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.

 


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