La infraestructura ferroviaria es esencial para garantizar el funcionamiento eficiente y seguro de los trenes. Incluye todos los elementos que componen las vías principales, vías de servicio y ramales de desviación, además de los sistemas necesarios para su electrificación. Estos sistemas proporcionan la potencia requerida para las operaciones ferroviarias y permiten que los trenes alcancen las prestaciones específicas según su tipo y uso.
Partes de la infraestructura ferroviaria
La infraestructura ferroviaria se organiza en tres elementos principales:
- Plataforma ferroviaria o subestructura.
- Superestructura de la vía.
- Instalaciones ferroviarias.
1. Plataforma ferroviaria o subestructura
La plataforma ferroviaria, también conocida como subestructura, constituye la base sobre la cual se construye el resto de la infraestructura. Su diseño y construcción son fundamentales para garantizar un trazado estable y seguro.
Partes principales de la plataforma ferroviaria:
- Terraplenes y trincheras:
Los terraplenes elevan la vía en zonas bajas para alcanzar el nivel necesario, mientras que las trincheras son excavaciones realizadas en terrenos elevados para nivelar el trazado. Ambos elementos son esenciales para la uniformidad del terreno y deben incluir sistemas de drenaje que eviten acumulaciones de agua. - Túneles:
En áreas montañosas o urbanas densamente pobladas, los túneles son cruciales para mantener la continuidad del trazado rectilíneo. Estos pueden ser excavados directamente en el terreno o construidos mediante estructuras específicas según las características del área. - Viaductos y puentes ferroviarios:
Estas infraestructuras permiten superar obstáculos como valles, ríos o carreteras. Diseñados para soportar cargas dinámicas, los viaductos y puentes deben garantizar la estabilidad estructural frente a vibraciones y esfuerzos repetitivos. - Capa de forma:
Situada entre el terreno natural y el balasto, la capa de forma mejora la estabilidad general y facilita el drenaje, prolongando la vida útil de la infraestructura.
Requisitos de la plataforma ferroviaria:
- Estabilidad: Debe resistir las cargas estáticas y dinámicas de los trenes sin sufrir deformaciones.
- Drenaje eficiente: Evitar la acumulación de agua es clave para prevenir daños en la infraestructura.
- Durabilidad: Está diseñada para resistir condiciones climáticas adversas y minimizar el impacto de la erosión.
2. Superestructura de la vía
La superestructura de la vía está formada por los elementos que conforman las vías férreas, por las cuales circulan los trenes. Su diseño garantiza la seguridad, estabilidad y eficiencia en la operación ferroviaria.
Componentes principales de la superestructura:
- Carriles o rieles:
Fabricados en acero de alta resistencia, los rieles actúan como guías sobre las que se desplazan las ruedas del tren. Están diseñados para soportar cargas pesadas y resistir el desgaste. - Traviesas o durmientes:
Estas piezas transversales, fabricadas en madera, hormigón o acero, mantienen el ancho de la vía y distribuyen las cargas hacia el balasto. También absorben vibraciones, contribuyendo a la estabilidad del sistema. - Balasto:
Una capa de piedra triturada sobre la cual se asientan las traviesas. El balasto proporciona estabilidad, mejora el drenaje y amortigua las vibraciones generadas por el paso de los trenes. - Sistemas de fijación:
Elementos que sujetan los rieles a las traviesas, permitiendo pequeñas dilataciones térmicas sin comprometer la estabilidad de la vía.
Tipos de vías según su diseño:
- Vía única: Compuesta por un par de rieles para un único sentido de circulación.
- Vía doble: Dos pares de rieles, cada uno para un sentido.
- Vías de alta velocidad: Diseñadas para trenes que superan los 250 km/h, con rieles y sistemas de seguridad específicos.
3. Instalaciones ferroviarias
Las instalaciones ferroviarias incluyen todos los sistemas y estructuras complementarias que garantizan la seguridad y operatividad de la red ferroviaria.
Elementos principales de las instalaciones ferroviarias:
- Sistemas de electrificación:
- Catenarias: Cables suspendidos que transmiten energía eléctrica al tren a través de un pantógrafo.
- Subestaciones eléctricas: Proveen la energía necesaria y regulan su potencia para adaptarla al sistema ferroviario.
- Sistemas de retorno: Conducen la corriente eléctrica utilizada por el tren de vuelta al sistema, cerrando el circuito eléctrico.
- Señalización y control:
- Señales luminosas: Brindan información visual a los conductores para garantizar la seguridad operativa.
- Balizas: Dispositivos instalados en las vías que transmiten información al tren en tiempo real.
- Sistemas digitales: Como el ERTMS (Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario), que supervisa el tráfico de manera centralizada y optimiza la seguridad.
- Infraestructuras complementarias:
- Pasos a nivel: Permiten la intersección segura entre carreteras y vías.
- Muelles de carga: Espacios diseñados para la transferencia de mercancías entre trenes y otros modos de transporte.
Construcción de plataformas ferroviarias: proceso y elementos clave
La construcción de plataformas ferroviarias es una de las fases más cruciales en el desarrollo de infraestructuras ferroviarias. Estas plataformas constituyen la base sobre la que se asienta la superestructura de la vía, y su diseño y ejecución son fundamentales para garantizar la estabilidad, seguridad y funcionalidad de la línea ferroviaria.
1. Movimientos de tierra: terraplenes y trincheras
El primer paso en la construcción de una plataforma ferroviaria consiste en los movimientos de tierra, cuyo objetivo es nivelar el terreno natural para adaptarlo a los requisitos del trazado.
Terraplenes
Los terraplenes se construyen en zonas bajas para elevar la vía al nivel requerido. Están formados por capas de tierra compactadas, reforzadas para prevenir asentamientos a largo plazo. Un diseño eficiente debe garantizar la estabilidad frente a fenómenos como la erosión o el deslizamiento de tierras, asegurando así una base duradera y segura.
Trincheras
En terrenos elevados, las trincheras permiten nivelar el trazado mediante excavaciones controladas. Estas estructuras suelen incluir sistemas de drenaje y refuerzos laterales, como muros de contención o taludes estabilizados, para evitar derrumbes. Antes de su construcción, se realizan estudios geotécnicos detallados para garantizar que el terreno pueda soportar las cargas dinámicas generadas por el tráfico ferroviario.
2. Túneles ferroviarios
En terrenos montañosos o áreas urbanas densamente pobladas, los túneles son esenciales para mantener la continuidad del trazado y cumplir con las pendientes máximas permitidas.
Tipos de túneles:
- Naturales: Excavados directamente en el terreno, adaptándose a su composición.
- Artificiales: Construidos mediante estructuras de hormigón o acero y posteriormente cubiertos por relleno.
Métodos de construcción:
- Tuneladoras (TBM): Máquinas altamente especializadas que excavan túneles con precisión y rapidez en terrenos rocosos o blandos.
- Perforación y voladura: Técnica utilizada en terrenos extremadamente duros, donde se emplean explosivos para excavar el túnel.
- Cut and cover: Método en el que se excava desde la superficie y, una vez terminado, se cubre con estructuras de hormigón.
Los túneles deben estar equipados con sistemas de ventilación, iluminación y drenaje que garanticen la seguridad operativa y la comodidad durante el tránsito ferroviario.
3. Construcción de estructuras complementarias
En terrenos accidentados o donde el trazado enfrenta obstáculos naturales o artificiales, es necesario construir infraestructuras adicionales para garantizar la continuidad de la plataforma ferroviaria.
Viaductos
Diseñados para cruzar grandes valles, ríos o zonas urbanas, los viaductos se componen de estructuras de hormigón, acero o combinaciones de ambos materiales. Estas infraestructuras deben ser capaces de soportar las cargas dinámicas de los trenes y minimizar las vibraciones que puedan afectar la vía férrea.
Puentes ferroviarios
Son estructuras más pequeñas que los viaductos, diseñadas para superar obstáculos como carreteras o pequeños ríos. Incorporan sistemas de amortiguación para absorber las vibraciones generadas por el paso de los trenes y garantizar la estabilidad del trazado.
Pasos superiores e inferiores
Estas infraestructuras facilitan el cruce seguro entre carreteras y vías férreas. Los pasos inferiores requieren un diseño especial para evitar inundaciones, incorporando sistemas de drenaje eficaces y duraderos.
Requisitos técnicos de las plataformas ferroviarias
Para garantizar la funcionalidad y seguridad de las plataformas ferroviarias, es fundamental cumplir con exigencias técnicas específicas:
- Pendientes máximas:
Las vías férreas deben mantener pendientes suaves, generalmente no superiores al 1.5%, para evitar esfuerzos excesivos en las locomotoras y garantizar la eficiencia operativa. - Trazado rectilíneo:
Aunque las curvas son inevitables, se busca mantener el trazado lo más recto posible para minimizar el desgaste en las ruedas y rieles. Las curvas deben cumplir con radios mínimos establecidos para garantizar la estabilidad del tren. - Drenaje eficiente:
El agua representa uno de los mayores riesgos para las plataformas ferroviarias, ya que puede erosionar el terreno y comprometer su estabilidad. Por ello, las plataformas incluyen sistemas de drenaje como zanjas, cunetas laterales y canales de canalización que protegen la infraestructura de acumulaciones de agua.
Materiales utilizados en la construcción de plataformas
La elección de materiales es clave para garantizar la durabilidad y estabilidad de las plataformas ferroviarias.
- Tierra compactada: Utilizada principalmente en la construcción de terraplenes, debe cumplir con propiedades mecánicas adecuadas para evitar asentamientos o desplazamientos.
- Geotextiles: Materiales sintéticos colocados entre capas de suelo para mejorar la estabilidad y prevenir la erosión.
- Hormigón: Empleado en viaductos, túneles y muros de contención, es un material clave por su durabilidad y resistencia.
- Balasto: Una capa de piedra triturada colocada sobre la plataforma que proporciona estabilidad a las traviesas, facilita el drenaje y absorbe las vibraciones generadas por el tráfico ferroviario.
Electrificación de vías: sistemas, componentes y funcionamiento
La electrificación de vías constituye un pilar esencial de la infraestructura ferroviaria moderna. Este sistema provee la energía necesaria para que los trenes operen de manera eficiente, sostenible y segura. Presente en gran parte de las líneas ferroviarias en España y el mundo, la electrificación integra diversos elementos interconectados que transforman y distribuyen energía desde las redes eléctricas hasta los trenes, garantizando la funcionalidad del sistema ferroviario.
Clasificación de los sistemas de electrificación
Los sistemas de electrificación ferroviaria se clasifican según tres parámetros principales:
1. Tensión eléctrica
El voltaje determina la potencia empleada en la línea ferroviaria. En España, los sistemas más comunes utilizan:
- 1 x 25 kV y 2 x 25 kV en corriente alterna, adecuados para líneas de alta velocidad y largas distancias.
2. Tipo de corriente
- Corriente alterna (AC): Predominante en líneas de alta velocidad debido a su capacidad para transportar grandes cantidades de energía con menores pérdidas.
- Corriente continua (DC): Más común en líneas de cercanías y metropolitanas, donde los tramos son más cortos y el sistema es más simple.
3. Sistema de alimentación del tren
- Línea aérea de contacto (catenaria): Es el sistema más extendido en España. Un pantógrafo instalado en el tren toma la energía directamente de los cables aéreos.
- Carril conductor: Utilizado en sistemas específicos, como metros y trenes urbanos, donde la electricidad se suministra a través de un tercer carril.
Elementos principales de la electrificación ferroviaria
1. Generadores y líneas de transporte
Los generadores convierten fuentes de energía primaria (como térmica, nuclear o renovable) en electricidad. Esta energía se transporta desde las centrales hasta las subestaciones ferroviarias mediante líneas de alta tensión, generalmente en corriente alterna y a tensiones elevadas (66 kV o más), para minimizar pérdidas durante el transporte.
2. Subestaciones de tracción
Las subestaciones actúan como intermediarias entre las redes eléctricas y el sistema ferroviario, transformando la energía para adaptarla a las necesidades de las líneas:
- Transformación de tensiones: Reducen la tensión de la red de alta tensión (66 kV o superior) al nivel requerido por la catenaria ferroviaria (25 kV en España).
- Tipos:
- Corriente alterna: Para líneas de alta velocidad.
- Corriente continua: Comunes en redes metropolitanas y de cercanías.
3. Circuitos eléctricos ferroviarios
El circuito eléctrico conecta las subestaciones con el tren, asegurando un suministro constante y eficiente:
- Catenaria: Sistema de cables suspendidos que distribuye la electricidad. Su diseño debe garantizar tensión constante y precisión geométrica para un contacto óptimo con el pantógrafo.
- Feeder de acompañamiento: Cable paralelo que distribuye la corriente a lo largo de la línea.
- Feeder de retorno: Conduce la corriente eléctrica utilizada por el tren de vuelta al sistema, generalmente a través de los rieles.
Funcionamiento del sistema de electrificación ferroviaria
El proceso de electrificación comprende varias etapas:
- Suministro de energía:
La energía generada en centrales eléctricas se transporta por líneas de alta tensión hasta las subestaciones de tracción. - Transformación de energía:
En la subestación, la energía se adapta a los niveles de voltaje y tipo de corriente requeridos por el tren (alterna o continua). - Distribución a través de la catenaria:
La electricidad se transmite al tren mediante la catenaria, que debe mantenerse en tensión y con un diseño preciso para garantizar un contacto constante incluso a altas velocidades. - Captación por el pantógrafo:
El pantógrafo, instalado en la parte superior del tren, recoge la energía de la catenaria y la transmite a los motores eléctricos. - Retorno de la corriente:
La corriente utilizada regresa al sistema a través del riel o un feeder de retorno, completando el circuito eléctrico.
Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) ferroviario
El SEP ferroviario está diseñado para adaptar la electricidad proveniente de la red general a las necesidades específicas del sistema ferroviario.
- SEP interconectado al sistema general:
Este es el más común en España, donde el sistema ferroviario consume energía de la red nacional. - SEP ferroviario propio:
Menos habitual debido a los costes elevados, este sistema permite que el ferrocarril opere su propia red de generación y distribución de energía.
Beneficios del sistema de electrificación ferroviaria
- Eficiencia energética:
Los trenes eléctricos son más eficientes que los de combustión interna, consumiendo menos energía por kilómetro recorrido. - Menor impacto ambiental:
Al estar conectados a redes de energía renovable, contribuyen significativamente a la reducción de emisiones de carbono. - Velocidad y capacidad:
Permiten alcanzar mayores velocidades y manejar una mayor capacidad de transporte en comparación con sistemas no electrificados. - Reducción de ruido:
Generan menos ruido que los trenes diésel, mejorando la experiencia del usuario y reduciendo el impacto acústico en las comunidades cercanas.
La experiencia de Sando en infraestructura y electrificación ferroviaria
En Sando Construcción, somos referentes en la ejecución de proyectos de infraestructura ferroviaria, abarcando desde la construcción de plataformas ferroviarias hasta la electrificación de vías. Hemos participado en prácticamente todas las líneas de alta velocidad en España, desarrollando obras que incluyen movimientos de tierra, construcción de terraplenes, trincheras, túneles, viaductos y pasos superiores, adaptándonos siempre a las características y desafíos del terreno.
Asimismo, destacamos por nuestra experiencia en la instalación y mantenimiento de sistemas de electrificación ferroviaria, integrando subestaciones de tracción, catenarias y sistemas de retorno que garantizan la eficiencia energética y la operatividad de las líneas. En Sando, combinamos innovación, sostenibilidad y un profundo conocimiento técnico para ofrecer soluciones integrales que cumplen con los más altos estándares de calidad y seguridad.
En Sando formamos parte del proceso completo de construcción y mantenimiento de las infraestructuras ferroviarias, plataformas y sistemas de electrificación. A través de Conacon Sando prestamos los servicios necesarios para conservar esas infraestructuras de manera eficiente y sostenible en el tiempo.
