiza en fabrica o en campo.

28. Cabeza Alma Patín COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA CARRILES Es el elemento fundamental de la estructura de la vía y actúa como calzada, dispositivo guía y elemento conductor de corriente eléctrica. Perfil del riel utilizado en el tramo es del tipo Vignole (Perfil de patín plano), el cual consta de tres partes fundamentales.

29. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA CARRILES • CABEZA: Parte destinada a entrar en contacto con las ruedas y pestañas. Su ancho debe permanecer siempre entre 65 y 72 mm. El lado que está en contacto con la pestaña de la rueda se denomina cara activa. • ALMA: Esta ideada para transmitir los esfuerzos de la cabeza al patín. Por eso, el espesor es su característica fundamental. Normalmente los espesores varían de 15 a 17 mm. • PATIN: Su objetivo es transmitir los esfuerzos a las traviesas además de dar una resistencia adecuada al vuelco. Normalmente la relación altura del riel y ancho del patín está entre 1.1 y 1.2.

30. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA CARRILES (Funciones) • Resistir directamente las tensiones que recibe el material rodante y transmitirlas a los elementos que componen la vía. • Guiar las ruedas en su movimiento • Servir de conductor de corriente eléctrica precisa para la señalización y la tracción en líneas electrificadas.

31. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA Características de los carriles • La superficie de rodadura del carril debe ser lisa, aunque debe existir rugosidad para garantizar la adherencia de la rueda al carril. • La deformación bajo carga tiene que ser de tal naturaleza que sus características geométricas se encuentren dentro del intervalo que limita una calzada de buena calidad. • Robustez del carril, el peso del mismo garantiza una seguridad al material rodante de grandes cargas y elevadas velocidades. • Elasticidad para actuar frente a acciones dinámicas que existen entre el vehículo y la vía.

32. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA METODOLOGÍA DE INSTALACIÓN Barra larga soldada Anteriormente la vía era conformada por barras unidas a través de juntas mecánicas (eclipsas). En el tramo Caracas-Cúa se conforma la vía a través de barras elementales de 24 m, soldadas entre sí con soldaduras aluminotérmicas. Proceso de soldadura aluminotérmica

33. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA METODOLOGÍA DE INSTALACIÓN El transporte y la manipulación de carriles tiende a ser difícil a causa del peso de estas piezas y su longitud ya que es peligroso por el simple hecho de inducir deformaciones plásticas que puedan inutilizar el trabajo de estos elementos en la vía. • Proceso de soldadura aluminotérmica • Es el proceso de unión por el cual se forma la barra larga. La soldadura aluminotérmica es suministrada por parte de RAILTECH. • Pasos esenciales • Separación deseada entre carriles • Alineación vertical y horizontal de los carriles • Confección y colocación del molde • Precalentamiento • Colada • Proceso final

34. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA CONTROL GEOMÉTRICO A través de una inspección visual y con el equipo de medición de vía se realiza el control geométrico de la vía y allí se observa los defectos ondulatorios, desgaste de la cara activa del carril, desgaste de la superficie del carril, patinazos, entre otros. Luego que se le hace este control geométrico visual y mecánico se continúa con la corrección de los defectos con los equipos: amoladora de carril ondulatoria y devastadora de superficie. CONTROL ULTRASÓNICO Permite descubrir el origen de los defectos, si los hubiese. Se coloca sobre el carril un líquido que permite que halla un mejor deslizamiento de los cristales de onda sónica, de diferentes ángulos.

35. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA LÍQUIDOS PENETRANTES Se utiliza para determinar si existen defectos en la composición física del carril (fisuras), estos líquidos se aplican de la siguiente forma: un primer líquido para la limpieza del carril, luego el líquido que va a penetrar en la fisura (en caso de que existan), seguidamente se limpia la superficie y se aplica el último líquido que es el va a revelar la existencia fisuras. De aparecer, este color rojo es indicativo de que existen fisuras.

36. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA NEUTRALIZACIÓN DE TENSIONES Por efecto de las variaciones de temperatura en horas distintas de un mismo día, se producen esfuerzos de compresión y tracción que son diferentes en cada tramo de la BLS, que producen deformaciones tanto en planta como en alzada. Por esto se deben igualar la temperatura del carril dentro de unos límites fijados por la región donde se instala. Se recomienda que esta temperatura de fijación en el montaje sea menor que la de neutralización. La finalidad es lograr que la temperatura de fijación de los carriles sea igual o muy parecida a lo largo de toda la BLS soldada.

37. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA NEUTRALIZACIÓN DE TENSIONES, tipos La neutralización de tensiones puede hacerse por calentamiento solar de los carriles, este se ejecuta de manera natural y lo que se trata de evitar que sea entorpecida por rozamientos y conseguir que la temperatura en toda la barra sea la misma. Liberación por tracción, este procedimiento se basa en la aplicación de tensores hidráulicos fijados en uno de sus extremos y debe estar suficientemente fijo en el otro extremo.

38. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA APARATOS DE VÍA La vía es un elemento unidireccional, pero a su vez presenta diversos inconvenientes desde el punto de explotación, ya que en condiciones normales se presenta la necesidad de realizar cruces, alcances, apartado del material, de esta circunstancia surge la necesidad del aparato de vía, la función de este dispositivo es asegurar la continuidad de la vía para un trayecto o ruta seleccionado entre varios, divergentes o secantes.

39. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA APARATOS DE VÍA, clasificación • Existen diversas clases de aparatos de vía, pero estas se pueden reducir en desvíos y travesías. • Los desvíos permiten el paso de una vía a otra, cuyos ejes son tangentes. Su estructura es: cambios, carril de unión y cruzamientos sencillos. • Las travesías permiten también el paso de una vía a otra, pero los ejes se cortan. Su estructura es: cruzamientos sencillos, carriles de unión, cruzamiento doble, carriles de unión y cruzamientos sencillos

40. Zona Carriles de unión Zona Cruzamiento Zona de Cambio COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA APARATOS DE VÍA, partes fundamentales

41. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA APARATOS DE VÍA, partes fundamentales Zona de Cambio: Es la zona de un aparato de vía donde se selecciona la vía por la cual se va a circular. Pueden ser de accionamiento manual o electro-mecánico. 6 Elementos principales: 1 Contragujas 2 Agujas 3 Dispositivo de anclaje 4 Almohadilla de talón 5 Cojinete de resbalamiento 6 Tirantes 7 Placas especiales 5 1 2

42. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA APARATOS DE VÍA, partes fundamentales Zona de Carriles de Unión: Se compone de cupones de carril que destinados a unir la zona de cambio y de cruzamiento

43. 3 3 2 1 COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA APARATOS DE VÍA, partes fundamentales Zona de Cruzamiento: Es la zona de un aparato de vía se hace efectivo el cruce de una vía a otra. Muchas de las inspecciones de seguridad van orientadas a esta zona y a la zona de cambio. Elementos principales: 1 Patas de liebre 2 Corazón 3 Contracarriles

44. COMPONENTES DE LA VÍA FÉRREA DEL TRAMO CARACAS-CÚA APARATOS DE DILATACIÓN Son dispositivos que absorben los movimientos de las zonas de respiración en la barra larga soldada. Estos movimientos son causados por la variación de temperatura en el ambiente y su función es absorber total o parcialmente la dilatación del carril, manteniendo la continuidad del camino de rodadura. En nuestro tramo debido a que la variación de temperatura no es tan elevada, sólo se concibieron dos aparatos de dilatación en el viaducto 1-1 (uno en cada vía).

45. GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA • Se define la geometría en planta de la vía en un plano horizontal. A través de la geometría en planta es posible realizar el trazado de la vía. • Elementos de la vía en planta: • Rectas • Curvas de transición • Curvas circulares Recta Transición Circular Recta Transición

46. 1435 mm h GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA Ancho de vía: Es la mínima distancia entre las caras activas de las cabezas de los carriles, a 15 mm. por debajo del plano de rodadura. Peralte: es la diferencia de cota entre el carril derecho e izquierdo, es utilizado en la vía para contrarrestar la fuerza centrífuga producida por la trayectoria circular.

47. FLECHA M punto medio de la cuerda GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA Flecha: es la distancia medida al punto medio de una cuerda entre la cuerda y la curva. Alabeo: Se llama así a la distancia del punto de superficie de rodadura del carril de una vía, donde debía apoyar la cuarta rueda de un vehículo, al plano determinado por los tres puntos de apoyo de las otras ruedas en los carriles. En la práctica se determina por la diferencia de los peraltes de dos secciones de la vía, separadas una distancia determinada.

48. ALABEO GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA Alabeo: Se llama así a la distancia del punto de superficie de rodadura del carril de una vía, donde debía apoyar la cuarta rueda de un vehículo, al plano determinado por los tres puntos de apoyo de las otras ruedas en los carriles. En la práctica se determina por la diferencia de los peraltes de dos secciones de la vía, separadas una distancia determinada.

49. GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA • Rectas: son curvas con radio infinito y tienen un peralte teórico nulo. • Curvas circulares: son curvas de radio y peralte constante. • Curvas de transición: Las curvas de transición con curvas concebidas para la unión de rectas y curvas circulares. • Estas son curvas de radio decreciente, desde radio infinito (recta) hasta un radio mínimo (curva circular). • Son curvas de peralte creciente, desde peralte mínimo h=0 (para rectas) hasta peralte máximo en curva circular. • Las curvas de transición pueden ser de varios tipos, entre ellos: curva parabólica cúbica, clotoide, entre otras. En el tramo Caracas-Cúa se construyó con curvas de transición “Parábola cúbica” cuya ecuación:

50. TR CT TC RT GEOMETRÍA DE LA VÍA GEOMETRÍA EN PLANTA, puntos singulares • RT: punto de final de recta e inicio de transición. • TC: punto de final de transición e inicio de curva circular. • CT: punto de final de circular e inicio de curva de transición. • TR: punto final de transición e inicio de recta. Recta Transición Circular Recta Transición