Introducción. En vías férreas, las traviesas o durmientes (América Latina) son los elementos transversales al eje de la vía que sirven para mantener unidos y a la vez a una distancia fija (galga o trocha) a los dos do s carriles (rieles) que conforman la vía, así como mantenerlos unidos al balasto, trasmitiendo el peso del material rodante al balasto y, por intermedio de éste, al suelo. También cumplen la función de dar peso al conjunto, de manera que la geometría inicial del trazado se mantenga en la mayor medida posible. Se fabrican de diversos materiales, entre ellos madera, hierro y hormigón. Las traviesas de hormigón pueden ser monobloque o bibloque; las primeras están formadas por una sola pieza de hormigón armado, mientras que las traviesas bibloque constan de dos piezas de hormigón unidas por una barra de hierro (riostra).
Además, las traviesas de hormigón monobloque pueden ser polivalentes si los carriles se pueden fijar en dos posiciones distintas para permitir la instalación de vías de diferentes anchos.
Desde hace años, con la aparición de los distintos tipos de bloqueos eléctricos la traviesa ha de estar aislada eléctricamente con respecto a los carriles.
Definición. El término durmientes, propiamente dicho, se aplica a las piezas de madera o de cualquier otro material, de sección rectangular o casi rectangular que se colocan transversalmente al eje de la la vía para servir de apoyo a los rieles de las vías férreas. Se llaman durmientes a las piezas que se colocan transversalmente sobre el balasto para proporcionar a los rieles de la vía un soporte adecuado. Los durmientes no solo soportan los rieles sino que además, proporciona un medio para que los rieles se conserven con seguridad a la distancia correcta del escantillón. Las principales funciones que debe desempeñar un durmiente son las siguientes: siguientes: Soporte de los ríeles, fijando y asegurando su posición en lo referente a cota, separación e inclinación. Recibir las cargas verticales y horizontales transmitidas por los ríeles y repartirlas sobre el balasto mediante su superficie de apoyo Conseguir y mantener la estabilidad de la vía en el plano horizontal y en el vertical frente a los esfuerzos estáticos procedentes del peso propio y las variaciones de temperatura y a los esfuerzos dinámicos debidos al paso de los trenes. Mantener, siempre que sea posible, por sí mismo y sin ayuda de elementos específicos incorporados a la sujeción, el aislamiento eléctrico entre los dos hilos de ríeles cuando la línea esté dotada de circuitos de señalización o por corrientes parásitas.
Definición. El término durmientes, propiamente dicho, se aplica a las piezas de madera o de cualquier otro material, de sección rectangular o casi rectangular que se colocan transversalmente al eje de la la vía para servir de apoyo a los rieles de las vías férreas. Se llaman durmientes a las piezas que se colocan transversalmente sobre el balasto para proporcionar a los rieles de la vía un soporte adecuado. Los durmientes no solo soportan los rieles sino que además, proporciona un medio para que los rieles se conserven con seguridad a la distancia correcta del escantillón. Las principales funciones que debe desempeñar un durmiente son las siguientes: siguientes: Soporte de los ríeles, fijando y asegurando su posición en lo referente a cota, separación e inclinación. Recibir las cargas verticales y horizontales transmitidas por los ríeles y repartirlas sobre el balasto mediante su superficie de apoyo Conseguir y mantener la estabilidad de la vía en el plano horizontal y en el vertical frente a los esfuerzos estáticos procedentes del peso propio y las variaciones de temperatura y a los esfuerzos dinámicos debidos al paso de los trenes. Mantener, siempre que sea posible, por sí mismo y sin ayuda de elementos específicos incorporados a la sujeción, el aislamiento eléctrico entre los dos hilos de ríeles cuando la línea esté dotada de circuitos de señalización o por corrientes parásitas.
TIPOS DE DURMIENTES. DURMIENTES DE MADERA Sin importar de qué madera se trate, este durmiente presenta características favorables para su utilización: Tenacidad y elevada elasticidad Facultades para ser clavado, más una relativa facilidad de conservación y reparación Asimismo es altamente resistente a todo tipo de esfuerzos, esfuerzos, tanto sean solicitados localmente, como durante un descarrilamiento También admite ligeras deformaciones por flexión en su punto medio sin llegar a partirse Otra de sus grandes ventajas es su alta aislación lo que es fundamental para los circuitos de señalización automática Durmientes nuevos
A la fabricación del durmiente de madera, después de cortarlo hay que sumarle el desecado del mismo, el cual puede llevar de cuatro a seis meses. Durante este proceso, en los extremos del durmiente suelen aparecer numerosas grietas que deben ser ajustadas de inmediato con un collar metálico haciendo presión, método llamado zunchado.
En cuanto a sus desventajas, tiene varias: Su alta vulnerabilidad ante los factores orgánicos, por lo cual requiere un previo tratamiento químico (normalmente realizado con creosata en tiempos pasados) para así prevenir estas incidencias negativas sobre la vida útil del durmiente de madera previniendo el ataque de insectos y hongos, y esto es indistinto al tipo de madera de la que fuere el durmiente Por otro lado está la desventaja de su alta combustibilidad Otro factor ambiental determinante en su vida útil es la humedad y su falta de impermeabilidad La sequedad extrema es otro factor perjudicial Tratamiento de impregnación Consta de impregnar en el durmiente insecticidas y fungicidas. Se inyectan fácilmente y de forma homogénea en el durmiente. Está claro que los químicos que se utilicen deben ser inocuos tanto para el personal como para los elementos de sujeción de la vía, como ser los tirafondos, clavos, etc. Especificaciones de los durmientes de madera La Especificación FA 7 025 establece lo siguiente: Los durmientes de quebracho colorado, guayacán y urunday deberán cumplir con lo establecido en la Norma IRAM-FA L 95-57: “Los durmientes deberán estar marcados en forma legible con la referencia del
obraje mediante procedimiento a fuego o chapa de identificación que reúna las características siguientes: Material: Chapa de aluminio sin alear. Medidas: Disco de 30 mm de diámetro y espesor mínimo de 1 mm. Terminación: Preferentemente bordes redondeados. No deberá presentar rebabas”.
Durmientes viejos
Otra de las desventajas del durmiente de madera es su recambio. No se puede hacer un recambio de un tramo completo de vía con durmiente de madera debido a que el estado del durmiente varía de uno a otro. Esto hace que el recambio de durmientes sea evaluando durmiente por durmiente su condición, lo que incrementa los gastos de mantenimiento. DURMIENTES DE CONCRETO Si bien este tipo de durmiente data ya desde 1877, durante sus inicios de desarrollo sólo arrojó resultados negativos. Y de ahí en más tuvo su derrotero de ensayos, prueba y error hasta perfeccionarse. Hay dos tipos de durmiente de concreto armado en: los monobloque pretensados y los mixtos (o doble bloque o bi-block). Durmiente bi block o mixto Es el durmiente constituído por dos bloques de concreto armado que transmiten al balasto la carga aplicada al riel, vinculados por un elemento de unión que provee al conjunto las características estructurales adecuadas. La desventaja de estos es que no soportan mucha carga siendo su peso tolerado de 20 tn por eje.
Durmiente de hormigón pretensado tipo monobloque Es el durmiente constituído por un elemento de hormigón sometido a tensiones previas de compresión. El esfuerzo de pre compresión del durmiente se obtiene mediante alambres o barras de acero traccionados con la carga correspondiente y que transmiten el esfuerzo ya sea por adherencia, anclaje o una combinación de ambos procedimientos. Su tolerancia de carga por eje es de 22 tn en adelante.
Si bien este tipo de durmiente es novedoso en su utilización en nuestro país con esta ola de renovaciones de los últimos años, el Ferrocarril Mitre realizó ya en la
década de 1950 ensayos con este tipo de durmiente. Sus ventajas residen en varios puntos Tienen una vida útil de unos 70 años Debido a la homogeneidad de su constitución su elasticidad es permanente en toda su vida útil Su alta estabilidad (su peso es de unos 300 kgs) es ideal para el uso de Riel Largo Soldado En
sentido
transversal
reduce
el
riesgo
al
pandeo
Ahora en cuanto a sus desventajas, estas se relacionan con su costo. Su peso, beneficioso para la estabilidad, ahora impone inconvenientes en su manipulación, acarreo y traslado, como así su colocación. Presenta más rigidez que el durmiente de madera y una elevada transferencia de vibraciones, por lo cual no debe prescindir de elastómetros intermediarios en el contacto con los rieles, más conocidos como fijaciones elásticas o clips.
DURMIENTES DE ACERO. Los durmientes de acero denominados también conchas, con un peso de 75 kilogramos, se han utilizado extensamente en algunos países, en particular Alemania y Suiza. La fabricación de durmientes de metal es sencilla y poco costosa. Debido a que la cantidad total necesaria de acero no es grande, es de suponerse que la demanda pueda satisfacerse, sin dificultad. El uso de
durmientes de metal se desarrolló durante un período de sobreproducción de acero, cuando éstos resultaban a un precio más bajo que los fabricados de madera. Son más baratos que los de madera. Sin embargo, los durmientes de metal no tienen la misma elasticidad que la madera, son ruidosos, y a la larga más costosos, ya que el material rodante tiene que ser reparado más a menudo. Su utilización esta restringida por varios motivos, vías electrificadas deben ser aislados, cerca de fábricas de productos químicos. En algunos países, sin embargo, estos durmientes pueden representar un papel importante debido a su resistencia a la hormiga blanca.
Durmientes de acero (BS-500, UIC865). Los durmientes de acero están diseñados para la industria ferroviaria, utilizadas para los trenes de carga pesada con movimiento a alta velocidad. Mérito de traviesas de acero: resistente a la corrosión de bacterias.
La oxidación los hace inconvenientes para las costas próximas al mar o en túneles, sin embargo en el desierto, la montaña y el lomerío es el territorio ideal
de este versátil durmiente. En México fue instalado por los ingleses en el Ferrocarril Mexicano y en el Interoceánico y existen ejemplares con 80 años de servicio, con fuertes curvatura y pendiente. En Suiza, Francia, Alemania, e Inglaterra han usado conchas de acero por más de 100 años de experiencia, donde el tráfico, las pendientes, fuerte curvatura y bajas temperaturas de invierno son severos. Vida útil mínima 60 años. Daño mínimo por descarrilamiento y posible reparación mediante soldadura, tiene valor de recobro. Fijación con grapa o plaqueta para pernos con rondana de presión o arandelas elásticas del sistema Karig, Ingles o Crower simplificado, dan solidez y evitan el corrimiento de los rieles largos soldados.
DURMIENTES DE COMPUESTO PLÁSTICO En los últimos tiempos, se están comenzando a ofrecer y vender a las compañías ferroviarias de todo el mundo durmientes ferroviarios de compuesto plástico, fabricados a partir de resinas de plástico recicladas.
Las ventajas Su composición posee un retardante ignifugo Es más resistente que la madera y el concreto, ideal para absorber grandes cargas Son más livianos y fáciles de transportar y colocar que los durmientes de
hormigón Su proceso los hace inmunes a los hongos, bacterias e insectos y la humedad Resisten el ataque de cualquier formulación química, y al no pudrirse ni oxidarse se pueden colocar en zonas marítimas o de alto salitre No reciben ni concentran agentes fitosanitarios por ser un material inerte, evita la transmisión de enfermedades y plagas, cumple con las normas FDA para estar en contacto directo con medicamentos y alimentos Posee un sistema el cual lo hace recobrar su forma original después de ser sometidos a golpes, impactos y/o curvaturas El durmiente de compuesto plástico se fabrica hasta de 6 metros de longitud, para utilización en cambios Soportan cargas por eje de hasta 39 tn El durmiente de compuesto plástico frente al de madera No tiene problemas naturales de agrietamiento, rajaduras, pudrición, nudos o fisuras como la madera Los durmientes de madera sufren un rápido deterioro en climas severos La madera es un recurso natural limitado, protegido por muchas leyes conservacionistas Impacto Ambiental Un artículo reciente de la Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. (EPA) declara que el impacto de la utilización de durmientes de compuesto plástico excederá en gran medida el impacto que ha tenido el aluminio reciclado sobre el medio ambiente. El durmiente de compuesto es completamente reciclable e incluso puede venderse como material reciclable luego de su vida útil Aplicaciones exitosas del durmiente de compuesto plástico El durmiente de compuesto se ha ofrecido y ha sido utilizado en varios ferrocarriles y estados norteamericanos con éxito: Transporte público de Nueva Orleáns Acerlor Mittal Steel, Warren-Ohio ABC Coke, Tarrant-Alabama
Comisión de Transito de Toronto SEPTA (Transporte público de Filadelfia) Transporte público de Chicago Transporte público de New Jersey Los Angeles, California Salt Lake City, Utah Portland, Oregon Seattle, Washington Ferrocarril Nacional de Colombia
Durmiente de compuesto plástico frente al de concreto Mayor resistencia a la compresión Mejor aislamiento eléctrico Alta resistencia a la abrasión Mayor resistencia a la flexión Vida útil En algunas regiones donde prevalecen factores ambientales como la humedad, los durmientes de madera se reemplazan con mayor rapidez Por el contrario, en algunas planicies del medio oeste americano, los durmientes de madera duran hasta 25 años Muchos de los durmientes de madera son reemplazados debido a su descomposición, agrandamiento de los agujeros de las fijaciones. Todos estos factores se eliminan con el durmiente de compuesto
El durmiente de compuesto tiene una garantía de 50 años Características adicionales de los durmientes de plastico recicaldo Peso semejante al de los durmientes de madera Soportan grande tensiones Mantiene sus propiedades físicas sin deteriorarse Pude ser utilizado junto con durmientes de madera pero no con durmientes de hormigón Utiliza las mismas fijaciones que los durmientes existentes Absorbe vibraciones preservando el material rodante y la geometría de la vía Es totalmente impermeable al agua Resistente a aceites diesel, mineral y grasas Libre de productos químicos tóxicos En caso de descarrilamiento, las características físicas de los durmientes de plástico reciclado presentan el mismo comportamiento que los durmientes de madera.
Control de calidad. Durmientes de madera
La necesidad de contar con un elemento que cumpla satisfactoriamente con las funciones de mantener el escantillón de la vía, la transmisión de las cargas y los esfuerzos del riel al balasto, pero además con una larga duración en condiciones óptimas, condujo a la emisión de la Norma Oficial Mexicana, que especifica las características, propiedades, proceso de impregnación y condiciones de entrega que deben cumplir los proveedores de durmientes de madera impregnados para el sistema de transporte ferroviario en la república mexicana.
La presente Norma Oficial Mexicana define las condiciones y procesos que deben cumplir los durmientes de madera, como son manufactura, impregnación, inspección, aceptación y embarque, para garantizar que el durmiente de madera impregnado reúna las exigencias de resistencia y durabilidad requeridas para su utilización en el sistema de vías en la república mexicana.
2. OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN La presente Norma Oficial Mexicana tiene por objeto definir las especificaciones de manufactura, impregnación, inspección, aceptación y embarque, para garantizar que el durmiente de madera impregnado reúna las exigencias de resistencia y durabilidad requeridas para su utilización en el sistema de vías.
Las especificaciones indicadas en esta Norma Oficial Mexicana son aplicables a todos los durmientes y empresas productoras de durmientes de madera impregnada que serán utilizados en los diferentes tipos de vías del sistema ferroviario en la república mexicana.
3. REFERENCIAS Para la correcta aplicación e interpretación de esta Norma Oficial Mexicana, es conveniente consultar las siguientes normas mexicanas:
NMX-C-410-ONNCCE-2000 Industria de la Construcción - Vivienda de Madera - Retención y Penetración de Sustancias Preservadoras en Madera - Métodos de prueba.
NMX-C-178-ONNCCE-2001 Industria de la Construcción – Preservadores para Madera – Clasificación y Requisitos.
NMX-C-419-ONNCCE-2001 Industria de la Construcción – Preservación de maderas – Terminología.
NMX-C-443-ONNCCE-2005 Industria de la Construcción – Madera – Contenido de Humedad de la Madera – Métodos de Prueba.
4. DEFINICIONES
Para la correcta interpretación de la presente Norma Oficial Mexicana, los términos técnicos aquí indicados se definen de la siguiente manera:
Absorción. Volumen de solución preservante que ingresa a la madera, por unidad de volumen de madera realmente impregnada. Se expresa en litros por metro cúbico (l/m3). Acebolladura. Separación de las fibras de la madera entre dos anillos de crecimiento, siguiendo la circunferencia de los mismos. Agujeros. Orificio formado por las larvas de insectos xilófagos o por el desprendimiento de nudos muertos. Albura. Parte periférica de la madera que forma el fuste del árbol, de color claro, constituida por fibras que aun mantienen su función de conducción. Presenta mayor contenido de humedad y susceptibilidad al biodeterioro que el duramen. Ancho. Dimensión transversal del durmiente que corresponde a las caras que servirán de apoyo al durmiente y a los rieles de la vía. Arqueadura. Deformación que puede presentar el durmiente en dirección paralela al eje de la pieza y cuya flecha de deformación se manifiesta en una cara. Astilladura. Separación longitudinal parcial de un grupo de fibras de la madera. Autoclave. Recipiente de acero generalmente cilíndrico horizontal, con cierre hermético, donde se realiza la impregnación de la madera a presiones diferentes a la atmosférica. Bolsa de resina. Hueco en la madera de los pinos conteniendo resina, originado por un daño físico en el el tronco del árbol. Barrenado. Orificio que se realiza en el durmiente para la colocación posterior de los clavos de anclaje del riel Carga. Lote de durmientes impregnados a un mismo tiempo en el autoclave. Célula vacía. Proceso de impregnación en autoclave donde se aplica una presión inicial seguida de un vacío final. Se dividen en proceso Lowry y proceso Rueping. Ciclo de impregnación. Conjunto de etapas y acciones que se aplican para impregnar una carga de durmientes: lo forman las etapas de carga, llenado, presión, vacío y descarga de la madera.
Contenido de humedad. Cantidad de agua contenida en una pieza de madera, expresada en porcentaje en relación al peso de la madera anhidra. Corrientes tropicales. Se denomina así a las maderas duras, procedentes de especies latifoliadas que crecen en las zonas trópico húmedas en el sureste de México. Corteza. Capa de células, generalmente de color oscuro, que protege la madera del árbol de los agentes atmosféricos y la deshidratación. Creosota. Destilado del alquitrán de hulla bituminosa que se separa entre los 483 k (210°C) y 628 k (355°C). está formada por ácidos y bases de alquitrán. Presenta un alto poder fungicida e insecticida. Densidad básica. Relación de la masa anhidra de una pieza de madera por unidad de volumen verde. Es la densidad que se utiliza para efectos de comparación y clasificación de las maderas. Duramen. Porción de madera de la zona central del fuste del árbol, de color generalmente oscuro y formada por células muertas que ya no realizan funciones de conducción. Es una madera poco permeable y generalmente de mayor resistencia al biodeterioro que la albura. Durmiente aserrado. Durmiente producido en un aserradero con sierras fijas. Durmiente motoaserrado. Se dice del durmiente elaborado con motosierra. Durmiente labrado. Se dice del durmiente elaborado con hacha. Encorvadura. Deformación que puede presentar el durmiente en dirección paralela al eje de la pieza y cuya flecha de deformación se manifiesta en un canto o con respecto al peralte del mismo cuando está colocado. Entallado. Rebaje que se realiza en una cara del durmiente donde se colocará la placa de asiento del riel. Fibra en espiral. Fibra que forma la madera de algunos árboles siguiendo una espiral respecto al eje del fuste. En la madera aserrada tiende a producir la deformación y debilitamiento de la pieza. Gema. Falta de madera en una de las orillas que forma el durmiente. La presentan los durmientes que son dimensionados de trozas con diámetros reducidos o de fustes cónicos. Grieta. Separación en sentido transversal de las fibras que forman la madera. Generalmente siguiendo la dirección de los rayos y producidas por los esfuerzos de contracción durante el secado.
Hoja de carga. Formato de registro de todas las variables que intervienen en un proceso y ciclo de impregnación como son: volumen de madera, características del preservador, tiempos y variables del proceso de impregnación, así como retención final resultante. Hongos. Organismos saprófitos que se desarrollan en la madera muerta que presenta un alto contenido de humedad. Pueden ser cromógenos, que manchan la madera; o xilófagos, que ocasionan su pudrición. Impregnación. Proceso de introducción de una solución preservante al interior de la madera. Incisión. Orificios superficiales realizados a la madera para aumentar el nivel de absorción y penetración de la solución preservante durante el proceso de impregnación. Largo. Dimensión mayor del durmiente, en dirección paralela a la fibra. Lowry. Método de impregnación en autoclave. Se caracteriza por aplicar una etapa de inyección del preservador a presión seguido de un vacío final. Proceso de célula vacía. Maderas duras. Se refiere a las maderas procedentes de árboles de la familia de las Angiospermas o de hoja ancha como los encinos y el fresno entre muchas más. Se conocen también como latifoliadas. Maderas suaves. Se refiere a las maderas procedentes de árboles de la familia de las gimnospermas, como los pinos, el ahuehuete y el oyamel entre varios más. Se conocen también como coníferas. Madera refractaria. Madera de baja permeabilidad, difícil de impregnar y de alcanzar altos niveles de absorción durante el proceso de impregnación. Manchas. Alteración del color natural de la madera ocasionada por hongos cromógenos, por extractivos o por oxidación. Nudos. Residuo de la inserción de una rama en el fuste del árbol, formado por fibras más duras, en dirección perpendicular a las del resto del fuste. Nudo vivo. Nudo formado por una rama cuando ésta mantenía actividad fisiológica en el árbol. Nudo fijo que mantiene continuidad de tejido con la madera del fuste. Nudo muerto. Nudo formado por el resto de una rama muerta. Nudo que no mantiene adherencia con la madera del fuste y tiende a desprenderse durante el secado.
Nudos múltiples. Grupo de dos o más nudos ubicados en un mismo punto del durmiente que se forman por el crecimiento en verticilos de las ramas en los pinos. Nudo de paloma. Penetración. Magnitud de la profundidad que alcanza el preservador en dirección normal a las caras del durmiente al final del proceso de impregnación. Peralte. Dimensión del durmiente que se mide en sentido transversal desde la base o cara de apoyo y la cara donde se colocarán los rieles. Grosor del durmiente. Placa multiclavo. Lámina con clavos formados por la misma lámina que se fija en las cabezas o extremos del durmiente para reducir su tendencia al rajado durante su secado Preservación. Proceso de aplicación de un producto tóxico a los hongos y a los insectos xilófagos que atacan la madera para aumentar su durabilidad. Preservador. Producto fungicida e insecticida que tiene además elevada capacidad residual, que impregnado a la madera aumenta su resistencia al biodeterioro. Pudrición. Descomposición de la madera por la acción de las enzimas segregadas por hongos saprófitos. Punto de rechazo. Punto en el que la madera ya no absorbe una cantidad apreciable de preservador, en un tiempo mínimo de 15 minutos, a la presión del tratamiento. Se conoce también como “repulsa”.
Rajadura. Separación transversal de las fibras de la madera y que llega a afectar todo el espesor o grosor de la pieza. Se producen por los esfuerzos de contracción cuando se seca aceleradamente la madera. Rectitud. Se dice cuando una pieza mantiene su eje longitudinal en un mismo plano, sin desviaciones. Retención. Cantidad de preservador activo que queda en la madera al término del proceso de impregnación, se expresa en kilogramos de preservador por unidad de volumen de madera impregnada (kg/m 3). Sazonado. Término que se aplica para designar al secado parcial al que se somete la madera con el propósito de disminuir su contenido de humedad hasta el punto de saturación de la fibra o a un nivel del 30% de contenido de humedad. Secado que involucra solamente la evaporación del agua que se ubica en los lúmenes o huecos de las fibras. Taladro de Pressler. Aparato tipo taladro manual diseñado para obtener un cilindro de madera mediante un barreno hueco.
Tonga. Sinónimo de apilado o acomodo de la madera, con separaciones, para su proceso de secado al aire libre Torcedura. Desviación a la vez del eje longitudinal y del eje transversal en una pieza de madera, por efecto del secado de una pieza con fibra inclinada. Zona “A”. Área
del durmiente donde se apoyarán las placas de asiento de los rieles en la vía.
5. ESPECIFICACIONES
5.1. PROCEDENCIA LEGAL DE LA MADERA. Los productores de durmientes deberán demostrar con documentación que la madera procede de aprovechamientos forestales legales y autorizados conforme al Reglamento de la Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable vigente.
5.2. DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS FÍSICAS. Los durmientes serán elaborados con madera proveniente de árboles vivos y sanos. Pueden ser aserrados o motoaserrados. Sus extremos o cabezas deberán formar un ángulo recto con el eje del durmiente y las caras superior e inferior deben ser paralelas entre si. Las variaciones permisibles a estas especificaciones se indican en el inciso 5.4. Las dimensiones de los durmientes de madera para vía reglamentaria deben ajustarse a las siguientes medidas y tolerancias: Largo:
2,44 m (8’);
t olerancia: - 25 mm, a + 75 mm (- 1” a
+3”) Ancho: Peralte:
0,20 m (8”); 0,18 m (7”);
tolerancia: +/ - 6 mm ( +/- ¼”) tolerancia: +/ - 6 mm ( +/- ¼”)
Se permite fabricar durmientes de otras medidas que se requieran, bajo convenio específico entre el proveedor y el cliente. Ver Anexo I.
5.3. ESPECIES DE MADERA.
El comprador debe especificar al proveedor la especie de madera con la que se fabricarán los durmientes, para lo cual se consideran los dos siguientes
grupos, debiendo presentar la madera valores igual o superiores a los valores mínimos de las propiedades mecánicas indicados en el Cuadro 1. a.- Maderas suaves (Pinus spp) b.- Maderas duras (encino (Quercus spp) y corrientes tropicales)
Tabla 1. Valores mínimos de las propiedades mecánicas que deben superar las especies de maderas utilizadas para la elaboración de durmientes (condición seca al 12% de contenido de humedad). *
Madera Maderas suaves Maderas duras
Densidad básica (Po/Vv) 420 kg/m
570 kg/m³
Módulo de ruptura
Módulo de elasticidad
Dureza Janka
787 kg/cm2
84,000 kg/cm²
290 kg
924 kg/cm²
125,000 kg/cm²
546 kg
* Valores medios de ensayo de laboratorio bajo la norma ISO correspondiente. Anexo 1: Relación de las especies a las que se refiere la tabla 1.
5.4. DEFECTOS PERMISIBLES Y LÍMITES. Los durmientes deberán estar libres de cualquier defecto que pueda reducir su resistencia y durabilidad; no se permiten ni aceptan los durmientes que presenten defectos superiores a los límites permisibles en la presente norma, mismos que se especifican y delimitan de acuerdo al tipo de defecto a continuación. Seran rechazados los durmientes que presenten defectos que rebasen los siguientes parámetros:
5.4.1. Agujeros. Agujeros de 15 mm o más de diámetro o más de 80 mm de profundidad en la zona “A”
Agujeros de 50 mm o más de diámetro o más de 80 mm de profundidad, cuando estén fuera de la zona A. Agujeros en grupos y que su superficie sea igual o superior a un agujero de los citados en el punto anterior, entendiéndose que un agujero esté próximo al otro, cuando la distancia de centro a centro de los agujeros sea menor a 2 diámetros del agujero mayor del grupo.
5.4.2. Nudos. Los durmientes que presenten en la zona A nudos vivos de más de 50 mm de diámetro o varios próximos que equivalgan a dicha dimensión. Los durmientes que tengan nudos o bolsas de resina cuando alcancen las dimensiones establecidas para los agujeros, así como los nudos dobles o de paloma.
Nota. El diámetro de un nudo en la cara menor se toma como el ancho entre dos líneas que encierran al nudo y son paralelas a las aristas de la pieza. El nudo que aparezca en las dos caras se mide en la cara ancha. 5.4.3. Acebolladuras. No se aceptan durmientes con acebolladura de más de 70 mm de ancho ni la que se acerque a menos de 25 mm de una arista. Las acebolladuras son medidas en los extremos de los durmientes entre dos líneas que abarcan la grieta y son paralelas a las aristas correspondientes.
5.4.4 Grietas. No se aceptan durmientes con grietas en los extremos que tenga más de 45mm de profundidad, ni grietas de más de 300 mm a lo largo del durmiente.
5.4.5 Rajaduras. Se admiten durmientes que presenten una rajadura de no más de 3 mm de ancho y/o 100 mm de longitud. En durmientes sazonados la tolerancia máxima es de 6 mm de ancho y/o 180 mm de longitud.
Los durmientes de maderas duras deben tener colocada en cada extremo una placa multiclavo que reduzca la tendencia a las rajaduras.
5.4.6 Astilladuras.
Se aceptan durmientes con astilladura si al desprenderse ésta no afecta las dimensiones y demás especificaciones de esta norma.
5.4.7 Desviación de la fibra. No debe ser mayor de 1 cm por cada 15 cm de longitud paralela al eje del durmiente.
5.4.8 Deformaciones. No se aceptan durmientes con arqueadura, encorvadura o torcedura cuyas flechas de deformación sean superiores a 12 mm (1/2”) re specto al largo del durmiente.
5.4.9 Presencia de corteza. No se admite corteza en los durmientes.
5.4.10. Pudrición No se admite ninguna pudrición en los durmientes
5.4.11. Gema Para durmientes de 0,18 x 0,20 x 2,44 m (7” x 8” x 8”) de madera de encino y corrientes tropicales, no se permite gema en la zona “A” y se permite una gema hasta de 24,4 mm (1”) de ancho fuera de la zona “A”. Para durmientes de 0,18 x 0,20 x 2,59 m (7” x 9” x 8’6”), se permite gema de hasta 24,4 mm (1”) dentro y fuera de la zona “A”
5.5. CONTENIDO DE HUMEDAD DE LA MADERA ANTES DE LA IMPREGNACIÓN Antes del proceso de impregnación los durmientes deben someterse a un proceso de secado parcial, proceso conocido como sazonado, que disminuya su contenido de humedad hasta un nivel máximo de 30% para el caso de durmientes de madera de pino; para los durmientes de maderas duras se permite que el contenido de humedad de la madera sea del 40% o menor. Se deberá cuidar que el proceso de secado no afecte la calidad de los durmientes; no se deben generar grietas, rajaduras o deformaciones que rebasen los límites establecidos en esta norma. Antes de impregnar los durmientes se debe realizar un muestreo del 5% con respecto a la carga, para asegurar que el contenido de humedad cumple con
los límites establecidos, en caso de que el 10% de las piezas de la muestra presente un contenido de humedad superior al establecido se considerará que el lote aún no está en condiciones de ser impregnado. En caso de obtener muestras con el taladro de Pressler, los barrenos realizados se deben tapar con taquetes de madera; dichas muestras se deben extraer a una distancia de un tercio de los extremos de los durmientes. Para la medición el contenido de humedad de la madera por el método de pesadas se deben seguir las indicaciones de la norma mexicana NMX-C-443ONNCCE-2005. Industria de la Construcción – Madera – Contenido de Humedad de la Madera – Métodos de Prueba.
5.6. PROCESO DE IMPREGNACIÓN. 5.6.1. Preservador a impregnar . La impregnación de los durmientes debe realizarse con creosota al 100%, permitiéndose también mezclas de creosota con combustóleo hasta en una proporción de 50% de creosota como mínimo. Dicha composición será especificada por el comprador de los durmientes.
5.6.2. Maquinado previo. En los durmientes de madera de encino y de maderas de especies duras corrientes tropicales que requieran ser entallados, barrenados o incisionados, deberán hacerse estas operaciones antes del proceso de impregnación.
5.6.3. Método de impregnación. La impregnación de los durmientes debe ser aplicando el proceso de célula vacía denominado Lowry. La temperatura de la creosota al momento de la impregnación debe mantenerse en un rango de 355 K (82°C) a 372 K (99°C). La presión aplicada durante el proceso de inyección debe manejarse en un rango de 10,5 kg/cm2 (150 psi) a 17,6 kg/cm 2 (250 psi). La planta de impregnación debe elaborar la hoja de carga para cada carga o lote y mantenerla como evidencia de cumplimiento del proceso y niveles de las variables establecidas.
5.6.4. Retención mínima. La retención mínima del preservador en el durmiente debe ser, para maderas de pino, de 160 kg/m 3; para maderas duras de encino y corrientes tropicales debe ser de 112 kg/m 3. En el caso de durmientes de maderas duras
refractarias se permite dar por terminada la etapa de inyección a presión aplicando el criterio de repulsa. La retención final obtenida debe evaluarse aplicando el procedimiento establecido en la norma mexicana NMX-C-410-ONNCCE-2000. Industria de la Construcción - Vivienda de Madera - Retención y Penetración de Sustancias Preservadoras en Madera - Métodos de prueba.
5.6.5. Penetración mínima. La penetración mínima en albura, para madera de pino, debe ser del 85 % del espesor de la albura a partir de la cara hacia el centro del durmiente. La penetración mínima en albura para madera de encino y de maderas de especies corrientes tropicales debe ser del 65 % del espesor de la albura en iguales condiciones. La evaluación de la penetración de la creosota se hará visualmente identificando la profundidad alcanzada por la creosota en el gusanillo extraído con el taladro, tomando de cada carga 20 muestras, una por durmiente, practicados los barrenos en el centro del durmiente por la parte de la albura. Para verificar la proporción de albura no impregnada en el gusanillo se aplicará el indicador denominado Ansidina, como lo establece la NMX-C-410-ONNCCE-2000. Industria de la Construcción - Vivienda de Madera - Retención y Penetración de Sustancias Preservadoras en Madera - Métodos de prueba. Todos los barrenos realizados para determinar la penetración deberán ser sellados de inmediato por el proveedor, con taquetes preservados.
Nota. Para fines prácticos los durmientes de cualquier carga deberán ser de la misma especie de madera, escuadría y contenido de humedad. Los durmientes impregnados que no cumplan con las especificaciones de retención y penetración establecidas en la presente norma pueden ser reimpregnados por una segunda y única vez
.
5.7. INFRAESTRUCTURA DE LAS PLANTAS DE IMPREGNACIÓN Considerando que el proceso de impregnación de durmientes es a vació – presión, las plantas de impregnación deben contar en sus instalaciones con: autoclaves o retortas diseñadas para soportar los niveles de presión y vacío
requeridos, con equipos de calefacción, medición y control como manómetro, vacuómetro y válvulas de seguridad; tanques de mezcla, tanques de almacenamiento, tanques de trabajo o medida; bombas de inyección a presión; bomba de vacío; laboratorio de pruebas de retención y penetración, además de patios de secado y almacenamiento acondicionados, así como equipos y dispositivos de seguridad.
6.- ACCESO A LA PLANTA El inspector representante del comprador debe tener libre acceso a la planta de durmientes durante el tiempo que dure el contrato, con objeto de supervisar el proceso: además podrá presenciar las pruebas de laboratorio de control de calidad. En todo momento, este Inspector deberá observar las medidas de seguridad de la Planta, así mismo, la planta debe proporcionar personal para tomar las muestras con el taladro pressler. Cuando el inspector representante del comprador solicite al personal de la planta las bitácoras de registro de control del proceso de impregnación u hojas de carga, le deben ser proporcionadas para la verificación de cualquiera de las cargas impregnadas.
7. INSPECCIÓN Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN. Los durmientes deben ser inspeccionados para determinar que cumplen con la presente norma. El lugar de inspección debe ser en la planta del proveedor y antes de su carga a los medios de transporte. Para el proceso de inspección el proveedor apilará los durmientes en un sitio y forma que facilite su inspección en condiciones seguras, debiendo proporcionar personal operativo al inspector para realizar esta labor. De cada carga se tomará al azar como muestra para inspección un 5% de los durmientes. De este 5% se inspeccionarán todos los parámetros, tanto de calidad de madera y contenido de humedad como de impregnación, aceptándose dicha carga si los durmientes rechazados son menores o iguales al 10% de la muestra. Si los durmientes rechazados representan entre el 11% y 14% de la muestra, se hará un segundo muestreo; si los durmientes rechazados de este segundo muestreo rebasan el 10% de la muestra la carga se rechazará.
Cada durmiente de cada carga de la muestra se revisará y evaluará independientemente sin tomar en cuenta las decisiones respecto a los otros durmientes del mismo lote.
8. MARCADO DEL DURMIENTE.
A todos los durmientes se les debe realizar una marca en la cara de mayor proporción de albura y al centro del durmiente, una profundidad que no afecte la capa de madera impregnada ni su resistencia, con la siguiente información: Las siglas del comprador, la fecha de impregnación indicada con las dos últimas cifras del año, las siglas o el logotipo de la compañía fabricante y la planta de impregnación, con un tamaño de letras de 50 mm mínimo de altura. Dicha información se realizará por el método de golpe, mediante pirograbado, o con clavo fechador que cubra todas las características. La marca puede ir también en las placas multiclavo.
9. EMBARQUE Los durmientes que cumplan con la presente Norma Oficial Mexicana, deben ser embarcados por el proveedor a los lugares que el comprador indique, evitando que los durmientes sufran daños durante su traslado.
10. DOCUMENTACIÓN QUE DEBE RESPALDAR EL EMBARQUE El proveedor debe entregar al cliente copia de la hoja de carga, el certificado de control de calidad practicado por su laboratorio y la documentación que ampare la legal procedencia de la madera de los durmientes de cada carga o reembarque.
11. CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES Esta Norma Oficial Mexicana, no concuerda con otras normas internacionales.
12. VIGILANCIA La Secretaría de Comunicaciones y Transportes, por conducto de la Dirección General de Transporte Ferroviario y Multimodal, es la autoridad competente para vigilar el cumplimiento de la presente Norma Oficial Mexicana. NOM – 056 – SCT – 2002. PARA DURMIENTES DE MADERA.
Durmientes de concreto. 1. Objetivo Esta Norma Oficial Mexicana establece las condiciones técnicas de diseño, fabricación y uso que deben satisfacer los durmientes de concreto para ferrocarriles. 2. Campo de aplicación Esta Norma Oficial Mexicana cubre las condiciones técnicas que deben satisfacer los durmientes de concreto de diferentes tipos, según las condiciones de carga de acuerdo con el diseño solicitado por el usuario, para instalarse en vías del Sistema Ferroviario Nacional. 3. Referencias Esta Norma se complementa con las normas mexicanas: NMX C-1 Industria de la Construcción - Cemento Portland. NMX C-30 Industria de la Construcción - Agregados - Muestreo. NMX C-71 Industria de la Construcción - Agregados - Determinación de Terrones de Arcilla y Partículas Deleznables. NMX C-72 Industria de la Construcción - Agregados - Determinación de Partículas Ligeras. NMX C-75 Industria de la Construcción - Agregados - Determinación de la Sanidad por medio del Sulfato de Sodio o Sulfato de Magnesio. NMX C-77 Industria de la Construcción - Agregados para Concreto - Análisis Granulométrico - Método de Prueba. NMX C-84 Industria de la Construcción - Agregados - Partículas más finas que la criba FO.O75 por medio de lavado - Método de Prueba. NMX C-109 Industria de la Construcción - Concreto - Cabeceo de especímenes de cilindros. NMX C-111 Industria de la Construcción - Concreto - Agregados especificaciones. NMX C-156 Industria de la Construcción - Concreto Fresco - Determinación de revenimiento. NMX C-160 Industria de la Construcción - Concreto - Elaboración y Curado en obra de especímenes de concreto. NMX C-164 Industria de la Construcción - Agregados - Determinación de la masa específica y la absorción de agua del agregado grueso Método de prueba. NMX C-165 Industria de la Construcción - Agregados - Determinación de la masa específica y la absorción de agua del agregado fino - Método de prueba. NMX C-170 Industria de la Construcción - Agregados - Reducción de las muestras de agregados, obtenidas en el campo, al tamaño requerido para las pruebas. NMX C-196 Industria de la Construcción - Agregados - Resistencia a la degradación por abrasión e impacto de agregado grueso usando la máquina de los Angeles - Método de prueba.
NMX C-255 Industria de la Construcción - Aditivos químicos que reducen la cantidad de agua y/o modifican el tiempo de fraguado del concreto. NMX C-303 Industria de la Construcción - Determinación de la resistencia a la flexión usando una viga simple con carga al centro del claro. NMX B-006 Varilla corrugada y lisa de acero procedente de lingote o palanquilla para refuerzo de concreto. NMX B-172 Método de prueba para productos de acero. NMX CH-27 Verificación de máquinas de prueba. 4. Definiciones Para la correcta aplicación de esta Norma se establecen las siguientes definiciones: Acero de postensado: cable, alambre o barra de acero que es tensado después del vaciado y endurecimiento del concreto. Acero de preesfuerzo: cable, alambre o barra diseñada para precomprimir el concreto. Acero de pretensado: cable, alambre o barra de acero tensado antes del vaciado del concreto. Acero de refuerzo: acero, excluyendo el acero de preesfuerzo, colocado dentro del durmiente para mejorar su esfuerzo estructural y para controlar la deflexión y el agrietamiento. Asiento del riel: area del durmiente sobre la cual descansa el riel. Carga lateral: componente horizontal de una carga en la vía perpendicular al riel. Carga longitudinal: carga a lo largo del eje longitudinal del riel. Carga vertical: carga o componente de carga aplicada en ángulo recto al eje longitudinal del riel. Durmiente: componente transversal de la vía cuya función es mantener el escantillón y transmitir las cargas del riel al balasto. Durmiente de concreto postensado: durmiente de concreto preesforzado que emplea acero para precomprimir el concreto después del fraguado. Durmiente de concreto pretensado: durmiente de concreto preesforzado que emplea acero para precomprimir el concreto antes del fraguado. Durmiente de concreto reforzado: durmiente reforzado con barras de acero acondicionadas, estructuras de alambres soldadas, alambres adaptados, barras o mallas de barras y concreto no precomprimido. Durmiente preesforzado: durmiente en el que el concreto se encuentra precomprimido por acción del acero de preesfuerzo. Durmiente reforzado preesforzado: durmiente de concreto reforzado que, además de acero de refuerzo longitudinal, emplea acero de preesfuerzo para resistir la flexión. Esfuerzo de flexión: resistencia normal producida por la flexión. Fijación: componente o grupo de componentes de un sistema de vía que fijan el riel a los durmientes. Inserto: mecanismo para asegurar el ensamble del riel al durmiente. Puede ser colocado en el durmiente en el momento de su fabricación, o colocado en los alojamientos moldeados o barrenados en el durmiente.
Flexión negativa: flexionamiento que produce tensión o reduce la compresión en el área superior del durmiente. Flexión positiva: flexión que produce tensión o reduce la compresión en la superficie inferior del durmiente. Grieta estructural: plano de falla que se origina transversalmente en la cara de tensión del durmiente, extendiéndose al nivel del acero de preesfuerzo y que aumenta su tamaño al incrementarse la carga. p.p.m.: partículas por millar. 5. Especificaciones 5.1 Cargas verticales 5.1.1 Separación entre durmientes La separación entre durmientes afecta el esfuerzo flexionante del riel, el esfuerzo de compresión en el balasto y el terraplén, el esfuerzo flexionante generado en los durmientes mismos para valores determinados de las dimensiones de durmientes y de las cargas por rueda, las consecuencias de incrementar la separación, entre durmientes, se tendrán momentos flexionantes más altos en el riel y esfuerzos mayores en cada durmiente. Por lo descrito, entre mayor sea la separación entre los durmientes, mayor será el hundimiento de la vía por carga unitaria de rueda, esto es, el módulo de vía será más bajo. A la inversa entre menor sea el espaciamiento entre durmientes, menor será el esfuerzo unitario y mayor el módulo de vía. 5.1.2 Dimensiones del durmiente El empleo de durmientes más largos, más anchos o más rígidos, que se empleen en el área de apoyo del durmiente-balasto, tendrá casi los mismos efectos que el reducir la separación entre durmientes. Existen sin embargo, límites dentro de los cuales el incremento en el tamaño no tiene efecto alguno para reducir el esfuerzo en la vía. La concentración de la carga de durmiente-balasto disminuye a medida que se separa el durmiente del riel. Y esta reducción es más rápida cuando los durmientes están construidos con materiales flexibles. Por lo tanto, existe un punto en el cual el diseño de alargamiento del durmiente disminuirá significativamente la carga de la superficie por unidad. Existen además, limitaciones de la maquinaria y separaciones requeridas de la misma que restringen la longitud del durmiente. El diseño de durmientes más anchos tiene beneficios similares a los incrementos en la longitud del durmiente. Dicho diseño, sin embargo, corresponde al punto donde resulta práctico compactar el balasto abajo del durmiente. 5.1.3 Distribución de la carga El punto anterior y los requisitos siguientes están basados en que las cargas de la rueda aplicada al riel serán distribuidas por éste a varios durmientes. Tal distribución ha sido confirmada por algunas investigaciones de campo. La distribución de la carga depende del tipo de durmiente y las separaciones entre eje, de la reacción del balasto y de la subrasante y la rigidez del riel. El porcentaje de carga por rueda por riel soportada por un solo durmiente en forma individual es variable. Un cálculo conservador de la distribución está dada en la gráfica (I), mientras que la rigidez del riel influye en dichos porcentajes su efecto es pequeño comparado con el de otros factores. Como simplificación, los factores de distribución se muestran sólo como una función de la separación del durmiente. Los valores escogidos intentan compensar las variaciones de otras influencias.
5.1.4 Factores de impacto Los requisitos de estas especificaciones se basan en cálculos que incluyen un factor de impacto supuesto. Este factor es un porcentaje de incremento sobre las cargas verticales estáticas que intenta incorporar el efecto dinámico de la rueda y las irregularidades del riel. Siendo este factor de impacto de 150%. 5.1.5 Balasto y subrasante Además de las dimensiones y separación entre durmientes, la profundidad del balasto y la sección de la subrasante también son significativas en el sentido de que la carga vertical depende de esos parámetros. El incremento de la altura de la cama del balasto tiende a propagar las cargas de un durmiente sobre un área más amplia de la subrasante, reduciendo con ello la presión de la subrasante y el consecuente hundimiento de la vía. Así, el efecto de una mayor cama de balasto puede ser similar, dentro de ciertos límites, a la reducción de la separación del durmiente. Las subrasantes más rígidas no requieren de una presión de balasto como requeriría para subrasantes flexibles. Consecuentemente, son más capaces de tolerar separaciones entre durmientes más amplias, durmientes más pequeños, camas más gruesas de balasto o todas estas variantes combinadas, sin ninguna falla o depresión excesiva en las vías. 5.1.6 Balasto El proyecto debe asegurarse de que el diseño de la vía no resulte con un sobreesfuerzo del balasto o de la subrasante. Para ello, deben considerarse las cargas por rueda, el factor de distribución, el factor de impacto, las capacidades unitarias de la superficie de apoyo del balasto y la subrasante, así como las dimensiones del durmiente y su separación. 5.1.7 Presión del balasto Mientras que la presión del durmiente al balasto no se distribuye uniformemente a través o a lo largo de la base de un durmiente, puede hacerse un cálculo promedio de la presión en la base de éste. Se ha encontrado que la presión máxima del balasto ocurre algunos centímetros abajo de su contacto con el durmiente. Consecuentemente, el valor promedio calculado de la presión del balasto en la base del durmiente condiciona la presión máxima. La presión promedio en la base del durmiente es igual a la carga por eje, modificada por los factores de distribución e impacto y dividida por el área de apoyo del durmiente: 2P 1 + Presión de balasto promedio(kPa)=
IF DF (100) (100) A
Donde: P = Carga por rueda, en kilogramos. IF = Factor de impacto, en %. DF = Factor de distribución, en %. A = Superficie de apoyo de los durmientes, en mm 2. La presión de balasto recomendada no debe de exceder de 0,5864 kPa, para balasto de alta calidad resistente a la abrasión. Si se emplean materiales de balasto de calidad inferior la presión se reducirá en forma adecuada. 5.1.8 Presión en la subrasante
La presión ejercida por el balasto sobre la subrasante depende de la presión durmiente a balasto, la constante de distribución de carga a través del balasto y el espesor de la misma. 5.2 Cargas laterales Las cargas laterales generadas por el movimiento del equipo de ferrocarril son transmitidas por el paso de las ruedas y los rebordes de las mismas a los rieles, los cuales deben mantenerse en su lugar por medio de sujeciones a los durmientes confinados por el balasto. La rigidez lateral de los rieles distribuye las cargas laterales a las fijaciones rieldurmiente. La resistencia de las fijaciones mantienen el escantillón de la vía. La masa de los durmientes, la fricción entre los durmientes y el balasto, el área de apoyo lateral de los durmientes y la masa de balasto actúan en conjunto para controlar el movimiento lateral. La estabilidad lateral de la vía puede incrementarse al disminuir el espaciamiento entre durmientes de dimensiones similares, incrementándose la masa de durmiente, la superficie de apoyo de los extremos del durmiente por unidad de longitud de vía y la resistencia friccional entre los durmientes y el balasto. El esfuerzo estructural de las sujeciones debe ser proporcional a la carga lateral transmitida a los durmientes individuales, que se determina por la rigidez lateral del riel y el espaciamiento entre durmientes. La magnitud de las cargas laterales que deben controlarse, depende no solamente de las dimensiones, configuración, peso, velocidad y características del equipo de arrastre sino también de la estructura de la vía. Tanto la geometría de trazo como la geometría detallada de irregularidades y pequeñas desviaciones de diseño influyen en la magnitud de la carga lateral. Estas especificaciones cubren fijaciones capaces de soportar las cargas rueda a riel laterales individuales superiores a 6,35 toneladas por 30,48 cm lineales de vía cuando tales cargas laterales son acompañadas por cargas verticales de una magnitud similar. 5.3 Cargas longitudinales La carga longitudinal originada por la combinación del esfuerzo térmico en rieles soldados continuos y por la fuerza de tracción, se transfiere por medio de las anclas o sujeción de los durmientes al balasto y debe ser equilibrada finalmente por la fricción interna del balasto. La resistencia al movimiento del riel, con respecto a los durmientes, se determina por las características de la sujeción. Aunque el impedimento total del movimiento longitudinal del riel es generalmente deseable, existen situaciones en donde esta construcción es impráctica o no deseable. En la construcción de vías convencionales, el factor limitante de la reacción contra el movimiento longitudinal es a menudo la resistencia del balasto. 5.4 Requisitos de flexión Se ha discutido la interacción entre riel y durmiente en 5.2. y 5.3. con respecto a los factores de distribución, el espaciamiento del durmiente y cargas verticales. El esfuerzo de flexión originado en el riel bajo carga es una función del momento flexionante aplicado y los módulos de sección del riel. El momento mencionado se determina en el instante por la carga de rueda, la separación del eje y el módulo de la vía. Las secciones del riel más modernas son capaces de distribuir sin peligro las cargas de rueda en durmientes con separaciones hasta de 76.2 cm con soporte de balasto normal. Se recomienda que el ingeniero calcule el esfuerzo flexionante máximo para secciones de riel más ligeras de 100 lb/yd si se anticipa su uso.
Para este propósito puede emplearse la siguiente ecuación: S
Mc
=
I
Pc
EI 4
I
64 u
Donde: S= Tensión máxima en el riel, en KPa. c = Distancia del eje neutro al borde más externo de la base o extremo, en mm 4. I = Módulo de inercia de las secciones del riel, en cm. E= Módulo de elasticidad del acero, en KPa. u = Módulo de la vía, en t/cm/cm. P= Carga de rueda, en t. M=P
4
EI
= momento flexionante , t - cm.
64 u
5.4.1 Juntas de riel a) Para lograr la máxima economía y beneficios del uso de durmientes de concreto se recomienda que en vía de línea principal se usen rieles soldados continuos. Si se emplean durmientes de concreto en vías atornilladas convencionales o en los finales de vías con los rieles soldados continuos se debe tener cuidado de que la unión de dos rieles no ocurra sobre un durmiente de concreto. La magnitud de los impactos sobre un durmiente colocado en la unión de dos rieles puede ser destructiva para el asiento del riel y las sujeciones. b) Se recomienda que los durmientes de concreto no se instalen adyacentes a juntas aisladas o dentro de los límites de vigas de dimensiones especiales, cambios de vías y vías de enlace. 6. Diseño 6.1 Consideraciones generales 6.1.1 Los durmientes deben ser diseñados para usarse en vías armadas con riel de 100 lb/yd a 136 lb/yd sección RE , escantillón 1 435 mm. y separación de 600 mm. entre centros de durmientes. 6.1.2 Puede utilizarse todo tipo de fijación si cumple con la adecuada sujeción del riel al durmiente y que mantenga el escantillón de vía y/o aislamiento para el caso de vías señalizadas, previa aprobación de los interesados. 6.1.3 Para el tipo de fijación con base en grapa elástica reforzada tipo RN se debe usar perno de anclaje SL de 22 mm. de cabeza T con tuerca hexagonal y roldana plana, cojinete semicilíndrico amortiguador y placa de neopreno tipo chevron 4.5 mm. bajo el patín del riel. Para vías señalizadas o electrificadas, debe utilizarse roldana aislante 60 mm. y 5 mm. de espesor tipo cañón. Las chimeneas para alojar los pernos de fijación deben contar con ductos para drenar el agua o tierra que penetre a través de ellas. Si se aprueba otro tipo de fijación, lo descrito en las secciones 6.2 (dimensiones), artículos 6.2.5 y 6.2.6; y 8.1 (tolerancias de fabricación), artículos 8.1.4, 8.1.5, 8.1.6 y 8.1.7, debe sujetarse a los planos de ensamble del riel y elementos de fijación correspondientes, previamente revisados y autorizados por el cliente (ver NOM Para Fijación de Riel de Acero Sobre Durmiente de Concreto y Madera). 6.2 Dimensiones 6.2.1 La longitud de los durmientes deben ser: TIPO 1 TIPO 3
2,400 mm. 2,440 mm. 6.2.2 El ancho de la cara inferior del durmiente puede ser constante o variable a lo largo de la pieza, con un máximo de 330 mm. y un mínimo de 220 mm.; pero la superficie de apoyo en el balasto bajo cada riel no debe ser menor de 2,440 cm2. 6.2.3 El ancho de la cara superior del durmiente no debe ser mayor de 330 mm. ni menor de 150 mm. en ninguna sección. El ancho de la superficie de apoyo del patín del riel no debe ser menor de 200 mm. 6.2.4 El peralte máximo en el asiento del riel no debe exceder de 250 mm. y el mínimo no será inferior a 150 mm. en cualquier sección del durmiente. 6.2.5 En las cubetas externas el radio debe ser de 18 mm. y para las internas de 15 mm. Todas las cubetas seguidas a todo lo ancho de la cara superior del durmiente, cuando se use fijación RN , con otra fijación que no cuente con cubetas se debe presentar de acuerdo a los planos del fabricante, aprobados por el usuario. 6.2.6 La profundidad del anclaje de los pernos debe estar comprendida entre (90,110) y (115,135) mm., para el tipo 1 y tipo 3, respectivamente, medidos a partir de la cara de apoyo del patín del riel hasta la parte inferior de la solera de anclaje donde apoya la cabeza del perno, para el caso de fijación RN . En caso de usar otra fijación, las características del anclaje deben ser de acuerdo con cada fabricante, cuando sea aprobado por el cliente. 6.2.7 La superficie de apoyo de patín del riel debe tener una inclinación 1:40 hacia el centro del durmiente. 6.2.8 El peso del durmiente debe ser: TIPO 1 TIPO 3 240 Kg. 330 Kg. 6.3 Solicitaciones 6.3.1 El durmiente debe diseñarse de manera que soporte sin presentar una fisura, los siguientes momentos flexionantes, expresados en el sistema métrico decimal para el caso de ancho constante en la superficie de apoyo. 6.3.2 Momento positivo en la sección del apoyo del riel TIPO 1 TIPO 3 155.0 t-cm. 253.5 tcm. 6.3.3 Momento negativo en la sección del apoyo del riel TIPO 1 TIPO 3 95.0 t-cm. 132.5 t-cm. 6.3.4 Momento positivo en la sección del centro del riel TIPO 1 TIPO 3 80.0 t-cm. 103.7 t-cm. 6.3.5 Momento negativo en la sección del centro del riel TIPO 1 TIPO 3 160.0 t-cm. 253.5 t-cm. 6.3.6 Para el caso de durmientes con ancho variable en la superficie de apoyo con reducción hacia el centro, se aplicará una disminución de 10% al valor del
momento negativo del durmiente en la sección del centro y aumentará el 10% al valor del momento positivo en el asiento del riel. El procedimiento para la verificación de la resistencia a la fricción se describe en el capítulo 9. 7. Materiales 7.1 Concreto La calidad de los materiales y la elaboración del concreto estará de acuerdo a las especificaciones A.S.T.M. vigentes. 7.1.1 Cemento El cemento debe ser de una marca de prestigio reconocido y debe cumplir con la especificación C-150 de la ASTM para bajo contenido de álcalis. No debe exceder de 0.60% de contenido de álcalis totales expresados como NaO. 7.1.2 Previo acuerdo entre comprador y fabricante, puede usarse cemento puzolánico y/o cenizas volátiles que favorezcan la durabilidad del concreto sin deterioro de las características mecánicas exigidas. 7.2 Agregado fino El agregado fino debe ser natural o producto de trituración; y estar exento de arcillas, limos y materia orgánica. 7.3 Agregado grueso El agregado grueso debe ser de 38 mm. de tamaño máximo, producto de trituración de piedra con una densidad superior a 2.5 gr/cm 3 con alta resistencia a la compresión y exento de arcilla, limos y materia orgánica. 7.3.1 El fabricante debe mostrar reportes de pruebas de laboratorio de que los agregados usados en la fabricación del concreto provienen de una misma fuente y que tienen una historia de servicio completamente satisfactoria, con una antigüedad mínima de 5 años. 7.4 Agua El agua que se emplee en la elaboración de concreto debe ser limpia, exenta de sales solubles y contaminantes, comparable con la potable y con un contenido de iones cloro no mayor de 400 ppm. 7.5 Aditivos Sólo con autorización del comprador, podrán emplearse aditivos para el concreto. 7.6 Características del concreto 7.6.1 El concreto debe tener revenimiento 0 (cero). 7.6.2 La mezcla debe ser plástica y manejable para que al vibrarse y compactarse no queden vacíos ni porosidades. 7.6.3 La resistencia mínima a la compresión del concreto será f c=525 kg/cm 2 a los 28 días en probetas cilíndricas de 15.2 x 30.5 cm. y la resistencia mínima a la tensión por flexión será de 65 kg/cm 2 a los 7 días en prismas de 10 x 15 x 70 cm. 7.6.4 El curado del concreto debe efectuarse mediante vapor húmedo a presión ambiental que permita acelerar la resistencia del concreto. Al aplicar el presfuerzo, el esfuerzo de compresión en el concreto debe ser menor de 75% y 60%, para tipo 1 y tipo 3 de su resistencia a esa edad medida en cilindros. 7.7 Mortero y lechada
7.7.1 El mortero para sellar las zonas de anclaje del preesfuerzo, debe tener una resistencia mínima a la compresión de 250 kg/cm 2 a los 28 días de acuerdo a la prueba de cubo 5 x 5 x 5 cm. 7.7.2 La lechada de inyección utilizada en el durmiente de concreto postensado, debe tener una fluidez adecuada para evitar la formación de burbujas y una resistencia mínima a la compresión de 250 kg/cm 2 a los 28 días en cilindros de 5 x 10 cm., y a la tensión por flexión de 65 kg/cm 2 a los 7 días en prismas de 4 x 4 x 16 cm. 7.8 Acero de preesfuerzo 7.8.1 El acero de preesfuerzo podrá consistir en barras, alambres o torones que cumplan las especificaciones A.S.T.M. A-421, A-416 y A-722 en vigor. 7.8.2 El acero para postensado debe tener un límite de fluencia mínimo de 14,000 kg/cm² y una resistencia a la ruptura no menor de 16,000 kg/cm², con un alargamiento permanente mínimo de 3.4% en una longitud de medición de 250 mm. 7.8.3 El acero de preesfuerzo debe estar limpio, libre de grasas, óxidos o materias extrañas. 7.9 Acero de refuerzo 7.9.1 Las varillas para refuerzo deben ser corrugadas y cumplir con las normas A.S.T.M. A-615, A-616 y A-617 en vigor y ser de acero, grado 42 o 50. El límite elástico mínimo debe ser de 4,200 kg/cm 2 y el esfuerzo a la ruptura no ser inferior a 6,300 kg/cm 2. 7.9.2 El acero de refuerzo debe estar limpio, libre de grasas, óxidos o materias extrañas. 7.9.3 El recubrimiento en ningún caso debe ser menor de 20 mm, cuando se usa en varillas número 6 o mayores, el recubrimiento mínimo debe ser el de un diámetro de varilla a usar. 8. Disposiciones constructivas 8.1 Tolerancia de fabricación 8.1.1 El largo nominal de los durmientes debe ser de (+10 mm. o -3 mm.) y (±10) para tipo 1 y tipo 3. 8.1.2 El ancho nominal de los durmientes debe ser de ±5 mm. 8.1.3 La altura de los durmientes debe ser de ±5 mm. 8.1.4 Entre ejes de cubetas de apoyo de la fijación elástica de los durmientes debe ser +4.0 -0.0 mm. 8.1.5 Entre ejes de cubetas de apoyo de la fijación elástica en un mismo lado de los durmientes +2.0 -0.0 mm. 8.1.6 El radio de las cubetas de los durmientes debe ser +1.0 y -0.5 mm. 8.1.7 La dimensión transversal de las chimeneas para el perno de anclaje de los durmientes debe ser ±2.0 mm. 8.1.8 El asiento del riel debe tener una superficie plana y lisa con diferencias de nivel de ±1.0 mm. para ambos durmientes. 8.1.9 Alabeo
La diferencia de inclinación entre asientos de un mismo durmiente en el sentido de los rieles, no debe ser mayor de 2 mm. en un ancho de 150 mm., para ambos casos. 8.1.10 En la inclinación de la superficie de apoyo del patín del riel, en el sentido longitudinal del durmiente debe ser ±4.0 mm., para tipo 1 y tipo 3. 8.1.11 Los anclajes de postensado no deben salir de los extremos del durmiente y deben ser cubiertas con mortero en ambos tipos. 8.1.1.2 Para la colocación del acero de preesfuerzo de los durmientes, debe ser de ±1.5 mm. respecto a la posición que marcan los planos de fabricación. 8.1.13 Entre ejes de asiento de riel para ambos casos, debe ser +4.0 -0.0 mm. El peso nominal del durmiente debe ser: TIPO 1 TIPO 3 ± 10 Kg. ± 30 Kg. 8.2 Acabado 8.2.1 Las superficies superior y laterales de los durmientes deben presentar un aspecto liso y uniforme con mínimo de porosidades. Las aristas de las caras superiores deben estar redondeadas y exentas de salientes o despostilladuras. 8.2.2 Los durmientes deben llevar aplicada una mano de impermeabilizante en sus caras extremas. Con el fin de proteger los anclajes del postensado de la humedad. 8.2.3 Los durmientes deben tener letras o números en la cara superior en alto o bajo relieve para identificar al fabricante, tipo o modelo del durmiente y el año de su fabricación. Todos los durmientes deben de llevar el logotipo del comprador, y se debe indicar en los planos que presente el fabricante para la revisión y aprobación del usuario. 9. Pruebas de aceptación para el durmiente 9.1 Selección de piezas 9.1.1 Para efecto de pruebas físicas de aceptación de los durmientes, por única vez, de un lote previamente seleccionado no menor de 10 piezas producidas en las mismas condiciones que los durmientes que fabricará en serie el fabricante, se escogen cuatro piezas, las cuales son sometidas a examen para determinar si cumplen con los requisitos especificados en los puntos 6.2 (dimensiones), 7 (materiales), 8.1. (tolerancias de fabricación) y 8.2 (acabado), de ser así se toman tres de las cuatro, de las cuales dos son sometidas a las pruebas que se indican en los puntos 9.2, 9.3, 9.4 y 9.5 y el otro como se indica en el punto 9.6, que enseguida se describen. Si alguna de las cuatro piezas no cumple los requisitos indicados al principio de este párrafo o si cualquiera de las tres piezas sujetas a las pruebas mencionadas no las satisfacen totalmente, el diseño de los durmientes no es aceptado y por tal motivo el fabricante no tiene derecho a participar en el concurso al que el comprador haya convocado. 9.1.2 Las pruebas mencionadas en el punto 9 (pruebas de aceptación para el durmiente), deben ser realizadas en el laboratorio del propio fabricante, el cual debe contar con todo el equipo y mecanismos apropiados, debidamente calibrados y certificados oficialmente ante SECOFI o su equivalente para proveedores extranjeros o empresa autorizada por ésta; de no ser así, el comprador determina
el laboratorio en que deban realizarse dichas pruebas, con la intervención de los representantes técnicos autorizados de ambas partes. 9.2 Pruebas de flexión en la sección del asiento del riel 9.2.1 La prueba de carga vertical en el asiento del riel se ejecuta en uno de dichos asientos, que se signa como asiento A , con el durmiente apoyado y cargado como se muestra en la figura 1, una carga aumentando a un promedio no mayor de 2.2 toneladas por minuto, se aplica hasta que la carga (P) produzca el momento negativo en el asiento del riel especificado en el punto 6.3.3. Esta carga se mantiene por no menos de 3 minutos, durante los cuales se hace una inspección para determinar si ocurre agrietamiento. 9.2.2 De manera semejante, el durmiente es apoyado y cargado como se ve en la figura 2 para producir un momento positivo del asiento del riel denominado A , igual al indicado en el punto 6.3.2. Se hacen observaciones a ojo desnudo, si no aparece ningún agrietamiento, los requisitos de cada parte de esta prueba se han cumplido. 9.2.3 Estas pruebas deben de repetirse en el otro asiento del riel, que se denomina como asiento B . 9.3 Pruebas de flexión en la sección del centro del durmiente 9.3.1 Con el durmiente apoyado y cargado como se muestra en la figura 3, se aplica una carga aumentando a un promedio no mayor de 2.2 toneladas por minuto, hasta producir un momento negativo igual al especificado en el punto 6.3.5. Esta carga se mantiene por no menos de 3 minutos, durante los cuales se hace una inspección para determinar si ocurre agrietamiento, se hacen observaciones a ojo desnudo, si no aparece ningún fisuramiento, los requisitos de esta prueba se habrán cumplido. 9.3.2 Con el durmiente apoyado y cargado como se muestra en la figura 4, se aplica una carga aumentando a un promedio no mayor de 2.2 toneladas por minuto, hasta producir un momento positivo igual al especificado en el punto 6.3.4. Esta carga se mantiene por no menos de tres minutos, durante los cuales se hace una inspección para determinar si ocurre agrietamiento, se hacen observaciones a ojo desnudo, si no aparece ningún agrietamiento, los requisitos de esta prueba se han cumplido. 9.4 Prueba de desarrollo de adherencia, anclaje de postensado y carga última 9.4.1 Se efectúa en el asiento del riel A del durmiente, el que es apoyado y cargado como se muestra en la figura 2. La carga se aumenta en un promedio no mayor de 2.2 toneladas por minuto hasta obtener una carga total de 1.75 P, siendo (P) la carga correspondiente al momento positivo en el asiendo del riel. Si el durmiente es postensado y puede soportar esta carga durante 5 minutos, se ha satisfecho la prueba. La carga se incrementa hasta la falla total, haciéndose el registro. 9.4.2 Si el durmiente es pretensado, el corrimiento medido en los alambres o torones más próximos a la cara exterior al cabo de 5 minutos de aplicación de la carga, no debe ser mayor de 0.03 mm. para pasar esta prueba. La carga se seguirá incrementando hasta que ocurre la falla total del durmiente, registrándose la lectura de la carga máxima. 9.5 Pruebas del anclaje de la fijación Para determinar la habilidad de resistir la tensión que le transmite el perno al durmiente y la capacidad de éste para soportar los esfuerzos flexionantes negativos bajo el patín del riel, se efectúa esta prueba en cada anclaje como se
muestra en la figura 5, aplicando una carga axial de 5.45 toneladas, y sosteniéndola por no menos de 3 minutos durante los cuales se efectúa una inspección a ojo desnudo para determinar si hay alguna falla en el anclaje o cualquier agrietamiento en el concreto, si ocurren tales fallas, los requisitos de esta prueba no se han cumplido. 9.6 Prueba de flexión repetitiva en la sección del asiento del riel Siguiendo la prueba de carga vertical para el momento positivo sobre el asiento del riel B , la carga debe incrementarse a 2.2 toneladas por minuto hasta que el durmiente se agriete de la superficie inferior al nivel más bajo del acero del refuerzo (grieta estructural). Después de remover del asiento del riel la carga estática para producir el agrietamiento y sustituir los apoyos de hule por triplay de 6.35 mm. de espesor, el durmiente es sometido a 3 millones de ciclos de carga repetida, variando en cada ciclo uniformemente de 1.8 toneladas al valor de 1.1 P. La carga repetida no debe exceder de 600 ciclos por minuto. Si después de la aplicación de los 3 millones de ciclos el durmiente puede soportar la carga de 1.1 P., los requerimientos de esta prueba han sido cumplidos. 10. Pruebas de control de calidad durante la producción del durmiente 10.1 Durante la producción del durmiente se deben efectuar pruebas de control de calidad para asegurar un producto uniforme y de alta calidad. 10.2 Las siguientes pruebas de control de calidad de la producción del durmiente deben de efectuarse en una pieza elegida al azar de cada 600 durmientes o fracción, producidos cada día, previamente a la recepción del comprador. 10.3 Debe cumplir con lo establecido en los puntos 6.2 y 8.1, dimensiones y tolerancias de estas especificaciones. 10.4 Prueba de carga vertical en el asiento del riel, se realiza según lo establecido en el punto 9.2 de estas especificaciones. 10.5 Prueba de anclaje de la fijación de acuerdo al punto 9.5 de estas especificaciones. 10.6 En caso de que el durmiente probado falle en cualquiera de las pruebas de control de calidad de estas especificaciones, a dos durmientes adicionales del mismo lote de 600 se les realizan las mismas pruebas. En caso de que cualquiera de estos durmientes falle, el 100% del lote es rechazado; si los durmientes pasan las pruebas, el lote es aceptado. 10.7 Prueba Duggan La prueba Duggan de expansión del concreto debe realizarse para cada lote de 5000 durmientes o menor, el incremento de volumen no debe ser mayor de 0.15% y 0.05% para el tipo 1 y tipo 3, respectivamente, al día 20 de la prueba. En caso de resultar un porcentaje superior a 15%, debe detenerse la producción de durmientes hasta que se corrijan las causas que han provocado la reacción álcali, y el lote de los 5000 durmientes queda en observación estricta, para en su caso exigir la reposición de los durmientes. 10.8 Las pruebas de control de calidad durante la producción del durmiente indicadas en el punto 10, deben ser realizadas en el laboratorio propio del fabricante, el cual debe estar dentro de la planta, y dotado del equipo y mecanismos apropiados, debidamente calibrados y certificados por SECOFI o su equivalente para proveedores extranjeros o empresa autorizada por ésta.
10.9 Para fines estadísticos, sin que sea prueba obligada para la aceptación de los lotes de producción, se realiza en cada 5000 durmientes una prueba de desarrollo de adherencia, anclaje y carga última, tal como está establecido en el punto 9.4.1. de esta Norma Oficial Mexicana. 11. Ejecución 11.1 El proveedor fabrica los moldes y habilita los materiales que sean necesarios para la fabricación de los diversos elementos del durmiente, quedando bajo su responsabilidad la correcta fabricación del mismo, de acuerdo con lo especificado para el diseño aprobado. El durmiente se fabrica de acuerdo con los procedimientos de construcción fijados para el diseño aprobado y cumplir también con las características de sección, resistencia, preesfuerzo, etc., que el mismo diseño indique; los moldes para el durmiente se hacen de acuerdo con lo indicado en el mismo y deben tener la suficiente rigidez para evitar la deformación del durmiente; los moldes deben ser metálicos y no debe permitir la pérdida de la lechada del concreto; el colado del durmiente se hace de una sola vez y se compacta por vibrado. 11.2 Durante el desmoldeo del durmiente se toman las precauciones necesarias para evitarle cualquier daño, en particular, si se trata de durmiente postensado, éste permanece el tiempo suficiente para que el concreto alcance la resistencia que fije el diseño. 11.3 El manejo del durmiente durante el proceso de desmolde, curado, almacenamiento y transportación, se hará a manera de evitar dañarlo por esfuerzos de flexión excesivos, golpes, vibraciones u otras causas, quedando bajo la responsabilidad del proveedor, las maniobras de carga y manejo de las piezas en la planta. El fabricante se obliga a facilitar el libre acceso al taller, al personal que fije el comprador para supervisar los procedimientos de fabricación y toma de muestras de materiales, dicho personal tiene autoridad suficiente para aprobar o rechazar cualquier aspecto del trabajo, de acuerdo con estas especificaciones, y para verificar la calidad de los materiales, ejecución, resistencia del concreto, acero de preesfuerzo y pruebas de laboratorio. 12. Medición 12.1 Se medirá tomando como unidad la pieza terminada. 13. Base de pago 13.1 El pago por unidad terminada es de acuerdo al precio fijado en el contrato. Este precio unitario incluye lo correspondiente a: regalías por patente de invención, adquisición de materiales, transportes, cargas, descargas, almacenamientos, cortes, desperdicios y en general todos los materiales, equipo y mano de obra para su fabricación conforme a lo indicado en estas especificaciones. 14. Embarque 14.1 El durmiente de concreto debe embarcarse en plataformas o en góndolas de Ferrocarril debidamente asegurado para su transporte, de tal manera que no pueda desplazarse ni ocasionarse daño alguno. Debe colocarse en posición horizontal en no más de 6 camas separadas por polines de madera. El comprador debe especificar la magnitud del embarque, de acuerdo con las facilidades de descarga con que se disponga. 15. Manejo del durmiente
15.1 Para efectos de cargadura y almacenamiento del durmiente en la planta, se recomienda que el fabricante cuente con un sistema de grúas con base en pórticos desplazables, con el cual sea capaz de manejar la producción de durmiente con la mayor seguridad y rapidez. 16. Garantía Los durmientes de concreto deben tener una garantía de 10 años a partir de su recepción. 17. Vigilancia La Secretaría de Comunicaciones y Transportes, por conducto de la Dirección General de Tarifas, Transporte Ferroviario y Multimodal, es la autoridad competente para vigilar el cumplimiento del presente Proyecto de Norma Oficial Mexicana. 18. Sanciones El incumplimiento del presente Proyecto de Norma Oficial Mexicana será sancionado conforme a lo dispuesto en la Ley de Vías Generales de Comunicación, y demás ordenamientos aplicables. Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-048/1-SCT2-2000
Vida útil de los durmientes. La vida útil de os durmientes varia dependiendo de los materiales que son empleados en su elaboración dentro de ntro de los materiales que se tienen están os durmientes de madera, concreto y compuestos ( plástico).
Durmientes de madera: Los durmientes de madera tienen una larga tradición de éxito en la industria ferroviaria, es el mismo éxito que el durmiente de compuesto emula Los durmientes de madera tienen una larga tradición de problemas en la industria ferroviaria, son estos problemas los que el durmiente de compuesto elimina Los durmientes de madera tienen una relativa variabilidad de calidad; como se mencionó anteriormente, los durmientes de madera pueden tener un tasa de rechazo de hasta un 20%. Algunos de los problemas de la madera Descomposición Ataque de Insectos Tratamiento químico fuertes y peligrosos
Agrietamiento Separaciones radiales de la veta Nudos Deterioro Incrustaciones de Corteza Inclinación de la Veta Fisuras VIDA ÚTIL En algunas regiones donde prevalecen factores ambientales como la humedad, los durmientes de madera se reemplazan cada 3 a 5 años Por el contrario, en algunas planicies del medio oeste americano, los durmientes del madera duran hasta 25 años Muchos de los durmientes de madera son reemplazados debido a descomposición, agrandamiento en la madera del área del clavo o cortes en la placa de amarre. Todos estos factores se eliminan con el durmiente de compuesto
Durmientes de concreto: Tienen una vida útil de unos 70 años Debido a la homogeneidad de su constitución su elasticidad es permanente en toda su vida útil .Su alta estabilidad (su peso es de unos 300 kgs) es ideal para el uso de Riel Largo Soldado En sentido transversal reduce el riesgo al pandeo
Durmientes de acero: En Suiza, Francia, Alemania, e Inglaterra han usado conchas de acero por más de 100 años de experiencia, donde el tráfico, las pendientes, fuerte curvatura y bajas temperaturas de invierno son severos. Vida útil mínima 60 años. Daño mínimo por descarrilamiento y posible reparación mediante soldadura, tiene valor de recobro. Durmientes compuestos (pastico): El durmiente de compuesto tiene una garantía de 50 años
Secciones de cada tipo de durmientes Durmientes de madera Los durmientes que mayormente se emplean son los de madera. Para las vías tenemos en general las siguientes dimensiones 200 cm, y su sección transversal es un rectángulo de base 24 cm y 12 cm de altura. No se precisa, sin embargo, una sección perfectamente escuadrada, sino que la cara inferior sea plana y la superior ofrezca también una superficie plana de al menos 21 cm de ancho, que servirá de asiento para el patín del riel. En la figura 1.8 y la tabla 1.2 se tienen los tipos de secciones transversales y sus dimensiones para durmientes de madera en RENFE.
Durmientes de concreto Geometría El DH tendrá forma y dimensiones simétricas con relación al eje longitudinal (excepto el DH con apoyo para tercer riel y otros especiales) y sin esquina viva, de acuerdo con el proyecto aceptado por el comprador y cumplirá la siguiente tabla:
Notas: La trocha angosta incluye la métrica y similares; la trocha ancha incluye las superiores a 1600 mm. Las dimensiones diferentes a las definidas deberán ser justificadas técnicamente. En ningún caso se afectará negativamente el mantenimiento mecanizado de la vía.
Durmientes de concreto
Sección del durmiente de concreto a centro y extremos.
Pruebas de calidad Durmientes de madera y concreto PRUEBAS EJECUTADAS SOBRE LOS DURMIENTES TERMINADOS. PRUEBA A LA FLEXIÓN. La prueba a la flexión para los RS o SL las normas Francesas y Nacionales establecen el ensaye a los 28 días a la flexión para un durmiente para cada lote de 100, de acuerdo al procedimiento que se describe a continuación. Cada cabeza del durmiente, según el caso, se colocará en la maquina de ensaye en la posición que le corresponde, intercalando entre la misma y las placas de apoyo o carga, tiras de cuero o de algún otro material, con dimensiones apropiadas, asegurando la correcta transmisión de esfuerzo, de acuerdo a la siguiente figura. La aplicación de la carga se hará con velocidad uniforme, en forma progresiva hasta 30 toneladas en posición normal y 25 toneladas en posición inversa, conservando las cargas durante cinco minutos para examinar el bloque, será satisfactorio si no aparecen grietas durante el proceso de la carga y al sostenimiento de la misma. Que no sean visibles con lupa.
PRUEBA A LA FLEXIÓN. Para el durmiente Dywidag B-58, las normas alemanas y las nacionales, establecen el ensaye a la flexión, de un durmiente tomado al azar de la producción de un día, el que se curará en agua durante 7 días, y someterlo a la prueba en posición invertida, apoyado en dos soportes separados a 1,500 mm, con carga concentrada al centro del claro.
PRUEBA DE ABRASIÖN las normas francesas y alemanas especifican el ensaye de un durmiente en el vibrogir, pero difieren en el número de horas y en el porciento mínimo de pérdida. Norma nacional no existe este aspecto. PRUEBA DE IMPACTO las normas alemanas ensayan tres durmientes con un mazo que tiene la forma de la ceja de una rueda de ferrocarril, cuyo peso es de 500 kilogramos, el que se deja caer dos veces con altura de 75 cm, una a 50 cm de la parte central y la otra a 15 cm de uno de los extremos del durmiente. El durmiente se acepta si después de la prueba únicamente presenta muescas o hendiduras con ligero fisuramiento, en caso de rotura será rechazado, no existen normas francesas ni nacionales.
Durmientes compuestos (pastico) Resistencia a la exposición de rayos Ultravioleta (UV) y resistencia a la intemperie: No presentan cambio de color, ni agrietamiento, ni ampolla miento, ni formación de burbujas. En el de intemperismo no aparecen rasgos que afecten su apariencia física, sus propiedades mecánicas en general no se deben de afectar.
Toxicidad de gases generados: Se utilizo un análisis Termo gravimétrico/Gases. Los gases generados por el material cuando se presenta la flama, no son tóxicos, se genera vapor de agua y dióxido de carbono (CO2), si la combustión se presenta en aire. El CO2 es un gas que se presenta en la atmosfera y es producto de la respiración animal. Resistencia a Reactivos Químicos: Se utilizaron 4 diferentes químicos para realizar esta prueba: Ciclo hexano, Gasolina Magna, Diesel y Aceite Lubricante.
En ninguna de las muestras probadas se observan grietas, reblandecimiento, cambio de color, se tiene estabilidad dimensional, no se observa evidencia de descomposición, no presentan evidencia de daños.
Resistencia a la Flama: En esta prueba se calienta la muestra con calentamiento directo y se coloca en 45 grados. Se calcula la velocidad con la que la flama se propaga en cada una de las piezas. La pieza presenta un valor menor de propagación de flama con respecto a una pieza de Polietileno de Alta densidad, sin aditivos retardadores de propagación de flama, que se utiliza como patrón de referencia.
Transmisión de carga del ferrocarril al balasto TRANSMISIÓN DE LA PRESIÓN. El espesor de la capa de balasto debe ser tal que asegure firme asiento a los durmientes, distribuyendo las presiones uniformemente a las capas subsecuentes. El espesor debe ser tal, cuanto sea mayor el tránsito, mayores cargas y la velocidad de los trenes. La relación entre el ancho b del durmiente y la amplitud B de la base inferior del trapecio que forma el balasto, en la que se reparten las presiones, varía en función de espesor (h) de la capa de balasto. Si se presupone, que la distribución de presiones es a 45°, se tiene que B = b + 2h de la figura siguiente. La transmisión de presión del durmiente al balasto se efectúa suponiendo que la carga W, por eje se distribuya así: De acuerdo a los dibujos siguientes se supone una locomotora de W = 120 Tm de peso, sobre cuatro ejes, considerando un factor de impacto por alta velocidad 130 km/ hr, de 1.2. La carga por eje = W1 =
x 1.2 = 36 Tm.
Sí usamos durmiente de madera espaciado a 50 centímetro centro a centro, el área de apoyo de un durmiente y suponiendo que solo las partes del apoyo presionan sobre el balasto = 244 X 20 X
= 3,253 cm².
La realidad en promedio estadístico permite operar vías con límites de 2 fallas a cada lado de un apoyo fijo, cargando al riel con claros dobles, produciendo carga sobre el apoyo de 65% W o sea: Por lo tanto la presión máxima Po =
= 7.2 kg/cm².
Por lo tanto la presión media sobre el balasto. P1 =
= 4.4 kg/cm².
Experimentalmente está comprobado que en promedio el durmiente bajo la carga, soporta 0.4 W y se reparte a cada lado 0.2 W y posteriormente al tercer durmiente 0.1 W.
ESTABILIDAD DE LA VÍA. La vía como toda estructura se deforma elástica o permanentemente bajo diversos esfuerzos a los que esta sometida, su resistencia depende del calibre del riel, del peso por metro lineal, tamaño, sección del durmiente y su espaciamiento, aumentando su área de apoyo, de la fuerza de fijación empleada y del espesor del balasto, su calidad. La asociación americana de ferrocarriles, estudia continuamente los problemas de la vía y además otros técnicos, desarrollaron la siguiente expresión.
M = ( ) Dónde: M = Momento flexionante del riel. E = Módulo de elasticidad del acero 30,000 lbs/P² I = Momento de inercia del acero. P = Carga por rueda. U = Modulo de elasticidad de la vía = (U) es variable entre 900 lbs/p² y 120 lbs/p² con un valor medio de 7 kg/cm² = 980 lbs/p². Este módulo de elasticidad podría ser contante para mayor superficie de apoyo del durmiente menor espesor de balasto o también riel más pesado con menos durmiente y más balasto, por lo que se aconseja buen calibre
del riel con mayor área de apoyo de durmientes, cuando no se tiene buen balasto o espesor suficiente y subrasante de buena calidad.
Mantenimiento La principal labor de mantenimiento de las traviesas es el bateo.
Bateo es el proceso de meter balasto debajo de la traviesa justo en la vertical del riel y dejando el centro de la traviesa sin balasto. Las traviesas de ferrocarril, tanto de madera como de hormigón, están sometidas a unas presiones ejercidas por el paso de los trenes. Lo que realmente se produce en la traviesa es una malformación en la cara lisa que toca el balasto, aplastando éste que, con el tiempo, pierde sus propiedades elásticas. Para remediar esta situación existe una tarea de mantenimiento consistente en meter balasto de forma manual o mecánica (con máquinas especiales de bateo o bateadora) debajo de la traviesa. Antiguamente se utilizaba una herramienta manual llamada bate, era un pico con un pequeño tocón rectangular en el extremo para empujar con más fuerza la piedra bajo la traviesa. Hoy en día se proscribe su uso debido al daño que inflige a las traviesas, sobre todo a las de hormigón.
Sujeción (riel – durmiente) ACCESESORIOS DE APOYO Y FIJACIÓN PARA VÍA. El sistema de sujeción entre el riel y la traviesa dependerá del tipo de traviesa, apartando ciertas consideraciones menores, y con el uso de sillas de asiento. Se pueden distinguir, según el tipo de esta y su polivalencia (que se puedan usar un mismo tipo de sujeción) para distintos tipos de traviesas en:
Madera Tirafondos Sistema SKL-12 RN RS P2 NABLA MONOBLOQUE o o
o o o
o o
HM SKL-12
Las sujeciones y fijaciones son los elementos que hacen posible la continuidad estructural de la vía, uniendo el riel con los durmientes. Las principales funciones son: a).- Fijar los rieles a las traviesas. b).- Asegurar la invariabilidad del ancho de la vía. c).- Facilitar la transferencia a la infraestructura de las acciones e dinámicasasdinámicas ejercidas por el material rodante sobre la estructura d Las características básicas de las sujeciones de rieles son: a).- Tener resistencia mecánica y elasticidad adecuadas, constante a lo largo de la sujeción, y con una gran duración. b).- Contribuir al buen aislamiento eléctrico entre ambos rieles. c).- Bajo número de elementos y de peso, lo que facilitará su fabricación, conservación; y bajo costo de producción y mantenimiento. Según sus elementos y la forma de estos, las sujeciones pueden ser sujeciones directas (una pieza lo une todo), indirectas (rail, traviesa y silla de asiento unidas por piezas diferentes), y mixtas. Siendo la clasificación según su elasticidad: a).- Sujeciones rígidas, siendo elementos rígidos los transmisores de esfuerzos, que se deforman plásticamente, dando elevados costes de mantenimiento, necesitando sujeciones al desplazamiento longitudinal. b).- Sujeciones elásticas, donde hay elementos elásticos que transmiten los esfuerzos, y que pueden deformarse y recuperarse, consiguiendo mantener la calidad y menores costes de mantenimiento. De acuerdo a la tipología de sus elementos principales y con su forma de actuar, tenemos las sujeciones rígidas, de clavos elásticos, elásticas de lámina o grapa (RN, Nabla,...), elásticas de clip, y sujeciones al desplazamiento longitudinal. En la sujeción elástica de clip, la sujeción del rail es realizada por una barra de elevada elasticidad y sección circular, plegada de tal modo que su defor
el montaje de la sujeción proporciona una fuerza elástica. Esta pieza es d "clip", a la que se añade el soporte. Esta sujeción no requiere regulación, m siempre el mismo apriete. Varios tipos de sujeción de clip son el "e-clip" de " Fastclip (tipo ajustar y olvidar), el tipo Vossloh, otros tipos. Las característic Vossloh son: a).- Puede usarse en traviesas de madera, metálicos u hormigón. b).- Utiliza una silla de asiento metálica nervada, de forma que permita el alojamiento de la zapata del rail, cuya posición queda asegurada con ayuda de los clips elásticos SKL-12, que trabajan a flexión y torsión combinadas. c).- Los clips están sujetos a la traviesa con un tirafondo, el que les da la tensión necesaria, y entre el rail y la silla se coloca una placa elástica. d).- Siendo la tensión regulable, debe ser inspeccionada y reapretada regularmente. Alemán – Schwelle Francés – Traverse Inglés – Sleeper (GB), (Railroad) tie (EU) Portugués –(PT), Durmiente (BR)
CLIPS ELÁSTICOS PARA FERROCARRIL. Abrazadera de anclaje para rieles producidos en china. Nosotros producimos abrazaderas de anclaje para rieles de acuerdo a la normatividad establecida en las normas DIN, GB/TB, AREA y también de acuerdo a los diseños del cliente. Producimos una amplia gama de abrazaderas
de anclaje para rieles, a saber, S18, S20, S30, S33, KP03, KP06 y KP03. Además fabricamos las abrazadera de anclaje para rieles de acuerdo a la norma AREA, que van desde rieles de 52 Lbs, 62 Lbs, 114 Lbs, 120 Lbs, 128 Lbs, 171 Lbs y 75 Lbs. ENTRE LOS TIPOS DE SUJECIONES, LOS MÁS COMUNES SON: 1.-Las sujeciones rígidas clásicas, que son elementos clavados, como las escarpias o atornillados como los tirafondos, como se ilustra en la figura 1.6. por uno de sus extremos y por el otro sirve de sujeción sobre el patín del riel. 2.-Clavos elásticos, que combinan la sencillez de los elementos clavados con la ventaja de la elasticidad, incrementando su conservación y facilitando su montaje. Entre este tipo de sujeciones se tiene a Clavos Dorken, T-flex, Elastic flex, J-flex, etc. 3.- Sujeciones elásticas de lámina o grapa, que presenta una chapa de acero elástico, denominado grapa o lámina elástica que es unida a otros elementos como una chapa de gaucho, casquillo aislante de plástico, mediante un tornillo de acero o tirafondo en caso de tener durmiente de madera. Entre los principales tipos de estas sujeciones, están las sujeciones RN, CIL, C4, Heyback , etc. .- Sujeciones elásticas de clip, que cuentan con un elemento soporte de diferente forma para poder sujetar el patín del riel. La principal sujeción de este tipo es la Pandrol, como se muestra en la figura 1.7.
5.- Otros tipos de sujeción son la sujeción de cuña y cojinete, sujeciones elásticas de lámina o grapa, etc.
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Vamos a los equipos de sujeción, un poquito de historia: El fundador Eduardo Vossloh empezó trabajando con sus padres en 1872, en los años 1920 Carlos Vossloh desarrolló los famosos spring washer, las arandelas que era la primera parte de los dispositivos de sujeción. Con el paso del tiempo la globalización también llegó a Vossloh, al establecer filiales en el mundo entero. Los sistemas de sujeción de Vossloh son para todo tipo de vías, cruces, vías sobre hormigón, y todo tipo de líneas de alta velocidad, baja velocidad, carga. Vendemos productos en más de 65 países del mundo entero
ECLISA PARA RIELES. Nosotros producimos y suministramos pernos de eclisas (Eclisa para rieles) para los rieles en GB, AREA, BS, la UIC, y DIN. Podemos ofrecerle eclisas para rieles AREA, eclisas para rieles de 132 a 136 RE y eclisas para rieles de 115-119 RE. Nuestras eclisas para rieles vienen de acero laminado, con acero al carbón medio y de acero al carbón alto.
En vías férreas se denomina eclisas o bridas a los elementos utilizados para la unión de carriles. Estos elementos son necesarios en el montaje de la vía y pueden utilizarse como definitivos, aunque la técnica a ctual suele sustituirlos, una vez montada la vía, por uniones soldadas mediante soldadura aluminotérmica.
Bibliografía.
http://www.alaf.int.ar/?pag=revista&id=184 http://es.wikipedia.org/wiki/Traviesa http://es.wikipedia.org/wiki/Traviesa_de_madera http://es.wikipedia.org/wiki/Traviesa_de_hormig%C3%B3n http://www.axionintl.com/products-composite-railroad-ties.html http://www.alaf.int.ar/?pag=revista&id=184 Revista todo trenes n° 93 Revista Todo Trenes n° 34 Especificación FA 7 031 Especificación FA 7 030 Especificación FA 7 025 http://archivocaballero.blogspot.com.ar/2009/08/tortugas.html http://en.wikipedia.org/wiki/Railroad_tie http://dof.gob.mx/nota_detalle_popup.php?codigo=2057116 apuntes de ferrocarriles (M. I. JOSÉ ADOLFO RAÚL POSADAS ALVA)
