TERMINALES
GENERALIDADES
Cada país debe definir sus propias
necesidades relativas al diseño de sus terminales derivadas de sus costumbres,
clima, cantidad y crecimiento de su tráfico clasificado de pasajeros y carga,
etc. Ferrocarriles o carreteras existentes, aportan datos base estadísticos, la
distribución del tráfico entre porteadores, así como su correspondencia o
intercambio, señalar datos que el Ingeniero y Arquitecto deben interpretar para
lograr proyectos cuya construcción pueda ejecutarse evolutivamente hasta
alcanzar su tamaño máximo. Toda región o país carente de vías férreas donde
apoyar su estadística, precisa planificar previamente su desarrollo económico
total, basado en el avalúo de sus recursos, para poder afrontar el diseño de su
red férrea.
El desarrollo regional, la
competencia con otros medios y un estudio de mercadotecnia permitirán proyectar
edificios, vías e instalaciones con un tamaño tal que admita el crecimiento del
tráfico durante la vida útil de las obras, considerándolas construidas en
etapas evolutivas bajo un planteo integral.
También se debe tomar en cuenta
otros factores para el diseño, por ejemplo en el caso de terminales de
pasajeros, hay que tener en cuenta que cada pasajero, puede representar 2
personas (considerando acompañantes no viajeros) y las salas de espera
clasificadas por servicio, así como los servicios conexos de comedor,
sanitarios, guarda equipaje, etc, deben ser proyectados con especial esmero por
especialistas en Arquitectura para Edificios públicos y servicios ferroviarios
además, dé considerar las necesidades propias de operación de trenes y
mantenimiento.
En las estaciones de carga, los
patios tienen diseño especial para cada necesidad específica. Muelles para
mercancías en general, de contenedores, de granos agrícolas, mineral,
automóviles, carbón, petróleo etc., demandan que el proyectista deba considerar
el volumen de tráfico y su crecimiento, además de conocer las especificaciones
del equipo e instalaciones, (grúas, tolvas, silos, etc.) y con esos datos
formular un anteproyecto que debe compararse con otros para seleccionar el que
produzca la mayor eficiencia, es decir, operación, mantenimiento, depreciación
y producción a costo total mínimo.
Función y Tipos de estaciones
Las estaciones y terminales en si, comprenden las áreas del Ferrocarril, donde se atienden los servicios públicos de carga y pasajeros, contiguos, en ocasiones, a zonas destinadas a servicios propios de inspección, mantenimiento, aprovisionamiento y formación de trenes de carga y pasajeros. Los diferentes tipos de estaciones, según su función, son las estaciones de tráfico de viajeros, de carga y mixtos, que serán detallados a continuación.
terminales de viajeros
La misión de las terminales de viajeros es la de recepción y expedición de trenes de viajeros así como la transferencia de viajeros desde los vehículos ferroviarios a otros medios de transporte o viceversa. Las terminales de viajeros están formadas por:
Sector ferroviario, compuesto por las vías, andenes e instalaciones necesarias propias para la instalación.
Edificio de servicio, con las instalaciones dedicadas a la atención del viajero (información, restaurantes, salas de espera, zonas comerciales, etc.) y las zonas dedicadas al transporte de equipaje y paquetes.
Instalaciones complementarias, tales como aparcamientos u otros accesos.
Las
terminales de viajeros según el tráfico de trenes que posean pueden ser de
cercanías (para distancias menores de 75 Km.) para el tráfico urbano o
suburbano, regionales, de larga distancia para
conexión nacional o internacional y de mercancías, si se tiene en cuenta el
equipaje del viajero y la posibilidad de que el viajero lo pueda depositar
temporalmente en una consigna. En la figura 8.1. se muestra la disposición para
una estación de pasajeros exclusivamente.
Vías de circulación Trenes de carga Anden Edificio terminal Vía
principal
Fig. 8. 1.
Terminal de pasajeros.
En ocasiones, las estaciones de
pasajeros se denominan Estaciones de cola,
como la mostrada en la figura 8.2. localizando el eje del peine de las vías de
los andenes, como un ramal que se apoya con una “Y Griega” en la troncal. Ese
tipo, se opera “virando” al tren y entrando "de cola” al andén y cuando la
densidad crece, entrando “de frente” retirando por separado los coches vacíos y
sus máquinas para conducirlos al taller correspondiente para inspección, aseo,
reparación etc.
Fig. 8. 2.
Estación de
cola para pasajeros.
En estaciones de paso para pasajeros los trenes de carga deben pasar sin
detenerse empleando otras vías exclusivas para circulación hasta la estación de
carga, como se ilustra en la figura 8.3. Por otra parte el mínimo servicio
público sobre vía troncal, se establece mediante un corto anden y una caseta con tejado, o la caja de un carro fuera de
servicio, acondicionado para proteger contra la intemperie, al reducido pasaje
de una pequeña comunidad, que aborda trenes locales mediante las señales del
usuario.
Fig. 8. 3.
Estación de
paso, para pasajeros
Terminales de carga ó mercancías
La
función de las estaciones de carga en el manejo y distribución a sus diferentes
destinos, tales como ciudades vecinas, industrias con vías particulares o el
trasbordo de la carga desde los vagones a otros medios de transporte. Los
componentes principales de las terminales de carga son las siguientes:
Patios o parques de recepción, expedición y estacionamiento de material, ordenación, formación y descomposición de trenes, los cuales están formados por las instalaciones de la vía, comunicaciones, señalización y todas las demás instalaciones precisas para el tráfico de los trenes en la terminal. Se llama patio al conjunto de vías que sirven en la repartición de los carros a diferentes destinos y/o a escapes para las empresas a las cuales les llegan grandes cargas por medio de este servicio de transporte.
Edificios, muelles y otros departamentos necesarios para la explotación comercial de la terminal.
Accesos a la terminal y aparcamientos.
Los tipos de terminales de carga según las mercancías que se transporten pueden ser: de trenes directos, los cuales tienen origen, destino y horarios fijos, circulan con carácter regular y, por lo general, sin paradas intermedias; de detalle, para paquetería, servicios de correos y equipajes sin propietarios e intermodal, para el transporte de contenedores o vagones especiales.
Estaciones De tráfico mixto
En este tipo de estaciones, las terminales de viajeros y mercancías no están separadas claramente la una de la otra. Ambas terminales están compuestas de los departamentos que se detallan en los tipos de estaciones.
En estaciones que prestan servicios
de pasajeros y carga, las instalaciones necesarias están relativamente próximas
unas a continuación de otras. Debiendo emplearse túnel para peatones y amplio
andén intermedio entre dos vías, exclusivas para pasajeros, para atender trenes
en dos direcciones simultáneamente y para el manejo adecuado de la carga que
será seleccionada para la descarga o trasbordo a otro medio de transporte.
En cualquier caso para las
estaciones mixtas o de carga, el diseño de los patios tiene particular
importancia ya que con un buen diseño de estos para las horas pico del año de
proyección, se concretara la eficiencia de la terminal. En los patios de
maniobras, se revisan, aprovisionan y reparan carros y locomotoras; se forman
nuevos trenes y se cambian sus tripulaciones. El tamaño
del patio representa
un serio problema que debe resolverse adecuadamente, además se precisa prever
su futura ampliación.
Una estación en el sector
ferroviario, consta de patio de recibo; otro de clasificación; de
reclasificación y de salida o despacho, además de vías para la circulación
directa, talleres, servicios y desde luego Torre de Control de la
Clasificación.
Cada patio es un problema especial
donde el número de carros por tren, define las dimensiones del patio de
clasificación y donde se precisa conocer los tipos de retardadores, el número
de los sapos, el viento dominante local, clase, peso y modelo de carros, etc.
Fig. 8. 4.
Distribución
de los patios en una estación de carga.
Otro tipo de clasificación para las
estaciones respecto a los patios, a su ubicación y forma en perfil, los cuales
se irán describiendo en los apartados posteriores, en la figura 8.4 se ilustra
una de las tantas distribuciones de los patios de la estación.
PATIOS PLANOS
En los pequeños patios y terminales, localizados en empalmes de 2 ó más líneas y cuando el tráfico es reducido, basta utilizar una o dos máquinas de patio para clasificar los carros de los trenes que se reciben y formar los nuevos trenes según su destino. Existen estaciones con patios a nivel, los cuales preferentemente deben recibir con descenso de -0.2 %, dejando a nivel, el centro de patio y proyectando una suave subida de +0.2 % a la salida. A modo de ayudar al movimiento de entrada de los carros, en ambos sentidos y a su frenado al extremo opuesto.
PRINCIPIOS BÁSICOS PATIOS DE
JOROBA
Se debe mencionar que las maniobras
en patios a nivel, resultan lentas y costosas, quedando las vías semibloqueadas
por el continuo ir y venir de las máquinas patieras, como la que muestra la
figura 8.5., donde los garroteros operan manualmente los numerosos cambios de
vías y donde la operación se realiza bajo órdenes verbales del Jefe de Patio
obteniéndose apenas regulares resultados económicos que llegan alcanzar un
valor critico. Este es el principal motivo por el cual se construye un patio de
joroba o de clasificación por gravedad.
Fig. 8. 5.
Locomotora
de maniobras utilizada en los patios de terminales.
Para la localización de
los patios, debe alojarse el patio donde exista alguna loma u ondulación
natural 5 o 6 metros más alta que los terrenos planos colindantes para
constituir la joroba necesaria para impulsar los carros hacia las vías de
clasificación, dado que de no existir esas condiciones topográficas naturales,
entonces precisaremos construir y compactar las terracerías de una loma de 5
metros de altura, cuyo volumen es considerable. Las características principales
de los patios de joroba en una estación muestra en la figura 8.6.
Fig. 8. 6.
Patio de
joroba en una estación.
OPERACIÓN DINÁMICA
La máquina de patio, se concreta a
extraer del patio de recibo carros y subirlos hasta la cima de la joroba, donde
los impulsará hacía las vías de clasificación con velocidad teoría óptima de 10
[km/h], cifra que consideraremos como la carga de velocidad inicial del patio.
Desde la torre de control se
observa, el paso de los carros y se les conduce hasta la vía de su destino
clasificado, accionando las agujas de los cambios automáticamente, mediante
control eléctrico a distancia. Al igual que la aplicación del freno hasta
controlar la velocidad deseada por observaciones a ojo o mediante computadoras
electrónicas quienes inclusive pueden aplicar por sí mismas el frenado
requerido para llegar a formar cada carro en su meta asignada.
En los patios de gravedad los
carros rápidos golpean y se dañan pero logran formarse y no reducen el
rendimiento del patio, en tanto que los carros lentos se quedan a medio camino
y entorpecen la producción. Esto dado origen al empleo de unas maquinillas
mecánicas llamadas mulas, que usan vía angosta intercalada en las vías del
patio y que se accionan mediante cables y poleas, pudiendo pasar bajo los
carros y remolcar a los lentos mediante rodillos que se aplican al eje de los
carros.
Una equivocación con velocidad en
exceso, provoca que el carro lanzado desde la cumbre de la joroba, choque
contra otros carros estacionados o alcance a los que están en tránsito, un
carro lento obliga a la máquina de patio, a penetrar a la zona de clasificación
y empujarlo hasta reunirlo con sus carros compañeros del nuevo destino. Ambas
situaciones, creadas por el 5 ó l5% de carros malos, ha dado origen desde 1930,
al uso de frenos retardadores, que controlan la velocidad de los carros
lanzados desde la joroba con excesiva fuerza mediante un apretón mecánico de
las cejas de las ruedas, calculado en función de la velocidad y características
de cada carro y la distancia por recorrer hasta su paradero de clasificación.
PROYECTO PATIOS DE CLASIFICACION
Se requiere para el
proyecto del conjunto, la Estadística disponible para prever la Tasa del
Crecimiento, que será proporcional a la del área Industrial o Población
servida. Se toma como unidad, al carro cargado, o vacío y se calculan los
Volúmenes diarios, separadamente para los carros entrantes de los salientes.
La vida útil del tamaño
inicial de la Terminal depende del límite del número de carros que sea posible
manejar diariamente durante las horas y días de mayor Tráfico. Por otra parte,
para atender los horarios específicos de la industria local, de la llegada y
salida de trenes de carga etc., precisa agruparse el movimiento de carros para
localizar las horas “pick” mediante observación estadística de frecuencias.
El tiempo de permanencia de un carro, debe ser lo estrictamente
necesario para las maniobras y servicios y ello define el número de empleados,
vías y elementos disponibles en el patio analizado. La capacidad resultante de
la estimación anterior, deberá considerarse proporcional al número de carros
recibidos o despachados diariamente. Esto permite correlacionar diversos
proyectos o ampliar el patio existente. Existe un lugar considerado clave en la
terminal y es 1a vía de joroba, dónde se inicia por gravedad el goteo o lanzado
de los carros hacia 1as diversas vías del patio de clasificación, el que se
encuentra a nivel.
Cuando el flujo de tráfico de carros por la joroba se reduce, entonces
se produce acumulación de carros entrantes al Patio de Recibo y se desperdicia
tiempo, personal y vías existentes en los patios subsecuentes que deben operar
como una línea de montaje en serie. La ecuación define la capacidad de cada
patio, ya sea de recibo, clasificación, etc, en función al numero de carros de
circulación por la vías del patio por día y al tiempo que permanece cada carro
mientras se ejecuten las maniobras correspondientes del patio en consideración.
C = Capacidad necesaria
para el estacionamiento del patio
N = Número de carros/ día
Fa = Factor de agrupamiento
(dato promedio aprox. 1.5)
T = Tiempo promedio de
permanencia por cada carro lo cual se calcula proyectando detalladamente las
maniobras por ejecutar en esa área.
El uso de la ecuación [9.1],
requiere usar una factor de holgura para absorber los errores del cálculo
teórico, tal factor es del orden del 15%.
Entonces sé podrá calcular la
capacidad máxima:
Fa = Factor de agrupamiento.
Generalmente igual a 1.5
Fv = Factor de variación en
el Pick
H = Holgura del Patio, en %
de la capacidad física del patio.
= Variación de la
capacidad respecto al numero de carros disponible.
Tomando en cuenta la máxima
variación del cociente entre la capacidad y numero de carros día en porcentaje
en la ecuación:
Los patios de recibo,
clasificación, salida, funcionan en serie y por ello sus capacidades deben
ser congruentes con e1 flujo constante de carros que se requiere a través de
diversas áreas de la Terminal y por ello, la velocidad del goteo de carros a través de la joroba, determinará la capacidad del
patio de recibo y cuando ya no se puede reducir la holgura para incrementar ese
goteo, entonces se precisan 2 jorobas con sus respectivos patios de
clasificación separados.
La capacidad de clasificación en
carros por día se calcula mediante la ecuación
:
Cc = Capacidad del patio de
clasificación [carros / día]
Fg = Frecuencia de goteo
[carros / hora]
Fu = Factor de goteo.
Generalmente igual a 0.75
La capacidad de los patios de
recibo y salida se proyectan de acuerdo con el periodo de mayor llegada o
salida de trenes y de acuerdo con la ecuación:
Ctren= Carros por tren.
C = Carros de recibo o salida por día
N = Numero de trenes de entrada o salida por día
fmáx.= Frecuencia en la
llegada o salida de trenes en los periodos pick [trenes / hora]
FRECUENCIA DE GOTEO
La frecuencia de goteo que no es
otra cosa que la cantidad de carros por minuto con que se puede evaluar la
mejor utilización del goteo, depende de la altura o carga de velocidad de la
joroba, equipos de freno, habilidad, visibilidad, etc. y uniformidad de los
carros que se clasifican, lo cual es difícil cuando se tiene un equipo
heterogéneo, ósea que rueden bien o mal y por ello no pueden lanzarse a mayor
velocidad.
DISEÑO GEOMÉTRICO Y SU PERFIL VIRTUAL
La planta más popular consiste en
situar la torre de control próxima a la cima de la joroba, dominando al patio
de recibo y en especial el de clasificación. Como ya se menciono anteriormente,
la joroba eleva su nivel de 5 a 7 metros sobre los patios de clasificación y
ese desnivel permite pasar una vía de salida, con paso a desnivel, bajo la vía
única de la cima de la joroba.
PATIOS DE GRAVEDAD
Los patios de gravedad, son aquellos que mantienen una pendiente en el transcurso de su longitud. Se debe tener en cuenta que del patio de recibo, los carros son empujados hasta la cima de una joroba, donde por gravedad, descienden hacia un patio donde existen tantas vías como destinos de los carros que se clasifican. La operación se ejecuta a mayor ritmo y menor costo que en patios planos, a partir de cierto volumen de tráfico. A continuación se exponen generalidades sobre la tecnología empleada para su proyecto y operación.
RODAMIENTOS DE CARROS
Se conoce como buen rodador, al carro moderno y en buen orden que con frecuencia empieza a rodar sin empuje, por rampas de -0.15 % cuando esta cargado y a partir de -0.30 % para el carro vacío. Los malos rodadores son anticuados o en mal orden, que ruedan entre -0.30 % para carro cargado y -60 % para el carro vacío.
En consecuencia, los carros diferentes, precisan distinto frenado para igual recorrido por una rampa y al soltarlos por la joroba, unos quedarán separados por su corto recorrido, en tanto que otros, chocan con los que 1e preceden. Este problema se reduce en magnitud, usando garroteros de patios, y recurriendo a locomotoras para consolidar al tren recién clasificado y previamente se necesita la habilidad del operador de los retardadores para reconocer las velocidades iniciales y definir si cada carro, es o no, un buen corredor.
PERFIL DEL PATIO DE GRAVEDAD
Los carros son empujados de la vía de recibo hasta la cima o joroba, donde deben pasar entre 3 y 4 [Km/h], iniciando un descenso mediante gravedad por la máxima pendiente del perfil. De la vía simple de recibo, a unos 1000 m de la cima, se ínstala el centro de un retardador del patio denominado joroba, cuya misión consiste en recibir carros de peso variable, frenarlos y dejarlos salir a la máxima velocidad de 10 [Km/h].
En la vía troncal y a distancia aproximada de 120 metros después del retardador de joroba, se desprenden las vías de cada grupo del patio de clasificación, el cual puede tener haces de vía, como se ilustra en la figura 8.7 donde el patio de clasificación presenta cuatro haces de 5 vías cada uno.
Sobre la vía principal de cada grupo, aproximadamente a 120 m, se instala un segundo retardador denominado de grupo, el cual debe frenar al carro entrante y dejarlo salir a velocidad promedio entre 10 y 15 [Km/h] según el largo del patio de clasificar. Respecto a la longitud de las vías del patio de clasificación, estas deben ser lo bastante grandes y con pendiente tal, que un carro de alta resistencia que es un mal rodador pueda llegar al extremo con velocidad igual a cero. Resulta preferible usar sólo dos retardadores, los de joroba y grupos con lo cual se simplifica la labor humana y se reducen los errores, aumentando con ello la capacidad horaria.
Fig. 8. 7. Patio de gravedad de una estación.
Ambos retardadores tienen 3 grados de apriete de ruedas, desde apriete ligero, para servicio normal hasta apriete máximo, que deberá ser capaz de detener al carro a la salida con una velocidad igual a cero, aún tratándose de carro pesado y de buena rodadura, o sea el más veloz y de mayor peso.
RECOMENDACIONES para el TAMAÑO ECONÓMICO DE PATIOS TERMINALES
Todo patio de estación, empalme, crucero o estación de paso, por una gran ciudad o zona industrial, debe proyectarse considerando su evolución que depende de la tasa creciente del tráfico propio y, del probable inducido o transbordado. Todo patio donde los trenes dejen y reciban carros, merece un detallado estudio, donde debe incluirse el futuro desarrollo de su zona de influencia.
La forma más frecuente del diseño de los patios consiste en poner en línea recta a 1os patios de recibo y clasificación, para después localizar patios de reclasificación, si es que fueran necesarios y salidas, así como los servicios conexos, tales como talleres de reparación exteriormente a los patios de recibo y clasificación. En casos especiales, puede adoptarse otro diseño en línea, más o menos recta, para acomodar los patios de clasificación y de salida, en tanto que el de recibo puede quedar normal a los anteriores; en todo caso debe considerarse la posibilidad de usar 2 jorobas.
En el caso de tener vías de salida particulares, se debe precisar el tráfico de trenes denominados Transfer, que son los que realizan la entrega y recepción de carros destinados a las grandes industrias locales, almacenes, terminales de carga y escapes privados de numerosos usuarios de carro por entero.
En los patios de clasificación el
número de vías debe ser la suma de los diversos destinos más las vías para usos
diversos y la capacidad media será la total del patio entre el número de vías
del peine, debiéndose prever la anchura necesaria para futuras ampliaciones.
Los aspectos más importantes a tener en cuenta al realizar
el proyecto de una estación son la longitud de la estación relacionada con la
superficie disponible para la infraestructura, las condiciones geográficas y
climatológicas para la disposición de la estación, la pendiente máxima, la
señalización. Para
el anteproyecto de los patios de una estación, se enumeran las siguientes
recomendaciones:
Realizar
o renovar las estadísticas del numero diario de carros para localizar
"Picos".
Definir
tasas de crecimiento y las curvas del pronóstico resultante para 25 años
adelante.
Determinar
los factores de agrupamiento, o sea la cantidad y frecuencia de carros llegando
juntos hacia igual destino así como el factor de variación respecto al pico
máximo.
Definir
capacidad física de cada patio para el último año de vida útil del proyecto, es
decir a 25 años.
Definir
número de vías, que dependerá del número de destinos.
Definir
la frecuencia de la clasificación o goteo de los carros.
Realizar
el anteproyecto total para revisar los tiempos, maniobras y secuencias.
La capacidad diaria de carros, se obtiene de estadísticas mensuales, lo mas recientes posibles, observando meses de máximas, mínimos y los promedios mensuales de cada año. El tomar la sexta parte de la suma del máximo y el minino, y cuatro veces el mes promedio, ofrece un valor aproximado del tráfico mensual, que a su vez tiene variaciones “diarias” que deben ser tomadas en cuenta.
Proyectar
Instalaciones, Oficinas y Servicios.
Efectuar
proyecto definitivo y Presupuesto.
Realizar
estudios de rentabilidad de la Inversión.
El proyecto definitivo para un patio de terminal, debe seleccionarse entre varios anteproyectos, que se comparan entre sí, aceptando al que ofrezca la mayor relación Beneficio / costo y que admita evolución hasta alcanzar un máximo tamaño proyectado. Además, deben ser considerados los problemas urbanos, por ejemplo, tomar en cuenta que un patio de carga no deberá interferir la circulación libre de otros trenes de pasajeros.
