Para construir una vía férrea, ya sea una vía en placa o vía sobre balasto, es fundamental tomar en cuenta la subestructura y la superestructura. La subestructura corresponde a un conjunto de obras necesarias sobre la cual se apoyará la superestructura, como terraplenes, trincheras, túneles, puentes, viaductos, drenajes, entre otros.  Y la superestructura es el conjunto de elementos que soportaran y guiaran al tren. Está constituida por balasto o placa, rieles, traviesas o durmientes, sistema de fijaciones, aparatos de vía, aparatos de dilatación, juntas mecánicas, juntas aislantes, entre otros.

Sin duda las vías férreas son un tema interesante y complejo que apasiona a muchos lectores. Por eso en este blog queremos mostrarte un paso a paso, de como se construye una vía férrea sobre balasto, con todos estos elementos.

Construcción de Subestructura

La función de la subestructura es soportar las cargas transmitidas por la superestructura. Al momento de determinar el trazado ferroviario hay que tener en cuenta el terreno sobre el cual se asentará la plataforma o el terraplén. Estos suelos deben ser robustos para evitar hundimientos, además hay que tener en cuenta el drenaje de las aguas. Si no se toman las medidas para el correcto drenaje de aguas, se corre el riesgo de la destrucción de la plataforma o terraplén. De allí radica la importancia de instalar un drenaje adecuado. Para una vía sobre balasto no se requieren sistemas complejos de drenajes de agua, ya que el balasto permite la permeabilización del agua.

Preparación de Elementos de la Superestructura

La preparación de los elementos de la superestructura es uno de los trabajos previos importantes para su instalación en la vía. Esta actividad se refiere principalmente a la verificación de los rieles, durmientes, fijaciones de riel, aparatos de vía, aparatos de dilatación. Además, debe tenerse en cuenta los equipos y herramientas que van a utilizarse para su colocación, estos deben estar en buenas condiciones para su operación.

Colocación de capa de Sub-Balasto.

Luego de construir el sistema de drenaje y preparar los elementos de la vía se coloca una capa de sub- balasto. La capa de sub-balasto será el soporte para instalar la vía férrea, esta repartirá las cargas sobre el terreno. El balasto que se utiliza en esta capa, es de mayor diámetro que el de la capa superior de balasto, y están separados entre si.

Una vez que se concluya con cada proceso, se puede proceder al tendido de la vía férrea, garantizando confiabilidad y altos niveles de seguridad.

Construcción de la Superestructura

En esta etapa se procede a colocar los durmientes alineados sobre la capa de balasto, a una distancia ya prevista en el diseño. Esta actividad puede realizarse de forma manual o con equipos especiales para ello. En la actualidad podemos encontrar durmientes de madera, hormigón, metálicos y de polímeros, siendo los mas usados los de hormigón.

Posterior a la colocación de los durmientes, se procede al tendido de los rieles de rodamiento de manera transversal. Es importante respetar la trocha o distancia entre las caras internas de los rieles, esta está determinada por el material rodante a usar. Existen diferentes perfiles de rieles y su elección dependerá mucho del uso del sistema ferroviario y el tren. Estos rieles vienen en tamaños estándar y puede unirse mediante soldadura aluminotérmica, electrofusión y eclipsas. O por el contrario estos rieles pueden cortarse si se requiere la instalación de algún circuito de vía para la señalización.

Luego de instalar estos elementos se procede a fijar los rieles a los durmientes con los elementos de fijación. Este sistema de fijación puede ser rígido, como los tirafondos, o elástico como grapas o clips. El sistema de fijación  permite mantener unido el riel al durmiente para evitar su volcamiento.

Por ultimo se riega la capa de balasto superior, teniendo cuidado de que no quede por encima de los durmientes o rieles. Luego hay que proceder a nivelar la vía, mediante la compactación del balasto. Esta se realiza manual, con bateadoras eléctricas o con trenes de trabajo para bateo, ambos aportan vibración al balasto permitiendo que este se acomode correctamente.

Está claro que estas son consideraciones a modo general para construir una vía férrea sobre balasto. Faltaría considerar otros aspectos como instalación de aparatos de vía y de dilatación, los cuales son más profundos y requieren de un tema exclusivo. Sin duda las vías férreas son un tema apasionante, no solo por los aspectos de ingeniería sino por su contribución al desarrollo mundial.

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El diseño y construcción de una Vía Férrea es muy similar, en sus inicios, al de la construcción de una Vía Automotriz, de hecho la Vía Férrea se implanta sobre una carretera común y corriente, con sus drenajes e incluso con la superficie de pavimento, que sería la última etapa de la construcción de una carretera, sin embargo, es desde esta etapa donde inicia la distinción entre una vía automotriz y una Vía Férrea ¿conoces su componentes?

Componentes de una Vía Férrea

La Construcción de una Vía Férrea se establece en dos etapas: la Infraestructura y la Superestructura. La infraestructura se refiere al conjunto de componentes que proporcionan el asiento o apoyo a la superestructura de la vía, es menester destacar que los trabajos de Infraestructura de la vía consisten en la adecuación del terreno natural para implantar la plataforma de la Vía.

La superestructura de la vía agrupa cada una de las partes e instalaciones de la vía férrea como tal, por donde circulan los trenes de forma segura. En la siguiente imagen veremos en detalle la descripción de estos grandes elementos:

Ahora veamos la definición de cada una de estos componentes:

Infraestructura de la Vía Férrea

Comprende la estructura de asiento y las obras de fábrica.

Estructura de asiento     

• Corte: es una excavación que se realiza en un terreno natural que posee una gran pendiente o cotas superiores a las deseadas hasta conseguir una explanación definitiva con cotas acordes al proyecto del trazado. En los casos en donde el corte realizado a un terreno queda un talud a un lado y una depresión al otro lo denominamos Corte a Media Ladera, cuando en la explanación definitiva quedan taludes a ambos lados le denominamos Corte en Trinchera.

• Terraplén: es el proceso de relleno sobre un terreno natural mediante la compactación progresiva de varias capas, hasta llegar a una explanación con cotas acordes al proyecto del trazado.

Obras de Fábrica

• Puentes: es una estructura de gran envergadura construida con el objeto de comunicar dos puntos separados por un terreno en depresión, aguas (ríos, lagos, laguna, mar) o de algún otro tipo de superficies.

• Viaductos: es una estructura de gran envergadura construida en elevación sobre un valle, otras vialidades, corrientes de agua o incluso sobre varios de estos elementos, estructuralmente son iguales a los puentes.

• Túneles: Excavaciones realizadas a grandes cúmulos de tierra (montañas, colinas, lomas)  de forma longitudinal con el uso de máquinas de alta envergadura, llamadas Topas con el objeto de establecer comunicación directa entre dos espacios.

• Pontones: son construcciones de menor envergadura que, de forma transversal al trazado de la vía, permiten el paso de corrientes de aguas o incluso de otras vialidades pequeñas y pasos peatonales.

• Muros: son utilizados como soporte de cargas, en su mayoría verticales, pueden ser de contención cuando la carga que soporte es un material natural o portante cuando la carga que soportan son elementos estructurales. En las Vías Férreas generalmente son utilizados los Muros de Contención

• Drenajes: su función es canalizar aquellas aguas provenientes de corrientes naturales propias del terreno o de las lluvias. Algunos de ellos son las cunetas, brocales, alcantarillas y otros. También podemos contar entre estos, los que están cercanos a la Vía Férrea, hablamos de quebradas, torrenteras, canales, entre otros.

• Sub-Balasto: es la capa donde se implanta o apoya el conjunto de componentes de la Vía Férrea como tal, recibe las cargas provenientes de la capa de balasto. Puede estar compuesta por materiales provenientes de canteras: arena, gravilla u otros materiales que se obtienen de la trituración del balasto; también puede ser utilizado una capa asfáltica tipo dos o tres.

Superestructura de las Vías Férreas

• Balasto: Es la capa que se extiende sobre el sub-balasto que tiene como objetivo sujetar las traviesas y transmitir de forma uniforme las cargas que se generan al paso del material rodante. Puede tener una altura de 30 a 50 cm.
• Traviesas: elemento que sirve para sostener los rieles y fijarlos para establecer entre ellos una distancia fija, también se les denomina durmientes.
• Sujeciones: es el elemento o conjunto de elementos (depende del tipo) que fijan el riel a las traviesas, mediante ellas se puede mantener el ancho correcto de La Vía Férrea y evita brincos o saltos del riel.
• Juntas aislantes: junta que permite la unión de dos segmentos de rieles mediante uno de sus elementos llamado Brida, es aislante porque no existe continuidad entre los dos extremos de los rieles que se están uniendo. Gracias a estas juntas se forman los circuitos de Vía, vitales para la señalización.

• Rieles: es el que actúa como soporte del tren en circulación y tiene las características físicas para resistir las cargas provenientes del mismo, de igual forma sirve como conductor de corriente.

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