Ingeniería de Detalle Proyecto Extensión Biotren a Coronel
ANÁLISIS COMPARATIVO TÉCNICO – ECONÓMICO ENTRE VÍAS EN BASE A DURMIENTES DE MADERA U HORMIGÓN
18XXX-EFE
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JUNIO 2013
INGENIERÍA DE DETALLE PROYECTO EXTENSIÓN BIOTREN A CORONEL
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ENTRE VÍAS EN BASE A DURMIENTES DE MADERA U HORMIGÓN.
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INDICE
1. INTRODUCCIÓN Y OBJETO ..................................................................................................... 1
1.1. CONSIDERACIONES GENERALES .................................................................................. 1
1.2. PROPUESTA METODOLÓGICA ........................................................................................ 5
1.3. DATOS DE PARTIDA .......................................................................................................... 7
1.3.1. Coste inicial de los durmientes ............................................................................... 7
1.3.2. Vida útil. Durabilidad ............................................................................................... 8
1.3.3. Clasificación de la vía ............................................................................................. 8
1.3.4. Dotación de durmientes ........................................................................................ 11
1.3.5. Rieles .................................................................................................................... 11
1.3.6. Sujeciones ............................................................................................................. 12
1.3.7. Espesor de Balasto ............................................................................................... 15
1.3.8. Costes de mantenimiento y renovación ................................................................ 15
2. DURMIENTES DE MADERA .................................................................................................... 19
2.1. NORMATIVA TÉCNICA. ................................................................................................... 19
2.2. CARACTERÍSTICAS Y TIPOLOGÍA. ................................................................................ 20
2.2.1. Clasificación .......................................................................................................... 21
2.2.2. Dimensiones ......................................................................................................... 23
2.2.3. Peso ...................................................................................................................... 24
2.2.4. Elasticidad ............................................................................................................. 24
2.2.5. Características de Aislación Eléctrica ................................................................... 24
2.2.6. Durabilidad ............................................................................................................ 25
2.2.7. Suministro ............................................................................................................. 26
2.3. VENTAJAS E INCONVENIENTES ................................................................................... 27
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3. DURMIENTES DE HORMIGÓN ................................................................................................ 29
3.1. NORMATIVA TÉCNICA. ................................................................................................... 29
3.2. CARACTERÍSTICAS Y TIPOLOGÍA. ................................................................................ 29
3.2.1. Clasificación .......................................................................................................... 30
3.2.2. Utilización y fabricación ......................................................................................... 31
3.3. VENTAJAS E INCONVENIENTES ................................................................................... 32
4. ANALISIS COMPARATIVO. ..................................................................................................... 33
4.1. ANÁLISIS CUALITATIVO .................................................................................................. 33
4.2. ANÁLISIS ECONÓMICO - FINANCIERO ......................................................................... 34
4.2.1. Costo de Inversión ................................................................................................ 34
4.2.2. Costes de mantenimiento ..................................................................................... 36
4.2.3. Vida útil considerada ............................................................................................. 36
4.2.4. Costes de renovación por tipo de durmiente ........................................................ 36
4.2.5. Modelo económico financiero ............................................................................... 37
5. RECOMENDACIÓN .................................................................................................................. 39
ANEXO 1: PLANILLA CON DATOS DE LA EVALUACIÓN PRIVADA .......................................... 41
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1. INTRODUCCIÓN Y OBJETO
El objetivo del presente documento es la realización de un análisis comparativo técnico -
económico entre vías de durmientes de madera u hormigón, para definir el tipo de
durmiente a montar en el proyecto “Extensión Biotrén a Coronel”.
1.1. CONSIDERACIONES GENERALES
Los durmientes son elementos estructurales que se sitúan en dirección transversal al eje
de la vía, sobre los cuales se sitúan los rieles y constituyen mediante la sujeción, el nexo
de unión entre el riel y el balasto. La carga de la rueda actúa directamente sobre el riel,
transmitiéndole tensiones elevadas. El durmiente recibe estas tensiones y las transmite
atenuadas a la caja de balasto, la cual las transmite a la plataforma.
Las principales funciones que debe desempeñar un durmiente son las siguientes:
Soporte de los rieles, fijando y asegurando su posición en cota, separación e
inclinación
Recibir las cargas horizontales y verticales transmitidas por los rieles y repartirlas
sobre el balasto mediante su superficie de apoyo
Conseguir y mantener la estabilidad de la vía en el plano horizontal (longitudinal y
transversalmente) y en vertical frente a los esfuerzos estáticos procedentes del
peso propio y las variaciones de temperatura y a los esfuerzos dinámicos debidos
al peso de los trenes. Mantener, siempre que sea posible, por sí mismo y sin
ayuda de elementos específicos incorporados a la sujeción, el aislamiento
eléctrico entre los dos hilos de los rieles cuando la línea esté dotada de circuitos
de señalización
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En el caso de que las corrientes parásitas procedentes de la electrificación pudieran
perjudicar a instalaciones situadas en el entorno de la línea, el durmiente deberá ofrecer
características aislantes con objeto de evitar la producción de daños.
Para cumplir estas funciones deben considerarse los factores siguientes: material,
funciones, peso, elasticidad que confiere a la vía, características aislantes y durabilidad.
Los materiales que habitualmente se emplean en la fabricación de los durmientes son:
madera
acero
fundición
hormigón
materiales sintéticos
Todos estos materiales han sido usados y probados por los administradores ferroviarios
en sus diferentes países. Se adjunta una tabla con las características básicas y
conclusiones sobre su uso:
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MATERIAL RAZONES
DE USO
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ECONOMICO COMPORTAMIENTO ANTE ESFUERZOS
USO EN
FUTURO ELASTICIDAD
AISLAMIENTO
ELÉCTRICO
APTITUD A
SUJECCIONESFORMA COSTE
DURACIÓN
VERTICAL
HORIZONTAL
VIDA ÚTIL ACCIDENTES TRANSVERSA LONGITUDINAL
Madera
Buenas
calidades.
Abundancia
en
bosques.
Muy buena Buena
Inicialmente
buena. Falla
con el tiempo
Paralelepípedo
monobloque Bajo
Madera
tratada: 20
a 30 años
Baja
destrucción
Adecuado
para
terrenos
blandos
Buen
rozamiento con
el balasto
Depende del
tipo de sujeción En uso
Hormigón
En masa
Resistencia
a la
pudrición
Baja, da lugar
a una viga
rígida
Regular.
Requiere de
elementos
aislantes en
vías
señalizadas
Muy buena.
Permite el uso
de sujeciones
elásticas de
gran calidad y
duración
Monobloque Bajo
Baja: 5
años o
menos
Alta
destrucción
Malo
Bueno, debido
a su peso y su
buen
rozamiento con
el balasto
En general
bueno, depende
del tipo de
sujeción
En desuso
Armado Resistencia
mecánica
Monobloque y
bibloque
Similar
al de la
madera
tratada
Media: 5 a
20 años
Regular /
malo Uso restringido
Pretensado
Resistencia
a la
fisuración
Monobloque
Algo
superior
al de la
madera
tratada
Alta: 40 a
50 años y
más
Monobloque:
mediana
destrucción.
Bibloque: alta
destrucción
Bueno,
pero
transmiten
fuertes
tensiones
de forma
puntual
Uso cada vez
mayor
Postensado
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MATERIAL RAZONES
DE USO
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ECONOMICO COMPORTAMIENTO ANTE ESFUERZOS
USO EN
FUTURO ELASTICIDAD
AISLAMIENTO
ELÉCTRICO
APTITUD A
SUJECCIONESFORMA COSTE
DURACIÓN
VERTICAL
HORIZONTAL
VIDA ÚTIL ACCIDENTES TRANSVERSA LONGITUDINAL
Acero
Resistencia
mecánica.
Resistencia
a la
fisuración
Mediana, no
amortigua
golpes y
transmite
vibraciones
Mala
Fallos de
durmiente en la
sujeción por
concentración
de esfuerzos
Característica
Alto
40 años
(depende
del clima)
Baja
destrucción Regular
Bueno, debido
a su forma
característica
En general
bueno, depende
del tipo de
sujeción
Poco usado
Fundición
Resistencia
a la
corrosión
Alta, más
de 50 años
Alta
destrucción
Regular /
malo En desuso
Sintético Aceptable Buena En análisis Monobloque.
Forma variable
En análisis,
no hay
experiencia
En análisis Diseños
experimentales
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1.2. PROPUESTA METODOLÓGICA
Los criterios de elección para los durmientes se basan en criterios técnico –
económicos.
Desde el punto de vista técnico, cabe destacar los siguientes:
La forma, dimensiones y peso de los durmientes condicionan la estabilidad
vertical, transversal y longitudinal.
La elasticidad es conveniente y por ello hay que adoptar medidas de
compensación de la excesiva rigidez, en algunos casos.
La regularidad es precisa para conservar la geometría de la vía.
La adaptación a la vía soldada es una exigencia imprescindible hoy en día.
La adaptación al bateo mecanizado.
La adecuación al tráfico.
o TKB
o Velocidad
El grado de aislamiento eléctrico
Su comportamiento ante accidentes
Su comportamiento ante las vibraciones y el ruido
Desde el punto de vista económico, cabe destacar los siguientes aspectos:
Costes de fabricación.
Costes de colocación y manipulación.
Duración. Vida útil.
Posibilidad de reutilización.
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Tal y como muestra la tabla comparativa del punto anterior, son los durmientes de
madera tratada y los de hormigón pretensado o postesado los que ofrecen más
ventajas y por lo tanto serán la base del presente análisis comparativo.
Tanto los durmientes de madera tratada como los durmientes de hormigón pretensado o
postesado tienen un buen comportamiento desde el punto de vista técnico. Las
características de cada uno de ellos serán expuestas en los puntos 2 y 3 del presente
documento.
Desde el punto de vista económico-financiero, los durmientes de madera presentan un
menor coste inicial, si bien, su vida útil es menor. Será este factor, unido a los costes
de mantenimiento durante la vida útil de la vía, los que determine cual de los dos tipos
de durmiente es el más adecuado.
Para poder hacer una comparativa económico-financiera completa, se deberán tener en
cuenta no sólo los durmientes utilizados, sino el resto de los elementos de la vía, ya que
en función del tipo de durmiente elegido y la categoría de la vía, se determinará el
espesor de balasto necesario.
La categoría de la vía no sólo tendrá influencia a la hora de determinar el espesor de
balasto, sino que tendrá incidencia en la diferencia de los costes de mantenimiento de
una vía con durmientes de madera y otra con durmientes de hormigón.
Por último, cabe indicar que la adopción de riel con barra larga soldada frente al riel
eclisado tendrá una influencia decisiva en los costes de mantenimiento, siendo
notablemente inferiores en el caso de la barra larga soldada. Por otra parte, el riel
eclisado se utiliza sobre durmientes de madera y está limitado hasta la categoría de
tráfico 4A. Es por ello, que para la comparativa entre los tipos de durmiente, se adopta
en ambos casos riel con barra larga soldada y sujeción elástica.
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1.3. DATOS DE PARTIDA
Como se ha comentado en el punto anterior, los datos de partida necesarios para poder
hacer el análisis comparativo económico-financiero son los siguientes:
Coste inicial de los durmientes
Vida útil. Durabilidad
Categoría de la vía.
Dotación de durmientes.
Riel
Espesor de balasto
Costes de mantenimiento
1.3.1. Coste inicial de los durmientes
Para determinar el coste inicial de los durmientes se han pedido cotizaciones a los
suministradores locales.
En el cuadro siguiente se presentan las cotizaciones recibidas:
coste(UF)/ud Observaciones
Durmientes de hormigón,
incluido sujeciones 2,42
cotización de EFE suministro Santiago-
Rancagua
Durmientes de madera,
incluido sujeciones 1,86
cotización Mardones BPB (Yumbel, a 66 km
de Concepción)
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1.3.2. Vida útil. Durabilidad
La vida útil de los durmientes es una característica fundamental para el análisis
económico-financiero.
Según la experiencia de EFE, en el caso de los durmientes de madera, la vida útil es
de 20 años. Según el apartado 7.5 durmientes, de las “Recomendaciones de diseño para
proyectos de infraestructura ferroviaria” (MIDEPLAN-SECTRA), en EFE, durmientes de
ulmo, coigüe y tineo impregnadas con creosota han tenido una duración superior a los 30
años. Se puede considerar por tanto, una vida útil teórica para los durmientes de
madera de 30 años. En el mismo apartado, se indica que el durmiente de hormigón
pretensado o postesado tiene una vida útil en servicio, superior al doble de los de
madera. Es por ello, que quedándonos del lado de la seguridad, se ha establecido la vida
útil del durmiente de hormigón pretensado o postesado en 60 años.
De cara al análisis económico-financiero, se han establecido las siguientes hipótesis de
vida útil:
- Durmiente de madera con vida útil de 20 años
- Durmiente de madera con vida útil de 30 años
- Durmiente de hormigón con vida útil de 60 años
El horizonte de proyecto considerado será de 60 años.
1.3.3. Clasificación de la vía
Determinar la categoría de la vía tendrá especial incidencia a la hora de dimensionar las
capas de asiento de la misma y el tipo de riel a emplear. En el caso de las capas de
asiento tendrá más trascendencia para el análisis comparativo que el del riel, ya que en
función del tipo de durmiente el espesor de las capas de asiento variará, mientras que el
riel seré el mismo en ambos casos.
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La clasificación de las vías obedece a dos criterios fundamentales:
Según el tonelaje bruto que soportan
Según la velocidad máxima admisible
Según el tonelaje bruto que soporta la vía férrea
En función de la norma técnica NT-01-01-02 “Clasificación de vías férreas de Circulación”
se ha clasificado la vía según el tonelaje bruto que soporta, teniendo en cuenta las
siguientes consideraciones máximas estimativas a falta de confirmar por el plan de
operación:
velocidad de circulación de trenes de pasajeros: 100 km/h.
velocidad de circulación de trenes de carga: 60 km/h.
número de circulaciones al día por sentido de la línea:
o 21 circulaciones pasajeros / día
o 22 circulaciones carga / día
Para determinar la categoría se utilizará la siguiente fórmula, recogida en la mencionada
norma técnica:
Tt = Sp * (Tp + Kt * Ttp) + Sc * (Kc * Tc + Kt * Ttc)
Sp = 1,15; depende de la velocidad de los trenes de viajeros más rápidos
Sc = 1; depende de la velocidad de los trenes de carga más rápidos
El coeficiente Kc que cuantifica el desgaste de la vía por el tráfico del material
remolcado de carga se considera que será 1,45, puesto que la vías férreas
soportan un tráfico superior al 50 % de ejes de 22,5 ton
El coeficiente Kt que cuantifica el desgaste de los rieles por la acción de las
ruedas motrices del equipo de tracción es igual a 1,40.
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La carga bruta real promedio diario (Tp) en un año, correspondiente al tráfico de
pasajeros que circula en el sector de la vía considerado, considerando el tren
automotor UT-440 MC, será igual a:
Tp = 204,3 t/tren * 21 circulaciones/ día = 4.290,3 toneladas
La carga bruta real promedio diario en una año (Tc), correspondiente al tráfico de
carga que circula en el sector de la vía considerado, considerando una carga
máxima arrastrable de 2500 t/tren para una locomotora tipo D-3000, será igual a:
o Tc = 2.500 t/tren * 22 circulaciones/ día = 55.000 toneladas
La carga bruta real promedio diario en un año (Ttp), correspondiente al tráfico de
equipos de tracción de trenes de pasajeros que circula en el sector de la vía
considerado no se considera al ser un tren automotor.
La carga bruta real promedio diario en un año (Ttc), correspondiente al tráfico de
equipos de tracción de trenes de carga que circula en el sector de la vía
considerado considerando para una locomotora tipo D-3000, será igual a:
Ttc = 90 t/tren * 22 circulaciones/ día = 1.980 toneladas
Aplicando la fórmula sobre la base de una carga bruta circulante diaria teórica (Tt),
cuantificada, se obtiene:
Tt = 1,15 * (4291 + 1,4 * 0) + 1 * (1,45 * 55.000 + 1,4 * 1980) = 86.812 toneladas
Por lo que para la carga bruta teórica diaria obtenida, 86.812 ton, la categoría de la vía
según la clasificación de la tabla 6.1.2 de la NT-01-01-02 será categoría de vía 2.
Según las velocidades máximas admisibles
Para una velocidad máxima admisible de 60 km/h en trenes de carga y de 100 km/h en
trenes de viajeros se obtiene que la tipología de la vía es de tipo Clase C.
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1.3.4. Dotación de durmientes
La norma EFE-NTF-11-003 “Construcción de la vía” especifica que para una categoría de
vía tipo 2, la vía deberá llevar enrieladura soldada, por lo que:
Se considera que la ejecución de la vía se hará con rieles soldados continuos (RSC)
de ciento veinte metros (120 m) o más de longitud, obtenidos mediante soldaduras
eléctricas en taller, siendo la longitud de la vía férrea no inferior a 300 m, medidos
entre los extremos de la barra o entre ejes de los aparatos de dilatación, si los
tuviera. Los requisitos de la vía férrea con rieles soldados cumplirá lo especificado
en el apartado 7.4 de la NT-01-01-01 “Construcción de la Vía Férrea”.
Los durmientes a utilizar con RSC pueden ser de madera o de hormigón equipados
con sujeción elástica del riel sobre los durmientes para que no permita ningún
deslizamiento.
La dotación de durmientes es de:
o 1.786 durmientes / km vía en vías con durmientes de madera.
o 1.666 durmientes / km vía en vías con durmientes de hormigón.
1.3.5. Rieles
El tipo de riel adoptado no tendrá relevancia en la comparativa económico-financiera
entre los durmientes de madera y hormigón, ya que será el mismo en ambos casos. Pese
a ello, a continuación se analiza el tipo de riel a adoptar según la normativa vigente.
En función de las “Recomendaciones de Diseño para Proyectos de Infraestructura
ferroviaria”, MIDEPLAN – SECTRA y en función de las normas AREMA, se considera que
el peso mínimo del riel a utilizar en proyectos ferroviarios debe ser 50 kg/ml, equivalente
a AREMA 100 RE o EFE tipo M.
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En el caso de que la carga máxima por eje fuese de 25 toneladas, para una velocidad de
circulación de 60 km/h de los trenes de carga, se obtiene según la fórmula propuesta por
la norma AREMA que el peso mínimo del riel a utilizar será de 53 kg/m l, por lo que se
propondría utilizar el tipo X, AREMA 115-RE.
1.3.6. Sujeciones
Las sujeciones son los elementos que mantiene unido el riel a los durmientes, y su misión
es absorber y transmitir correctamente los esfuerzos de todo tipo que circulan por los
rieles a los durmientes. Por ello, el requisito fundamental de la sujeción es que apriete el
riel en todo momento, para que no se produzcan movimientos de los mismos con
respecto al durmiente.
Así, deben garantizar el mantenimiento del ancho de vía, evitar el vuelco del riel,
asegurar el contacto entre el patín y el durmiente, impedir el movimiento longitudinal del
riel y en caso de que sea necesario (durmientes poco aislantes), proporcionar el
aislamiento eléctrico suficiente entre ambos hilos del riel (mediante la utilización de
algunas piezas de plástico intercaladas).
Se colocan más de 6.000 sujeciones en cada kilómetro de vía. Por ello, deben ser lo más
sencillas posible, con pocas piezas y fáciles de fabricar, instalar y apretar, de colocación
sencilla y precisa, de larga vida útil y fácil sustitución.
Las sujeciones empleadas en los durmientes de madera y de hormigón es la sujeción
elástica de clip tipo “e-clip” de “Pandrol”.
La base de este tipo de sujeción es una barra de acero, de elevada elasticidad y sección
casi siempre circular, plegada de tal modo que su deformación en el momento del
montaje de la sujeción proporciona una fuerza elástica, que es la utilizada para fijar el riel.
Esta pieza es denominada “clip”.
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Completa el sistema otro elemento fundamental que es el soporte, el cual tiene diversas
formas para adaptarse a los clips, con el objeto de poder sujetarlo al durmiente,
proporcionando la reacción necesaria a la fuerza elástica de aquél. Esta sujeción en general
no requiere regulación y mantiene siempre la misma fuerza de apriete sobre la zapata del
riel.
La sujeción “e-clip” de Pandrol está formada por los siguientes elementos:
Dos alojamientos de acero fundido, que se anclan en el durmiente de hormigón
en el momento de su fabricación, uno a cada lado de la ubicación del riel.
Dos clips elásticos, de sección circular, que proporcionan una presión
constante sobre la zapata del riel una vez en su posición.
Una placa elástica de amortiguación, que se coloca entre el riel y el durmiente.
Opcionalmente, dos aisladores de material sintético, que se colocan entre el
clip y el riel, para asegurar el aislamiento eléctrico del sistema.
En las fotos adjuntas se muestra el detalle de la sujeción “Pandrol” sobre durmiente
de hormigón dispuesta en la actual línea del Biotren entre Bio Bio y Lomas Coloradas.
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1.3.7. Espesor de Balasto
El espesor de balasto a utilizar para el mismo tráfico (categoría 2) varía en función del
tipo de durmiente. Según el gráfico de espesores de balasto y subbalasto de la gráfica
recogida en el punto 7.1 Estructura de la vía férrea, de la NT-01-01-01, se obtienen los
siguientes espesores bajo durmiente:
Durmiente de madera: espesor de balasto 0,20 cm
Durmiente de hormigón: espesor de balasto 0,30 cm
El espesor de subbalasto es de 25 cm en ambos casos.
Para poder comparar ambos durmientes desde el punto de vista económico-financiero, se
ha calculado el volumen de balasto a emplear en ambos casos para 1 m de vía, teniendo
en cuenta para dimensionar la banqueta de balasto un hombro de 1 m y un talud de
1:1,5.
Durmiente de madera: volumen de balasto por metro de vía 2,32 m3.
Durmiente de hormigón: volumen de balasto por metro de vía 1,47 m3.
1.3.8. Costes de mantenimiento y renovación
Los costes de mantenimiento y renovación de vía son dos elementos fundamentales de
cualquier análisis económico-financiero.
En el caso de la comparativa entre los costes de mantenimiento de una vía con riel
continuo soldado y durmientes de hormigón se dispone de mucha información, ya que es
una solución ampliamente extendida entre las vías principales de las distintas redes
ferroviarias. En el caso de la misma vía con durmientes de madera, no se dispone de
tanta información, por no ser una solución tan extendida. Es sabido que la vía con riel
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continuo soldado se comporta mejor con durmientes de hormigón por darle a ésta mayor
peso propio y rozamiento.
Según la encuesta RI 4/1978, realizada por AICF (Asociación Internacional del Congreso
de los Ferrocarriles) en 1976, tomando como valor 100 el de la vía montada con
durmientes de hormigón, se llegaba al siguiente cuadro:
Los datos obtenidos resultan muy representativos ya que se puede ver como los costes
de mantenimiento para una vía de categoría similar a la que nos ocupa aumentan en
función de la edad de la vía para durmientes de madera. Adicionalmente se puede ver
que los costes de mantenimiento para una vía eclisada o con juntas son notablemente
superiores.
Por tanto, bastaría determinar los costes de mantenimiento de una vía con riel continuo
soldado sobre durmientes de hormigón, para poder obtener los de la misma vía con
durmientes de madera e introducir dichos costes en el análisis económico –financiero.
Según el “Manual para la evaluación de inversiones de ferrocarril” de ADIF (Administrador
de Infraestructuras Ferroviaras en España), 2011. Los costes de mantenimiento de una
vía única sin electrificar se estiman en 28.000 €/km.
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Según el informe de Costes de Mantenimiento de la línea convencional Madrid –
Barcelona, presentado por la Dirección General de Planificación Estratégica de ADIF y
elaborado con datos obtenidos entre diciembre de 2006 y febrero de 2007, se estima que
los costes de mantenimiento inherentes a la propia vía (riel, durmientes, balasto y
pequeño material), resultan el 50 % de los costes totales.
A partir de los datos anteriores se han estimado los siguientes costes de mantenimiento
para el análisis comparativo económico-financiero expresados en Unidades de Fomentos
(UF):
Costes de mantenimiento de vía con durmientes de hormigón y
riel continuo soldado (UF/km)
Costes mantenimiento vía 409,71
Costes de mantenimiento de vía con durmientes de madera y riel
continuo soldado (UF/km)
Costes de mantenimiento vía con 10 años de edad 409,71
Costes de mantenimiento vía entre 10 y 15 años de edad 544,92
Costes de mantenimiento vía con más de 15 años de edad 635,05
Los costes de renovación será otro factor clave a tener en cuenta. Nuevamente según el
“Manual para la evaluación de inversiones de ferrocarril” de ADIF, 2011, el periodo de
renovación de los elementos de una vía de Alta Velocidad será el siguiente:
Elemento Vida útil
Riel 60 E 1 600 millones de Tf2
Durmientes de hormigón 50-60 años
Placas de asiento 600 millones de Tf2
Sistema de sujeción 600 millones de Tf2
Balasto 30 años
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En este caso no se está contemplando una vía de Alta Velocidad, pero resulta
representativo obtener la durabilidad de los rieles, placas de asiento y sistema de
sujeción según la carga bruta teórica circulante diaria (Tt), de 86.812 toneladas.
Elemento Vida útil Tf2/año
(millones)
Vida útil
(años)
Riel 60 E 1 600 millones de
Tf2 31,69 18,94
Durmiente de hormigón 50-60 años 50-60
Placas de asiento 600 millones de
Tf2 31,69 18,94
Sistema de sujeción 600 millones de
Tf2 31,69 18,94
Balasto 30 años 30
A efectos de comparación entre los costes de renovación de la vía con durmientes de
madera y de hormigón, los elementos comunes como rieles, placas de asiento y
sistema de sujeción no tendrán relevancia por ser comunes en ambos sistemas y
renovarse a la vez. Sí en cambio lo tendrá el Balasto, que en el caso del durmiente de
hormigón tendrá mayor volumen de renovación.
A efectos de la comparación económico - financiera se tendrán en cuenta las siguientes
hipótesis de renovación:
Renovación de rieles: año 20.
Renovación de balasto: año 30.
Renovación de durmientes de madera (según experiencia de EFE): año 20
Renovación de durmientes de madera (teórico): año 30.
Renovación de durmientes de hormigón: año 60.
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2. DURMIENTES DE MADERA
2.1. NORMATIVA TÉCNICA.
Las condiciones técnicas del suministro se atienen a lo dispuesto en la norma técnica
ferroviaria EFE NT-01-01-07, y lo que en ella no esté suficientemente definido se
complementará con lo establecido en las secciones 3.1 – 3.7 y apéndice 30-A-1 del
capítulo 30 del Manual para Ingeniería Ferroviaria de la Asociación de Ingeniería y
Mantenimiento Ferroviario Americana (AREMA).
En el caso de durmientes impregnados con creosota las características de la misma y del
procedimiento de impregnación, según lo especificado en el Manual AREMA, se atendrán
a lo especificado en los estándares ASTM D347-97;D246-04;D246_95e1_D368-
89(1995)e1;D391-94; y en los estándares AWPA P1/P13-09;P2-09;P3-09;P4-11;U1-
12;T1-12;M1 al M22 Y A1 al 92 del libro de estándares de la AWPA del año 2012 o última
versión disponible según lo recomendado en la norma técnica ferroviaria EFE-NT-01-01-
07.
Las especies forestales consideradas son todas las latifoliadas que crecen en el bosque
nativo y en plantaciones ratifícales entre las regiones 8ª y 10ª de la República de Chile,
aceptadas en la norma EFE-NT-01-01-07.
Las cosechas de los bosques que originen la madera requerida será obtenida bajo el
Decreto con Fuerza de Ley 701 (1974) y la Ley 20.283 (2009) “Sobre Recuperación del
bosque Nativo y Fomento Forestal” las cuales contemplan rigurosas medidas para la
protección, fomento y desarrollo de los bosques chilenos.
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Todo durmiente de madera fabricado debe ser obtenido bajo el control del Ministerio de
Agricultura, a través de la acción de la Corporación Nacional Forestal (CONAF),
asegurando un buen cuidado del medio ambiente.
La impregnación de los durmientes debe cumplir no solo con las disposiciones del
Ministerio de Salud y CONAMA, sino también con los estándares E.P.A. (Environmental
Protection Agency, USA)
La protección del medioambiente y de la salud humana debe estar garantizada toda vez
que el usuario de madera creosotada siga las instrucciones que se acompañan en la Hoja
de Seguridad del Producto, cuyas recomendaciones se atienen a lo establecido en los
siguientes estándares, normas y regulaciones:
EPA 739-R-08-007 (USA)
FDA 2001c 29CFR369.20 (USA)
OSHA 2001c 29CFR 195.1000 (USA)
OSHA 2001a 29CFR1926.55 (USA)
OSHA 2001b 29CFR1910.1000 (USA)
AWPA MA-11 (USA)
AWPA M20-12 (USA)
2.2. CARACTERÍSTICAS Y TIPOLOGÍA.
Los durmientes de madera deben cumplir con las siguientes funciones:
Asegurar la separación de los rieles, trocha, y mantener la distancia dentro de los
límites admitidos
Repartir sobre el balasto las cargas transmitidas por los rieles, teniendo en
cuenta:
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o que las cargas se reparten mejor, si los durmientes están más cercanos
entre sí, es decir, si la dotación de durmientes por kilómetro de vía férrea
es mayor.
o que la dotación de durmientes por kilómetro, o la distancia entre
durmientes sucesivos, es uno de los factores para determinar las cargas
que es capaz de soportar una vía férrea y su resistencia lateral,
determinando en particular los radios mínimos de curvas horizontales
compatibles con la colocación en vía soldada
o que la distancia entre dos durmientes sucesivos no puede ser inferior a
500 mm bajo la cual no sería posible realizar trabajos de bateo de los
durmientes
Deben tener la forma de un paralelepípedo recto, de sección transversal uniforme
y rectangular con caras y cantos planos, aristas rectas y caras extremas
perpendiculares al eje longitudinal del durmiente
2.2.1. Clasificación
El durmiente de madera se clasifica según:
el uso que tienen en la vía:
o durmiente común
o durmiente especial para desviadores
o durmiente especial para puentes
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su condición:
o durmiente nuevo: que no ha sido utilizado en la vía férrea,
o durmiente de reempleo: que ha sido retirado de la vía férrea y que puede
ser reutilizado con o sin reacondicionamiento previo. Según el tipo y
magnitud de trabajo que se requiera para su reutilización, se clasifica:
de reempleo Clase A: retirado de la vía férrea que cumple con las
condiciones mínimas de reempleo indicadas en el punto 6.2.8. de
la NT-01-01-03, sólo con el entarugado de sus agujeros y con un
eventual reemplantillado
de reempleo Clase B: que se pueden reclasificar en Clase A
después de sometido a reacondicionamiento, sin considerar el
entarugado de agujeros y reemplantillado.
o durmiente excluido: que ha sido retirado de la vía férrea y que no puede
ser reutilizado bajo ninguna circunstancia
el árbol de donde proviene:
o durmiente de roble
o durmiente de coigüe
o durmiente de ulmo
o durmiente de tineo
o otras
el tratamiento de preservación a que ha sido sometido:
o durmiente en bruto:
o durmiente impregnado en creosota: con tratamiento preservante de la
madera en base a mezcla de creosota y petróleo.
o Durmiente impregnado en sales Wolmanit
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o Durmiente impregnado en doble proceso: con tratamiento preservante de
la madera a base de sales Wolmanit u otra sal hidrosoluble, y luego a una
impregnación superficial a modo de sellado en base de mezcla de
creosota y petróleo.
2.2.2. Dimensiones
Las dimensiones deben ajustarse a los valores nominales que se indican en la siguiente
tabla:
TIPO DE DURMIENTE ANCHO (mm) ALTURA (mm) LONGITUD (m)
COMÚN 250 150 2,75
ESPECIAL
PARA DESVIADORES 250 150
3,00 3,25
3,50 3,75
4,00 4,25
4,50 4,75
5,00 5,25
ESPECIAL PARA
PUENTES 250 200
3,00 3,50
3,75 4,00
Las dimensiones consideradas para el presente proyecto son las siguientes:
Durmiente común: 275 cm x 25 cm x 15 cm
Durmiente de cambiavías: 300 cm – 525 cm x 25 cm x 15 cm
Durmiente para puentes: 355 cm x 25 cm x 15 cm
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2.2.3. Peso
Peso reducido en relación al resto de los durmientes existentes (hormigón y acero), lo
que hace que su manejo, transporte, colocación y conservación, e incluso pequeñas
correcciones del balasto sea barato y fácil:
Durmiente común de 2,75 m de coigüe: 70 kg
Durmiente común de 2,75 m de roble: 85 kg
Durmiente común de 2,75 m de tineo
o ulmo impregnado con creosota: 95 kg
2.2.4. Elasticidad
La madera es muy apropiada para la confección de durmientes por su buen índice de
elasticidad, el que se mantiene con los años de uso con poca disminución. El módulo de
elasticidad que tienen las maderas chilenas aptas para fabricar durmientes varía entre
80.000 a 140.000 kg/cm2.
En Europa se considera para los durmientes de roble, un módulo de elasticidad promedio
de 80.000 kg/cm2 con variación no mayor de un 10 %.
Esta característica le da una notable ventaja a la madera respecto a otros materiales
como el acero o el hormigón.
2.2.5. Características de Aislación Eléctrica
En general, la madera se considera como un dieléctrico, o mal conductor de la
electricidad. Sin embargo, la resistencia eléctrica de la madera presenta fuertes
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variaciones con los cambios en su contenido de humedad y variaciones menores según
su especie, densidad, dirección con relación a la fibra y temperatura.
En los ferrocarriles, la madera se usa en las vías sin necesidad de colocar otros
elementos aislantes para los servicios de señales y no se presentan anomalías aunque la
humedad sea alta.
2.2.6. Durabilidad
Los durmientes de madera han demostrado durante los dos siglos que lleva el ferrocarril
que son durables independientemente de que sean maderas tropicales o boreales.
La durabilidad frente a organismos xilófagos se consigue mediante la impregnación con
creosota.
Al protegerla con creosota el durmiente es estable y no tiene cambios dimensionales que
provoquen el movimiento del riel, además permite:
buena protección como biocida
bajo grado de corrosión de los metales en contacto
disminuye el fendado de la madera a la intemperie
alcanza altos grados de penetración retención en la madera
Tras haber sido cuestionado el uso de la creosota en durmientes de madera, la imagen
de la misma ha dado un giro a partir de 2011, donde la legislación europea avala el uso
de la misma para durmientes de ferrocarril:
ORDEN PRE 2666/2002 puesto que no hay contacto con la población
Anexo I de la Directiva de Biocidas 98/8/CE: que rige los biocidas que pueden
utilizarse en los estados miembros y sus usos
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DIRECTIVA 2011/71/UE mediante la que se incluye la creosota en el anexo I de la
Directiva de Biocidas 98/8/CE. Con esta revisión la creosota continúa siendo
adecuada para el tratamiento de la madera.
Por lo que con la impregnación de la madera se mejora notoriamente su durabilidad. En
Chile, durmientes de ulmo, coigüe y tineo impregnados con creosota han tenido una
duración superior a los 30 años, apartado 7.5.2.1..de las “Recomendaciones de diseño
para proyectos de Infraestructura ferroviaria” MIDEPLAN – SECTRA.
Considerando el mejor aprovechamiento de la madera y el beneficio económico que
significa su mayor durabilidad es recomendable que todos los durmientes de madera se
usen impregnados.
Con el fin de evitar el deterioro prematuro de los durmientes por grietas de desarrollo
longitudinal a partir de las cabezas, se refuerzan el extremo con dispositivos antigrietas,
que pueden ser un dispositivo metálico tipo S que se incrusta en las caras extremas del
durmiente, o una placa multiclavo, o un zuncho metálico que abrace con fuerza en cada
extremo del durmiente.
2.2.7. Suministro
Dependiendo de la cantidad de durmientes que sean necearías utilizar en un proyecto, y
del plazo de entrega, se suscita una problemática clara en las durmientes de madera. Si
bien la materia prima es suficiente para absorber una gran demanda de durmientes, el
periodo de impregnación de la madera marca un hándicap ya que para que la madera
funcione correctamente es necesario un periodo de al menos un año entre el impregnado
y secado. Como el stock de durmientes en algunos casos puede no llegara ser
suficientemente alto para satisfacer la demanda inmediata se puede producir que le
producto que se ofrece no este con la impregnación debida, o se retrase el suministro.
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Ante esa posibilidad, cabe la solución de importar durmientes impregnadas de otros
países. Para ello las empresas deben estar homologadas por EFE. El número de
empresas homologadas es bajo, y debido al transporte desde el país de origen a Chile, el
costo de la durmiente en este caso con una alta probabilidad sería mayor.
En el caso del proyecto Extensión Biotren a Coronel, el número de durmientes nuevas
que se prevé utilizar es alrededor de 66.500 unidades. Por supuesto en la actualidad no
hay en stock esa cantidad por lo que si la durmiente elegida para este proyecto fuese la
de madera, se suscitaría el problema de suministro en los plazos en los que la obra iba a
demandar el material.
2.3. VENTAJAS E INCONVENIENTES
Como ventaja, no cabe duda que es en su sustitución, su poco peso, unos 70 kg son
fácilmente manejables por dos obreros, cosa que no ocurre con otros tipos de durmientes
con un peso 3 ó 4 veces superior. También tienen un buen comportamiento en
descarriles pues no se parten fácilmente. A continuación se enumeran las ventajas:
Gran elasticidad y resistencia a todos los esfuerzos, incluso los más grandes en
los choques: resulta de esto un rodamiento suave y silencioso y una gran
seguridad, tanto en los pequeños accidentes como en los provocados a altas
velocidades.
Sólida sujeción de los durmientes en la vía como consecuencia de la incrustación
del balasto en la cara de asiento del durmiente.
Peso reducido con relación al durmiente de hormigón, lo que hace que su manejo,
transporte, colocación y conservación, incluso pequeñas correcciones del nivel,
sea barato y fácil.
Gran aislamiento eléctrico, lo que hace innecesarias instalaciones suplementarias
costosas; su pequeña conductividad térmica hace que sea muy bajo el número de
roturas provocadas por las heladas.
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Pequeño porcentaje de roturas en el caso de descarrilamientos y fácil y total
recuperación de la mayor parte de las averiadas.
Es el durmiente ideal, desde el punto de vista militar, tanto en la construcción de
un ferrocarril de circunstancias como en la reparación de las existentes.
En el caso de catástrofe por derrumbamientos, desplazamiento de la vía u otras
causas, los durmientes son totalmente recuperables y la mayor reparación que
exigen es hacer un nuevo cajeo con corrimiento lateral del durmiente en la vía.
Gran duración, que tiende a aumentar de día en día con el empleo de antisépticos
cada vez más eficaces y de sistemas de sujeción del riel, que eviten el desgaste
innecesario del durmiente.
Posibilidad de utilizar en las vías secundarias los durmientes retirados de las vías
principales.
Experiencias de más de un siglo de duración con respecto a su comportamiento
en la vía.
Sin embargo, también presenta una serie de inconvenientes:
La madera supone un gasto en escalada creciente, escaso, caro y su vida media
es menor que la durmiente de hormigón.
La clavazón pierde con el tiempo su efectividad, esto provoca un mal
comportamiento en la conservación del ancho de vía.
Existe riesgo en el suministro que puede aumentar los plazos de entrega o
aumentar el precio en el caso de importación desde otros países.
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Tiene un comportamiento peor con riel continuo soldado que el durmiente de
hormigón. Interesa que la vía presente mayor resistencia al pandeo vertical y
transversal, por lo que el mayor peso de los durmientes de hormigón aumenta el
peso propio de la vía y el rozamiento con el balasto. Por otra parte, los radios
mínimos admisibles con durmiente de hormigón para un perfil de riel tipo D y perfil
de balasto normal es de 450 m, mientras que en el caso de durmiente de madera
es de 1.500. Si el perfil de balasto es reforzado, el radio mínimo con durmiente de
hormigón es de 400 m, mientras que con durmiente de madera sería de 500 m.
3. DURMIENTES DE HORMIGÓN
3.1. NORMATIVA TÉCNICA.
ALAF 5-022.- Norma de durmiente de hormigón monobloque
ALAF 5-023.- Norma de durmiente de hormigón bibloque
3.2. CARACTERÍSTICAS Y TIPOLOGÍA.
Para cumplir su función, los durmientes de hormigón, se debe considerar el material, las
funciones, el peso, la elasticidad que confiere a la vía, sus características aislantes y su
durabilidad. Las características de este hormigón tensado son:
El durmiente de hormigón pretensado o postensado tiene una vida útil en
servicio, superior al doble de los de madera, apartado 7.5.2.3. de las
“Recomendaciones de diseño para proyectos de Infraestructura ferroviaria”
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Conserva a lo largo de toda la vía una notable constancia en sus condiciones
físicas.
La vía muestra una mayor resistencia a los desplazamientos en su plano.
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Se puede diseñar en la forma más conveniente para resistir los esfuerzos que
habrá de soportar en servicio.
Su costo es un poco mayor que el durmiente de madera tratada.
Para aislar eléctricamente los dos raíles es necesario usar piezas de aislamiento
especiales.
El manejo es más difícil a causa del peso elevado (más de 300 kg) y su relativa
fragilidad.
Presenta una debilidad estructural en su centro, debido a que su apoyo uniforme
en el balasto origina esfuerzos de tracción en su cara superior, con posibles
grietas en el hormigón.
En general se pide a los materiales un cemento de alta calidad, áridos de resistencia
elevada, silíceos y de tamaño uniforme. La resistencia a la compresión del hormigón
debe ser mayor de 550 kg/cm², y la tensión de ruptura del acero debe estar por encima
de 150 kg/mm².
3.2.1. Clasificación
El durmiente de hormigón se clasifica, según su constitución, en dos categorías:
Durmiente bibloque o mixto: constituido por dos bloques de hormigón armado
unidos por un travesaño metálico.
Durmiente monobloque: durmiente de hormigón armado pretensado constituido
por un solo bloque
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3.2.2. Utilización y fabricación
En relación a la utilización y fabricación de los durmientes de hormigón se deben
considerar las siguientes indicaciones:
Durmientes de hormigón bibloque
o en general es utilizado en vías férreas sobre plataformas de buena o muy
buena calidad
o es utilizado en vías soldadas, dado que ofrece una estabilidad lateral muy
grande (doble estribo).
o En todos los casos requiere un espesor de balasto bajo el durmiente
superior a 25 cm
o Resiste adecuadamente las inclemencias del tiempo y las condiciones
climáticas particulares adversas, sin embargo, el travesaño metálico le da
una resistencia mediana frente a la corrosión
o Las condiciones sencillas de fabricación y la posibilidad de recuperar rieles
retirados para constituir el travesaño, permiten la reutilización de parte de
los durmientes para ser empleada en otros a colocar en la construcción de
vías férreas con poca carga y sobre plataformas adecuadas.
Durmientes de hormigón monobloque
o deben ser utilizados prioritariamente sobre plataformas buenas o medias
o ofrece una estabilidad lateral superior a la de los durmientes de madera,
pero inferior a la de los durmientes de hormigón bibloque.
o En todos los casos, requiere un espesor de balasto no inferior a 20 cm
sobre una capa de subbalasto de espesor no inferior a 10 cm.
o Su fabricación, exclusivamente de tipo pretensado o postensado, es más
elaborada que la de los durmientes bibloque
o Sus dimensiones son comparables a la de los durmientes de madera
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3.3. VENTAJAS E INCONVENIENTES
Las principales ventajas de los durmientes de hormigón pueden sintetizarse en:
Vida útil elevada, al no ser un elemento orgánico, como el durmiente de madera
El peso estabiliza más la vía.
Menor cantidad por kilómetro.
Menor costo de mantenimiento de la vía.
Menor costo de mantenimiento del material rodante.
Mejor absorción de los esfuerzos de rieles largos soldados.
Trocha y geometría constantes, menos descarrilamientos.
Admiten mayores velocidades de circulación.
No se queman, no sufren corrosión.
Pero aún con la multiplicidad de ventajas que hoy se observa en los durmientes de
hormigón, los opositores argumentan todavía algunos inconvenientes, que en casos
existieron en sus orígenes, pero que fueron convenientemente solucionados a lo largo de
los años:
Peso elevado – La mecanización de la instalación en substitución al cambio
manual de durmientes terminó con el problema de peso elevado, quedando
solamente los beneficios que el peso aporta a la estabilidad de la vía y la facilidad
para el uso de los rieles largos.
Descarrilamientos quiebran los durmientes – Pueden ocurrir en accidentes muy
importantes, pero una vía más estable y los equipos de detección y de control de
la vía y del material rodante, limitan y/o evitan los descarrilamientos.
Defectos en los rieles quiebran los durmientes – Mucho más comunes en
durmientes bibloques. Este problema está resuelto con la utilización de plantillas
amortiguadoras, entre el riel y el durmiente, existentes en el mercado y con
diferentes niveles de amortiguación.
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4. ANALISIS COMPARATIVO.
4.1. ANÁLISIS CUALITATIVO
Desde un punto de vista cualitativo, las ventajas e inconvenientes de los durmientes de
madera y hormigón han sido descritas en los puntos 2.3 y 3.3. A modo de resumen, se
podría concluir lo siguiente:
Los durmientes de hormigón presentan la principal ventaja de su mejor
comportamiento con el riel continuo soldado, debido a su mayor peso. Esto le
otorga a la vía un mayor peso propio y rozamiento, lo que mejora su
comportamiento frente a pandeo vertical y horizontal. Este último es el más
relevante y se traduce en que la vía con durmiente de hormigón permite menores
radios de curva que la vía con durmientes de madera.
Otro factor que favorece al durmiente de hormigón frente al de madera es que
mantiene sus propiedades físicas a lo largo de toda su vida útil. No ocurre lo
mismo con el durmiente de madera, más sensible a deterioros causados por el
tráfico, lo que altera las condiciones iniciales de la vía (ancho de vía, apriete de
las sujeciones, etc). Este hecho no solo afecta a la durabilidad del durmiente y del
resto de elementos de la vía, sino que tiene gran influencia en el confort percibido
por el viajero y en el deterioro del material móvil.
Por último, cabe destacar el riesgo en el suministro que pueden presentar las
durmientes de madera, dado los periodos necesarios para la impregnación. Este
hecho puede alargar los plazos de entrega o aumentar el precio en el caso de
importación desde otros países.
La tendencia actual indica que las nuevas líneas férreas con tráficos relevantes montan
riel continuo soldado con durmiente de hormigón pretensado o postesado, lo cual viene a
corroborar el análisis cualitativo realizado.
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4.2. ANÁLISIS ECONÓMICO - FINANCIERO
Para realizar el análisis económico-financiero hay que poder cuantificar los siguientes
costes:
Costes iniciales
Costes de mantenimiento
Costes de renovación
Para con ellos construir el consiguiente modelo económico financiero.
A continuación se adjuntan las cuantificaciones realizadas.
4.2.1. Costo de Inversión
Se ha tenido en cuenta el costo de inversión para los durmientes por kilómetro de vía
provenientes de las cotizaciones realizadas tal y como se ha descrito en el punto 1.3.1.
Todas las cotizaciones incluyen el Impuesto al Valor Agregado (IVA).
ud coste
(UF/ud) coste(UF) Observaciones
Durmientes de hormigón,
incluido sujeciones 1666 2,42 4032
cotización de EFE suministro
Santiago-Rancagua
Durmientes de madera,
incluido sujeciones 1786 1,86 3318
cotización Mardones BPB
(Yumbel, a 66 km de
Concepción)
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Dado que el volumen de balasto será diferente para una vía con durmientes de madera
que de hormigón, se ha obtenido el coste del balasto por kilómetro de vía para cada
tipo de durmiente.
m3 coste
(UF/m3) coste(UF) Observaciones
Coste de balasto para
durmiente de hormigón 2317 1,13 2620
cotización de EFE suministro
Santiago-Rancagua
Coste de balasto para
durmiente de madera 1470 1,13 1662
cotización de EFE suministro
Santiago-Rancagua
Para componer el precio se ha añadido el coste del riel por kilómetro de vía.
m coste
(UF/m) coste(UF) Observaciones
Coste de riel para
durmiente de hormigón 2000 2,47 4941
cotización de EFE suministro
Santiago-Rancagua
Coste de riel para
durmiente de madera 2000 2,47 4941
cotización de EFE suministro
Santiago-Rancagua
A continuación se muestra la inversión en el primer año por kilómetro de vía teniendo
en cuenta durmientes, rieles y balasto.
L (km) Coste (UF)
Vía con durmientes de hormigón 1 11593
Vía con durmientes de madera 1 9921
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4.2.2. Costes de mantenimiento
El cálculo de los costes de mantenimiento ha sido descrito en el punto 1.3.8 y se
presentan de nuevo a continuación:
Costes de mantenimiento de vía con durmientes de hormigón y
riel continuo soldado (UF/km)
Costes mantenimiento vía 409,71
Costes de mantenimiento de vía con durmientes de madera y riel
continuo soldado (UF/km)
Costes de mantenimiento vía con 10 años de edad 409,71
Costes de mantenimiento vía entre 10 y 15 años de edad 544,92
Costes de mantenimiento vía con más de 15 años de edad 635,05
4.2.3. Vida útil considerada
A efectos de la comparación económico - financiera se tendrá en cuenta la siguiente vida
útil para los elementos que forman la vía:
Vida útil de rieles: año 20.
Vida útil de balasto: año 30.
Vida útil de durmientes de madera (según experiencia de EFE): año 20
Vida útil de durmientes de madera (teórico): año 30.
Vida útil de durmientes de hormigón: año 60.
4.2.4. Costes de renovación por tipo de durmiente
Según las hipótesis descritas en el apartado 1.3.8 se obtienen los siguientes costes de
renovación:
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Renovación vía soldada y durmiente de madera (vida útil 20
años) Año
Coste
(UF/km)
Renovación de durmiente y carril 20 8259 Renovación de balasto 30 1662 Renovación de durmiente y carril 40 8259 Renovación de balasto, durmiente y carril 60 9921 Renovación vía soldada y durmiente de madera (vida útil 30
años) Año
Coste
(UF/km)
Renovación de carril 20 4941 Renovación de balasto y durmiente 30 4980 Renovación de carril 40 4941 Renovación de balasto, durmiente y carril 60 9921 Coste vía soldada y durmiente de hormigón monobloque
(vida útil 60 años) Año
Coste
(UF/km)
Renovación de carril 20 4941 Renovación de balasto 30 2620 Renovación de carril 40 4941 Renovación de balasto, durmiente y carril 60 11593
4.2.5. Modelo económico financiero
Para poder proceder a la comparativa económico-financiera se ha realizado un modelo
que contempla los costes iniciales, los costes de mantenimiento y los costes de
renovación a lo largo de 60 años, coincidiendo con la vida útil de los durmientes de
hormigón.
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Para proceder a la comparación de costes, se han calculado los Valores Actuales Netos
con una tasa de descuento del 6% según indicación de EFE.
Con estas hipótesis se obtiene la siguiente gráfica, que muestra la evolución de los
costes actuales netos acumulados a lo largo de los 60 años de la inversión para 1 km de
vía con durmientes de madera y hormigón respectivamente:
Como se puede ver en la gráfica, la vía con durmiente de madera tiene un menor coste
inicial por ser más barata que la de hormigón, si bien los mayores costes de
mantenimiento y la menor vida útil del durmiente de madera, hacen que en el año 60 de
vida útil de la infraestructura, los costes para la vía con durmientes de hormigón sea
ligeramente inferiores.
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A continuación se presenta el VAN, sensibilizando la Vida útil de los durmientes de
madera a 20 y 30 años y los durmientes de hormigón a 60 años, con una tasa de
descuento del 6%.
Vía soldada y durmiente de madera (vida útil 20 años)
VAN (6,00%) = UF -21.528
Vía soldada y durmiente de madera (vida útil 30 años)
VAN (6,00%) = UF -21.177
Vía soldada y durmiente de hormigón monobloque (vida útil 30 años)
VAN (6,00%) = UF -21.043
En el anexo número 1 se adjunta la planilla de costes para cada uno de los años de vida
útil y para las tres hipótesis consideradas.
5. RECOMENDACIÓN
Según los resultados del análisis comparativo cualitativo y económico-financiero la
solución más favorable es en ambos casos la vía con durmientes de hormigón.
Respecto al análisis económico-financiero cabe destacar que el modelo utilizado es
sensible a dos factores fundamentalmente:
La tasa de descuento empleada. Para tasas inferiores al 6% la solución con
durmientes de hormigón sería aún más favorable, si bien, para una tasa del 7% y
superiores, la solución con durmientes de madera resultaría la más favorable.
Los costes de mantenimiento empleados. Valores mayores producen una mayor
diferencia a favor de los durmientes de hormigón.
Pese a la alta sensibilidad del modelo a las variaciones anteriormente mencionadas, hay
que tener en cuenta que en el año 60 se partiría de una situación de equilibrio, con dos
vías renovadas. Si el periodo de análisis se extendiese hasta los 100 años, como
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tiempo de vida útil de la infraestructura, las ventajas económico-financieras se
acentuarían para el caso del durmiente de hormigón.
Se puede concluir, por tanto, que para una vía de las características de tráfico
analizado y con una vida útil de la infraestructura en el entorno de los 100 años, la
solución más favorable es la de durmiente de hormigón pretensada o postesada.
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ANEXO 1: PLANILLA CON DATOS DE LA EVALUACIÓN
PRIVADA
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AÑO
COSTOS DURMIENTES DE MADERA (20 AÑOS)
Flujo Proyecto (UF) Coste de
Inversión (UF)
Costos Mantenimiento
(UF)
Costos Renovación (UF)
2013 9921 0 0 -9921
2014 0 410 0 -410
2015 0 410 0 -410
2016 0 410 0 -410
2017 0 410 0 -410
2018 0 410 0 -410
2019 0 410 0 -410
2020 0 410 0 -410
2021 0 410 0 -410
2022 0 410 0 -410
2023 0 410 0 -410
2024 0 545 0 -545
2025 0 545 0 -545
2026 0 545 0 -545
2027 0 545 0 -545
2028 0 545 0 -545
2029 0 635 0 -635
2030 0 635 0 -635
2031 0 635 0 -635
2032 0 635 0 -635
2033 0 635 8.259 -8894
2034 0 410 0 -410
2035 0 410 0 -410
2036 0 410 0 -410
2037 0 410 0 -410
2038 0 410 0 -410
2039 0 410 0 -410
2040 0 410 0 -410
2041 0 410 0 -410
2042 0 410 0 -410
2043 0 410 1.662 -2072
2044 0 545 0 -545
2045 0 545 0 -545
2046 0 545 0 -545
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AÑO
COSTOS DURMIENTES DE MADERA (20 AÑOS)
Flujo Proyecto (UF) Coste de
Inversión (UF)
Costos Mantenimiento
(UF)
Costos Renovación (UF)
2047 0 545 0 -545
2048 0 545 0 -545
2049 0 635 0 -635
2050 0 635 0 -635
2051 0 635 0 -635
2052 0 635 0 -635
2053 0 635 8.259 -8894
2054 0 410 0 -410
2055 0 410 0 -410
2056 0 410 0 -410
2057 0 410 0 -410
2058 0 410 0 -410
2059 0 410 0 -410
2060 0 410 0 -410
2061 0 410 0 -410
2062 0 410 0 -410
2063 0 545 0 -545
2064 0 545 0 -545
2065 0 545 0 -545
2066 0 545 0 -545
2067 0 545 0 -545
2068 0 635 0 -635
2069 0 635 0 -635
2070 0 635 0 -635
2071 0 635 0 -635
2072 0 635 0 -635
2073 0 635 9.921 -10556
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AÑO
COSTOS DURMIENTES DE MADERA (30 AÑOS)
Flujo Proyecto (UF)
Coste de Inversión (UF)
Costos Mantenimiento
(UF) Costos
Renovación (UF)
2013 9921 0 0 -9921
2014 0 410 0 -410
2015 0 410 0 -410
2016 0 410 0 -410
2017 0 410 0 -410
2018 0 410 0 -410
2019 0 410 0 -410
2020 0 410 0 -410
2021 0 410 0 -410
2022 0 410 0 -410
2023 0 410 0 -410
2024 0 545 0 -545
2025 0 545 0 -545
2026 0 545 0 -545
2027 0 545 0 -545
2028 0 545 0 -545
2029 0 635 0 -635
2030 0 635 0 -635
2031 0 635 0 -635
2032 0 635 0 -635
2033 0 635 4941 -5576
2034 0 635 0 -635
2035 0 635 0 -635
2036 0 635 0 -635
2037 0 635 0 -635
2038 0 635 0 -635
2039 0 635 0 -635
2040 0 635 0 -635
2041 0 635 0 -635
2042 0 635 0 -635
2043 0 635 4980 -5615
2044 0 410 0 -410
2045 0 410 0 -410
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AÑO
COSTOS DURMIENTES DE MADERA (30 AÑOS)
Flujo Proyecto (UF)
Coste de Inversión (UF)
Costos Mantenimiento
(UF) Costos
Renovación (UF)
2046 0 410 0 -410
2047 0 410 0 -410
2048 0 410 0 -410
2049 0 410 0 -410
2050 0 410 0 -410
2051 0 410 0 -410
2052 0 410 0 -410
2053 0 410 4941 -5351
2054 0 545 0 -545
2055 0 545 0 -545
2056 0 545 0 -545
2057 0 545 0 -545
2058 0 545 0 -545
2059 0 635 0 -635
2060 0 635 0 -635
2061 0 635 0 -635
2062 0 635 0 -635
2063 0 635 0 -635
2064 0 635 0 -635
2065 0 635 0 -635
2066 0 635 0 -635
2067 0 635 0 -635
2068 0 635 0 -635
2069 0 635 0 -635
2070 0 635 0 -635
2071 0 635 0 -635
2072 0 635 0 -635
2073 0 635 9921 -10556
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AÑO
COSTOS DURMIENTES DE HORMIGÓN
Flujo Proyecto (UF) Coste de
Inversión (UF)
Costos Mantenimiento
(UF)
Costos Renovación (UF)
2013 11593 0 0 -11593
2014 0 410 0 -410
2015 0 410 0 -410
2016 0 410 0 -410
2017 0 410 0 -410
2018 0 410 0 -410
2019 0 410 0 -410
2020 0 410 0 -410
2021 0 410 0 -410
2022 0 410 0 -410
2023 0 410 0 -410
2024 0 410 0 -410
2025 0 410 0 -410
2026 0 410 0 -410
2027 0 410 0 -410
2028 0 410 0 -410
2029 0 410 0 -410
2030 0 410 0 -410
2031 0 410 0 -410
2032 0 410 0 -410
2033 0 410 4941 -5351
2034 0 410 0 -410
2035 0 410 0 -410
2036 0 410 0 -410
2037 0 410 0 -410
2038 0 410 0 -410
2039 0 410 0 -410
2040 0 410 0 -410
2041 0 410 0 -410
2042 0 410 0 -410
2043 0 410 2620 -3029
2044 0 410 0 -410
2045 0 410 0 -410
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AÑO
COSTOS DURMIENTES DE HORMIGÓN
Flujo Proyecto (UF) Coste de
Inversión (UF)
Costos Mantenimiento
(UF)
Costos Renovación (UF)
2046 0 410 0 -410
2047 0 410 0 -410
2048 0 410 0 -410
2049 0 410 0 -410
2050 0 410 0 -410
2051 0 410 0 -410
2052 0 410 0 -410
2053 0 410 4941 -5351
2054 0 410 0 -410
2055 0 410 0 -410
2056 0 410 0 -410
2057 0 410 0 -410
2058 0 410 0 -410
2059 0 410 0 -410
2060 0 410 0 -410
2061 0 410 0 -410
2062 0 410 0 -410
2063 0 410 0 -410
2064 0 410 0 -410
2065 0 410 0 -410
2066 0 410 0 -410
2067 0 410 0 -410
2068 0 410 0 -410
2069 0 410 0 -410
2070 0 410 0 -410
2071 0 410 0 -410
2072 0 410 0 -410
2073 0 410 11593 -12002
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