BALASTO

Respecto de la manera de cómo el medio ferroviario se desplaza por la vía, decimos que a diferencia de los otros, es que este es guiado y se encuentra ligado o condicionado a tener un solo grado de libertad y el de desplazarse sobre carriles o rieles que tomarán los esfuerzos o cargas provenientes de las cajas de los vehículos y que llegan por intermedio de las ruedas.

Estos esfuerzos por su magnitud deben ser repartidos o amortiguados hasta llegar a valores compatibles con la capacidad de soporte del plano de formación o terreno natural. El encargado de la repartición homogénea de tensiones, es el elemento denominado balasto, que se interpone entre los durmientes y el plano de formación.La otra misión importante, que debe llevar a cabo es absorber elásticamente los esfuerzos dinámicos provenientes de la circulación de los vehículos que, en mayor o menor intensidad se producen ya sea en el paso sobre las juntas, en el desplazamiento normal sobre la vía, en el desplazamiento de los vehículos en las curvas, donde se experimentan esfuerzos adicionales tanto transversales como verticales por acción de la fuerza centrífuga, que trata de recargar los rieles exteriores y descargar los interiores. Es por ello que se debe compensar esta acción, mediante la introducción de los denominados peraltes. El balasto es el que permite dar estos gradientes transversales al eje de la vía.El otro hecho fundamental es la protección del plano de formación de los agentes atmosféricos, como la lluvia que afecta también a los durmientes.La propiedad que debe reunir esta capa intermedia es la de drenar rápidamente el agua de lluvia, así como alejarla rápidamente de la plataforma.Se deberá además comportar como capa de amortiguación de las vibraciones provenientes del desplazamiento de los vehículos, que generan vibraciones ondulatorias en rieles y además la suspensión de dichos vehículos, introduce componentes vibratorios adicionales. Dicha capa, debe absorberla elásticamente y producir una rodadura suave. Además deberá dar estabilidad, tanto longitudinal como transversal a la vía.Dada la necesidad de absorber los esfuerzos ejercidos por los vehículos al circular por la vía. Se coloca entre la denominada plataforma y los durmientes, y sus funciones específicas son:

-Transmitir cargas uniformemente, desde los durmientes al plano de formación, consiguiendo sobre el terreno, una presión menor que la máxima admisible.- Dar estabilidad longitudinal, transversal y vertical a la vía, contrarrestar posibles desplazamientos de los durmientes.- Constituir una masa elástica, para amortiguar las cargas provenientes de los vehículos.- Lograr un deslizamiento suave de los vehículos.- Proteger a la plataforma de las variaciones de humedad a los efectos de no variar su densidad máxima.- Asegurar la rápida evacuación de las aguas de lluvia, cumpliendo las funciones de drenaje de las aguas, tratando de alejar rápidamente el agua de la vía.

El espesor adecuado de balasto, será aquel que cumpla mejor todas las funciones arriba expuestas, dicho valor para vías principales es de 30 a 50 cm aproximadamente.Dicho valor se mide en correspondencia con el eje de los rieles, teniendo en cuenta que la plataforma tiene una pendiente transversal de 3%.

En general, el balasto debe tener las siguientes aptitudes:

- Debe tener un coeficiente de permeabilidad bajo.- Buena resistencia a la rotura, tanto por choque como desgaste.- Piedras de aristas vivas para tomar las cargas y fijar los durmientes.- Buena resistencia a las heladas, no romperse al congelarse.- Composición química que no ataque el metal del riel.- Dureza y no disgregable, alta elasticidad.

El balasto de la zona inferior recibe el nombre de subbalasto y es de composición granular de menor diámetro. A los efectos de servir como barrera capilar contra los ascensos del agua del terreno y mejorar el valor soporte a la carga que reciben desde arriba.Sirve como barrera de greda, (¿grada?) que asciende desde la plataforma, haciendo perder características elásticas.

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Básicamente el balasto es una mezcla granular de rocas trituradas de granulometría variada, que debe cumplir ciertos requerimientos en cuanto a tamaños mínimos y máximos, resistencia, durabilidad, etc.. Su origen en general es de tipo ígneo (Granítico, basáltico y también se suele utilizar residuo de carbón de piedra.

Respecto a las condiciones de resistencia a cumplir, se definen según su característica, el tipo de balasto que obtendremos.

Clasificación según el resultado del ensayo de resistencia a la compresión simple:

Categoría A Rocas de muy alta resistencia – Muy bueno > 2.250 Kg / cm2 Categoría B Rocas de alta resistencia – Bueno 1.120 Kg / cm2 - 2.250 Kg / cm2

Categoría C Rocas resistencia media – 560 Kg / cm2 - 1.120 Kg / cm2

Categoría D Rocas resistencia baja – 280 Kg / cm2 - 560 Kg / cm2

Categoría E Rocas resistencia muy baja – < 280 Kg / cm2

En la categoría A encontramos las rocas basálticas, muy duras.En la categoría B encontramos las rocas graníticas y calcáreas.En la categoría C encontramos las rocas calizas, de baja resistencia.

Para obtener una mayor capacidad portante y menores deformaciones en servicio, se procede a su compactación. La misma se realiza tanto por medios manuales (Bateado), como mecánicos (Vibrado).Se observa que el número de vibraciones necesarias para producir rotura es menor en las rocas calcáreas que en las basálticas. Se debe cumplir que el balasto resista el bateado. Para determinar la resistencia al desgaste, se utilizan los ensayos “Los Ángeles” y “Deval”

Ensayo de Deval:

Consiste en tomar una muestra de balasto de 5 Kg, según la norma IRAM, y se somete a una rotación dentro de un recipiente colocado sobre un eje, que gira a 10.000 rpm. Se deja durante 5 horas luego de las cuales se retira la muestra, se la pasa por un tamiz de 16 mm de malla, pesando el polvo que queda después del ensayo, o sea lo que pasa por el tamiz. Se determina el coeficiente de desgaste Q

Q = 400 / U

siendo U el peso de lo que pasa por el tamiz.

Valores típicos: Q = 14 para granito y 12 para piedras calcáreas.

Ensayo Los Ángeles:

La muestra extraída según las normas IRAM se colocan dentro de un cilindro normalizado, se someten a 500 vueltas a una velocidad de 30 a 35 rpm junto a 3 esferas de acero de dimensiones normalizadas, que por sucesivos choques producen desgaste.Luego se retira la muestra y se pasa por un tamiz de 1,7 mm, lavando y pesando lo retenido y refiriendo la diferencia con respecto a la muestra inicial, en porcentaje tendremos:

% de desgaste = (Pi – Pf) / Pi x 100

Donde: Pi es el peso inicial de la muestra y Pf es el peso final de lo retenido.

Una buena roca debe tener un porcentaje de desgaste menor al 25%.

El coeficiente que se usa para indicar la calidad el balasto es el denominado “Coeficiente de Balasto”, y surge como la presión necesaria que hay que ejercer sobre un durmiente para producir un hundimiento de 1cm sobre el balasto.

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Surge aplicando los principios de la ley de Hooke, donde los hundimientos son proporcionales a las presiones.

P = C . Ɣ ( Kg / cm2 )

Donde C es el coeficiente de balasto y Ɣ el hundimiento del durmiente.

Cuanto mayor es la calidad de la piedra y mayor su compacidad, mayor será el coeficiente C.Tenemos un valor máximo de balasto compactado sobre plataforma compactada de C = 15 Kg / cm3

Para tierra se determina un valor máximo de C = 2 Kg / cm3.Para piedra de buena calidad y terreno arenoso determina un valor de C = 5,3 a 7,2 Kg / cm3.Para plataforma de roca C = 7,6 a 8,9 Kg / cm3.Para terraplén pobre precompactado C = 5,4 a 7,1 Kg / cm3.Para terraplén con balasto y subbalasto C = 10 a 15 Kg / cm3.

Las normas fijan como valores razonables para un 100% de balasto:

Diámetros %

Hasta 11,30 mm 1Entre 11,3 y 32 mm 4Entre 32 y 40 mm 30Entre 40 y 55 mm 55Vacíos 10

En general se toma para el diámetro 20 mm < Ø < 60 mm como valores límite.

El esquema de repartición de tensiones es el de la figura y se establece en función de hallar las tensiones en la plataforma

El ángulo α varía entre 30º y 45º.La transmisión de esfuerzos es lineal y sigue la relación:

b . P1 = B . Pf

Donde B = b + 2. h. tgα

Fijamos b = 24 a 30 cm h = 30 cm B 60 cm

Se batea o compacta 30 cm a cada lado del eje del riel.

Respecto a los diferentes perfiles del balasto, que conforman las distintas formaciones que presentan los diferentes tramos de vía, se observan 3 grandes grupos:

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1-Caso de Perfil Oficial o de vía destapada, que tiene una buena economía de balasto y permite una inspección rápida de las fijaciones y juntas en forma visual. La desventaja es el poco peso de balasto sobre la vía.

2- Este perfil da mayor peso sobre la vía, permitiendo solo una inspección visual de las juntas y fijaciones en la parte interior del riel.

3- En este caso se coloca balasto entre los rieles a los efectos de dar mayor peso a la vía. Se tapan totalmente los durmientes y el patín del riel, obteniéndose una mayor estabilidad tanto transversal como longitudinal, pero sin la posibilidad e inspeccionar los durmientes.

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