sábado, 25 de noviembre de 2017

CALIFICACIÓN DE APARATOS DE VÍA FERROVIARIOS.

  • Dada "la excelsa" acogida de la anterior entrada del blog; sobre calificación/evaluación de la geometría de las vías férreas montadas sobre balasto, me he animado a cerrar esta temática hablando sobre como se realiza el mismo proceso aplicado a los denominados aparatos de vía. Cuando hablamos de desvíos/escapes nos referimos todos aquellos dispositivos/mecanismos que permiten que los vehículos ferroviarios transiten o cambien de una vía a otra acordando tangencialmente sus ejes mediante ángulos ínfimos. Intentaremos dar unas pequeñas nociones explicativas/básicas de en que consisten/tipologias/montaje de estos elementos para después centrarnos en su evaluación geométrica (facilitando como siempre útiles/herramientas que podáis aprovechar).
  • Los desvíos sencillos habilitan el paso de las circulaciones entre vías distintas. La principal/primera recibe el nombre de directa  y la segunda el de desviada. Un escape o diagonal estaría constituido por 2 desvíos sencillos, colocados sobre vías contiguas (paralelas o no) en sentido opuesto y de tal forma que sus desviadas se encuentran en prolongación una de otra (normalmente fabricados a medida). Las dobles diagonales o bretelles estarían compuestas por dos escapes de diferentes manos superpuestas contando con una zona singular en la parte central donde se cruzan las dos desviadas. 
  • En el anigif inferior se resumen las peculiaridades/partes de estos dispositivos y cuyo conocimiento (mas bien dominio) son imprescindibles para efectuar correctamente su proceso de calificación. No podemos entrar al detalle (tema muy extenso) pero al menos unas nociones para los profanos bien vendrán.
  • Existen numerosas tipologias de desvíos y escapes que están definidas por su matrícula o especificación. Todos esos datos particulares se pueden encontrar en las N.R.V. (LINK1) o bien en los Esquemas de Via de ADIF (año 2006) LINK2 ---> los podemos resumir en tipos A, B, C, P, V y AV+ (cada uno con sus peculiaridades/características). Como ejemplo explicativo de la nomenclatura empleada tomaremos el tipo especificado en la imagen inferior donde:
  1. DSH: Desvio con traviesa de hormigón monobloque.
  2. P: Tipología.
  3. 60: Carril UIC 60 kg x metro lineal.
  4. 500: Radio de la curva circular de acuerdo entre ejes de vía.
  5. 0.071: Valor de la tangente del angulo formado por la via directa y la desviada.
  6. CR: Corazón Recto.
  7. D: A derechas. Sentido bifurcación de la desviada respecto a la directa.
  • Los escapes consistirían/están formados por la disposición de 2 desvíos contrapuestos para transitar de una vía a otra ( que normalmente son paralelas y en alineación recta --> esto es lo deseable aunque no siempre se cumple). En la imagen inferior podemos observar el esquema del escape formado por dos desvíos del mismo tipo que la viñeta superior.
  • En este caso (arriba) se trata de un escape a derechas con un entreje (distancia entre vías directas) de 4 metros. La representación esquemática de los aparatos de via ya sea para su estudio/encaje suele representarse únicamente con los trazos de los ejes (en rojo) hasta los talones (parte final del cruzamiento). Adjunto (abajo) unos listados/características de las distintas clases existentes de aparatos tipo P (recordemos que pueden ser de ancho internacional e iberico, garantizan tránsitos por via directa de 200 km/h y de entre 50 a 100 km/h por desviada). Existen desvios con 3 hilos (doble ancho) para que puedan transitar trenes de alta velocidad (1435mm) y convencionales (1668mm).
  • La representación esquemática de estos elementos en proyectos de superestructura y sobre todo a la hora de encajes/realizar operaciones con programas de trazado de obras lineales  es como se indica en la viñeta inferior. Esto es reflejando la trayectoria de las tangentes de las vias directa/desviada y su intersección que forma un triángulo hasta los talones del cruzamiento. Los acrónimos JCA sería el punto en el eje de la directa de situación de la junta de contraaguja y PVL (o piquete de via libre) sería el punto a partir del que cualquier vehículo situado en la directa no afectaría a otro situado en la desviada.
  • Otros tipos de aparatos de via son las travesías que permiten el cruce con continuidad de dos vías. Dispuestas normalmente en zonas de haces de vías o estaciones:
  • a) La travesía sin unión es un cruce de dos vías sin ningún acceso entre ellas.
  • b) La travesía de unión sencilla permite además del cruce entre vías el paso de una a otra solo entre dos de los extremos opuestos por medio de dos cambios.
  • c) La travesía de unión doble permite ademas del cruce entre vías el paso de una a otra entre todos sus extremos opuestos por medio de cuatro cambios.

  • Comentar que también existen los llamados aparatos de dilatación. Son instalados como transición a estructuras como puentes/viaductos de distintas tipologías. Permiten la absorción de las dilataciones/contracciones (longitudinales) de los elementos sobre los que se disponen a través de unos mecanismos de deslizamiento de las vías antes y después de los encuentros entre  plataforma convencional y dichas estructuras (en inicio y final de las mismas). Para mas información (PDF + fotos) pincha el LINK3.
  • Los aparatos de vía suelen montarse/trasladarse una vez premontados en 1 o mas partes (desde la explanada de ensamblaje). Se transportan por la propia vía hasta el PK de instalación de la JCA descrito en proyecto (junta de contraaguja). Esto se consigue mediante  el uso de pórticos Robot en número variable  uno tras otro (4 a 8 unidades)--> dependiendo de la longitud del desvio. Constan de dos partes; una superior consistente en un portico hidraúlico y otra inferior tractora/lorry que pueden trabajar independientemente. En el gif inferior podéis ver como es el proceso completo de instalación paso a paso.
  • Y tras estas nociones rápidas/recordatorias pasamos al proceso de evaluación geométrica calificación de aparatos de vía como tal (centrándonos en los mas comunes --> los desvíos/escapes). Para ello comentar que se suelen realizar tres sondeos diferenciados en el montaje de estos elementos ( considerando sobre balasto y vía nueva construcción --> en placa; no hay margenes, debe estar todo ok a la primera):
  • 1.-Fase de premontaje: Se realiza ensamblaje en explanada fuera de las vías para cerciorarse que el aparato de vía está completo, con todos sus elementos y detectar errores groseros en la geometría o en los mecanismos que lo componen (según norma han de chequearse los mismos parámetros que en el estado de segunda nivelación- un poco absurdo; pero bueno si se hace bien podemos evitar sorpresas inesperadas).
  • 2.-Fase de Primera Nivelación: Comprende la instalación del aparato sobre las vías de circulación definitivas que deben encontrarse con calidad de geométrica de primera nivelación acorde a la norma. Así mismo se realizan comprobaciones específicas de los siguientes parámetros con tolerancias específicas según la tipologia del desvio (el resto de magnitudes se obvian porque se suponen han sido sondeados en la fase de premontaje/ensamblaje en explanación): 
  1. P1 .- Ubicación del desvío.
  2. P5.- Nivelación longitudinal. 
  3. P6.- Nivelación transversal.
  4. P8.- Encerrojamiento de los cerrojos de uña. 
  5. P9.- Abertura de las agujas no acopladas.
  6. P10.- Entrecalle mínima de las agujas no acopladas. 
  7. P11.- Descuadre de las juntas de contraaguja.
  8. P12.- Acoplamiento de las agujas. 
  9. P19.- Cotas de protección.
  • 3.-Fase de Segunda nivelación: El desvío debe estar aceptado en Primera Nivelación, las sujeciones con apriete suficiente, la banqueta de balasto completa y retirados todos los materiales/productos sobrantes. En esta ocasión se encontrará la vía sobre la que se monta el aparato en condiciones de segunda nivelación y el chequeo es mas fino/restrictivo con mayor numero de parámetros a sondear. Cada parámetro necesita su dispositivo de medida y a que se refiere cada uno en concreto (parte del aparato y como medir dicha magnitud) lo podéis encontrar en las N.R.V. (ya compartidas arriba- en link1).
  1. P1.- Ubicación del desvío (Estación Total - PK de la JCA y del talón del cruzamiento)
  2. P2.- Ancho de la vía directa. (Regla ancho peralte)
  3. P3.- Ancho de la vía desviada. (Regla ancho peralte)
  4. P4.- Ordenadas del hilo nº3. (Cinta + metro)
  5. P5 - Nivelación longitudinal. (E.T. o nivel automático)
  6. P6.- Nivelación transversal. (Regla ancho peralte)
  7. P7. - Alineación. (E.T. o asas de flechar)
  8. P8.- Encerrojamiento de los cerrojos de uña. (Metro --> desmontar placa motores)
  9. P9.- Abertura de las agujas no acopladas. (metro)).
  10. P10.-  Entrecalle mínima de las agujas no acopladas. (Metro)
  11. P11.- Descuadre de las juntas de contraaguja. (Escuadra + metro / ET)
  12. P12.- Acoplamiento de las agujas.(Galgas).
  13. P13.- Apretado de la sujeción. (Llave dinamométrica --> operarios de montaje via)
  14. P14.- Altitud de los contracarriles. (Metro)
  15. P15.- Horquilla y muñón. (Escuadra + metro)
  16. P19.- Cotas de protección. (Regla ancho peralte para A.P.V.)
  17. P20.- Entrecalle carril-contracarril. (Regla ancho peralte para A.P.V.)
  18. P21.- Equilibrado de contracarriles. (Metro)
  19. P22.- Flecha del hilo núm. 4. (Cinta + metro)
  20. P25.- Flecha de la contraaguja curva. (Metro)
  21. P30.- Comprobación de los materiales. (Ojo y experiencia para ver traviesas rotas, carriles mordidos, desperfectos en el montaje etc).
  • A modo de ejemplo vamos a describir que magnitudes son las que se tienen que recoger y de que modo en los parámetros mas importantes o relacionados con la topografía:
  • P1.- Situación definitiva de instalación del desvío --> levantamiento de las coordenadas planimétricas (prisma en zapata sobre borde carril) de las juntas de contraaguja  (JCA´S) y del aparato (comienzo del mismo) y que es coincidente con una soldadura aluminotermica tras liberación de tensiones (idem con el talón del cruzamiento -> final del apv). Evaluaremos el PK sobre vía directa y ripado de la vía (distancia en perpendicular al eje).

  • P2 y P3. Anchos de las vías directa y desviada. Por medio de regla homologada de ancho/peralte ( que por cierto; a partir de 2013 deben ser digitales) efectuaremos la prospección del ancho de vía en determinadas traviesas que especifica la norma (disponiéndonos siempre perpendiculares al carril en cada punto). Dependiendo del tipo de desvío y su longitud serán mayor/menor numero de magnitudes a recoger. Ejemplo un DSH-P-60-318-0.11-CC-D:
  • P5 y P6. Nivelación Longitudinal y Transversal. Efectuaremos la toma de datos de las cotas absolutas (nivel o ET) y los peraltes de la vía directa (regla de ancho peralte) según la especificación de la norma (para ser comparados con los teóricos de proyecto).Los desvíos no se instalan en acuerdos verticales (aunque si en rampa) ni tampoco en curva normalmente (peralte teórico es 0). En este caso en particular se marca en el hilo director de la via directa tramos de 5 m (donde realizaremos la toma de datos) empezando 10 metros antes de la JCA del aparato y terminando entre 10-15 m después del cruzamiento. En caso de aparatos situados en curva/clotoide han de realizarse a medida y dotarlos de los sobreanchos oportunos.
  • P7. Alineación. Consiste en la obtención de las flechas de la via directa cada 5 m en los mismos puntos que en las prospecciones de nivelación (punto anterior). Como normalmente los desvíos suelen instalarse en recta las flechas in situ deben ser 0 mm (igual que la teórica). Dichas magnitudes podrán obtenerse mediante carro de vias (y sus elementos auxiliares), Estación total + zapata magnética con prisma o asas de flechar (tal y como se especificó en la entrada anterior del blog). A partir de las tolerancias y variaciones permisibles obtendremos un indice de calidad del parámetro que se sumará en un cálculo final al resto de los datos recogidos para dar un veredicto final a la calificación. Existen otros parámetros a tener en cuenta de los que veremos los mas importantes:
  • P8. Encerrojamiento de los cerrojos de uña. Los cerrojos son los dispositivos que aseguran que el desvio está en posición de tránsito por via directa o desviada de forma estable (sin permitir orguras o posiciones intermedias de las agujas --> lo que podría provocar un descarrilamiento).
  • Se localizan en el principio de la zona de cambio y forman parte del mecanismo de los motores (por tanto pueden existir 1 - 3 o incluso 8 (desvíos AVE) pares de valores dependiendo de la tipología del aparato). Consta de una barra de tracción unida al accionamiento del cambio. Esta barra acciona unas bielas que sujetan los espadines de las agujas. Hay que quitar las chapas protectoras/cubiertas de cada motor par medir con flexómetro la magnitud descrita en la viñeta inferior en posiciones de transito por directa y desviada (croquis en planta arriba y video descriptivo abajo- ver minuto final):
  • P12. Acoplamiento de las agujas. Las puntas  de la agujas del desvio deben acoplar perfectamente en sus posiciones de directa y desviada contra el carril de que se trate. Esto asegura que el vehiculo ferroviario transite correctamente por el aparato y no golpee el inicio de la aguja pudiendo doblar/morder dicha zona. Utilizaremos unas galgas  de 1mm --> las introduciremos entre la aguja y su contraaguja un tramo de entre 20 cm (desde la punta) en desvios tipo C-P o hasta su cepillado en los tipo V --> esto en ambas posiciones (directa y desviada). Para esto hay que ponerse en contacto con el personal del enclavamiento que gobierna dichos aparatos y los mueva (siempre acompañados de pilotos de vía).
  • Otro parámetro importantísimo en estos sondeos son las Cotas de Protección (P19). Es una magnitud de seguridad del desvío que si no se cumple calificará el aparato del que se trate como NO APTO (me río yo de esto ¡¡; pero bueno). Se utiliza una regla de ancho_peralte especial para aparatos de vía (ver arriba aunque esa era analógica) y se mide en la zona del corazón del cruzamiento (magnitudes señaladas en la imagen inferior). Para ancho ibérico el teórico son 1628 mm y para ancho internacional 1395 mm.

  • Hemos visto unas cuantas magnitudes de las prospecciones de los aparatos de via. No puedo describir todas porque sería largo y complejo de contar --> si alguien tiene dudas puede consultar las normas que adjunto o bien preguntarme.
  • Cada parámetro que la norma nos exija medir para sondear un aparato tendrá ciertas desviaciones respecto al teórico/ideal así como variaciones entre datos próximos --> dichas fluctuaciones son las que nos marcarán la calidad de la geometría/calificación (mediante formulaciones y tolerancias normalizadas). Al igual que en el caso de la via convencional os dejo en este LINK4 una hoja excel ya formateada para calificar desvios tipo P (iguales que los C en geometría) --> donde tan solo hay que introducir los datos de campo para obtener los resultados que buscamos (y os sirvan como ejemplo por si tenéis que desarrollar las vuestras). Se supone que todos los campos deben estar baremados como BIEN a la vez (no vale con tan solo ACEPTABLE) --> os aseguro que eso es casi imposible (al menos en balasto).
  • Entiendo que esto es un tema muy específico y complejo de entender pero probablemente no encontraréis nadas mas detallado que esto que gustosamente comparto con vosotros.
  • Es como todo; después de calificar unos cuantos de estas "joyitas" pues ya se sabe que atenerse --> cuales son sus peculiaridades, como funcionan, en que fallan, que se puede conseguir y sobre todo tener en cuenta que todo el mundo parece que sabe de ello y a lo hora de la verdad es el topógrafo y los montadores quien tienen pajolera de lo que hacen.. Os adjunto un esquema de una estación férrea del norte de España donde se calificaron 22 desvíos ferroviarios tipo P para que os hagáis una idea del trabajo que esto supuso.
  • Muchas gracias a Pablo, Manuel y María (venga; a Luís también) por echarme un cable y sacar adelante el trabajo de manera honrosa al menos.
  • Un saludo y hasta la próxima.
  • By Rah.


martes, 19 de septiembre de 2017

CALIFICACIÓN DE VÍAS FÉRREAS MONTADAS SOBRE BALASTO.

  • Ya han pasado los años del auge en la construcción de las infraestructuras ferroviarias en España. Si bien lo único bueno de ciertos desembolsos (lícitos o no) es que todo lo que se construyó en esos años de bonanza económica sigue en pie; se puede explotar y también se tiene que mantener. Por tanto : ?¿? como se certificaría que una vía férrea (ya sea de nueva construcción o incluso renovada) se encuentra en la geometría correcta -> esto se consigue mediante el proceso de Calificación acorde a la norma de que se trate.
  • En España disponemos de varios anchos de vía: Internacional (1435 mm- AVE/Europeo), Ibérico (1668 mm - Lineas Convencionales/Velocidad Alta), Métrico (1000 mm Feve - Norte) y otras minorías. En total unos 16.000 kms de los cuales la mayor parte es montada sobre balasto; por ello nos centraremos en como se evalúa desde el punto de vista geométrico/topográfico un vía férrea de Alta Velocidad con ancho ibérico sobre superficie granular (balasto)
  • No vamos a entrar en como se construye/diseñan estas obras lineales (se supone que se tienen conocimientos básicos al respecto - para eso somos ingenieros no?¿?) si no tan solo en su evaluación/contraste. Así mismo proporcionaré plantillas de cálculo auxiliares a tal fin (esas que nadie te cede cuando las necesitas). 
  • Hemos de reseñar que suele calificarse la vía convencional por un lado (ya se trate de estaciones o tramos interurbanos) y los aparatos de vía (aquellos elementos que permiten al material ferroviario transitar entre vías) por otro. La normativa utilizada y que regula estos contrastes geométricos en España son las eternas Normas Renfe Vía (N.R.V).
  • Todos los aspectos en cuanto a los controles topográficos o mediciones a realizar que reflejan las N.R.V están bastante obsoletos (normas redactadas muchas de ellas durante los 80`s). Para discernir que es lo que se puede/se tiene que conseguir en cuanto  a la exactitud del posicionamiento de una vía hay que sumergirse en ellas (extrayendo petróleo) y además "llegar a acuerdos previos entre todos" para que "sepamos lo que se pide" e intentar que los ICCP`s no nos "vuelvan locos" con cosas imposibles.
  • Las características topográficas/cálculo de la red de apoyo y la instrumentación necesaria para la toma de datos ya se describió en un anterior post. A grosso modo:
  1.  La planimetria de las bases de replanteo se establece mediante polígonales de centrado forzado ( ET, 1cc-3cc y 1mm+1.5 ppm) observaciones en series angulares (6 al menos CD-CI) posteriores ajustes/magia (para que cuadren coordenadas definitivas con la infraestructura construida). Radiaciones con solapes (anterior/siguiente) a bulones wild atornillados a celosía de catenaria (para posteriores intersecciones inversas mixtas a 6-8 puntos de referencia para posicionamiento en xy).
  2.  La altimetría por medio de nivelaciones geométricas de precisión ( niveles electrónicos con Ek=0.3 a 0.7 mm - raiz de k). Clavos sobre zapatas de torres catenaria (puntos de cota para posicionamientos con ET).
  • Cuando una vía es de nueva construcción/renovada completamente (balasto, traviesa y carril) pasa por varias fases en las que se realizan contrastes: Primer Levante, primera nivelación y segunda nivelación (en ocasiones también sondeos durante estabilizados intermedios). Dichas etapas son aproximaciones a la posición/estado definitivo de las vías que lógicamente no quedan "bien a la primera" si no que van asentándose con el paso de tonelaje/cargas por encima.
  • Los aspectos que evaluaremos son:
  • 1.- Alineación en planta. Donde se ausculta la posición absoluta/distancia lateral (ripado) al teórico y el flechado (curvatura) en punto medio de cuerda de 10 m. Antiguamente se anotaba la distancia desde piquetes (con metro y horizontalmente) al borde del carril activo (para el primer parámetro) y se utilizaban asas de flechar  (para el segundo parámetro). 
  • 2.- Ancho de la vía. Medida entre bordes activos de ambos carriles.
  • 3.- Peralte/nivelación transversal. Distancia vertical/diferencia de cota entre carriles izquierdo y derecho medida perpendicularmente al eje de vía (en curvas). Este contraste nos proporcionará también el alabeo o variaciones del peralte con la distancia recorrida. Los puntos 2 y 3 se recogen a través de las reglas de ancho/peralte que han de estar homologadas por ADIF/RENFE y desde 2013 deben de ser digitales (antes eran analógicas y mas propensas a des-correcciones).
  • 4.-Nivelación longitudinal o cota ortométrica de la vía. Obtenida mediante nivelación geométrica de precisión sobre la parte superior del hilo/carril bajo (que materializa la rasante de dicha vía).
CARRO DE VIAS. 
  • Hoy en día os pueden contar "milongas" pero nadie (o mejor dicho "casi nadie") va con dos mordazas, un hilo de pesca y una reglilla midiendo mm (asas de flechar --> a no ser que seas un "pureta"); suelen utilizarse los carros de vía que incorporan pues una regla de ancho/peralte digital (sobre armazón) y un sistema de medición remota a estación total para obtener las coordenadas absolutas/espaciales del eje de via; así como generación de listados, exportaciones en diversos formatos de los datos recogidos. Los datos recogidos solo serán fiables si conservamos una buena metodología en la toma de observaciones (rigurosidad en los posicionamientos, depuración de observaciones, ojo distancias maximas (80-100 metros), correcciones temperatura/presión, inversas al menos a 2 clavos NAP etc9.
  • Si no tenemos muchos recursos (el alquiler del carro es bastante caro) utilizaremos para la toma de datos otros aditamentos topográficoszapatas de vía - con prisma EDM, reglas de ancho/peralte y niveles automáticos  que los suplan (para la obtención de coordenadas absolutas del eje de vía y evaluar desviaciones en estadillos/excel de calificación).
  • Cuando algunas de las vías cercanas a la del contraste/toma de datos tiene circulación debe estar presente un personaje denominado "piloto" que suele "facilitar" RENFE (previo pago). En teoría estará presente/vigilante  y te avisará de los siguientes trenes que tienen previsto su paso (eso es bueno para que no te atropellen al operario --> porque no se les oye venir y a veces está de espaldas a la circulación, agachado o con máquinas trabajando; sobre todo en estaciones, doy fé de ello).
  • No se muestrea toda la longitud de la vía si no tan solo 100m por cada km (los llamados hectométricos). Esto no significa que no se hagan otras medidas de calidad geométrica aparte de la calificación (como comprobación de piquetes y otros levantamientos anteriores, soldaduras aluminotermicas, liberación de tensiones etc). Para todo ello ayuda una barbaridad dejar la vía metrada (empleando tubos de pasta/rotuladores indelebles)  marcando los PKs cada x metros (ya vemos mas adelante).
  • La norma (Montaje NRV -7.1.0.3) identifica los estados de la vía según las viñetas siguientes (abajo) en las que se definen la fase de primera y segunda nivelación donde normalmente se realizan los contrastes/calificaciones de la misma. Así mismo cita unas tolerancias geométricas de cumplimiento obligado para los parámetros recogidos por los equipos de topografía:
  • En este LINK podréis encontrar la normas y plantillas (utilizadas por mi  realmente para calificar unas vías férreas de nueva construcción (años 2009- 2015) en una estación del E.A.A.V.) que cito en esta entrada del blog (veréis algunas que tienen mas de 35 años --> todavía sus premisas son vigentes en la mayoría --> parece mentira ¡¡). Dichas hojas excel están programadas para introducir los datos obtenidos en campo con los algoritmos/cálculos que exige la norma y baremar los resultados obtenidos con un indice de calidad (i) que los evalúa como BIEN, ACEPTABLE, REGULAR, DEFICIENTE O MAL -> en teoría debe dar BIEN siempre (con matices -- je je). 
  • En ocasiones se sondean vias que no son nuevas o con ciertas características en cuanto a velocidad de transito, tratamiento reciente, traviesas de madera, apartaderos etc --> en estos casos hay que investigar en la norma y llegar a parámetros limite para darlas por buenas en geometría pero que esos estados sean conseguibles. Es decir no puedes calificar una via de alta velocidad nuevecita con la misma rigurosidad que una via recien bateada pero de antigua construcción en travesía de una estación.
  • Lo primero será tener clara la implementación de toda la geometría de la vía en el software de trazado para conocer los datos teóricos en cada posición del sondeo del hectométrico objeto de estudio. Podremos comparar en cada punto los datos teóricos (listados Istram/Ispol) con los reales e incluirlos en las hojas de calificación para evaluar la situación real de la obra. 
  • Comenzamos pues con un sondeo en segunda nivelación de nuestra vía 4, ancho ibérico y sobre balasto. Elegiremos el hectómetro entre PK`s 0+360 y 0+460. 
  • Para verificar  la ALINEACIÓN o ripado a piquetes (1) (desplazamiento horizontal al teórico) y primer parámetro a comprobar hemos de metrar (anotando pks em carril) cada 100m en recta (se chequea todo el km) y cada 50 m en curva (en este caso el trazado no llega a 600 m de vía). 
  • Nos posicionaremos en esos Pk´s marcados (carro o zapata) y efectuamos el levantamiento oportuno obteniendo coordenadas absolutas del eje o cara activa de carril (+-0.834m a eje). Ya en campo podremos ver el ripado (distancia perpendicular al teórico) o bien en gabinete evaluamos esos puntos con repecto al eje de via 4. Las desviaciones se anotan en su posición correspondiente (la tolerancia establecida es de +-6mm):
  • El segundo parámetro a comprobar o FLECHADO (2) cada 5 m con cuerdas de 10m sondea la geometría en planta respecto a las alineaciones teóricas. Esto es; en una alineación recta la flecha debe ser 0, en una curva de radio R será constante y en una zona con espiral/clotoide ha de ser variable. Habremos pues de metrar el hectómetro cada 5m y levantar dichos puntos obteniendo igual que en el punto anterior las coordenadas planimétricas absolutas para después en gabinete determinar dichas magnitudes de flecha (esto con carro de vías es inmediato y con zapata/prisma hay que cocinarlo en oficina). Hay quien para obtener este parámetro todavía anda flechando la vía con asas (ver imagen inferior) --> normalmente con ganas de tocar las narices.
  • En mi caso particular esta operación lo solía realizar de igual modo en gabinete con AUTOCAD a partir del levantamiento por radiación realizado (más rápido y seguro si hay circulación). Podremos comparar las magnitudes obtenidas con las teóricas/calculadas e implementarlas en el estadillo de evaluación.
  • El tercer parámetro es la NIVELACIÓN LONGITUDINAL(3) del tramo objeto de estudio. En esta ocasión por un lado se evalúa a grosso modo (en un primer apartado) la totalidad del km auscultado (recordemos que esta vía tiene 550m por eso se tomaron cada 50m) recogiendo cotas del hilo bajo cada 100m.
  • Por otro lado se metran los Pk´s de dicha vía cada 3m tomando el mismo dato (z hilo bajo/rasante de vía) en el hectómetro de calificación (0+360-0+460). Esto es una simple nivelación geométrica con nivel automático o levantamiento con carro de vias para obtener la rasante real y compararla con la teórica.
  • Si os fijais en las hojas de calificación no solo se contabilizan las diferencias entre datos de proyecto/diseño y campo/contruido si no también las variaciones entre los valores de los parámetros recogidos que posteriormente se incluyen en la formulación para evaluar su estadd/indice final de calidad.
  • Dichos variaciones son muy importantes en el confort/seguridad de marcha del tren como recogemos en el siguiente sondeo de PERALTE y ALABEO (4). En este caso aprovecharemos el metrado de via cada 3 m (5 traviesas) realizado para la nivelación longitudinal y recogeremos el peralte de la vía en todos esos puntos. El peralte es muy restrictivo y los alabeos muy acusados pueden hacer descarrilar un tren --> por tanto es un parámetro fundamental. El estado/consolidación y apriete de traviesas no es un valor que controlen/persigan los equipos de topografía (por tanto lo obviaremos).
  • Finalmente y como última auscultación de la geometría  habremos de recoger el ANCHO DE VIA (5) en un tramo de 42 traviesas (25 m) consecutivas dentro del hectómetro elegido. Con cuidado de posicionar la regla o perpendicular al carril en cada punto. Normalmente este parámetro y con traviesa monobloque de hormigón suele estar bastante correcto (en traviesa de madera puede ser un infierno --> vías antiguas).
  • Tras efectuar todas las operaciones anteriores dispondremos de la calificación completada y arrojará un resultado --> debe ser BIEN en todos los apartados para que se considere como positiva/aprobada. Por tanto habrá de tocarse/corregirse en aquellos puntos que ocurran discordancias. El caso es que cuando se tiene que manipular un ripado a lo mejor se descorrije el peralte o al contrario (recordemos que si ese hectómetro no ha quedado bien --> como estarán los otros nueve ?¿? ).
  • Las bateadoras son máquinas enormes que consiguen que una vía tras múltiples pasadas (alinea, peralta, consolida y levanta) quede perfectamente plasmada sobre el balasto. Se tienen que proporcionar a dichos equipos unos listados de gran exactitud (los generan los programas de trazado a partir de levantamientos en campo) para que hagan correctamente su trabajo. En los listados proporcionados se reflejan la geometría teórica (planta y peraltes) y las correcciones a realizar (sobre todo ripados y levantes) en cada pk del informe. 
  • Finalmente podemos hablar (solo por encima) de que como departamento de topografía es posible que tengas que chequear (el 100%) las soldaduras aluminotérmicas (entre barras de carril o parejas). Puede realizarse por medio de reglas de inducción o por medio de galgas. También se verifica que la distancia de esmerilado no sea excesiva. 
  • En fin como nociones para el que sepa poco o no haya trabajado en ello creo que no está mal. Hay un montón de cosillas que he  obviado --> porque esto de las vias es un mundo..
  • Espero que a alguien le sea útil la entrada; si gusta puedo hacer otra contando como se califican los aparatos de vía.
  • Un saludo y hasta pronto.
  • By Rah.

martes, 4 de julio de 2017

MACROS GEÓMATICAS PARA AUTOCAD.

  • Hoy comparto con vosotros unas útiles herramientas para profesionales (o no) de la Geomática/Topografía y/o delineación desarrolladas en Visual Basic bajo Autocad por parte del compañero Javier del Pozo (Docente en la Universidad de Extremadura - Escuela de Ingenierías Agrarias). Me han llamado la atención por lo simples pero a su vez prácticas que pueden resultar  ser (por eso las expongo). Descarga Aquí.
  • Hacer notar que están específicamente desarrolladas para emplearse en territorio y marco de referencia español (lo siento los lectores foráneos de este blog).  Consiste  en 9 macros diferentes que paso a describir brevemente:
  • 1.- Inserción georreferenciada de Mapas y Ortofotos en formato raster, (.jpg y .tif), calibrados con ficheros de texto (.jgw, .tfw, .imp o .ers.), como los generados por jSIGPAC o los descargados con Iberpix. Hasta ahora no era posible asociar con facilidad cualquier imagen generada por ejemplo con ARCGIS e integrarla con nuestros diseños CAD. Los archivos ascii de calibración contienen información muy básica para enlazar los raster en su posición correcta. La macro también permite recortar la imagen que se inserta en base a una polilínea dibujada por nosotros.
  •  2.- Segregación automática de recintos 2D, con la superficie que establezca el usuario. A partir de una polilinea dibujada/parcela obtenida mediante información del catastro o un levantamiento topográfico podremos obtener particiones/subdivisiones de la misma con el área y límites deseados.
  • Podremos optar por realizar dicha operación como Trazado libre: anotando primero la superficie a segregar (en este caso 40.000m2) y seleccionando después los puntos/vértices de manera secuencial sobre los límites de la finca. La macro va recorriendo/calculando áreas sobre dichas lindes elegidas desde el punto inicial hasta un punto final donde se cumplirá la condición del área total elegida.
  • También puede elegirse el sentido de la partición o linde de nueva creación (paralela otra existente, con un ángulo/azimut determinado etc) mediante la opción 3 o de generación automática . En este caso primero seleccionamos el recinto total de la finca (nos facilita su área), se nos pide la superficie de segregación (en m2), después un punto sobre la linde de partida y una línea de referencia/angulo sexagesimal de orientación; por último el vértice siguiente (de la finca origen y en sentido retrógrado) al que elegimos en un principio --> finalmente calcularía la nueva linde de segregación.
  • 3- Herramienta de captura de coordenadas de puntos o vértices de elementos en 2D/3D sobre Autocad y exportación a ficheros *.txt de varios formatos. En la imagen inferior se aprecian los archivos generados al crear puntos de forma libre/aleatoria o al extraerlos de una curva de nivel de un levantamiento real. Una utilidad simple que los software CAD no incorporan incomprensiblemente.
  • 4.-Importación  puntos y/o lineas características en 2D/3D a partir de ficheros de coordenadas *.txt en formatos definidos. Podremos importar por ejemplo todos los puntos característicos de la curva de nivel exportada con la macro anterior (ver abajo). A parte de adquirir solo puntos permite construir lineas características modificando los códigos/números de puntos registrados.
  • 5.-Inserción georreferenciada y en línea de Mapas y Ortofotos desde algunos servidores IDE-WMS (IGN y Catastro).  Provee la descarga de imágenes raster desde la Web PNOA (máxima actualidad), Mapa topográfico Nacional y Catastro detallando las escalas/proyecciones cartográficas deseadas. La macro genera unas imágenes que cubren la zona en forma de teselas y a su vez crea los ficheros de calibración (*.jgw) correspondientes de manera fácil y rápida (justo lo que hemos necesitado en muchos momentos y no teníamos o había que recurrir a "cocinar el tema antes").
  • 6.- Utilidad para el trazado en AUTOCAD (por capas diferenciadas) de Waypoints, Tracks y Rutas a partir de ficheros *.gpx  (registro GPS) y *.kml (ascii Google Earth). Los datos pueden importarse en 2D/3D y además dispone de una utilidad para representar curvas de nivel extraidas de un fichero kml generado por medio de LASTOOLS (a partir de datos LIDAR) o QGIS (menos interesante; pero ahí está).
  • En la imagen inferior el trazo destacado se corresponde con una ruta GPS almacenada directamente por un dispositivo GARMIN en formato *.gpx sobre el MTN 1:25000 de la zona. Todo ello representado únicamente utilizando las macros geomáticas descritas. 
  • 7.-Captura de coordenadas de puntos/lineas dibujadas en AUTOCAD y exportación a formatos *.gpx y *.kml (la utilidad contraria a la número 6). Así en el ejemplo adjunto transformamos las líneas de ruptura y algunos puntos fundamentales de un taquimétrico levantado en coordenadas UTM-ETRS89 (*.dwg) de una zona situada en Galicia (huso 29) en un archivo ascii Google Earth donde se representan como rutas, track y waypoints respectivamente. También sería posible la carga de estos datos en un GPS convencional (utilizando la conversión a *.gpx) y replantear dichos elementos característicos en campo.
  • Por ultimo las macros 8 y 9 Permiten la creación e importación de ficheros *.gml (Geography Markup Languaje o Lenguaje de Marcado Geográfico destinados al modelaje, transporte y almacenamiento de información geográfica) a partir de polilineas 2D delineadas en el CAD (provenientes de registros tomados en campo normalmente) que representen las lindes de un finca determinada. 
  • Con las nuevas leyes catastrales se busca la confluencia de registro mercantil, catastro y representación geográfica actualizada correcta (como la que mide un técnico competente --> para mí todo aquel que lo haga bien; supongo que se me entiende...). Esta consideración es importantísima en España ya que según zonas conocemos las enormes discrepancias existentes  entre catastro, realidad y escrituras de un finca (sobre todo las rústicas, menos valiosas y mas olvidadas a la hora de legalizarlas).
  • El vehículo de registro/validación de cualquier cambio/nueva creación de una parcela rústica o urbana será este tipo de formato estándar que es el que acepta la Dirección General del Catastro.

  • Ahora que no estoy trabajando en topografía específicamente; si no en temas de GIS, agradezco estos pequeños programas cedidos por gente desinteresada que te permiten realizar tareas sencillas  sin complicaciones.
  • Y es que hay gente "docente" de Escuelas Geomáticas del Centro de España que aún sigue chupando del bote vendiendo software fotogramétrico/topográfico muy, muy conocido y que hombre podían cederlo/hacerlo "opensource" después de un porrón de años.
  • Nada más; gracias otra vez a Javier por su "altruismo", espero que podáis aprovechar lo aquí expuesto y hasta la próxima.
  • By Rah.

viernes, 2 de junio de 2017

TOPOGRAFÍA EN TÚNELES EXCAVADOS POR MÉTODOS CONVENCIONALES. PARTE II.

  • En la segunda entrada de esta temática vamos a seguir comentando de manera detallada el proceso de control, topografía y replanteo de la construcción de túneles excavados por métodos convencionales (N.A.T.M.). Anteriormente hemos descrito aspectos como la red básica exterior de vértices topográficos (configuración y observación), fases del desmonte en emboquilles/frentes rocosos e inicio de túnel en mina (bulonados, paraguas de micropilotes, viga de atado, visera etc).
  • Antes de continuar con la "harina" es necesario incidir (sin entrar muy en detalle) en que la construcción de un túnel de esta índole afecta irremisiblemente al entorno. Puede haber emboquilles muy cercanos a núcleos urbanos o que la traza subterránea del túnel discurra bajo zonas mas o menos pobladas. Por tanto hay que prever los inconvenientes inevitables: el ruido/vibraciones de las voladuras y la propia excavación del túnel que pueden provocar en el exterior asentamientos superficiales, grietas en edificaciones/estructuras así como variaciones en los niveles freáticos cercanos.
DISTANCIAS DEL COMIENZO DEL TÚNEL EN MINA A EDIFICACIONES CERCANAS.
  • Se ha de realizar un inventario exhaustivo de todas las edificaciones que sean susceptibles de experimentar movimientos no deseados (constituyéndose informes fotográficos detallados & levantamientos de actas notariales de estado previo). Normalmente el criterio empleado será aquellas estructuras que se encuentren sobre la superficie y en un cono de afección específico (distancia en planta y alzado/montera a la rasante/clave del túnel). Se aforan también los depósitos de aguas subterráneas/riego que probablemente se verán afectados (doy fé de ello ¡¡). Todas estas acciones se incluirán dentro de un plan exterior de auscultación y control de vibraciones .
CONTROL DE ASENTAMIENTOS EN ESTRUCTURAS ALEDAÑAS AL TÚNEL.
  • Cuando comiencen las primeras voladuras del túnel en mina se recogerán lecturas con sismógrafos en los puntos descritos por el pliego para determinar/controlar el dimensionamiento de la carga explosiva inicial. Esto se realiza por parte de personal especializado (geólogos, geotécnicos, artilleros etc) y que posteriormente presentarán informes detallados del proceso.
  • En lo que atañe a nuestra especialidad; en la auscultación exterior,  habrán de realizarse observaciones altimétricas de alta precisión (arrastrando cotas absolutas desde la N.G.P d de la obra lineal) sobre registros (regletas invar de lectura adosadas a paramentos) en viviendas/edificios y control de subsidencias (arquetas de control/nivelación_ver imagen inferior) sobre el terreno.
  • La periodicidad de las observaciones vendrá marcada por la distancia al frente de voladura, fase  de excavación (avance/destroza), riesgo/estado de la edificación, existencia de convergencias en el interior del túnel etc.. (no hay fórmulas para esto, entre los geotécnicos, la dirección de obra y el pliego del proyecto se establecerá algo coherente --> o puede que no lo sea). En la imagen inferior podéis apreciar una planilla de registro y evolución de las magnitudes/movimientos altimétricos que se produjeron en la edificación nº3 con la aproximación/alejamiento de la excavación del túnel en mina que discurría por debajo (prácticamente nulas < 3mm son los geotécnicos quien han de valorarlas al igual que sucede con las convergencias interiores).
  • Retomando el comienzo de la excavación del túnel en mina habíamos descrito hasta la  fase de construcción de la visera/viga de atado (tras replanteo del paraguas de micropilotes).
  • Bien, lógicamente no se comienza a efectuar voladuras en el frente de ataque hasta que no se ha avanzado unos cuantos metros hacia el interior (4-5 m hacia pk+) por medio de martillo rompedor. Se sigue perfilando la excavación, los geotécnicos realizan "levantamientos" del frente y calculan el coeficiente R.M.R. (Rock Mass Rating - índice de Bieniawski) zonal (atendiendo a diversos parámetros como calidad de la roca, tipología, grado de alteración etc) a partir de esas consideraciones se establece el tipo de sostenimiento/refuerzo que paulatinamente se va aplicando durante la excavación en mina para contener el macizo rocoso.
  • No vamos a entrar muy en profundidad en otras materias que no nos competen como es la geotecnia; aunque bien viene siempre tener algunas nociones, al fin y al cabo el replanteo de sus elementos es nuestra función. A grandes rasgos un sostenimiento se compone de un posible paraguas de micropilotes, cerchas, arriostramientos,  gunita y bulones. Según sea la potencia del mismo (existencia o no de micros, grosor de cerchas, espesor de gunita y espesor/abundancia de bulones) se irán definiendo desde ST5 (mas potente en emboquilles/zonas con poca montera) a ST1 (menos potente, solo gunita y bulones, sin cercha).
  •  Hay túneles que tienen tan poca cobertura hasta la superficie o el material rocoso/de es tan inestable que se emplean secciones que incluyen paraguas de micropilotes sucesivos en todo su trazado (por tanto aplicaríamos en este caso todo ST4).
  • Aún estamos al inicio del túnel en mina y para los primeros replanteos nos posicionaremos con intersecciones inversas mixtas  visando hacia pk- al menos a 4 vértices del emboquille (bases alejadas  de voladuras y en posiciones estables). Suponiendo que sea necesario seguir marcando paraguas de micros (en este caso se replanteaban cada 14m) ya no será (normalmente) la "paragüera" quien los realice si no los jumbos de perforación (brazos barrenadores). Seguiremos el mismo proceso que se indicó para el emboquille (anterior entrada) pero prescindiendo de los encamillamientos ( ya no necesitamos ser tan cuidadosos- ver abajo paraguas interior).
  • La complicación de los paraguas interiores sucesivos es la formación de una  figura  troncocónica que  conlleva  sobreexcavación  formando  un  perfil    longitudinal  dentado,  para  permitir  el emboquille  del  siguiente  paraguas,  se  hace  necesario  planificar  muy  bien  el número de estos elementos a realizar. Hay que ir ganando un offset/amplitud (con excavación y cerchas) determinado según la distancia/pk al siguiente paraguas teniendo precaución de no cagarla y meternos en el que está encima (aunque ya se encarga la gente del túnel de  con una inclinación considerable -mínimo 5º + rasante zonal).
  • Estos replanteos podrían automatizarse creando en las definiciones de la sección tipo a cargar en la Estación Total - cuantas figuras homotéticas  fueran necesarias (como si se tratase de emboquilles reiterados) pero no es recomendable; ni merece la pena, es demasiado trabajo de gabinete cuando podemos resolverlo en campo con habilidad y a partir de la ST estándar correspondiente. 
  • Llegados a este punto es necesario conocer los procesos cíclicos que se producen durante la excavación (avance y destroza - N.A.T.M.) del túnel en mina para saber cuando debemos acometer nuestra labor de control geométrico (ver imagen abajo).
  • 1.-   Saneo del frente de excavación, bóveda y hastiales del túnel  mediante martillo rompedor tras efectuar desescombro de la voladura. A parte de perfilar la geometría (previa disposición del sostenimiento) se depuran todos las zonas donde puedan quedar masas rocosas inestables (sobre todo en zona de clave) que no se hayan desprendido (muy peligroso). 
  • 2.- Ejecución del sostenimiento del túnel en mina. Sus esfuerzos trabajan en sentido contrario de las convergencias (movimientos/deformación hacia el interior al cambiar el estado tensional del terreno circundante) y ejerce fuerzas radiales hasta llegar aun nuevo equilibrio tras la excavación. Adicionalmente evita que se pierdan (incluso mejora) las propiedades resistentes del terreno, protege en el caso de posibles desprendimientos rocosos, caída de cuñas/bloques. Los elementos mas comúnmente utilizados (dependiendo de si se trata de un caso convencional o no) como sostenimiento primario suele ser sucesiones de cerchas (tipo TH, HEB, reticuladas) unidas por espadines/pasadores, posteriormente se proyecta hormigón con fibras metálicas (gunita) sobre todo el conjunto (lecho rocoso + cerchas) y finalmente se perforan e instalan bulones (autoperforantes, fibra de vidrio, swellex) que trabajan de forma pasiva cohesionando el terreno (cosen juntas y confinan el macizo rocoso).
  • 3.- Comprobación/chequeo topográfico del frente de excavación. Hemos de testear la disposición espacial correcta del sostenimiento anterior instalado verificando las cerchas y gunitados (visando a las zonas perimetrales mas hacia centro del túnel --> constatar que no se introducen en la geometría de la capa del revestimiento y sea necesario "destajar") a partir de la sección tipo definida para el PK en cuestión. Nos apoyaremos en lecturas radiales de la excavación y dejaremos referencia planimétrica en hastiales de distancia exterior a pata de cercha, centro túnel en clave (u otros) y altimétrica de -1 m a cota de avance/destroza --> a parte de chequear otros puntos que nos comente el encargado/operarios del lugar (mas tarde nos extenderemos en este apartado).
  • 4.- Replanteo y perforación del esquema de tiroSe trata de la disposición en el frente del túnel de los taladros a perforar, la carga de explosivo y el orden en el que se hace detonar cada barreno (por zonas: Cuele, Contracuele, Destroza, Zapateras y Contorno). La longitud de la pega ha de ser un 5-10% mayor que el avance, longitud que se quiere avanzar (de 1 a 4 metros), en función de la calidad de la roca. El Jumbo trabaja en modo navegación, situado perpendicular al avance del túnel en pk localizado y orientado apoyándose en la geometría definida hasta el momento. Normalmente es ya la maquinaria de perforación quien lleva incorporados los diagramas geométricos de perforación necesarios (ver software Tunnel Manager de Atlas Copco). De vez en cuando debe realizarse un levantamiento de las perforaciones realizadas antes de la carga para verificar su corrección.
  • 5.- Carga de Barrenos y Explosión/Pega. Método como anteriormente hemos comentado que se utiliza para túneles en roca, única posibilidad cuando los estratos son muy abrasivos y resistentes. Una vez taladrado el frente según el plan de tiro se cargan los taladros con explosivos y se detonan. La energía en forma  de  gases  y  vibración  pulveriza  la  roca (a grosso modo). En zonas cercanas al emboquille suelen disponerse pantallas/mantas antiproyecciones. El explosivo suele almacenarse en minipolvorines cerca de las bocas del túnel. Son los artilleros los encargados de realizar la labor de carga y voladura. Cuando la calidad de la roca es muy buena se aligeran los sostenimientos (solo gunita) y los pases (hasta 3-4 por día) suelen ser mas largos con mayor cantidad de explosivo (hasta 5-6 m de avance por voladura). Es alucinante experimentar (incluso a 150 m y protegido junto al emboquille) las vibraciones/ruido y fuerza expansiva de la voladura (no es un juego dá respeto --> doy fe de ello).
  • 6.- Ventilación y desescombro. Una vez producida la explosión hemos de esperar que los gases de la misma salgan/sean expulsados por los mecanismos extractores  (se trata de verdaderas turbinas de aspiración). Antes de la instalar la ventilación (cuando el frente está cercano al emboquille) se puede apreciar como sale un humo negro por la clave en la zona de la visera (muy tóxico). Posteriormente accede una pala cargadora de grandes dimensiones y los camiones/bañeras para la limpieza de todo el material rocoso arrancado por los explosivos. Esta fase es peligrosa ya que en ocasiones puede quedar algún barreno o parte de ellos sin volar (cuando se remueve el material pueden explotar y provocar alguna desgracia -- proyecciones de rocas --de echo en uno de los túneles hubo un accidente por este motivo -- 3 meses de baja para el operario --> dando gracias ¡¡¡).
  • El ciclo volvería a empezar tras el desescombro con el punto 1 (saneo del frente de excavación) sucediendo de igual modo en avance y destroza (este último más rápido)
  • Realmente me doy cuenta que hay mucho que contar sobre este tema. Era imperativo para que se entienda nuestra labor en estas obras lineales contar un poco todas estas "nociones" del funcionamiento de la excavación de los túneles en mina por este método; al menos de una manera superficial, para que posteriormente nos centremos en las tareas topográficas del día a día de forma detallada: 
  1. Poligonales interiores principales de orientación del túnel (monumentación y observación)
  2. Bases/puntos destacados orientación/estacionamiento (material auxiliar empleado).
  3. Guiado auxiliar (permanente) y expedito  del trazado del túnel.
  4. Error en el cale.
  5. Medida de convergencias.
  6. Replanteo de elementos (cerchas, contrabóvedas, impermeabilizaciones, aceras, revestimientos, falsos túneles).
  7. Levantamientos/escaneado del túnel y oficina técnica (que software usar y cómo).
  • En la siguiente entrega de esta temática nos centraremos en los puntos anteriores: todas esas cosas que no explican los libros y que sólo se pueden asimilar con la experiencia en casos reales (porque al final toda la documentación dice lo mismo y nadie cuenta los entresijos).
  • Hasta la próxima.
  • By Rah.