Jornada Balasto y via en Placa

Jornada de Reflexión y Debate

madrid, junio 2007

vía con balasto

versus

vía en placa

madrid, junio 2007

Jornada de Reflexión y Debate

vía con balasto

versus

vía en placa

índice

inauguración

D. Juan Torrejón, presidente de ineco-tifsa, y D. Antonio Gutiérrez, subdirector de la dirección general de ferrocarriles

presentación de la Jornada

D. Juan Barrón, director general asesor del presidente de ineco-tifsa un problema con las altas velocidades. planteamiento general

Antonio Lozano

,

Paulo Fonseca Teixeira, jefe del departamento ferroviario del cenit la aerodinámica ferroviaria y su influencia en el tipo de vía

Antonio Lanchares, director corporativo en la dirección de seguridad en la circulación renfe operadora

25 annees d’experience de la voie francaise ballastee a tres grande vitesse. realites et perspectives futures

Marcel Fumey, jefe de la división de tecnología y experimentaciones (igevt)

criterios y funcionalidad

D. Moisés Gilaberte, director de vía y explotación de ineco-tifsa debate

Anejos

conclusiones

cargos y currículos de los asistentes presentaciones en el cd adjunto

1. TrAscripción liTerAl de lA jornAdA

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 2. 5 9 15 29 41 51 59 75 125 129

D. Juan Torrejón

presidente de ineco-tifsa

Desde INECO-TIFSA queremos agradeceros a todos vuestra presen-cia aquí. Yo creo que alguno de vosotros tal vez sabe a qué llamamos Aula Carlos Roa. Probablemente algunos llegásteis a conocer al pro-fesor don Carlos Roa, catedrático en la Escuela de Caminos, Director General de Renfe y un hombre muy querido como fundador de INECO y maestro de una parte importante de los que empezamos nuestra vida profesional con él. Su personalidad dialogante nos ha ins-pirado para crear el Aula Carlos Roa, que pretende ser exclusivamente un foro de debate técnico, sin ningún tipo de limitación para poder hablar de aquellos aspectos que consideremos oportunos e interesan-tes dentro de los distintos temas de actualidad que vayan surgiendo.

Hemos tenido una primera jornada sobre conservación de carre-teras y hemos querido que su publicación estuviese lista al iniciar esta segunda jornada y el resultado es el libro que tenéis encima de la mesa. El formato que pretendemos dar al conjunto de estas reuniones es el mismo, es decir, por una parte, se han repartido unas ponencias que, en el caso de las carreteras, veréis que van en un disquete aparte, y luego lo que se hace es grabar todo el debate para convertirlo en una publi-cación. El hacerlo con carácter exclusivamente técnico, restringido y sin ningún tipo de publicidad, yo creo que nos da a todos la tranqui-lidad de poder hablar con absoluta libertad, en un momento en que a veces los periodistas o la difusión pública de determinadas ideas parece que condicionan los debates incluso técnicos. Espero y no tengo

nin-inauguración

D. Juan Torrejón,

presidente de ineco-tifsa

D. Antonio Gutiérrez,

Me acompaña Antonio Gutiérrez, que va a hacer de autoridad com-petente en la presentación de las jornadas. Todos lo conocéis, es sub-director de la Dirección General de Ferrocarriles. Luis de Santiago, el Director General de Ferrocarriles, creo que está hoy muy ocupado en Barcelona acompañando a la Ministra. Comentábamos hace un momento qué hubiese pasado en Barcelona con el último descarri-lamiento si la vía hubiese sido en placa, que es una buena forma de empezar. Y también me acompaña Juan Barrón, actualmente director asesor en INECO, al que también todos conocéis por su larga trayec-toria ferroviaria. Juan va a hacer de moderador y Antonio es quien está encargado de introducir las jornadas, y a ellos cedo la palabra.

D. Antonio Gutiérrez,

Subdirector de la Dirección General de Ferrocarriles

La conclusión que vais a sacar de mi presentación es que estamos ante un fenómeno novedoso y en gran parte desconocido, y, por tanto, lo que voy a explicaros es cuál es nuestro grado de ignorancia, así que permitidme que al final saquéis la conclusión de que sabemos muy poco.

Versus significa contra, y esto ya nos lleva a pensar que existe una cierta polémica y que, por lo tanto, a priori la jornada va a resultar yo había puesto aquí interesante, pero la palabra que me sale es movidita e instructiva, que siempre está bien.

Reflexión y debate. Pues un buen título también. Hay que pensar en estas cosas. Quizás éste es un tema que se está tratando con cierto apasionamiento.

Criterios técnico-económicos. Pues también está muy bien, por-que insisto en el apasionamiento. A veces la decisión de poner vía en placa o no responde a motivos personales, a criterios que no están cla-ramente justificados. Es una inversión fuerte, por lo tanto, el que exista una justificación o un tema técnico que aclare las ideas, y además que sepamos qué nos cuesta y sobre todo por qué nos cuesta, pues viene muy bien.

Desde luego, la vía en placa está de moda, llevamos una temporada que sale por todas partes. Estas jornadas en el fondo son fruto del

in-terés que existe. ¿Por qué está de moda? De entrada, no es que sea una novedad exactamente, porque siempre se ha hablado de la vía en placa, pero nunca como hasta ahora. De alguna manera sí es una novedad, es como la chica nueva que entra en la pandilla. Bueno, pues es una novedad, a lo mejor no es la más mona, pero es una novedad. ¿Qué justifica este interés y el debate que ya existe entre un tipo y otro de vía? Pues yo tengo aquí una serie de preguntas que van a ser la intro-ducción de mi discurso y que pueden servir para el debate.

De entrada, ¿existe una cierta presión para utilizar la vía en placa?, es una pregunta que yo me he hecho alguna vez. Y si es así, ¿a qué se debe? ¿Hay un tema de patentes? ¿A los que tienen las patentes les interesa que pongamos mucha vía en placa? ¿Son los contratistas? ¿A los contratistas, por algún motivo que se me escapa, les interesa poner vía en placa? No olvidemos la influencia que tienen las constructoras en este negocio. ¿Hay un lobby, un lobby de los cementos? Pues no lo sé. ¿Existe un cierto mimetismo con países que ya montan vía en placa en su red? ¿Estamos, como de costumbre, imitando a los extran-jeros? ¿Hemos analizado por qué otros países punteros en el ferro-carril, como pueden ser Japón o Alemania, montan tanta vía en pla-ca? ¿Qué motivos tienen? Pues es un buen momento para hablar del tema. ¿Hay una cierta influencia de otras administraciones ferroviarias de comunidades o ayuntamientos que la montan en su red y tienen un cierto entusiasmo con sus resultados? Y para más polémica, ¿estas administraciones tienen una gran experiencia en vía sobre balasto? ¿Realmente sus posibles ventajas sobre el balasto justifican su uso, pese a que el coste es mucho más elevado? ¿Siempre se justifica su uso? ¿Sólo en casos concretos? Y si es así, ¿en qué casos? Y por cierto, y ésta es una pregunta que me hago muchas veces, ¿por qué cuesta tanto? Y si tiene ventajas, ¿cuáles son exactamente esas ventajas? ¿Es verdad que el mantenimiento es casi nulo? ¿Qué pasa con las transiciones placa balasto?, otra pregunta curiosa. Se están inventando todo tipo de ele-mentos para esas transiciones. ¿Realmente son tan complicadas? ¿No estaremos exagerando?

Pues ahí quedan diez preguntas, quizá más, porque en algún caso he hecho varias, y yo creo que a lo largo de estas jornadas a lo mejor muchas de ellas quedan contestadas. Yo personalmente pienso que la

vía en placa es perfectamente compatible con la vía tradicional sobre balasto, que no debiera existir ese versus, ese contra del que hemos hablado, que cada una tiene su sitio y su momento y que, efectiva-mente, es muy necesaria una jornada de reflexión y debate en la que podamos conocer criterios técnicos y económicos, y no solamente un cierto apasionamiento personal de cada uno. En fin, creo que todo esto justifica sobradamente esta jornada, de la que espero que salgamos todos con las ideas un poquito más claras. Muchas gracias. Doy por iniciada la jornada.

Voy a ser muy breve, pues como moderador creo que la principal vir-tud que debo tener es que se hagan cumplir los tiempos, y, por tanto, debo dar un buen ejemplo. Sólo deciros que en esta segunda jornada de reflexión me parece muy interesante, como ya ha dicho Antonio, tratar el tema de vía sobre balasto o vía en placa. Recuerdo que ya en las primeras experiencias de Renfe, en los años 70, mi amigo, aquí presente, Gonzalo Martín Baranda, estuvo ya en aquella vía en placa (Calatorao). Yo creo que es un tema que está hoy día vigente, después de tantos años, y no sólo vigente. En este momento es un tema que hasta podríamos decir que es crítico.

Estamos aquí un grupo de profesionales de todos los sectores, de la Administración, de la consultoría, de la universidad, empresas cons-tructoras, en fin, todos los que pueden aportar alguna cosa en este tema. Os voy a pedir, además de daros las gracias por haber venido dejando algo de vuestro tiempo para estar aquí con nosotros, la máxi-ma colaboración para que cumplamos todos un poco los tiempos del programa. Es muy desagradable para un moderador estar siempre re-cordando a los demás que se pasan de tiempo. Por favor, tomároslo con toda la deportividad del mundo, haced que los tiempos se puedan cumplir y que acabemos dentro de los horarios previstos.

En cuanto a la sistemática, yo creo que dentro de las ponencias, si hay tiempo, podéis intervenir. Pero lo normal es que lo hagamos o lo hagáis todos en los debates a continuación. En todo caso vamos a intentar ser flexibles dentro de lo que sea posible.

Esto se va a grabar, y eso no quiere decir más que es una forma de tenerlo luego a mano. Esa grabación será tratada de acuerdo con

presentación

D. Juan Barrón

vosotros para quitar o poner lo que sea necesario, y luego, como sa-béis también muy bien, porque está en el programa, se preparará un borrador de conclusiones, para lo que contamos con la inestimable colaboración de Ricardo y de Miguel para redactarlo, cosa que es bastante complicada y que supongo dará lugar al último debate. Este borrador también luego podemos mejorarlo, o sea, que estamos aquí en un sistema muy abierto.

Y nada más. Vamos, si os parece, para que también sea más rápido, a hacer una presentación de cada uno de vosotros por vosotros mismos, y evitarme a mí leer esto, que además suele ser bastante complicado. Si queréis, empezamos las presentaciones en el sentido contrario a las agujas del reloj.

D. Paulo Fonseca Teixeira

Mi nombre es Paulo Fonseca Teixeira. Trabajo en Barcelona, en el Centro de Innovación del Transporte. Soy jefe del departamento fe-rroviario de este centro, que está vinculado a la Universidad Politéc-nica y a la Generalitat.

D. Valentí Fontserè Pujol

Buenos días. Soy Valentí Fontserè, Director del Área Técnica de COM-SA. Dentro de los diferentes sectores presentes en la jornada de hoy, yo represento a las empresas constructoras e intentaré aportar nuestra experiencia en la construcción y en el mantenimiento de vía en ba-lasto y de vía en placa.

D. Javier Gallego

Hola a todos. Mi nombre es Javier Gallego. Soy director de material de tecnología en la agrupación INECO-TIFSA, trabajo en TIFSA desde 1991. Soy doctor ingeniero industrial y trabajo sobre todo en integración vehículo-estructura, contacto rueda de carril y demás.

D. Moisés Gilaberte

Buenos días. Yo soy Moisés Gilaberte. Trabajo en la agrupación INE-CO-TIFSA. Soy ingeniero de caminos y soy director de vía y

explo-tación. Casi todos nos conocemos. Llevo ya casi 20 años trabajando en todos los temas de la vía, vía con balasto, vía sin balasto, en general todo lo relacionado con la vía.

D. Ricardo Insa

Soy Ricardo Insa. Vengo como profesor titular de Valencia, pero real-mente estoy en Madrid ahora, desde hace cinco o seis días. Como profesor titular, simplemente comentar que estamos trabajando, junto con industriales, precisamente ese punto de contacto que a mí me parece más importante y que muchas veces nos olvidamos cuando construimos la vía, que es el contacto rueda de carril, lo que hay arriba y lo que hay abajo, no nos podemos olvidar de eso, y por eso estamos muy ilusionados en estos trabajos.

D. Antonio Lanchares

Buenos días. Mi nombre es Antonio Lanchares. Soy ingeniero de Ca-minos y trabajo en seguridad de Renfe. Estoy aquí para contar la experiencia adquirida en la explotación de los nuevos trenes de alta velocidad sobre plataforma de balasto.

D. Antonio Lozano

Buenos días. Soy Antonio Lozano. Ingeniero de caminos, 35 años de experiencia en el ferrocarril, actual director de gestión operativa de activos en ADIF y presidente de gestión de activos y tecnología de la UIC.

D. Gonzalo Martín Baranda

Buenos días. Soy Gonzalo Martín Baranda. Soy coordinador del Aula Carlos Roa. Lo primero, daros las gracias a todos por venir; lo segun-do, pediros perdón por todos los errores que hemos cometido y que seguiremos cometiendo, y deciros que todo lo que se dice en cuanto uno aprieta el botón, se graba. Podéis hablar con libertad, aun sabien-do que es grabasabien-do pero luego os lo mandamos para que lo corrijáis, porque muchas veces, en el ardor de la conversación, uno repite mu-chas veces “yo creo, yo he dicho”, etcétera, o puede dar alguna

opi-nión que luego leída parece muy fuerte, de esa forma todos podéis autocensuraros después.

D. Fernando Nebot

Buenos días. Me llamo Fernando Nebot. Soy ingeniero de caminos, ejerzo como asesor de la Secretaría General de Infraestructuras del Mi-nisterio de Fomento, y, básicamente, estoy aquí un poco para aprender de todos vosotros con la idea de poderlo aportar al actual grupo que coordino, que es el de Coordinación técnica ADIF-Renfe Operadora para la puesta en servicio de las líneas de alta velocidad.

D. Alfonso Ochoa de Olza Galé

Soy Alfonso Ochoa Olza. Soy director de plataforma, vía y pasos a nivel de ADIF. Ingresé en Renfe con Gonzalo en el año 1989 para trabajar en la línea Madrid-Sevilla y sigo trabajando en las líneas de alta velocidad.

D. Jesús Planchuelo

Buenos días. Soy Jesús Planchuelo. Soy ingeniero de caminos, 20 años de experiencia ya en temas ferroviarios, y actualmente soy director general del área de empresas ferroviarias de la agrupación INECO-TIFSA.

D. Agustín Presmanes

Buenos días. Agustín Presmanes. No soy ferroviario de toda la vida, pero en este momento soy director general de ETS, el ADIF txiki.

En el País Vasco se acaba de realizar también la segregación de la gestión y operación en nuestra red ferroviaria, y, obviamente, la di-ferencia de escala es notable, pero cualitativamente, al final, todo se parece bastante.

Anteriormente estuve en IMEBISA, sociedad pública de ingeniería creada para el proyecto y construcción del Metro de Bilbao, y que como el GIF por el ADIF, ha sido absorbida por ETS.

D. Miguel Rodríguez Bugarín

Buenos días. Soy Miguel Rodríguez Bugarín. Soy doctor ingeniero de caminos y profesor en la Escuela de Ingenieros de Caminos de La Coruña.

D. Marcel Fumey

Soy Marcel Fumey, estoy en la dirección de ingeniería de la SNCF y me ocupo sobre todo de vías. Como ingeniería nos ocupamos a la vez de las líneas clásicas, de las líneas en servicio y también de las vías en construcción. En concreto, vengo aquí como experto y hablo libre-mente, o sea, es solamente mi punto de vista de experto y no el punto de vista oficial de la SNCF.

D. Juan Barrón

Muchas gracias a todos. Pues sin más, creo que vamos a pasar, para no perder ni un minuto, a Antonio Lozano, que es el ponente general y que nos va a ilustrar con una magnífica ponencia que ha preparado.

un problema con las altas velocidades,

planteamiento general

Antonio Lozano

director de gestión operativa de activos de adif

Primero, agradecer a INECO-TIFSA y especialmente a Gonzalo, que

fue la persona que me contactó para que hiciese esta presentación general, el planteamiento general de esta jornada. Quiero decir que, si habéis podido echar una ojeada a lo que he preparado, prácticamente hay una única fórmula que considero imprescindible para enmarcar lo esencial y lo básico de la problemática asociada al incremento de velocidades, y, por tanto, siempre habrá en las ponencias posteriores alguna aclaración ya más numérica, previsiblemente con más fórmulas, más de ingeniero, si me permitís, al respecto.

Sin más prolegómenos, he dividido la presentación en dos partes: una parte referida a aspectos técnicos, muy básicos, asociados al incre-mento de velocidad, y una segunda relativa a unos aspectos econó-micos esenciales al respecto. Vamos a entrar sin más dilación a ver los aspectos técnicos.

El objetivo del incremento de velocidad es siempre minimizar los efectos que este incremento de velocidad pueda ocasionar en la in-fraestructura y eventualmente en el material rodante. Es decir, se trata de mantener las fuerzas sobre la vía, las componentes dinámicas, así como las aceleraciones en caja, es decir, la afectación a los viajeros, por debajo de un determinado nivel. Lo fundamental, ya digo, es acotar los esfuerzos que tiene que aguantar la vía, y todo teniendo en cuenta algo que es fundamental, y es que hay que asegurar la mantenibilidad de la misma, o sea, no podemos tener una infraestructura con unos costes de mantenimiento que sean insoportables. Las infraestructuras deben ser mantenibles, la sostenibilidad económica es esencial, y, por tanto, esa parte es muy importante.

Muy brevemente, y repito que la parte técnica la quiero minimizar al máximo, el comportamiento dinámico del sistema ferroviario lo podemos dividir en dos grandes bloques: las componentes debidas a las bajas frecuencias, que son las que en principio filtran la suspensión secundaria de los vehículos (y en la vía, esta función es realizada por el balasto); y las altas frecuencias, que son las derivadas de las irregula-ridades en vía y en rueda (y en la vía esta misión es realizada por las placas de asiento). Como veis, he puesto el balasto y la placa de asiento como los dos elementos flexibles esenciales en el comportamiento del sistema ferroviario. Por tanto, se puede decir que si todas las cargas dinámicas están acotadas, la respuesta del sistema será óptima.

Como todos sabéis, la carga dinámica vertical de la rueda se com-pone de tres términos: la carga estática, la sobrecarga debida a la fuerza centrífuga no compensada en las curvas y la sobrecarga dinámica alea-toria, que la podemos también dividir en dos, para analizar más clara-mente el fenómeno, en cargas no suspendidas y cargas suspendidas.

Las sobrecargas dinámicas debido a las cargas no suspendidas, y es la única fórmula que he puesto porque entiendo que es esencial, se reco-gen en la formulación de Prud’homme de hace ya muchos años, que muestra muy claramente que, si queremos acotar las cargas dinámicas al incrementar la velocidad, tenemos que, inevitablemente, reducir los efectos de los otros factores. En concreto, la constante K caracteriza el estado del camino de rodadura, V es la velocidad, M la masa no sus-pendida y H la rigidez vertical. En esta formulación se ha considerado que el material es perfecto, cosa que evidentemente no es: por tanto, habría que incrementarla añadiéndole la componente debida al estado de los órganos de rodadura del vehículo. El material no es perfecto, tiene sus planos de ruedas, tiene ovalizaciones, fenómeno que hasta hace unos años no era muy conocido, así que entiendo que tiene que tenerse en cuenta para tratar de minimizar el incremento de la carga dinámica al incrementar las velocidades.

Las sobrecargas dinámicas debido a las cargas suspendidas, se puede estimar que son un porcentaje máximo del 16% de incremento de las cargas estáticas, aunque, naturalmente, todo depende de la suspensión secundaria del propio vehículo.

Por tanto, hay un primer objetivo de los operadores ferroviarios, que es disminuir el peso de los trenes, y ya veremos que una reducción de las cargas no suspendidas es mucho más importante que de las suspen-didas.

Hay un problema, acerca del cual algo nos comentará Antonio Lan-chares posteriormente, y es que todo lo que sea disminuir el peso de los trenes en líneas de alta velocidad va en contra de la estabilidad frente a vientos transversales. Por tanto, el objetivo no es disminuir mucho el peso, porque condicionaríamos la respuesta ante este fenó-meno. Todo tiene que tener su punto de equilibrio. Como decía, la reducción en las masas no suspendidas tiene un efecto sobre la inci-dencia en el deterioro de la geométrica de la vía que se estima diez veces superior al que tiene lugar si la reducción se produce sobre la carga nominal por eje. Por tanto, la reducción de las masas no suspen-didas es un objetivo principal.

En consecuencia, ¿qué acciones se plantean en el incremento de velocidades? Evidentemente, disminuir el peso no suspendido de los trenes. De modo que los nuevos diseños deben disminuir ese peso. Hay que asegurar la calidad de los órganos de rodadura, que afecta a los sistemas y procesos de mantenimiento del material rodante. Así que los trenes deben estar adecuadamente mantenidos para minimizar las cargas dinámicas asociadas a los órganos de rodadura.

Por lo que toca a los gestores de infraestructura, hay que construir vías con la menor rigidez posible, o mejor dicho, con la rigidez ópti-ma. Hay que reducir los defectos admisibles en los carriles, que es un tema de construcción, hay que garantizar la calidad de las soldaduras, la utilización del amolado preventivo, etcétera, y, por supuesto, asegu-rar el mantenimiento, para minimizar o aseguasegu-rar la mayor optimiza-ción del plano de rodadura del carril. En resumen, hay que construir con una calidad excelente, y esto es absolutamente esencial, construir y mantener, lógicamente. Es un hecho que el mantenimiento de una vía que está muy bien construida se hace fácilmente. Si una vía no está bien construida, mantenerla bien puede llegar a ser prácticamente inviable, por tanto, hay una primera consideración: una vía de línea de alta velocidad debe estar muy, muy bien construida para asegurar la mantenibilidad. Y luego, como es un término que surge, haré un

comentario, una definición de norma del concepto de mantenibilidad para precisar justamente qué entendemos por ello.

Debo insistir en la importancia de la reducción de las masas no sus-pendidas y del aseguramiento de la calidad de los planos de rodadura en el material rodante.

Esto es una fotocopia sin más de la ficha 518 de la UIC, que es prácticamente la misma que la norma europea que regula la homo-logación de los vehículos. En principio, aquí ya aparece una primera limitación de las cargas dinámicas totales, que es 90 kilonewtons por encima de la carga estática, acotamiento en la magnitud de la compo-nente dinámica adicional a la carga estática. Fijaos que cuando se pasa de la velocidad de 250 a 300 km/h, la máxima carga total se reduce en 10 kilonewtons, y a una velocidad de más de 300 km/h no debe superar en total los 160 kilonewtons.

No sé si lo sabéis, pero lo comento: hace unos ocho o más años yo promoví la instalación de los primeros detectores de impacto verti-cales en explotación, y, de hecho, con Antonio Lanchares, que estaba entonces en la UNE de Circulación, estuvimos decidiendo dónde poner estos detectores, porque entendía que era imprescindible con-trolar el material rodante al poner en servicio la primera línea de tráfico mixto con velocidad máxima de 200 km/h, en el Corredor del Mediterráneo, y entendía que si no se acotaba la calidad de mate-rial, se podía comprometer la mantenibilidad. Os muestro una de las gráficas que sale del sistema. Esto es un tren que circula por la vía 2, va hacia Xátiva (son datos sacados del 18 de agosto del año pasado), y es un tren que va a 198 kilómetros/hora, del eje de abscisas hacia arriba es el peso estático del eje de la rueda derecha, y hacia abajo, del izquierdo; por tanto, vemos aquí que es un tren remolcado. Y ésta es la componente dinámica, en este caso tenemos que en el segundo eje del primer bogie se nos ha ido por encima de 270 kilonewtons, por tanto, muy por encima de los 190 del límite. Es decir, tenemos un tren que supuestamente debería estar bien mantenido, pero que claramente no cumple la exigencia de homologación. Esa locomotora no está bien mantenida y en consecuencia está produciendo impactos dinámicos por encima de los límites que admite la norma, pudiendo comprome-ter la velocidad de 200 km/h. Muestro este ejemplo real para que veáis

la importancia del mantenimiento del tren. Muchas veces pensamos que sólo la infraestructura es lo fundamental, pero vemos que, eviden-temente, el tren es muy importante.

Otra forma de garantizar la calidad del servicio ferroviario es a través del control de aceleraciones. En este sentido, las limitaciones de la aceleración son las siguientes: para el viajero: 0,8 metros/segundo al cuadrado; la aceleración máxima de la caja no debe superar los 2,5 metros/segundo al cuadrado; la desviación estándar no debe superar los 0,2, y luego algo también fundamental como es la conicidad equi-valente, con un límite de 0,15, que relaciona la calidad geométrica, el ancho de vía, con el material. Pues bien, si todos estos parámetros se cumplen, el tren iría razonablemente bien.

Vamos a seguir centrándonos en los temas de infraestructura. ¿Cuá-les son los aspectos más relevantes? Pues hemos visto en la formula-ción de Prud’homme que un elemento fundamental, y que, ya digo, luego Paulo nos lo dirá con mayor extensión, son los aspectos ligados a la rigidez vertical de la vía y aspectos también ligados a la geometría de la vía y el estado de la superficie del carril. ¿Qué ventajas tiene la reducción de la rigidez vertical? Pues hemos visto que reduce clara-mente las sobrecargas verticales producidas por la masas no suspen-didas y, adicionalmente, y esto es algo no siempre muy entendido, produce la disminución de la velocidad de vibración de las partículas del balasto, incrementándose la estabilidad del balasto y, por tanto, la estabilidad de la geométrica de la vía de forma más permanente. En lo referente a la rigidez, aunque por la formulación que hemos visto, en principio se podría considerar que cuanto menor sea, mejor, al ser las cargas dinámicas proporcionales a la raíz cuadrada de la misma, evidentemente, tiene un límite, que es el óptimo, y luego Paulo lo comentará en detalle. Como un primer avance de lo que Paulo, pre-visiblemente, dirá, y espero que confirme la información, ya que está sacada de su magnífica tesis doctoral, se considera que la rigidez verti-cal óptima del conjunto del sistema, placas de asiento, balasto, etcétera, es decir, todo el conjunto, debía estar entre 70 y 110 kilonewtons/ milímetro. Esto implicaría que, considerando que las rigideces de lo que he llamado la componente civil, es decir, la plataforma, placas de asiento, sub-balasto y balasto, si están, por ejemplo, en el entorno de

los 80 kilonewtons/milímetro, habría que tener placas de asiento de muy alta elasticidad, del orden de 30-80 kilonewtons, que está muy por debajo de las rigideces habituales, por supuesto, muy por debajo de lo que utilizó el Madrid-Sevilla, de los 500 y los 100 que se utilizan de forma estándar en el Madrid-Lleida y en el resto de líneas de alta velocidad en construcción. La conclusión que se puede extraer sobre estos componentes elásticos es que hacen falta, como hemos visto, placas de mayor elasticidad. Sin embargo, existe un inconveniente, que es que, a mayor elasticidad, será necesario más mantenimiento de estos componentes, con una reposición mas frecuente al tener menor dura-bilidad, pero, bueno, eso forma parte de los costes de mantenimiento considerándolos en el coste del ciclo de vida del propio sistema.

El balasto. El balasto es sin duda alguna el elemento débil de la vía convencional, ya que su comportamiento condiciona la calidad geométrica de la vía. Sufre deterioro por el machaqueo entre sus par-tículas, la aceleración de las mismas se incrementa con el aumento de la velocidad del tren; es responsable de la degradación de la geometría de la vía por el movimiento de sus partículas (al incrementar la veloci-dad del tren también se incrementa la velociveloci-dad de las mismas). Este es un punto delicado. En unos ensayos hechos por Eisenmann se llegaron a medir velocidades superiores a 22 mm por segundo, cuando debían estar en torno a 17. El balasto también sufre, y esto es importante, los impactos de la onda de levante. La traviesa está sometida a un levan-tamiento y a un impacto fruto de la propia onda, que es proporcional al cuadrado de la velocidad (de nuevo la velocidad), e inversamente proporcional al área efectiva del apoyo a la traviesa. El concepto del área efectiva de la traviesa es importante. No siempre la traviesa apoya como creemos que apoya, de esto hablaré más adelante, sobre como incrementar el área de apoyo efectiva para alargar la vida útil del ba-lasto. El hecho es que, por distintas causas, el balasto es el principal responsable del deterioro de la calidad geométrica de vía y, siendo el asiento del resto de componentes de mucha menos magnitud, si bajan éstos, el que lo sufre y lo agudiza es el propio balasto. Tampoco hay que olvidar que el asiento de balasto se debe fundamentalmente a la parte superior, los 10 centímetros que están más en contacto y sufren más el impacto de la propia onda de levante.

Algo positivo que da una cierta esperanza en el sentido de asegurar la mantenibilidad de la geometría de la vía es que se puede conseguir una sustancial reducción del deterioro del balasto, y por tanto de la geometría de la vía, con la instalación de suelas bajo traviesa. Dentro de la UIC, y en el ámbito del sector que yo presido (sector de Activos y Tecnología), hay un proyecto que está ya concluyendo que se llama Under Sleeper Pad, suela bajo traviesa, con resultados muy promete-dores. De hecho, la instalación de las suelas consigue, aparte de dar más elasticidad, que es algo que se podría conseguir en la propia placa de asiento, lo que consigue esencialmente, repito, es dar más superficie de apoyo a la traviesa, reduciendo las cargas sobre el balasto, y por tanto, reduciendo su desgaste del balasto, alargando tanto la vida útil del mis-mo, comis-mo, y ésta es su consecuencia, la frecuencia de intervenciones de corrección de la geometría de la vía.

Un ejemplo interesante es una experiencia real de los ferrocarriles austriacos, en los que, desde el año 2001 hasta el 2006, en el tramo en que está puesta la vía con suela, la vía ha sido mucho más estable en comparación, como veis, con las vías de traviesas sin suela. Fruto de estas experiencias es por lo que va a salir una ficha de la UIC en la que se aconseja la utilización de suelas bajo traviesa para reducir el coste de ciclo de vida de este tipo de vías con balasto.

Problemas de mantenibilidad. Hemos hablado de la importancia del valor óptimo de la rigidez vertical, pero quince años de experien-cia en la línea Madrid-Sevilla han mostrado, entre otros cosas, que el número de defectos de pequeña longitud de onda, longitud de unos 4 metros, son los causantes de los mayores costes de mantenimiento. Esto se debe esencialmente a las zonas de cambio de rigideces verti-cales que generan importantes incrementos de las componentes di-námicas de las cargas. Los problemas se producen fundamentalmente en las transiciones, donde existen cambios bruscos de rigidez vertical. Algo que era más o menos intuitivo, pero que se ha contrastado ya con datos de una experiencia de quince años, y además con experiencias en el ámbito internacional, dice que no solamente la rigidez vertical en términos absolutos es fundamental para el deterioro de la vía, sino, sobre todo, la falta de homogeneidad de esta rigidez vertical. Por tanto, tan importante como definir la rigidez vertical óptima es asegurar la

homogeneidad de su valor longitudinalmente. De hecho, sería desea-ble que cuanta menos variación haya, mejor. Un objetivo conseguidesea-ble es acotar las variaciones máximas entre el 15 y el 20% de una traviesa a otra. Si aseguramos una rigidez vertical óptima, aseguraremos una variación de la rigidez vertical longitudinalmente acotada y controla-remos la calidad del material rodante, que por el propio concepto de alta velocidad ya está muy controlado. Se podría decir que la mante-nibilidad de la vía está garantizada con unos costes de mantenimiento controlados.

He utilizado repetidamente la palabra mantenibilidad. Doy ahora una descripción de norma, y es la probabilidad de que una acción dada de mantenimiento a un elemento, en determinadas condiciones, se pueda llevar a cabo en un período establecido de tiempo, cuando el mantenimiento se realiza en condiciones establecidas que utilizan procedimientos y recursos definidos. Es decir, una cosa es mantenible cuando se puede asegurar que la evolución del estado, el tiempo que tiene para mantenerse, es el que tiene que ser para asegurarlo. Por ejemplo, una línea con una altísima densidad de circulación, si no hay intervalos para trabajar en ella, no es mantenible; antes o después ten-drá problemas.

Muy brevemente, vamos a ver cuáles son las tolerancias geométri-cas que aplicamos en ADIF, y veremos cómo realmente las variaciones o el incremento de velocidad condicionan las tolerancias admisibles. Normalmente en ADIF, cuando se registra el estado de una vía con el coche de control geométrico, hacemos tres tipos de estudios: uno es el análisis 1, que va dirigido a garantizar la seguridad; otro va dirigido a la salud y el confort, y un tercero va dirigido a evaluar el estado de los componentes, o sea, carril, soldaduras, etcétera. Si los resultados del análisis 3 quedan fuera de margen, esto condiciona los análisis 1 y 2. Estoy repasando rápidamente, pero lo tenéis en la documentación entregada. Simplemente, mencionaré algunos ejemplos: si cogemos las longitudes de onda de 3-25, fijaos cuál es la caída en defectos puntua-les. Si estamos considerando una velocidad de 200 km/h, las toleran-cias, en nivelación longitudinal, se admiten de hasta un +9; y a más de 320, un +5; en el ancho la máxima variación es un +2. Esto, repito, lo tenéis y voy a pasarlo rápidamente. Es decir, claramente se ve que la vía

exige mejor calidad con velocidades incrementales; el asunto esencial es si esa calidad es conseguible o no y a qué coste. Tal vez aquí haya que hacer referencia a la importancia que tiene la vía cerrada, es decir, realmente el límite es un –1, prácticamente está en el límite de tole-rancia de la fabricación, lo que pone de manifiesto la importancia que tiene el ancho, que es algo poco corregible en mantenimiento. Esto era en cuanto a la calidad. Paso rápidamente sobre los valores, porque, repito, esto lo tenéis en el texto.

Vamos muy brevemente a citar algunos de los problemas aerodiná-micos que tiene el incremento de velocidad. Uno es claramente que hace falta más sección en los túneles por cuestiones aerodinámicas que son conocidas. Esto tiene un incremento de coste, que puede ser asu-mible. El incremento de velocidad tiene o puede tener efectos sobre el confort, siempre en función de la estanqueidad del tren. Por tanto, la calidad del tren es relevante para el confort. El incremento de las secciones de los túneles no es la única solución para asegurar el con-fort adecuado. Sabiendo que el concon-fort es una potestad del operador este se puede mejorar con trenes con mayor estanqueidad dinámica. En tanto que administrador, constructor y mantenedor de la infraes-tructura ferroviaria, ADIF debe asegurar la salud, que es lo que exige la propia Especificación Técnica de Interoperabilidad del subsistema de infraestructura.

Posible inestabilidad del tren ante vientos transversales. Evidente-mente, todo tren tiene su curva de viento característica. Desde el pun-to de vista del Administrador de la Infraestructura, es esencial conocer la realidad de los vientos en las líneas. A partir de ese conocimiento, se pueden adoptar dos medidas, que responden a dos estrategias de actuación: pueden tomarse medidas sobre la infraestructura para mi-nimizar sus efectos (medidas pasivas, como las pantallas antiviento, por ejemplo), o sobre la explotación: reducir la velocidad cuando la ráfaga máxima pueda superar el umbral de estabilidad de la curva caracterís-tica y, por tanto, comprometer la estabilidad del propio tren. Tenemos pues que hay dos planteamientos a nivel europeo: un planteamiento es fundamentalmente alemán, que trabaja sobre la infraestructura, y un planteamiento más francés, que actúa sobre la explotación a través de la reducción de velocidad ante el aviso de ráfagas potencialmente

desestabilizadoras. Mi opinión es que ambos sistemas son aplicables, la adopción de uno u otro depende de la probabilidad de ocurrencia de las ráfagas desestabilizadoras.

Quiero comentar algo brevemente aquí, por eso lo he puesto en negrita, porque también afecta muy claramente a la infraestructura, y es el fenómeno de succión del balasto, que luego Antonio Lanchares nos comentará con extensión, y que también puede plantear medidas sobre el tren, sobre la infraestructura o sobre ambos.

¿Qué ocurre con la absorción del balasto? Pues es conocido que la interacción del tren de alta velocidad con las partículas superficiales del balasto produce su levantamiento. Este levantamiento choca con-tra los bajos del tren, rebota sobre el carril, produciendo un deterioro de la superficie de rodadura del carril que puede hacer imposible su mantenibilidad si ese fenómeno no se acota. Esto también se produce cuando hay hielo en zonas de estacionamiento. El fenómeno se pro-duce cuando el tren está estacionado: se acopla el hielo, se levanta, con el movimiento del tren, el hielo con las piedras de balasto, cae sobre el carril, pasa a la rueda y machaca el balasto sobre el propio carril, pro-duciéndole defectos incompatibles con la necesaria calidad del plano de rodadura.

Por tanto, y esto entiendo que es importante, si no se puede paliar modificando el carenado del tren o tratando el balasto de una forma asumible desde el punto de vista de los costes, la vía con balasto ten-dría un límite máximo de velocidad, que sería aquel que posibilita la mantenibilidad tanto del tren como de la propia infraestructura. Y si esto fuera así y no se pudiera acotar, habría que considerar opciones distintas a la vía con balasto si se quiere ir a muy alta velocidad.

Por tanto, los aspectos esenciales que hay que considerar son: hay que conseguir la rigidez óptima de la vía, hay que conseguir la ho-mogeneidad longitudinal también deseada, hay que asegurar la calidad geométrica de la vía del carril durante toda la vida útil de forma sos-tenible y hay que evitar la acción de balasto sobre los carriles.

La vía en placa como opción. Se deben plantear algunas preguntas básicas, un poco en la línea de lo que tú, Antonio, comentabas. ¿Re-suelve la vía en placa de forma satisfactoria la complejidad técnica? ¿A un coste asumible?, es decir, ¿a un coste de ciclo de vida comparable

Aquí he puesto de forma muy sencillita qué aspectos tiene la vía con balasto y en placa. Evidentemente, hay más posibilidad de optimizar la rigidez vertical con la vía con balasto porque tiene más elementos elásticos; por tanto, es menos favorable la vía en placa. El efecto de la falta de homogeneidad longitudinal de la rigidez es más favorable, es decir, es más fácil conseguirlo con vía en placa, aunque depende del tipo de vía en placa, si es con asfalto, sin asfalto, etcétera, pero enten-demos que es menos favorable, pues la exigencia de la calidad geomé-trica es menos favorable en vía con balasto, y pongo “resuelto” y con interrogación. ¿Está resuelto? Ya veremos si es verdad o no. La succión del balasto, eso evidentemente en la vía en placa está resuelto, no hay balasto y por tanto, no hay problema.

Ahora bien, ¿está asegurada la calidad geométrica en la vía sin ba-lasto? Veamos un ejemplo muy reciente que hemos tenido dentro de ADIF. Aquí tenéis el registro del coche de control geométrico de vía en los tramos de ensayo construidos en la variante de Benicasim, en concreto en el tramo donde se instaló el tipo Getrack. Prácticamente a las pocas semanas de haber puesto en funcionamiento la mencionada variante, observamos que había un problema de nivelación longitu-dinal. Parecía increíble que esto sucediera, se acababa de poner la va-riante en servicio, se había hecho todo el control del mundo, asistencia técnica por el Ministerio, que era el responsable de la obra, asistencia técnica de TIFSA para el proyecto de vía sin balasto que habíamos hecho especialmente para que todo fuera perfecto, y nos encontramos a los pocos días con un problema de nivelación vertical. Resulta que en esta zona hay unos marcos de drenaje trasversal. Se hicieron unos ensayos, vemos cuál es la evolución, cómo se iba agudizando el defec-to. Seguimos y vemos que, evidentemente, a pesar de todos los pesares, a pesar de tener todas las asistencias técnicas posibles, todo el mundo mirando y allí pendiente, se hacen unos sondeos y nos encontramos con que hay una zona de compactación baja y, por tanto, una falta de homogeneidad de la rigidez vertical del relleno. En una obra que en teoría iba a ser perfecta nos encontramos esto. Así que son necesarias unas preguntas adicionales. ¿Se puede garantizar en todos los casos el asentamiento cero de la plataforma soporte de la vía en placa? ¿Será el contratista responsable de garantizar ese asentamiento cero? Me

como puede ser el caso de vía sobre puentes o en túneles, y si es así, qué pasa con las transiciones, que también comentaba Antonio. En caso de que eso sea así, es decir, que no se pueda asegurar el asenta-miento cero, habría que concluir que la velocidad máxima del sistema ferroviario estará limitada por la viabilidad de la vía con balasto y que, como hemos visto, depende de la propia succión del balasto. Ahora bien, hay una puerta abierta: ¿es optimizable todavía la vía con balasto? Un ejemplo ha salido con el proyecto comentado anteriormente de suela bajo traviesa.

¿Cómo se puede garantizar el asentamiento cero de la plataforma? Aquí tenemos un ejemplo. Pues, evidentemente, fijaos que se hace un seudopuente prácticamente con unas vigas longitudinales (es un ejemplo con una propuesta de ThyssenKroupp). Por tanto, ya no es un terraplén al uso, sino que se trata de una especie de seudopuente con pilas ocultas. Algo similar hacen en Shinkansen, la fuente es el Grupo OHL, que, como sabéis, tiene la patente del sistema de vía en placa japonesa, y, obviamente, lo que hacen es meter también otro seu-dopuente. Por tanto, se puede considerar que la implementación de la vía en placa en suelos obliga a realizar algunos tratamientos. O, bien se mejora de forma generalizada el terreno para asegurar este asenta-miento cero, y con muchas incertidumbres de que eso se pueda con-seguir, se construye un seudopuente, o bien se hace construir, como también han hecho nuestros colegas franceses, unas losas de soporte con hormigón suficientemente armado, con capacidad para soportar momentos flectores significativos, evidentemente, para evitar defor-maciones intolerables de la vía. En un país como el nuestro, con una orografía muy heterogénea, con terraplenes, con trincheras, es preci-samente en la definición del tratamiento imprescindible para asegurar ese asentamiento cero donde se plantean dudas sobre la viabilidad económica. Y si realmente hay que hacer eso en todos los suelos para asegurar ese asentamiento cero, ¿eso es desde el punto de vista eco-nómico viable? Está claro que, como digo, se excluyen aquí aquellos trayectos en los que hay mucho porcentaje de túnel o de puente, en los que, evidentemente, esa consideración queda excluida.

Y muy brevemente, para que Juan no me saque la tarjeta amarilla, aviso previo a la roja, el incremento de velocidad lleva unidos

incre-mentos de coste derivados de una mayor exigencia del trazado, lo cual está claro, así como mayores exigencias para las sobrecargas dinámicas en estructuras y mayores secciones en túneles. Los costes de mante-nimiento se incrementan con la velocidad y digamos que por una serie de consideraciones estos se incrementan o bien linealmente, o bien exponencialmente, en función de que el objetivo de calidad se haya conseguido tanto globalmente como en componentes aislados, de que la rigidez sea la adecuada, de que la variación de rigidez sea la óptima, etcétera. Por tanto, los costes pueden ser lineales, que es lo deseable, o pueden ser exponenciales, si todo no está tan bien como debería estar.

Las posibles metodologías para efectuar análisis de costes son de todos conocidas: el coste del ciclo de vida, el valor actual neto, la tasa interna de rentabilidad, la anualidad. Estamos ahora trabajando con la colaboración del CENIT en el proyecto Innotrack, en el que precisamente ADIF es responsable del subproyecto de definición de metodología de coste de ciclo de vida para aplicar a la infraestructura ferroviaria. Diversos ferrocarriles han hecho estudios. Los holandeses llegaron a la conclusión de que podía ser rentable o al menos equipa-rar costes con la vía con balasto si hay una altísima densidad de tráfico, y, por tanto, para asegurar esa mantenibilidad, si no se puede conseguir el intervalo posible, hay que garantizar que el mantenimiento preciso sea el mínimo. Cuando hay mucha circulación y mucha densidad de tráfico, es realmente cuando se puede hacer comparable el coste de una vía con otra.

En el caso del ferrocarril español, según el informe TIFSA de 1998 (llevamos ya muchos años trabajando este tema), concluyó que la ma-yor rentabilidad la tiene la vía con balasto, con unas consideraciones que son las siguientes: si se incrementa mucho el tráfico y se llega al entorno de los 100 millones de toneladas, los costes son comparables económicamente para las dos opciones. Eso sí, en ese estudio no se consideraban (porque la vía con balasto es más ruidosa) reducciones de coste en la vía en placa como consecuencia de los ahorros por el trazado en curva, que puede ser más sinuoso. Una mejor adaptación al terreno, con el menor movimiento de tierras que lleva asociado, así como una reducción de secciones en planta de las estructuras

implica-ban un ahorro que no estaba considerado en ese estudio, pero también es cierto que, por contra, no estaba planteado el coste de asegurar ese asentamiento cero de las obras de tierra, ni otros costes adicionales, como puede ser las medidas adicionales en el tránsito por zonas urba-nas al ser la vía sin balasto, por lo general, más ruidosa.

Y ya concluyo. Una primera reflexión, y la leo, es que, dentro del planteamiento general de los problemas tanto técnicos como econó-micos derivados de las líneas de alta velocidad con velocidades supe-riores a 300 kilómetros/hora, se puede considerar que existen dudas sobre su reducción en vías con balasto por efecto de la succión y sobre su mantenibilidad si la disponibilidad necesaria es muy alta debido a una densidad de tráfico muy elevada. Sobre la opción de vía en placa, las dudas que existen son sobre su viabilidad constructiva y econó-mica si el trazado discurre de forma mayoritaria por suelos. Muchas gracias.

D. Juan Barrón

Muchas gracias, Antonio. Creo que ha sido una magnífica exposición, clarísima además en todos los sentidos, y que va, sin duda, a centrar mucho el debate; no ahora a continuación, que no podemos hacerlo, pero sí más tarde.

Y vamos a seguir entonces con el programa. Andamos un poco retrasados, no por culpa de Antonio ni de nadie, sino porque hemos empezado un poco más tarde. Y entonces Paulo Fonseca Teixeira nos va a hablar de la elasticidad de la vía con balasto y sin balasto. Paulo, cuando quieras.

elasticidad de la vía con y sin balasto

Paulo Fonseca Teixeira

jefe del departamento ferroviario del cenit

Os aviso que en términos de tiempo me habían comentado que la presentación sería de unos 30 minutos, por lo tanto os pido que ten-gáis alguna paciencia por si me paso. Trataré de ir lo más rápido po-sible, pero sin dejar de tratar algunos de estos aspectos, ya que me solicitaron que hiciera algún comentario sobre la elasticidad de la vía con y sin balasto.

En relación con esta elasticidad, me parece importante, antes de entrar en materia, aclarar algunos conceptos. Es que siempre que se habla de rigidez vertical hay alguna confusión, la confusión que quizá ilustró muy bien Hunt cuando dijo que la rigidez vertical como pa-rámetro de hecho nunca ha sido muy bien comprendida. ¿Por qué? Porque tratamos de hablar de la rigidez vertical global de una vía cuando se trata en definitiva de la rigidez vertical de elementos con elasticidades y amortiguamientos muy distintos. Digamos que es la atadura que traemos desde los primeros métodos de cuantificación de esfuerzos verticales sobre la vía, y esa atadura nos viene de algún modo dada por el método de viga sobre fundación elástica, el cual, para permitir calcular los esfuerzos verticales, nos dice que tenemos que definir un coeficiente de rigidez global de apoyo de ese mismo carril. Ese coeficiente de rigidez global, según estuviéramos refiriéndonos a la bibliografía alemana o anglosajona, pues puede ser el coeficiente de balasto o el módulo de vía.

El coeficiente de balasto y módulo de vía inicialmente pensado para vías sobre longarinas, o sea, de apoyo continuo del carril, se adaptó posteriormente a vías sobre balasto, con un significado físico, digamos,

cuando menos discutible, como mínimo poco claro. El coeficiente de balasto supuestamente tiene que representar la rigidez de apoyo de las traviesas, pero la rigidez de apoyo de las traviesas quiere decir que yo puedo ir a una traviesa y medir directamente el coeficiente de balasto. Pues no, el coeficiente de balasto depende del área útil de las traviesas que está afectada por la deformada del carril cuando pasa el vehículo. Por lo tanto, no se puede medir directamente. Si además le sumamos que tenemos una placa de asiento por encima, pues más difícil aún. O sea, en la práctica, el coeficiente de balasto se puede deducir sólo a partir de mediciones sobre el carril y luego deducir ese parámetro. El módulo de vía, tres cuartos de lo mismo. Tiene un significado fí-sico quizá algo más claro, porque representa la rigidez vertical por longitud de carril, pero digamos que cuando se trata de identificar su magnitud, también tenemos que deducirla a partir de la medición de la deformada del carril cuando hablamos de vías sobre traviesas. Luego tenemos el coeficiente de rigidez de apoyo, que éste sí se nos presenta como un coeficiente mucho más acorde con la tipología de vía sobre balasto, que es de apoyos discretos y, por lo tanto, lo que tenemos aquí son unos apoyos efectivamente discretos. Este coeficiente de rigidez de apoyo nos da la elasticidad, la rigidez de cada uno de estos apoyos, y podríamos pensar que ahí sí, yendo a traviesas desunidas del carril, midiendo la deformada que nos da una carga aplicada sobre esta tra-viesa, obtenemos el coeficiente de rigidez de apoyo. Eso no es cierto. Igualmente, como esta elasticidad de la vía de apoyo del carril nos vie-ne dada por la elasticidad de lo que está por debajo del carril, resulta que es afectado por la migración de esfuerzos de la traviesa contigua, lo cual quiere decir que si yo apoyo una carga sobre una traviesa que está desunida para medir su rigidez, no estoy teniendo en cuenta la mayor deflexión que tendrá en la práctica cuando haya una deformada del carril, porque hay cargas que migran desde las traviesas contiguas hasta esa traviesa que estoy aplicando. O sea, otra vez lo mismo, el coeficiente de rigidez de apoyo para vías sobre traviesas no se puede deducir directamente, porque tiene un significado físico ambiguo y se tiene que deducir de mediciones sobre el carril. Por lo tanto, cuando hablamos de vía sobre balasto, el parámetro más adecuado y además más sencillo para caracterizar la rigidez vertical de la vía es el

pará-metro de rigidez vertical global, porque éste sí se mide directamente sobre el carril, es la carga aplicada partida por la deflexión máxima generada, y se puede obtener a partir de cualquiera de estos métodos que están aquí, sobre los cuales no me voy a extender, pero digamos que permite, por lo menos aparentemente, en la práctica no es tanto así, tener una valoración de la rigidez vertical.

Luego, podemos deducir estos otros parámetros de rigidez: el co-eficiente de balasto, el módulo de vía o el coco-eficiente de rigidez de apoyo. ¿Y esto para qué nos sirve? Pues en lo que respecta a vías so-bre balasto, de muy poco; como mucho, para poder entendernos con nuestros colegas alemanes o ingleses. Siempre que vemos un artículo alemán, tenemos que sacar la calculadora y ver a qué se están refi-riendo (en términos de rigidez de la vía) cuando nos hablan de un determinado coeficiente de balasto, y lo mismo pasa cuando leemos artículos americanos con el módulo de vía. Pues digamos que para eso sirve eventualmente el utilizar estas formulas, pero el interés, más allá de esto, para las vías sobre balasto no existe.

Sin embargo, si nos fijamos ahora en el tema de la vía en pla-ca, resulta que hemos reencontrado significado para estos parámetros, porque resulta que cuando vamos a sistemas de vía en placa de apoyo continuo, ahora sí tiene algún sentido hablar de cuál es la elasticidad en el sentido lineal que nos permite alcanzar una determinada deflexión del carril al paso de un eje, y eso se puede obtener a partir del coefi-ciente de balasto o el módulo de vía. Esa elasticidad en el sentido li-neal -módulo de vía- corresponde en estos casos a la propia elasticidad dada por los elastómeros empleados en los sistemas de vía en placa con carril continuamente apoyado, por lo que resulta muy útil conocer la relación entre esa elasticidad de los elastómeros y la elasticidad global de la vía, a través de esta fórmula. Ya no hay problema de migración de tensiones ni de apoyos discretos, etcétera, que pasa en el apoyo de la vía sobre balasto, pues digamos ya nos resulta de alguna utilidad este parámetro, y más útil todavía el coeficiente de rigidez de apoyo. ¿Por qué? Porque en la vía sobre placa de hormigón, en la que la elasticidad viene dada exclusivamente por el sistema de sujeciones, el coeficien-te de apoyo nos da exactamencoeficien-te cuál es la elasticidad del siscoeficien-tema de sujeción. Por lo tanto, es de gran utilidad. ¿Cuál es la elasticidad de la

sujeción que nos permite tener una deformada de determinado valor? Pues directamente la fórmula de coeficiente de rigidez de apoyo, y es por eso que les estoy molestando un poco con esta introducción, con estos coeficientes, porque resulta que ya no hay por debajo del carril, el problema de la contribución del balasto a la elasticidad total y su difícil interpretación y cuantificación.

Volviendo a la rigidez vertical global de la vía como parámetro, como una variable, ¿cuál es su valor? El valor posiblemente de unos 40 a 60 kilonewtons por milímetro en vías convencionales, pero sabe-mos que en líneas de alta velocidad las dispersiones de este parámetro son muy elevadas, van desde unos 80 kilonewtons por milímetro, que encontramos en las primeras líneas francesas y belgas, hasta unos 180 o 230 o incluso 280, en algunas líneas de alta velocidad alemanas. Las líneas de alta velocidad españolas e italianas se encuentran por en me-dio. Por tanto, hay una disparidad muy grande.

Evidentemente, cuando hablamos de rigidez vertical de la vía, esta-mos hablando de una constante, pero la rigidez no es constante y varía con varios parámetros. Dependiendo de dónde se consigue esta elasti-cidad, su variabilidad será mayor o menor, pero fundamentalmente es afectada por el valor de la precarga y por la frecuencia de aplicación de las cargas.

Centrándonos ahora en por qué es importante la rigidez vertical de la vía, un poco como nos comentó Antonio, la importancia de este parámetro salió a la luz con la fórmula de Prud’homme; no es que no existiera antes, pero digamos que empezó a destacar con la publicación de su fórmula, en la que se comprobaba que los esfuerzos dinámicos transmitidos por la oscilación de las masas no suspendidas aumentaban precisamente con la magnitud de la rigidez vertical. ¿En cuánto? Pues si nos centramos en rangos de variación, que son los que encontramos habitualmente en las líneas de alta velocidad, como ya he dicho, entre unos 80 y unos 240, pues una variabilidad del esfuerzo dinámico total por rueda puede ser del 20 al 30% en una vía de alta velocidad con buena calidad, lo que tiene una importancia bastante significativa. La importancia de la rigidez en los esfuerzos, como os dije, ya era conoci-da simplemente con aplicar las formulaciones de Zimmermann. Uno comprueba que la concentración de esfuerzos en estático es mayor

cuanto mayor es la rigidez vertical, y, por lo tanto, en este gráfico de la parte inferior lo que vemos es que si aumentamos 2 ó 3 veces el valor de la rigidez vertical de la vía, lo que estamos es aumentando entre un 20 a un 40% la concentración de esfuerzos sobre traviesa, por lo tanto, sobre balasto. Si a estos valores le añadimos la contribución de la rigidez en las sobrecargas dinámicas, nos encontramos con que cuando variamos la rigidez de 2 a 3 veces podemos llegar a incremen-tar los esfuerzos verticales máximos hasta un 30 a 60%. Por lo tanto, resultaba bastante sencillo concluir cuál es la importancia que tiene la rigidez vertical en la calidad geométrica de la vía, dado que esta calidad geométrica de la vía es función precisamente de los esfuerzos que se transmiten a la capa de balasto. De ahí se deduce el interés de minimizar esa rigidez vertical de la vía.

Hay tres elementos fundamentales que transmiten rigidez: la parte de arriba, las placas de asiento, el balasto y el apoyo del balasto, que sería la plataforma y las capas de sub-balasto. Evidentemente, por mo-tivos que no discutiremos aquí, hay una optimización de las líneas de alta velocidad de cara a conceder una determinada fiabilidad estructu-ral, y eso se traduce en la necesidad de adoptar capacidades portantes elevadas de la plataforma y sub-balasto, de 80 a 120 megapascales, normalmente en líneas de alta velocidad con capas granulares, hasta unos 180 o 200 megapascales, cuando se utilizan mezclas bituminosas o algún tipo de cemento o material tratado con cemento. Nos queda-rían, como elementos donde actuar para reducir esa rigidez de la vía, el balasto y los elementos elásticos. Como con el balasto ya está más o menos optimizada esa elasticidad, donde tenemos que actuar para reducir es en las placas de asiento o introduciendo suelas bajo travie-sa. Es un hecho conocido que si reducimos la rigidez de las placas de asiento por ejemplo de 500 hasta 50 kilonewtons por milímetro, conseguiremos reducciones en los esfuerzos dinámicos transmitidos al balasto del orden de 20 a 30%, con la ventaja añadida de reducir también algo que comentó Antonio, las degeneraciones debidas a las aceleraciones de las partículas de balasto. Y ahí también las indicacio-nes que existen a nivel de ensayos experimentales indican que, redu-ciendo la rigidez de la placa de asiento en este orden de grandeza, o sea, de unos 500 para unos 50, también conseguimos esta ventaja de

reducir en cerca del 20%, por el mismo motivo, esas aclaraciones y, por lo tanto, en una forma combinada, logramos una reducción sustancial del deterioro de la calidad geométrica de la vía.

¿Hasta dónde hay que reducir la rigidez de las placas de asiento? Pues hasta donde técnicamente sea factible. Desde el punto de vista técnico ya hubo numerosos estudios que comprobaron que se podría reducir incluso hasta valores próximos a los 25 ó 30 kilonewtons por milímetro, teniendo en cuenta que, evidentemente, en estos casos hay que tener mucho cuidado con problemas de giro del carril, eventual fatiga de los componentes de las sujeciones, etcétera. Sin embargo, ya hace unos años, desde unas primeras investigaciones de Andrés López Pita que hemos comprobado la existencia de otro factor, un factor que igual es más restrictivo para seguir reduciendo esta rigidez vertical de la vía, y ese factor es la energía que disipa el vehículo al desplazarse sobre la vía.

Tenemos datos de unos ensayos realizados en Francia por los que se sabe que la potencia disipada por un vehículo sobre una vía aumenta al aumentar su elasticidad, y, por lo tanto, lo que nosotros hicimos fue un estudio para comprobar si este aumento de energía por mayor elasticidad en la vía podría de alguna forma condicionar el interés de reducir lo más posible la rigidez vertical. Lo que concluimos, sin que-rer entrar demasiado en este tema, es que sí es relevante. Partiendo de una estimación de la evolución que tendrían estos costes energéticos, así como los costes de mantenimiento con la rigidez vertical, hemos desarrollado algunas formulaciones en función de diferentes paráme-tros que nos permiten estimar cuál es la rigidez vertical que optimiza ambos costes. Para una vía que nosotros consideramos estándar de alta velocidad pero que es una vía con un tráfico elevado, la rigidez óptima en este caso se situaría alrededor de los 70 a 80 kilonewtons por milí-metro. Si tenemos en cuenta los requisitos de capacidad estructural de las capas de asiento y la plataforma habituales en líneas de alta veloci-dad de entre 80 a 120 megapascales, deducimos que la placa de asiento óptima en este caso, la elasticidad óptima de la placa de asiento en una vía sobre balasto andaría alrededor de los 60 kilonewtons por milíme-tro. ¿Y esto en qué se traduce? Pues en unas deformaciones que son, bajo carga de 17 toneladas, de 1 a 1,2 milímetros, y bajo carga de 20

toneladas, de 1,2 a 1,4 milímetros. ¿Qué dicen las recomendaciones técnicas al respecto? Pues son muy vagas, pero digamos que entre 1 y 2 milímetros son normalmente los parámetros considerados como aceptables, tendiendo más hacia 1 milímetro cuando hablamos de vías de alta velocidad, siendo este valor el que optimiza también la fatiga de los diferentes componentes, por lo tanto, más o menos acorde con esta conclusión general de que la rigidez no debería de andar muy lejos de estos valores de los 70-80 kilonewtons por milímetro en vías sobre balasto.

Llegamos ahora al tema de la vía en placa. Al hablar de la vía en placa lo primero que hay que hacer es olvidarse un poco de las atadu-ras que traemos del análisis de la vía sobre balasto. La primera atadura evidente es que ya no tenemos balasto, y no tenemos balasto para lo bueno y para lo malo; para lo malo, porque no nos da la necesaria elas-ticidad y amortiguamiento y, por lo tanto, vamos a tener que ir a bus-carlo a otros componentes, pero también para lo bueno, que es que el efecto de las cargas dinámicas al aumentar las velocidades pues se hace más tenue, y ya sólo tenemos que ver el desgaste de los componentes y en particular del carril y preocuparnos algo menos de lo que serían las necesidades de mantenimiento. Por tanto, en cuanto a elasticidad, cuando hablamos de rigidez óptima para los sistemas de vía en placa de lo que estamos hablando es de cuál es la rigidez de los diferentes elementos elásticos que hay que poner en este sistema. La primera consideración importante a tener en cuenta es que factores como la necesidad de reducir lo más posible esfuerzos verticales y aceleracio-nes para ir reduciendo las necesidades de mantenimiento de la calidad geométrica ya no se aplican en el caso de la vía en placa; seguimos hablando de reducción de esfuerzos y de aceleraciones, pero por otros motivos. Entonces, en un marco muy general, evidentemente, son sólo algunos aspectos, ¿qué debemos tener en cuenta cuando decidimos esta rigidez de los sistemas de vía en placa? Pues factores habituales de seguridad, de estabilidad, de confort de marcha, factores relacionados con el diseño estructural clásico, es decir, tensiones dinámicas que sean admisibles en relación con lo que puedan aguantar los componentes para que tengan un ciclo de vida suficientemente largo, factores de mantenibilidad, con particular incidencia en el desgaste y en la fatiga

del carril y la fatiga de los sistemas que precisamente conceden esta elasticidad al conjunto, y luego, aspectos ambientales eventuales, por ejemplo, la transmisión de ruido o de vibraciones.

De todos estos aspectos, ¿qué habría que tener más en cuenta o cuáles serían los más relevantes para definir esta elasticidad del sistema? Pues la reducción de esfuerzos dinámicos, evidentemente, aleatorios, debido a imperfecciones, etcétera, la reducción de esfuerzos sobre los componentes, o sea, no sólo los dinámicos sino también la repartición de los esfuerzos sobre los diferentes componentes, que se tiene que atenuar lo más posible; luego, por otro lado, la fatiga de componentes y problemas relacionados con la propia seguridad o fiabilidad, el giro del carril, problemas de ancho que se pueden dar, problemas de le-vante que se puedan dar eventualmente según los tipos de sujeciones que se utilizan, de placas de apoyo, y sin olvidar los temas de energía disipada de los que hemos hablado antes y que siguen existiendo en el tema de la vía en placa, así como el tema de la transmisión de ruido y vibraciones.

Y cuando tenemos en cuenta todo esto, de una forma muy indica-tiva, ¿qué es lo que pasa? Pues, evidentemente, para reducir esfuerzos dinámicos y para reducir concentración de esfuerzos en los elementos nos conviene un sistema más elástico, lo que pasa es que aquí la in-cidencia de esta reducción de esfuerzos dinámicos ya no es la misma que en la vía sobre balasto. ¿Por qué? Porque es que aquí no es que estemos en una relación lineal en la que cuanto más bajamos las cargas, más estamos reduciendo los costes de mantenimiento, no es tanto así; hay que quizá bajar lo suficiente para que no se pase de determinado límite, pero luego seguir bajando más allá de este límite ya no aporta las ventajas que aportaría en el sistema de balasto. Por tanto, aquí lo que deberíamos decidir mirando estos aspectos, ya digo, como prime-ra aproximación, sería que habría que definir una elasticidad mínima o rigidez máxima que tendría que tener la vía. Luego, si se consigue esta elasticidad en los elementos de sujeción, tal como os dije, pueden surgir problemas, y, por lo tanto, habrá una elasticidad máxima posible de los sistemas de sujeción.

Luego está la energía disipada. ¿Y qué es lo que retiramos de aquí? Pues que hay un interés en no ir mucho más allá de la elasticidad

mínima recomendada. ¿Por qué? Porque cuanta más elasticidad ten-gamos, más energía vamos a gastar, y, por otro lado, lo que vamos a ganar con reducir esta elasticidad ya no es tanto. No olvidemos que cuando hablamos de la vía en placa hablamos de un total de costes de mantenimiento que es mucho más pequeño que el de la vía sobre balasto. Por eso algunas personas indican que es muy interesante la vía en placa. Pues si es más pequeño, reducir más o menos esa partida pequeña de costes de mantenimiento en términos relativos no tiene la misma incidencia, evidentemente.

Y por último el tema de transmisiones de ruido y vibraciones, que es un tema que surge puntualmente. O sea, cuando hace falta, si se tiene que hacer el estudio específico y optimizar la rigidez de la vía para que no se transmitan esos ruidos y vibraciones que puedan ser un problema. Pero si estamos en plena vía, podría ser en muchos casos un tema poco relevante.

Entonces miremos a la elasticidad mínima que tengo que tener. Y aquí hay una cierta ambigüedad, porque contamos con las especifica-ciones de interoperabilidad que nos dicen (en los apuntes tienen una rigidez de 150) que la rigidez del sistema de sujeciones completo es 150 kN/mm. ¿Esto qué quiere decir? En primer lugar, a qué rigidez total corresponde? Volvemos a tener una pequeña ambigüedad, por-que eso depende de la distancia por-que tenga entre mis apoyos. Si adop-tamos un valor medio de 0,65 metros, consideramos que esta distancia suele estar entre 0,6 y 0,7 metros. Este valor correspondería a una rigidez muy alta de 270 o 280 kilonewtons por milímetro, o sea de-flexiones muy bajas, de 0,3 milímetros. Sin embargo, esto contradice a la mayoría de los técnicos que aconsejan fijar una deflexión que sea como mínimo de 0,5 milímetros. Yo me inclino más por la interpreta-ción de vías de alta velocidad para 300 y 350 que hizo el documento de la UIC, que interpretó estas especificaciones considerando que el máximo de 150 kN/mm se refiere a la rigidez global de la vía y no al sistema de sujeción. Entonces estamos diciendo que, por cuestio-nes precisamente de estabilidad y de limitación de cargas dinámicas, deberemos mantener un valor máximo absoluto de 150 kilonewtons por milímetro de rigidez global, y ahí sí estamos situándonos a una deflexión mínima admisible del entorno de 0,5 a 0,6 milímetros,