Sistemas RockDeltaEl fenómeno de las vibraciones en las vías ferroviarias balastadas; antecedentes y un poco de historia.

Es bien conocida la preocupación de nuestros operadores y propietarios de líneas férreas sobre el fenómeno de las vibraciones producidas por el tránsito ferroviario y el elevado coste de mantenimiento que tienen las actuales vías operativas balastadas.

Información de RockDelta

Artículo de Kevin Bo Gatzwiller, Director Técnico de RockDelta y colaborador de los departamentos de acústica de las universidades de Cambridge y Nottingham (Reino Unido); y de Sergio Colomer, Area Sales Manager de la empresa RockDelta.

Disponemos de vías construidas muchos años atrás cuando apenas se conocía la existencia de sistemas capaces de reducir considerablemente las vibraciones que causa un tren al circular, y que tradicionalmente han desembocado en quejas por parte de los vecinos resultando en molestias y evidentes daños en las personas. Estas patologías también se trasladan a los elementos estructurales de la propia vía y a los edificios colindantes. En este último caso, el resultado de este fenómeno se evidencia en forma de grietas que afectan, en el mejor de los casos, a la estética del edificio, y en el peor, a su propia estabilidad estructural.

A mediados de los años setenta del siglo pasado en el ámbito de los países escandinavos, principales exponentes de lo que posteriormente se ha conocido como consciencia medioambiental, se empezaron a investigar y a desarrollar sistemas capaces de comprender el fenómeno vibratorio y a su vez proporcionar las primeras soluciones técnicamente viables y eficaces. En este artículo nos referiremos a las vibraciones causadas por el tránsito ferroviario.

La solución era simple, instalar un muelle con una rigidez determinada bajo la vía de forma que este absorbiera parte de la energía generada por el tránsito, y de esta forma bajar el nivel de vibraciones a unos valores aceptables por las personas y edificios. Para vías balastadas, las más frecuentes en aquellos tiempos, se consideró instalar muelles en forma de manta, generalmente basadas en materiales elastoméricos orgánicos o con tecnología inorgánica de lana de roca.

Sistemas RockDelta

El reto estaba en conseguir mantas (muelles) que mantuvieran la misma rigidez a lo largo de toda su vida útil soportando los fenómenos atmosféricos adversos propios de una vía; frio, calor, así como de gran resistencia a la fatiga.

En este ámbito RockDelta, empresa perteneciente al grupo danés ROCKWOOL, empezó a investigar sobre el fenómeno aportando al mercado las primeras soluciones e instalaciones basadas en tecnología inorgánica.

Estas hoy en día incluso aún siguen proporcionando protección antivibratoria en numerosas vías entre las que destacamos las que discurren bajo la catedral de Oslo, como ejemplo emblemático.

A partir de este momento, estas nuevas tecnologías fueron incorporándose a las especificaciones viarias y se empezó a regular su uso bajo diferentes normas siendo tal vez la más conocida la desarrollada por los ferrocarriles alemanes: DB BN 918 071-1.

Hoy en día se sigue trabajando en el desarrollo de nuevas soluciones que principalmente tienden a conseguir productos ecológicos, por ende, respetuosos con nuestro entorno, durables y resistentes, seguros y fáciles de instalar.

Con la globalización de mercados estas primeras iniciativas nor-europeas se han extendido por el resto del viejo continente y más recientemente a nivel mundial en todos los nuevos proyectos ferroviarios en los que se precisen medidas anti vibratorias, siendo las ingenierías de vía y las legislaciones locales sus principales divulgadores. A su vez, se implantan nuevas normas que regulan sus características siendo las más conocidas las DIN 45673 y UNI 11059.

Situación de las viejas vías en un nuevo contexto ecológico de salvaguarda de la salud de las personas e integridad de nuestro patrimonio arquitectónico-cultural.

Si bien las nuevas tecnologías hacen hincapié en la protección ante las vibraciones que puedan producirse en nuevas vías, existe un problema pendiente de resolución con las viejas. ¿Cómo adaptar las viejas vías a las nuevas legislaciones y protegernos de este fenómeno? En adelante nos referiremos como fenómeno al efecto negativo que las vibraciones ejercen sobre personas y edificios.

RockDelta desde los años ochenta del siglo pasado está investigando en un sistema que permita transformar una vía sin protección a una vía protegida. Obviamente no es posible la paralización del tráfico ferroviario de personas y mercancías por lo que los siguientes parámetros se han tenido en consideración en el momento de desarrollar el sistema que presentamos a continuación. Una solución que contemple:

  •  Sistema que se pueda instalar en pocas horas en una vía en servicio.
  •  Interrupción casi nula del servicio. Se aprovechan las paradas habituales de mantenimiento para instalar el sistema.
  •  Productos fáciles de instalar.
  •  Productos que no comprometan la seguridad de la vía y operarios, especialmente en lo que concierne a temas de fuego y humos tóxicos.
  •  Productos ecológicos respetables con el medio ambiente.
  •  Productos de extraordinaria durabilidad.

Sistema RockBallast para vías en servicio

RockDelta ha desarrollado un sistema de atenuación de vibraciones para vías ferroviarias operativas que permite transformar una vía balastada sin protección ante las vibraciones en otra con protección frente al Fenómeno.

Las primeras experiencias del sistema se remontan a los años 1995; Project Oslo Tunnel 3 / Track Ski – Moss. En este proyecto se obtuvo una atenuación de vibraciones de entre 13-15 dB (Tren convencional). Posteriormente se efectuaron proyectos en el sur de España en líneas de alta velocidad donde la disminución de vibraciones consiguió que los trenes pudiesen incrementar sus velocidades sin sufrir los efectos del fenómeno que repercutían directamente sobre el material rodante.

Finalmente, en 2013 se constató que una línea brasileña soportando un tránsito de 700.000 pasajeros al día pudiese convertirse en una línea protegida ante las vibraciones en pocas horas sin interrumpir su servicio. En este caso se consiguió una atenuación de vibraciones de entre el 65-86%, hecho que se probó por las mediciones acústicas antes y después de la instalación de nuestros productos por parte de una ingeniería acústica independiente.

La solución aportada por RockDelta consiste en:

  •  Estudio, con la propiedad o ingenierías involucradas, de las características específicas de la vía.
  •  Estudio teórico de la atenuación de vibraciones esperada según el proceso de datos de acuerdo con el programa IGITUR desarrollado por la Universidad de Cambridge.
  •  Seguimiento de los trabajos de instalación en campo
  •  Elaboración de un informe de instalación.

Si procede, contratación de un estudio acústico por parte de una ingeniería externa para evaluar el antes y después de la instalación de las medidas adoptadas.

Implantación del sistema RockBallast para vias en servicio

El sistema RockBallast para vías en servicio tiene tres fases de implantación:

1) Identificación del problema. Usualmente es la propiedad quien recibe los inputs del entorno de la vía y genera un proyecto de estudio del alcance. Se evidencian vibraciones, ruidos secundarios y en casos grietas en las edificaciones vecinas a la vía. En esta fase generalmente son los equipos propios de la organización quienes llevan a cabo las primeras mediciones en campo, juntamente con la colaboración de una empresa acústica. Se evalúa su alcance y se comprueba si se ajustan a la legislación local.

2) Se contacta con el Departamento Técnico de RockDelta y con los datos de vía y material rodante se elabora un estudio de pérdida de Inserción (Insertión Loss) que compara diferentes tipos de mantas resilientes, con rigideces diferentes, que nos proporciona datos teóricos relativos a la atenuación de vibraciones esperada, frecuencia natural del sistema y deflexión máxima de carril. Para este estudio se utiliza el modelo Pipe in Pipe presentado por el Dr. Mohammed Hussein de la Universidad de Nottingham y el Dr. Hugh Hunt de la Universidad de Cambridge, o el modelo de predicción IGITUR desarrollado por el Dr. Chris Jones de la Universidad de Southampton.

La propiedad determina cuál de las soluciones estudiadas se adapta a las necesidades de su vía.

3) Juntamente con la propiedad, la empresa instaladora y los técnicos de RockDelta se establece un plan de ejecución para que en un mínimo de tiempo el sistema se pueda instalar sin apenas afectar al servicio. Esta operativa acostumbra a realizarse durante la noche cuando son habituales los trabajos de mantenimiento de vía o en fines de semana cuando el tráfico disminuye considerablemente.

RockDelta asiste a los trabajos de instalación y elabora un informe detallando los trabajos efectuados. Si se considera, se realizan estudios acústicos posteriores que verifican la idoneidad de la solución adoptada.

Características del material vibratorio instalado

El sistema RockBallast para vías en servicio suministra mantas inorgánicas basadas en tecnología de lana de roca ROCKWOOL, conocidas por su resistencia a la fatiga, frente al fuego (resistencia 120 minutos a 1.000°C) y de fácil instalación; sin juntas, cintas adhesivas, termosellados, etc. Estas mantas en su parte superior tienen doble densidad para protegerlas del punzonamiento del balasto y se suministran con un geotextil de tres capas que además mejora el drenaje de la vía. El sistema, del que se tiene experiencia desde los años 70 del siglo pasado, es el conocido como RockBallast. El espesor y la rigidez de la manta escogida juntamente con los parámetros de vía y del material rodante determinan las características acústicas deseadas.

Finalmente y a modo de conclusión, se consigue en el transcurso de pocas horas y apenas sin afectar al servicio una vía con propiedades atenuadoras de las vibraciones, mejora considerablemente de las condiciones del balasto, mejor protección de la subestructura de la vía y mejora de su drenaje, todo ello gracias a la utilización de materiales seguros, de gran resistencia y respetuosos con el medio ambiente.

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