ES2536584B1 - Balasto desagregado con durabilidad y resistencia a la fragmentación mejoradas y procedimiento de obtención del mismo - Google Patents
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- E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
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Abstract
Balasto desagregado con durabilidad y resistencia a la fragmentación mejoradas y procedimiento de obtención del mismo.#Aplicable a infraestructuras ferroviarias compuesto de áridos de granulometría seleccionada de entre 25 mm y 100 mm recubiertos individualmente con una primera capa polimérica solidificada integrando dicha primera capa polimérica (2) un material elastomérico (3) granular, con gránulos de un tamaño inferior a los 4 mm, y de forma preferida inferior a los 2 mm, y estando dotado opcionalmente de una segunda capa polimérica (4) de recubrimiento.
Description
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DESCRIPCIÓN
Balasto desagregado con durabilidad y resistencia a la fragmentación mejoradas y procedimiento de obtención del mismo
Campo de la técnica
La presente invención concierne a un balasto de características de durabilidad y resistencia a la fragmentación mejoradas respecto a otros substratos de soporte ferroviarios.
La invención hace referencia igualmente al procedimiento de obtención de dicho balasto mejorado.
Estado de la técnica
El uso de balasto como sustrato de vías férreas es ampliamente conocido, pero presenta algunos inconvenientes.
En primer lugar el árido apto para este uso, debe reunir unas exigentes características, más exigentes cuanto mayor sea la velocidad de los trenes o la carga que transportan, siendo la viveza de las aristas del árido una de las características esenciales, pues es esa viveza la que proporciona estabilidad e impide que el balasto fluya y cause deformaciones en la vía con las vibraciones del tren. La dificultad de encontrar áridos que reúna todas las características solicitadas por los pliegues de prescripciones técnicas los encarece, y obliga a desplazarlos largas distancias, encareciéndolos aún más.
Otro problema reside en que las vibraciones a las que se somete el balasto por el paso de trenes, provocan que con los años los áridos se vayan redondeando, y pierdan sus cualidades, obligando a costosas tareas de mantenimiento, o a la reducción de las prestaciones de la vía.
Además la circulación de vehículos a gran velocidad produce ocasionales levantamientos de los áridos del balasto, y los proyectan contra los bajos del tren, pudiendo producir desperfectos.
Se conocen algunos productos y procedimientos para mitigar estos inconvenientes, como por ejemplo la invención descrita en el documento WO2011131621A1, donde anticipa la utilización de una capa de balasto impregnada con un componente que posteriormente se rocía con un segundo componente que produce una reacción, generando una capa protectora de poliuretano que aglutina el balasto y alarga su vida útil, pero a costa de dificultar su mantenimiento o sustitución, además de conseguir un resultado excesivamente monolítico, restándole mucha elasticidad al conjunto. Cabe
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mencionar también que la aplicación de dichos componentes químicos in-situ puede originar problemas de contaminación del entorno.
Otra alternativa conocida es la utilización de un polímero como recubrimiento individual de cada árido, tal y como se describe en el documento "Characterization of polyurethane coated railroad ballast behavior”, presentado en el 90° "Annual Meeting of the Transportation Research Board, Washington, DC” en enero de 2011. Esta solución evita los problemas de contaminación de la aplicación in-situ del recubrimiento polimérico del balasto, pero las caras de las piedras continúan siendo planas, sin relieve que mejore la trabazón.
Por último también es conocida la utilización de partículas granulares de material elastomérico, como por ejemplo a través del documento DE102007053146A1, que describe la mezcla de pequeñas partículas de material elastomérico entre el balasto, para proporcionarle cierta elasticidad y para mejorar la adherencia entre los áridos. El problema con esta realización es que las vibraciones tienden a estratificar los componentes del balasto, y que dichos gránulos de material elastomérico pueden muy fácilmente salirse del balasto y contaminar el entorno de la vía.
Breve descripción de la invención
La invención propuesta concierne a un balasto desagregado con durabilidad y resistencia a la fragmentación mejoradas para infraestructuras ferroviarias, compuesto por áridos de granulometría seleccionada de entre 25 mm y 100 mm recubiertos individualmente con una primera capa polimérica solidificada la cual integra un material elastomérico granular, con gránulos de un tamaño inferior a 4 mm, teniendo de forma preferida un tamaño inferior a los 2 mm.
Estos gránulos de material elastomérico quedan fijados en la superficie de los áridos por la solidificación del material polimérico, y permiten aumentar extraordinariamente la rugosidad del árido, pues le confieren protuberancias. Dichas protuberancias aportan una trabazón mejorada de unos áridos con otros gracias al aumento de su rugosidad, por la simple interferencia geométrica de dichas protuberancias y por el mayor coeficiente de fricción de estos materiales en comparación con el árido, con lo que la durabilidad y resistencia total del balasto se ve incrementada, además de su estabilidad conjunta frente a las vibraciones.
Además al interponer gránulos elastoméricos entre los áridos, las vibraciones pueden ser absorbidas por estos, sin que se produzca desgaste alguno de los mencionados áridos, de modo que se alarga la vida útil del balasto y su elasticidad, haciendo innecesaria la disposición de piezas elastoméricas entre las traviesas y el balasto o entre las vías y las traviesas. También se consigue una reducción del nivel de ruido
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producido por el paso de trenes, así como una reducción del fenómeno del vuelo de balasto al paso del tren. Además un árido tratado del modo propuesto que fuera proyectado contra los bajos del tren produciría menores daños, al estar recubierto con material elastomérico.
Opcionalmente se propone la disposición de una segunda capa de material polimérico, superpuesta al árido dotado del material elastomérico adherido con la primera capa polimérica, proporcionando dicha segunda capa polimérica un recubrimiento protector del material elastomérico, y una fijación incrementada.
Esta disposición permite que se utilicen áridos que, antes de recibir el recubrimiento propuesto, no disponen de las características requeridas para su uso como balasto ferroviario, ya sea porque sus aristas no son suficientemente vivas, o por otra razón. De este modo se pueden utilizar, por ejemplo, balastos viejos y desgastados, o áridos de descarte de cantera, o materiales de construcción recuperados, o balastos de cantera que no cumplen los exigentes requisitos exigidos por las normativas para su uso como balasto de vías férreas, por ejemplo por la normativa UNEDEN 13450D2003. Esta y otras normativas similares limitan mucho el tipo de áridos utilizables, pero el recubrimiento propuesto incrementa las propiedades del árido inicial, con lo que se puede conseguir que un árido que inicialmente no cumpliera dicha u otra norma, tras el tratamiento si que la cumpla y pueda ser utilizado, ampliando así el abanico de piedras utilizables como materia prima, pudiendo utilizar materiales mucho más económicas y fáciles de encontrar que el árido habitual. Esto también permite encontrar fuentes de suministro más próximas y reducir los costes logísticos.
El material elastomérico granular puede proceder del triturado de material recuperado, como por ejemplo neumáticos, lo que valoriza un residuo altamente contaminante, y permite darle un nuevo uso, además de aprovechar sus propiedades con un coste competitivo.
Opcionalmente el material polimérico será un material de la familia de los poliuretanos, ya que sus propiedades de elasticidad y resistencia, así como su proceso de secado y la compatibilidad con las otras materias primas contempladas lo hacen un material óptimo, al permitir su aplicación líquida y su rápida solidificación. Además una vez completado el proceso de secado no desprende contaminantes al entorno.
El procedimiento aplicado para la obtención del balasto objeto de la presente invención consiste en la aplicación, en forma líquida, de la primera capa de material polimérico encima del árido. Este procedimiento puede llevarse a cabo como ejemplo no limitativo, mediante el rociado o vertido del producto polimérico sobre un árido extendido que es transportado por una cinta transportadora calada, o por la inmersión
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de dicho árido dentro de un tanque que contiene dicho material polimérico, y que posteriormente es extraído y dispersado para proceder a su secado desagregado, mediante por ejemplo un transportador vibratorio.
El material elastomérico granular puede ser integrado al árido, según un primer ejemplo de realización no limitativo, mediante su mezcla con el material polimérico líquido antes de su aplicación sobre el árido, o según un segundo ejemplo de realización, puede ser adherido al árido ya impregnado del material polimérico pero antes del secado de este, por ejemplo mediante el esparcido o volcado del dicho material elastomérico por encima del árido, estando este extendido sobre una cinta transportadora calada, o sobre un transportador vibratorio. Otra posibilidad de aplicación del material elastomérico es mediante la inmersión mediante vibración del árido impregnado con el material polimérico, antes de su secado, en un tanque lleno de dicho material elastomérico granular.
El material polimérico puede ser, de forma ilustrativa no limitativa, del tipo que solidifica en contacto con la humedad, o por evaporación de fracciones volátiles, o por secado por calor, o al reaccionar al aplicar un segundo componente, en este caso el procedimiento hasta ahora descrito iría seguido de la aplicación de este segundo componente para desencadenar la solidificación.
Opcionalmente se ha previsto la inclusión de una segunda capa de material polimérico de recubrimiento, para asegurar la completa adhesión del material elastomérico al árido. Esta segunda capa puede ser aplicada de un modo análogo al modo de aplicación de la primera capa.
Este procedimiento de tratamiento del árido para la obtención del balasto propuesto, puede ser desarrollado mediante una planta de tratamiento, de un tamaño suficientemente reducido como para poder ser transportada por carretera o por tren hasta un emplazamiento próximo al emplazamiento donde el balasto debe ser instalado. Esta posibilidad reduce nuevamente los costes de producción, al reducir los transportes de las materias primas.
Breve descripción de las figuras
Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de un ejemplo de realización que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que se han destacado ex profeso los tamaños de los gránulos de material elastomérico así como el grosor de los recubrimientos, en los que:
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la Fig. 1 muestra una sección de un árido sobre el que se ha aplicado una primera capa polimérica, a la que se han adherido una pluralidad de gránulos de material elastomérico antes de su solidificación;
la Fig. 2 muestra una sección del mismo árido mostrado en la Fig. 1, sobre el que se ha aplicado una segunda capa polimérica para reforzar la fijación de los gránulos; la Fig. 3 muestra una sección de un árido sobre el que se ha aplicado una primera capa polimérica de una mezcla de dicho producto polimérico con los gránulos de material elastomérico, quedando estos últimos embebidos en dicha primera capa; la Fig. 4 muestra una sección del mismo árido mostrado en la Fig. 3, sobre el que se ha aplicado una segunda capa polimérica para reforzar la fijación de los gránulos; y la Fig. 5 muestra una vista esquemática del balasto conformado por una pluralidad de los áridos mostrados en una cualquiera de las primeras cuatro figuras, mostrando como la interferencia geométrica de los gránulos de material elastomérico confiere al conjunto de mayor estabilidad.
Descripción detallada de un ejemplo de realización
Como puede verse en las figuras 1 a 4 adjuntas, el recubrimiento para áridos 1 propuesto permite la obtención de unos áridos dotados de protuberancias. Estas protuberancias, al amontonar una pluralidad de estos áridos 1 para conformar una base de balasto para una vía férrea, generan una interacción geométrica de unas protuberancias con otras, incrementando en gran manera la estabilidad del conjunto (Fig. 5).
En la Fig. 1 puede verse un árido que ha sido recubierto con una primera capa polimérica 2, sobre la que se han adherido los gránulos de material elastomérico 3, en la Fig. 2 se muestra esta misma configuración pero dotada de una segunda capa polimérica 4 que refuerza la fijación del material elastomérico 3.
En la Fig. 3 puede verse un árido que ha sido recubierto con una primera capa polimérica 2 que había previamente mezclada con los gránulos de material elastomérico 3, los cuales, al aplicar dicha primera capa polimérica 2 han quedado adheridos al árido 1. En la Fig. 4 se muestra esta misma configuración pero dotada de una segunda capa polimérica 4 que refuerza la fijación del material elastomérico 3. Estas protuberancias añadidas permiten incrementar de tal modo la estabilidad del conjunto, que se pueden utilizar como materia prima áridos que habrían sido descartados para su uso como balasto, debido a no tener suficiente trabazón y resistencia, normalmente debido a no tener unas aristas suficientemente vivas, o a estar demasiado redondeados. Esta carencia se ven compensadas por las protuberancias añadidas. Además permite una mayor irregularidad de la granulometría
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del balasto, ya que la cohesión del conjunto ya no depende de la correcta interacción entre las aristas de los áridos. Esta característica permite que se utilice como materia prima para la producción del balasto propuesto materiales más económicos y accesibles que los habituales, como por ejemplo balasto viejo desgastado recuperado, áridos que no han superado las pruebas exigidas para su uso como balasto, cascotes de obra, áridos con una granulometría no aceptada para su uso como balasto habitual, áridos con aristas redondeadas, etc.
Al ser, las mencionadas protuberancias, de un material elastomérico se consigue que además de una gran estabilidad el balasto tenga ciertas propiedades elásticas, y sea capaz de absorber vibraciones sin desgastarse. Esta propiedad repercute en una mayor durabilidad, un menor mantenimiento, un menor nivel de ruido al paso del tren, y una mayor seguridad.
Dicho material elastomérico 3 puede estar formado total o parcialmente por caucho procedente de neumáticos triturados, material económico que constituye una revalorización de un residuo.
El procedimiento de producción empleado en los áridos 1 mostrado en las Fig. 1 y 2, consiste, solamente a modo de ejemplo no limitativo, en transportar los áridos 1 esparcidos sobre una cinta transportadora, sobre de la cual se disponen unos medios de aplicación, que aplican la primera capa polimérica 2 sobre los áridos 1. A continuación dichos áridos 1 impregnados son introducidos en un tanque que contiene dicho material elastomérico 3 granular. Una pluralidad de gránulos quedan aleatoriamente adheridos a la cara exterior de cada árido 1 debido a que la primera capa polimérica 2 aún no ha solidificado. A continuación se extraen dichos áridos 1 de dicho tanque, y se procede a la solidificación de la primera capa polimérica 2. Dicho proceso dependerá del polímero elegido, y podría incluir etapas de secado por tiempo, secado por calor, o aplicación de un componente reactivo. Esta etapa puede ser seguida opcionalmente de la aplicación y solidificación de la segunda capa polimérica 4.
En el caso de los áridos mostrados en las Fig. 3 y 4, el proceso de producción puede constar, a modo de ejemplo no limitativo, de una etapa de mezclado del material elastomérico 3 granular con el material polimérico, para a continuación verter la mezcla sobre una cinta transportadora calada que transporta los áridos 1, aplicándose así simultáneamente la primera capa polimérica 2 y el material elastomérico 3, para proceder a su solidificación, y a la aplicación opcional de la segunda capa polimérica 4.
Claims (13)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. - Balasto desagregado con durabilidad y resistencia a la fragmentación mejoradas para infraestructuras ferroviarias compuesto de áridos de granulometría seleccionada de entre 25 mm y 100 mm recubiertos individualmente con una primera capa polimérica solidificada caracterizado por que dicha primera capa polimérica (2) integra un material elastomérico (3) granular.
- 2. - Balasto según reivindicación 1 caracterizado por que el tamaño de los gránulos de material elastomérico (3) es menor a 4 mm.
- 3. - Balasto según reivindicación 1 o 2 caracterizado por que una segunda capa polimérica (4) solidificada se encuentra dispuesta recubriendo individualmente cada árido (1) y la correspondiente primera capa polimérica (2) integrando el citado material elastomérico (3) granular.
- 4. - Balasto según reivindicación 1, 2 o 3 caracterizado por que al menos parte del árido (1) utilizado es un árido recuperado.
- 5. - Balasto según reivindicación 4 caracterizado por que al menos parte del árido (1) utilizado es uno seleccionado de entre lo que siguen: balasto desgastado recuperado, cascotes de obra, balasto de baja calidad de cantera, o balasto con una granulometría inferior a los 40 mm.
- 6. - Balasto según cualquier reivindicación de 1 a 5 caracterizado por que al menos una parte de dicho material elastomérico (3) granular es un material recuperado procedente de neumáticos triturados.
- 7. - Balasto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que al menos una de dichas capas poliméricas (2, 4) está realizada a partir de un poliuretano.
- 8. - Procedimiento para la obtención de balasto desagregado con durabilidad y resistencia a la fragmentación mejoradas para infraestructuras ferroviarias caracterizado por que comprende proporcionar un recubrimiento individual a unos áridos (1) de granulometría seleccionada de entre 25 mm y 100 mm con al menos una primera capa polimérica (2) que integra un material elastomérico (3) granular.
- 9. - Procedimiento según reivindicación 8 caracterizado por que comprende añadir en una primera etapa dicha primera capa polimérica (2) en una forma líquida susceptible de solidificar sobre el árido (1) e integrando dicho material elastomérico, y una segunda etapa que comprende añadir una segunda capa polimérica (4) en forma líquida susceptible de solidificar, superpuesta a dicha primera capa polimérica (2) y al material elastomérico (3) granular.
- 10. - Procedimiento según reivindicación 9 caracterizado por que dicha segunda capa polimérica (4) se añade tras la solidificación de la primera capa polimérica (2).
- 11. - Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10 caracterizado por que dicho material elastomérico (3) granular es mezclado con el material5 polimérico líquido que forma la primera capa polimérica (2) antes de su aplicación sobre el árido (1).
- 12. - Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10 caracterizado por que dicho material elastomérico (3) granular es añadido a dicho árido (1) tras la aplicación de la primera capa polimérica (2) líquida y antes de su solidificación.10 13.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12 caracterizadopor que se utiliza un árido (1) al menos parcialmente recuperado.
- 14.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 caracterizado por que por que al menos una parte de dicho material elastomérico (3) granular utilizado es un material recuperado procedente de neumáticos triturados.15 15.- Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones de 8 a 14caracterizado por que los gránulos de material elastomérico (3) utilizados tienen un tamaño inferior a los 4 mm.
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