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DESARROLLO DE LAS REDES FERROVIARIAS Características de la red ferroviaria española El análisis de la orografía de la península ibérica y la inserción en ella de los trazados ferroviarios pone de relieve las importantes dificultades que las primeras líneas en España tuvieron que superar; de forma especial en los itinerarios que enlazaron el centro con el norte del país, tal como muestra la figura inferior.

Debe destacarse, por otra parte, la existencia de un cierto número de trayectos donde confluyen, en zonas localizadas, los valores extremos más negativos de los radios de curva en planta y de las rampas en alzado. Esta situación se da, entre otros lugares, en los accesos desde la Meseta Central a zonas litorales como Vizcaya, Asturias, Cantabria y Guipúzcoa. En relativamente pocos kilómetros (30 a 50) se salvan desniveles de 300 a 700 km. Además, en planta, los radios medios ponderados se encuentran próximos a 300 m. Resultan, por tanto, trayectos especialmente difíciles para la explotación ferroviaria, al disponer incluso, algunos de ellos, de tan sólo una vía. Un rápido repaso al cuadrante noroccidental de España permite visualizar algunas de las secciones que más limitan las prestaciones comerciales del ferrocarril. El itinerario que desde Madrid se dirige hacia el norte, a través de Ávila, presenta un sinuoso trazado, en el que las velocidades máximas de circulación se sitúan entre 90 y 110 km/h.

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La Sierra de Guadarrama, históricamente, ha supuesto una barrera en la conexión entre Madrid y el noroeste de la península. En la construcción de la nueva línea de alta velocidad entre Madrid y Valladolid se ha realizado un túnel bajo la Sierra de Guadarrama. Este túnel dispondrá de dos secciones en vía única con una longitud de 28 km.

Más hacia el norte, los accesos a Galicia por La Puebla de Sanabria y Orense constituye, posiblemente, uno de los itinerarios más tortuosos y con mayor densidad de túneles, debido a las dificultades asociadas al puerto de Padornelo. A este hecho cabe añadir el estar dotado de vía única, lo que incrementa las dificultades de explotación de la línea. El itinerario entre León y Oviedo, a través del puerto de Pajares, presenta también graves dificultades debido a la gran cantidad de túneles (casi 70) en un trazado de 43 km. Para mejorar esta situación, en la nueva línea se ha realizado un único túnel constituido por dos túneles de vía única y longitud total de 24,7 km cada uno.

La llegada desde la Meseta Central hasta Santander se produce por Reinosa, en donde se inicia el puerto de Pozazal. El ferrocarril debe realizar un amplio desarrollo para pasar de los 982 metros de altitud del citado puerto, a los 285 metros de la población de Bárcena. De la misma manera, la planta del trazado desde Miranda de Ebro hasta 2

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Orduña para acceder a Bilbao hace que el ferrocarril efectúe un amplio desarrollo para poder descender desde los 616 m de la población de Izarra hasta los 283 de Orduña.

Finalmente, y por lo que respecta al acceso a San Sebastián, la sección comprendida entre Alsasua y Beasain presenta graves complicaciones de trazado. El prolongado giro hacia la izquierda, en relación con el trazado de la carretera, determina que la distancia por ferrocarril entre ambas poblaciones (44 km) sea claramente superior a la que permite la carretera ( . Para evitar esta situación, en la construcción de la nueva línea de alta velocidad se ha realizado un nuevo túnel a través del puerto de Echegarate.

Si nos dirigimos hacia el este, en la línea que enlaza las dos poblaciones con mayor número de habitantes, Madrid y Barcelona, pueden encontrarse, al menos, tres zonas significativas del trazado: 1. La sección Ricla-Calatayud, que discurre siguiendo el río Jalón, y que a lo largo de sus 36 km no permite superar, en general, 100 a 105 km/h. La figura inferior muestra el itinerario tradicional y el recientemente puesto en explotación 3

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comercial, con motivo de la construcción de la nueva línea de alta velocidad entre Madrid y Zaragoza.

2. La no existencia de una vía doble entre Zaragoza y Barcelona. Existían trazados en vía única que transcurrían por diferentes poblaciones. La primera sección era la que discurría entre Zaragoza-Lleida-Montblanc-Valls-Sant Vicenç de Calders y la segunda sección era la que discurría entre Zaragoza-Samper de Calanda-Escatrón-Reus-Sant Vicenç de Calders.

En relación a la primera sección, el tramo Zaragoza-Lleida, a causa de su recorrido, es superior en 50 km al que presenta la carretera. Nótese como el trazado ferroviario a la salida de Zaragoza se desvía hacia el norte en dirección a Tardienta.

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Otro problema añadido a esta sección lo encontramos en el tramo MontblancSant Vicenç de Calders, donde el trazado a la altura de Picamoixons obliga a una velocidad máxima de 110 km/h, e incluso hasta 70 km/h al paso por esta última población.

En la otra sección, el trazado de la línea paralelo al río Ebro permitía velocidades máximas que no acostumbraban a superar los 120 km/h. Como muestra, podemos tomar la sección entre Escatron y Reus.

3. El tramo entre Sant Vicenç de Calders y Barcelona discurría en vía doble, pero a través del macizo del Garraf. Además, por estas vías discurrían trenes de larga y media distancia junto a trenes de Cercanías, con la dificultad de operatividad asociada que ello conlleva debido a las diferentes velocidades de circulación.

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En dirección hacia el sur, los itinerarios más singulares por las dificultades de su trazado son, principalmente: a) El paso, en vía única, por Despeñaperros, que enlaza Castilla La Mancha con Andalucía. Las características de la vía a su paso por Despeñaperros eran un radio mínimo de 350 metros, una velocidad máxima de 85 km/h y una rampa máxima de 16 mm/m.

La creación de la línea de Alta Velocidad entre Sevilla y Madrid surge para dar solución a este cuello de botella. Una línea paralela a la existente no conseguía mejorar notablemente el tráfico en la zona y por tanto, se pensó en el diseño de una nueva línea entre Ciudad Real y Córdoba. Las prestaciones que se escogieron para esta línea fueron las mejores posibles. Por tanto, se optó por una solución que tuviera en cuenta el trazado de la nueva línea de ferrocarril como un corredor vertebrador de la península y no como un parche para mejorar la conexión Andalucía-Castilla La Mancha.

b) La línea, en vía única, que permite acceder al Puerto de Algeciras. La dificultad en planta del trazado desde la población de Ronda es muy elevada. La velocidad comercial no alcanza los 100 km/h. c) El acceso a la ciudad de Málaga por el desfiladero de los Gaitanes, en particular en el tramo comprendido entre Bobadilla y Málaga (de unos 100 km). 6

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Indicadores de la dificultad de explotación de una infraestructura ferroviaria Desde la perspectiva del transporte de viajeros, la velocidad practicable por los distintos itinerarios es el factor más relevante. Dado que la velocidad máxima depende del radio de las curvas, la magnitud de este parámetro representa un indicador útil para medir la dificultad de un trazado. Desde la óptida del transporte de mercancías, una de las variables de referencia es la capacidad de carga remolcable en una línea dada. Pero resulta intuitivo que las rampas existentes en un itinerario condicionan la carga que el material motor puede remolcar. En consecuencia, la inclinación de un trazado es un indicador de particular interés para evaluar la mayor o menor dificultad de un trayecto ferroviario. Para velocidades de 100 km/h (velocidad mínima normalmente existente en los itinerarios principales de una red ferroviaria) el radio mínimo de la curva en planta, debería situarse en el entorno de 500 m. Por otro lado, las rampas ferroviarias alcanzan valores máximos, en condiciones normales, de hasta 20‰. En la práctica diaria de la explotación comercial, se considera que rampas superiores a 10‰ representan ya una dificultad notable en relación con la carga máxima que se puede remolcar. Se señala que en algunas líneas de alta velocidad construidas en las últimas décadas, la rampa máxima alcanzó 35 ‰ e incluso 40‰ para limitar o evitar la presencia de túneles. La potencia de las ramas de alta velocidad permite superar las citadas rampas, que se encuentran acotadas en su longitud. A partir de las consideraciones precedentes, no sorprende que se haya tratado de conocer el posicionamiento relativo de la red ferroviaria de cada país respecto a los dos indicadores precedentemente explicitados: porcentaje de la red con radios de curva inferiores a 500 m; porcentaje de la red ferroviaria con tramos dotados de rampas iguales o superiores a 10‰.

Por último, cabe mencionar que tanto para el transporte de viajeros como para el de mercancías, la capacidad de una línea expresada en número de trenes que pueden circular diariamente es un indicador del mayor interés. En este ámbito cabe señalar que, aun cuando la capacidad de una línea viene determinada por un cierto número de variables, no es menos cierto que el porcentaje de tramos en vía doble constituye el parámetro de mayor influencia. A título indicativo, una línea con vía única y en función del tipo de señalización que disponga puede llegar a admitir 70/80 trenes/día. En una línea dotada con vía doble, la capacidad puede llegar a superar los 240 trenes/días. 7

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Bajo esta perspectiva, la figura inferior muestra el porcentaje de tramos dotados en vía doble en algunos países europeos. Se observan las dificultades del ferrocarril español para configurar una oferta de calidad al disponer de tan solo el 20% de líneas en vía doble. Este hecho encuentra mayor refrendo aún si se observa, el porcentaje de la red ferroviaria española donde pueden alcanzarse velocidades máximas de 160/200 km/h. Tan sólo en el 40% de dicha red.

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CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DE UNA VÍA DE FERROCARRIL Configuración general De una manera sucinta se suele describir una vía como un emparrillado formado por carril, traviesa y sujeción que se apoya en un lecho elástico constituido por balasto y plataforma. La capa de balasto en el contacto con la plataforma tiene una inclinación (del orden de un 4%) que permite evacuar el agua de lluvia hacia las cunetas de desagüe. El espacio ocupado por una vía doble se sitúa entre 13 y 14 metros, como orden de magnitud.

Se define como ancho de vía la distancia entre las caras internas de los dos carriles que configuran la vía, medida a 14 mm por debajo de la superficie de rodadura del carril. El ancho de vía más habitual es el conocido como ancho de vía europeo, que corresponde a 1.435 mm. En España, el ancho de vía es de 1.668 mm. El ferrocarril de la antigua Unión Soviética dispone de un ancho de 1.520 mm. Cuando una línea está dotada de vía doble se define como entrevía a la distancia existente entre ejes de vía. La magnitud necesaria para la entrevía viene determinada, en primer lugar, por el gálibo del material ferroviario. La entrevía de las líneas convencionales oscila entre los 3,5 y los 3,8 metros. A medida que se incrementa la velocidad de circulación aparece un nuevo condicionante: los fenómenos aerodinámicos que se desarrollan al cruzarse dos trenes. Con la llegada de la alta velocidad al ferrocarril la entrevía ha ido incrementándose de forma paralela.

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El corte en sección longitudinal de una vía refleja como las traviesas se colocan a una cierta distancia (constante) bajo el carril proporcionándole el apoyo necesario. Se define la distancia entre traviesas consecutivas como la separación existente entre sus respectivos ejes (no entre las caras internas de las traviesas). Su magnitud oscila entre 50 y 70 cm, aun cuando el valor más habitual es 60 cm. Los carriles se fijan a las traviesas mediante las sujeciones, elementos que presionan el patín del carril y evitan el movimiento longitudinal y lateral del mismo, así como su giro, a causa de los esfuerzos transversales y verticales transmitidos por los vehículos. Por razones relacionadas con la estabilidad lateral de los vehículos durante su circulación por la vía, los carriles no ocupan una posición horizontal, sino que se encuentran inclinados hacia el centro de la vía.

Este ángulo varía de un país a otro. En Francia es del orden de 1/20 y en Alemania se reduce a 1/40. Esta inclinación del carril se realiza por motivos de estabilidad lateral de los vehículos durante su circulación por la vía.

El carril no se sitúa directamente sobre la superficie de la traviesa, para evitar su rápido deterioro por la acción del acero del carril. Entre ambos elementos se interpone una placa rígida denominada placa de asiento, que incremente el área de apoyo a través del cual el patín transmite los esfuerzos a la traviesa. Por tanto, la inclinación del carril puede lograrse cajeando (inclinando) las traviesas de madera y utilizando placas de asiento planas o bien utilizando placas de asiento con la inclinación deseada.

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Carril El carril es el encargado de soportar directamente el peso de los vehículos y las acciones dinámicas generadas por la velocidad y el estado de conservación de vía y vehículo. Los diferentes tipos de carriles que existen se reconocen por su distinto peso por metro lineal, que se encuentra estandarizado en algunos valores de referencia: 45 kg/ml, 49 kg/ml, 54 kg/ml y 60 kg/ml. Uno de los parámetros del carril de mayor relevancia es su momento de inercia respecto al eje horizontal.

En un carril se diferencian tres partes: cabeza, patín y el alma que los une. Las dimensiones de un carril se sitúan en el intervalo de los 7 cm de la cabeza, los 15 cm del patín y los 17 cm de altura.

La experiencia práctica existente en la actualidad permite afirmar, con carácter indicativo, que: - El carril de 45 o 49 kg/ml se utiliza en líneas secundarias y en vías de estaciones. - El carril de 54 kg/ml se emplea en las líneas de las redes por donde se circula a velocidades de hasta 140/160 km/h - El carril de 60 kg/ml es el habitual para velocidades superiores a 160 km/h, incluyendo las líneas de alta velocidad.

¿Esto implica que no se pueda utilizar un carril tipo UIC 54 en una línea de alta velocidad? La respuesta es no. Desde un punto de vista técnico para aumentar la velocidad no se necesita aumentar el peso del carril. Sin embargo, la experiencia pone de manifiesto que a mayor inercia del carril, menores serán los costes de mantenimiento del mismo. Por lo tanto, el uso de un carril de más peso en las líneas de alta velocidad se fundamente en la disminución de los costes de mantenimiento, no en la aportación de características resistentes.

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La fabricación de un carril es el resultado de un conjunto de operaciones relativamente complejo que condicionan de forma determinante la calidad del producto final. En el proceso de fabricación se distinguen tres fases: la fabricación del acero, la operación de acabado (incluye el corte a la longitud estándar) y el enderezo y refrentado de los extremos. A la salida de fábrica, los carriles presentan una serie de tensiones internas residuales cuya distribución es compleja. Se puede aceptar que las tensiones más importantes son las paralelas al eje longitudinal del carril. Estas tensiones se producen por el enfriamiento posterior a la laminación y por el enderezado del carril en frío en la máquina de rodillos. Cuando se aborda el dimensionamiento del carril, se considera que estas tensiones internas como un componente más del conjunto de solicitaciones normales que actúan sobre este elemento del emparrillado de la vía. La suma de todas ellas deberá ser inferior a la tensión admisible del carril. El desgaste de los carriles se produce fundamentalmente por la acción de la carga dinámica de la rueda y la existencia de fenómenos corrosivos. Debe diferenciarse entre desgaste lateral y desgaste vertical. Respecto al desgaste vertical, su origen reside en la abrasión causada por las ruedas de los vehículos y en los fenómenos de corrosión. La influencia de este segundo hecho puede llegar a ser tal que sea el responsable de la mayor parte de la pérdida de material. En el caso del desgaste lateral, se ve muy influencia por la presencia de la pestaña de la rueda. En función de la situación de carril, alineación recta o en curva, la cabeza de éste sufrirá un desgaste diferente. En el caso de los carriles UIC 60 el desgaste vertical admisible es de 0,7 a 1 mm por 100 Mt. Cuando ecarril esté situado en curva, el desgaste lateral admisible depende de la velocidad. En el caso de las líneas principales (velocidades comprendidas entre 120 y 160 km/h) es de 14 mm, medidos a partir de un eje de 45º con la vertical.

Además de estos defectos producidos por el normal uso de la vía pueden aparecer otro tipo de defectos menos común. Estos desgastes singulares son: desgaste producido por el patinado de vehículos, el fenómeno de desgaste ondulatorio y el desgaste a causa del vuelo del balasto.

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- Patinado de vehículos: se produce cuando el material rodante debe realizar un frenado de emergencia. En estos casos, las ruedas patinan sobre el carril, en vez de rodar sobre él como lo harían en condiciones normales, y producen el desgaste progresivo de la cabeza del carril. - Fenómeno de desgaste ondulatorio: se caracteriza por la aparición de unas ondas brillantes y oscuras más o menos anchas sobre la superficie de rodadura. Actualmente se desconoce el origen de estás deformaciones pero se ha observado que se producen en carriles situados en líneas de alta velocidad por las cuales circulan únicamente trenes a una misma velocidad. Las deformaciones originadas en este tipo de desgaste deben ser eliminadas inmediatamente ya que impiden la circulación del vehículo. - Degaste del carril a causa del vuelo del balasto: la velocidad de los trenes de alta velocidad produce fenómenos aerodinámicos capaces de realizar una succión sobre el balasto situado en la vía y elevarlo. Una vez el tren ha pasado, el balasto vuelve a caer a la superficie, picando sobre los carriles y produciendo desgastes puntuales que van aumentando hasta que el carril pierde sus propiedades. El amolado del carril se trata de una operación de mantenimiento que busca corregir todos los defectos superficiales que el carril haya podido experimentar al cabo de unos años. El tren de amolado de la empresa suiza Speno ha sido la referencia en éste ámbito. El modelo RR 32 está formado por cuatro vehículos remolques que llevan una serie de muelas para realizar el amolado. Al actuar sobre el carril, eliminan, en general en más de una pasada, los defectos que presenta el carril.

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Traviesas y sujeciones Desde los orígenes del ferrocarril se empleó la madera como elemento soporte del carril. Cuando más tarde se llegó a un mejor conocimiento de los esfuerzos y condiciones de trabajo a que se ve sometida la estructura de la vía, quedó confirmada la elección de la madera como apoyo del carril. Sin embargo, su bajo peso por unidad (del orden de 80 kg) hace que sea poco resistente frente a esfuerzos horizontales. Su principal virtud es su buena rigidez vertical.

Paralelamente se desarrollaron dos tipos de sujeciones: las escarpias (EEUU) y los tirafondos (Europa). Bajo la acción del tiempo y de los esfuerzos de fatiga, las traviesas de madera perdían sus propiedades y el agrietamiento de las misma...