Resumen de los distintos ensayos realizados en ferrocarril, distintos de los propios de estructuras sobre puentes. Ruido y vibraciones. Medidas de todo tipo en carriles, traviesas, sujeciones, aparatos de dilatación, motores, etc. Ensayos sobre material rodante, seguridad, confort,

1. Madrid JUNIO 2009
1 ª Jornada Técnica sobre:
Auscultación y sistemas de Gestión
Técnica de Infraestructuras
JUSTO CARRETERO PÉREZ
DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS
INGENIERO DE CAMINOS
Y ESPECIALIDADES. JEFE DE DIVISIÓN DE
1
DIRECCIÓN DEDE ESTRUCTURAS INSTRUMENTACIÓN Y ENSAYOS
DIRECCIÓN ESTRUCTURAS

2. ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN.
2. DEFINICIÓN DE AUSCULTACIÓN.
3. ACTIVIDADES DESARROLLADAS.
4. MAGNITUDES A MEDIR
5. EJEMPLOS DE AUSCULTACIÓN EN FERROCARRILES.
- VÍA (GENERALES, RUIDO Y VIBRACIONES)
- MATERIAL RODANTE
- EFECTOS DINÁMICOS EN TÚNELES
2
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

3. 1. INTRODUCCIÓN
SITUACIÓN ACTUAL Y FUTURO DEL FERROCARRIL:
- EN LOS ÚLTIMOS 15 0 20 AÑOS EL DESARROLLO DEL
FERROCARRIL HA SIDO IMPARABLE, EL MAYOR DE SU HISTORIA, Y
TANTO EN EL PRESENTE COMO EN EL FUTURO LO SEGUIRÁ
SIENDO.
- LA NECESIDAD DE IMPLANTAR UN SERVICIO DE CERCANIAS EN
LAS GRANDES CIUDADES COMO LA ALTA VELOCIDAD ENTRE
ELLAS ESTÁ SUPONIENDO UNO DE LOS MAYORES RETOS Y EL
MOTOR DE SU DESARROLLO.
3
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

4. 1. INTRODUCCIÓN (CONTINUACIÓN)
4
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

5. 1. INTRODUCCIÓN (CONTINUACIÓN)
- QUIZÁS POR PRIMERA VEZ, LOS FACTORES DE SEGURIDAD ESTÁN AL
MISMO NIVEL DE IMPORTANCIA QUE LOS DE CONFORT, CUMPLIMIENTOS
DE HORARIOS, Y MINIMIZACIÓN DE AFECCIONES MEDIOAMBIENTALES.
LA PREOCUPACIÓN ES GLOBAL.
- PRÁCTICAMANENTE TODAS LA ADMINISTRACIONES SE ESTÁN VIENDO
IMPLICADAS EN ESTE DESARROLLO: ESTATATAL, AUTONÓMICAS, Y
AYUNTAMIENTOS (METRO Y TRANVIAS). TODO EL FERROCARRIL: ANCHO
IBÉRICO, UIC, Y MÉTRICO. TODO HA EVOLUCIONADO.
- QUIZÁS NUNCA, LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS HABÍAN HECHO CRECER
TANTO LA AUSCULTACIÓN Y ENSAYOS FERROVIARIOS
5
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

6. 1. INTRODUCCIÓN (CONTINUACIÓN)
6
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

7. 1. INTRODUCCIÓN (CONTINUACIÓN)
UNA VISIÓN GLOBAL DE LA AUSCULTACIÓN FERROVIARIA:
- ABARCA LA MAYORIA DE LOS CAMPOS
* ESTRUCTURAS: VIADUCTOS
* TÚNELES
* MATERIAL RODANTE
* ELECTRIFICACIÓN: CATENARIA Y SUBESTACIONES
* MEDIOAMBIENTAL: RUIDO Y VIBRACIONES
* VÍA:
INTERACCIÓN CON EL RESTO
ELEMENTOS PROPIOS (CARRIL, TRAVIESAS, DESVÍOS …)
7
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

8. 2. DEFINICIÓN DE AUSCULTACIÓN.
“AUSCULTACIÓN” según DRAE:
Exploración de los sonidos producidos por los órganos …. de
…. con la ayuda de los instrumentos adecuados.
“AUSCULTACIÓN” EN INGENIERÍA CIVIL:
- OBSERVAR Y MEDIR MAGNITUDES FÍSICAS
- UTILIZAR DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS ADECUADOS
- REGISTRO POR CAMPAÑAS (ENSAYOS) O
CONTINUADO (MONITORIZACIÓN) EN EL TIEMPO.
- VISUALIZACIÓN, SEGUIMIENTO, … ANÁLISIS.
- PROTOCOLOS DE ACTUACIÓN
8
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

9. 2. DEFINICIÓN DE AUSCULTACIÓN (CONTINUACIÓN)
“DATOS A TENER EN CUENTA EN LA AUSCULTACIÓN”:
- DÓNDE Y QUÉ MEDIR ??
- DURACIÓN, FRECUENCIA (CONTINUA/CAMPAÑAS) ??
- ESTÁTICA O DINÁMICA
- QUÉ GUARDAR (VOLUMEN DATOS) ??
- CÓMO VER LOS RESULTADOS (T. Real) ??
“DECISIONES A TOMAR - EL COMO- “:
- TIPO DE SENSOR Y CONEXIONADO, TIPO DE
REGISTRO Y SOFTWARE DE CONTROL, TOPOLOGÍA DE
RED LOCAL Y SITEMA DE COMUNICACIONES, ETC...
9
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

10. 2. DEFINICIÓN DE AUSCULTACIÓN (CONTINUACIÓN)
“PUNTOS FUNDAMENTALES”:
- HABLAR CON EL INTERLOCUTOR ADECUADO (“EL
QUE SABE / EL TEÓRICO ”.)
- REDACCIÓN DEL PROYECTO DE AUSCULTACIÓN
(ESQUEMA, LOC., MAGN., EST/DIN, FREC, SENSORES, ....)
- QUÉ HACER CON LAS MEDIDAS Y SUS LÍMITES:
===> PROTOCOLOS
- DIFERENCIAR CLARAMENTE ENTRE EL QUE
INSTRUMENTA Y EL QUE ANALIZA. SE COMPLEMENTAN.
10
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

11. 3. ACTIVIDADES DESARROLLADAS.
AUSCULTACIÓN GENERAL
Estudio
Preliminar Inspección Proyecto de
inicial AUSCULTACIÓN ANÁLISIS DE
DATOS
Instrumentación Calibración y
pruebas de REGISTRO Y RESULTADOS
funcionamiento TRANSMISIÓN Y
DE DATOS CONCLUSIONES
EMISIÓN DE BASE DE DATOS Y
INFORMES PRESENTACIÓN WEB
PROTOCOLOS
ACTUACIÓN
11
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

12. 2. DEFINICIÓN DE AUSCULTACIÓN
12
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

13. 4. MAGNITUDES A MEDIR
DEPENDEN DE LA APLICACIÓN, PERO SON LAS CLÁSICAS:
 DESPLAZAMIENTOS/ASIENTOS RELATIVOS Y ABSOLUTOS: MEDIDOS
POR LVDTs, POTENTENCIÓMETROS, TRANSDUCTORES DE HILO,
EXTENSÓMETROS DE VARILLAS..
 ACELERACIONES (EN LOS TRES EJES).
 TENSIONES Y DEFORMACIONES RELATIVAS: EXTENSÓMETROS DE
BARRAS, GALGAS.
 PRESIONES: CÉLULAS DE CARGA (INTERFASES, BAJO CARRIL,
CABLES,…)
 LA VELOCIDADES DE VIENTO (RÁFAGAS). 2/3D.
 MEDIDAS DE TEMPERATURA EN INTERIOR Y SUPERFICIE DE LOS
DISTINTOS ELEMENTOS. (Humedad)
13
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

14. 5. EJEMPLOS DE AUSCULTACIÓN
- VIA. ENSAYOS DINÁMICOS EN TRAVIESAS Y CARRILES
14
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

15. 5. EJEMPLOS…. VIA
MEDIDAS ESTÁTICAS CON
CONTROL DE ESFUERZOS Y
DESPLAZAMIENTOS.
15
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

16. 5. EJEMPLOS…. VIA
MEDIDAS DINÁMICAS PARA ESTUDIO DE
COMPORTAMIENTO CAMBIOS DE VÍA.
16
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

17. 5. EJEMPLOS…. VIA. METRO DE MADRID.
ACELERACIONES Y TENSIONES EN LOSAS
MILITAR 8
MACHO
VISTA FRONTAL
P22
1 MALL B
R 2
A
+EX C
G A P21
Sin conector, N, 3
C
- F H B
E
conexión barra: A EXC
- C
4 G E D
SIGNAL
V 5 +SIGNA
A
L
B N D
P12 P11
C F
N
C
N H
C
La malla no se conectará ala barra de P1
medida.
Nomenclatura: P1, par 1. P11, par 1 cable 1. P12, par 1 P2
cable 2.
P2, par 2. P21, par 2 cable 1. P22, par 2 cable
2.
Par 1, P1. Excitación. Par 2, P2. Signal.
C (2 - Exc +), cable A (5 - Sig +), cable P21
P11 G (3 – Sig -), cable
E (3 – Exc -), cable P22
P12
MALLA Los números 1 al 5 son aplicables
17 B (1 - MALLA). cuando lleva un conector (que no es el
caso).
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

18. 5. EJEMPLOS…. VIA
MONITORIZACIÓN DESPLAZAMIENTOS, TENSIONES Y
TEMPERATURAS EN LA VÍA EN METRO DE BILBAO.
ARMARIO 1
30,00
25,00
20,00
ºC
15,00
10,00
5,00
0,00
16/10/03 0:00 18/10/03 0:00 20/10/03 0:00 22/10/03 0:00 24/10/03 0:00 26/10/03 0:00 28/10/03 0:00 30/10/03 0:00
Tiempo (h)
Tª Carril Tª Caja 11 Tª Amb Tª Caja 12
18
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

19. 19
ºC
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
29/10/03 0:00
30/10/03 0:00
31/10/03 0:00
01/11/03 0:00
02/11/03 0:00
LUTXANA
03/11/03 0:00
04/11/03 0:00
05/11/03 0:00
06/11/03 0:00
07/11/03 0:00
08/11/03 0:00
09/11/03 0:00
10/11/03 0:00
11/11/03 0:00
12/11/03 0:00
13/11/03 0:00
14/11/03 0:00
15/11/03 0:00
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS
16/11/03 0:00
17/11/03 0:00
18/11/03 0:00
Tª Amb
19/11/03 0:00
20/11/03 0:00
21/11/03 0:00
Día y hora
22/11/03 0:00
23/11/03 0:00
Tª carril
5. EJEMPLOS…. VIA
24/11/03 0:00
25/11/03 0:00
26/11/03 0:00
27/11/03 0:00
28/11/03 0:00
29/11/03 0:00
30/11/03 0:00
01/12/03 0:00
02/12/03 0:00
03/12/03 0:00
04/12/03 0:00
05/12/03 0:00
06/12/03 0:00
07/12/03 0:00
08/12/03 0:00
09/12/03 0:00
10/12/03 0:00
11/12/03 0:00
12/12/03 0:00
G1
1
2
3
4
OR A LA VÍA
Malla
+
-
G2
INTERIOR A
TRANSDUCTOR
DE HILO
MONITORIZACIÓN … ESQUEMAS METRO DE BILBAO.

20. 5. EJEMPLOS…. VIA - RUIDO
Proyecto NOEMIE, Ruido Corredor Mediterráneo
20
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

21. 5. EJEMPLOS…. VIA - RUIDO
Proyecto NOEMIE.
Martillo de impactos
21
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

22. 5. EJEMPLOS…. VIA - RUIDO
Proyecto NOEMIE. Alta velocidad. Ruido trenes al paso.
22
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

23. 5. EJEMPLOS…. VIA - RUIDO
NOEMIE Alta velocidad.
Medidas estáticas tren
estacionado.
23
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

24. 5. EJEMPLOS…. VIA - VIBRACIONES
NOEMIE AV. Martillo (atenuación vibraciones en carriles)
24
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

25. 5. EJEMPLOS…. VIA - VIBRACIONES
NOEMIE AV. Martillo (atenuación vibraciones en carriles)
Control TIEMPO REAL
25
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

26. 5. EJEMPLOS…. VIA - VIBRACIONES
NOEMIE AV. Martillo (atenuación vibraciones en carriles)
RESULTADOS 10,00
1,00
0,10
10 100 1000 10000
T.D. Horiz. Límite
26
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

27. 5. EJEMPLOS…. VIA - RUIDO
Ensayos de caracterización de la curva de
Móstoles. Medidas en interior y exterior de
viviendas.
El alcance de los resultados registrados se
limita a la obtención de los niveles
equivalentes diurnos y nocturnos para
cada una de las mediciones.
27
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

28. 5. EJEMPLOS…. VIA – RUIDO.
Caracterización de la vía en placa en el corredor mediterráneo
28
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

29. 5. EJEMPLOS…. VIA - RUIDO
COMPARACIÓN DE NIVELES PARA TREN EUROMED
MICROFONO A 3,5 METROS MICROFONO A 7,5 METROS
SISTEMA Leq SEL Lmáx L95 L50 L5 Leq SEL Lmáx L95 L50 L5
EDILON 101.4 107.4 108.9 91.6 99.6 106.0 95.4 101.4 98.2 90.6 95.1 97.7
RHEDA DYWIDAG 98.7 104.4 105.5 92.5 96.3 103.0 94.8 100.6 98.9 90.6 93.3 98.4
RHEDA 2000 102.1 107.9 110.2 94.8 100.1 106.8 95.9 101.7 100.1 90.8 94.7 103.5
STEDEF 100.0 105.8 106.5 93.9 97.9 104.1 94.1 99.9 98.3 89.8 92.5 97.7
BALASTO 96.0 101.9 106.7 86.4 92.4 100.9 90.3 96.3 95.3 84.4 88.6 94.2
GETRAC 96.7 102.9 104.7 90.4 94.6 101.4 91.9 98.1 95.9 88.7 90.6 95.5
ATD 95.9 102.4 103.5 88.0 93.7 101.0 91.2 97.7 95.6 86.4 89.9 94.8
SISTEMA EDILON - MICRÓFONO A 3,5 METROS
110.0
Caracterización vía
100.0
en placa corredor 90.0
dB
mediterráneo. 80.0
70.0
RESULTADOS 60.0
5
0
5
0
0
20
50
80
50
00
50
00
00
.5
0
12
20
31
50
80
50
31
12
20
31
50
80
12
Frecuencia (Hz)
Media_Talgo Media_Euromed Media_Arco
29
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

30. 5. EJEMPLOS…. VIA – VIBRACIONES.
Caracterización vía en placa corredor mediterráneo
30
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

31. 5. EJEMPLOS…. VIA – VIBRACIONES.
Caracterización vía en placa corr. Med. RESULTADOS.
SISTEMA EDILON - HILO EXTERNO VÍA I ACELERÓMETRO PLATAFORMA VIA II (Martillo HE-Via 2)
Traviesa_víaI Traviesa_víaII Plataforma_víaI Plataforma_víaII
20 0.0001475 0.0001605 0.0000130 0.0000030 0.100000
25 0.0000990 0.0001153 0.0000265 0.0000078
31.5 0.0000518 0.0001085 0.0000680 0.0000208 0.010000
40 0.0001735 0.0001610 0.0001395 0.0000350
50 0.0004353 0.0001560 0.0001983 0.0001005
m/s 2/N
0.001000
63 0.0005120 0.0001540 0.0003665 0.0001288
80 0.0005420 0.0002473 0.0007185 0.0001128
100 0.0009838 0.0002543 0.0016968 0.0001588 0.000100
125 0.0012238 0.0001860 0.0028340 0.0003545
160 0.0028948 0.0003128 0.0070045 0.0005358 0.000010
200 0.0029288 0.0003378 0.0066455 0.0004358 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250
250 0.0012215 0.0002428 0.0016653 0.0001188 Hz
Edilon RhedaDyw idag Rheda2000 Stedef Balasto Getrac ATD
ACELERÓMETRO PLATAFORMA VIA II (Martillo HI-Via 2)
SISTEMA EDILON - HILO EXTERNO VÍA I
0.100000
0.100000
0.010000
0.010000
0.001000
m/s 2/N
0.001000
m/s2/N
0.000100
0.000100
0.000010
0.000010
0.000001
20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250
0.000001
Hz
20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250
Edilon RhedaDyw idag Rheda2000 Stedef Balasto Getrac ATD Hz
Traviesa_víaI Traviesa_víaII Plataforma_víaI Plataforma_víaII
31
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

32. 5. EJEMPLOS…. VIA – ANALISIS VIBRATORIO LAV
JATIVA-VALENCIA
32
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

33. 5. EJEMPLOS…. VIA – ANALISIS VIBRATORIO
LAV JATIVA-VALENCIA. RESULTADOS. LEYES ATENUACIÓN, PREDICCIÓN DE
NIVELES, SOLUCIONES.
1.000
RMS
0 .0 1 0 0 0 0
RMS+ RMS
0.100 RMS- RMS+
Vel Potencial (RMS) RMS-
oci
Potencial (RMS+ ) 0 .0 0 1 0 0 0 Potencial (RMS)
dad
(m/ 0.010 Potencial (RMS+ )
Velocidad (m/sg2 )
Potencial (RMS-)
sg2
) Potencial (RMS-)
0 .0 0 0 1 0 0
0.001
0.000 0 .0 0 0 0 1 0
-1.1020
y = 0.0030x
y = 0.0059x -1 .6 9 5 1
0.000
1 10 100 0 .0 0 0 0 0 1
Distancia 1 10 100
Distancia
33
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

34. 5. EJEMPLOS…. LOCOMOTORAS - RUIDO
Ensayos de ruido en locomotoras. Registro
continuo y discriminación eventos (frenado,
Ch. 1 Leq 1s A Fuente :Bocina R 19/07/05 21h13m15 86.8 dB E 20/07/05 00h03m56
aceleración, bocina, etc..) Ch.
Ch.
Ch.
1
1
1
Leq 1s
Leq 1s
Leq 1s
A
A
A
Fuente :Decelerando
Fuente :Acelerando
Fuente :No codificado
R 19/07/05 21h13m15
R 19/07/05 21h13m15
R 19/07/05 21h13m15
77.8 dB
79.2 dB
82.3 dB
E 20/07/05 00h03m56
E 20/07/05 00h03m56
E 20/07/05 00h03m56
100
C 1 Leq 1s A Fuente :Bocina
h. R 19/07/05 21h20m43 90.2 dB R 19/07/05 21h20m58
100
95
95
90
90
85
85 80
75
80
70
75
65
70
20m44 20m46 20m48 20m50 20m52 20m54 20m56 20m58
SAT 60
Señal
Bocina
21h30 22h00 22h30 23h00 23h30 00h00
SAT
Señal
Ch. 1 Leq 1s A Fuente :Acelerando R 19/07/05 21h54m09 80.3 dB R 19/07/05 21h56m26 Bocina Decelerando Acelerando No codificado
90
88
86
Ch. 1 Leq 200m A
s R 19/07/05 18h57m07s000 63.9 dBR 19/07/05 19h27m06s800
84 80
78
82
76
80
74
78
72
76 70
74 68
66
72
64
70
54m10 54m20 54m30 54m40 54m50 55m00 55m10 55m20 55m30 55m40 55m50 56m00 56m10 56m20 62
SAT
Señal
Acelerando 60
1 h 0
9 0 1 h 5
9 0 1 h 0
9 1 1 h 5
9 1 1 h 0
9 2 1 h 5
9 2
34
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

35. 5. EJEMPLOS…. LOCOMOTORAS - RUIDO
Ensayos de ruido en locomotoras.
Resultados de los niveles de exposición
durante las jornadas laborales
LOCOMOTORA 269-308-3 CABINA 2
HORAS HORAS L eq,d (dBA)
DEDICADAS A LA DEDICADAS AL
CONDUCCIÓN DESCANSO Microfono 1 Microfono 2
8 0 82.1 81.8
7 1 81.5 81.2
6 2 80.9 80.6
5 3 80.1 79.8
4 4 79.1 78.8
35
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

36. 5. EJEMPLOS…. MATERIAL RODANTE
Niveles sonoros y vibratorios por impacto de máquinas
en toperas de la estación AVE de MADRID-ATOCHA.
36
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

37. 5. EJEMPLOS…. MATERIAL RODANTE
Medidas de velocidad de viento y presión sonora en
alta velocidad. Evaluación del Efecto ESTELA en línea
AVE de MADRID-LÉRIDA.
37
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

38. 5. EJEMPLOS…. MATERIAL RODANTE
ESTABILIDAD de Uds Cercanías, locomotoras, y
vagones. Ficha UIC 518
38
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

39. 5. EJEMPLOS…. MATERIAL RODANTE
CONTROL DE SEGURIDAD EN TIEMPO REAL.
CONTROL DE DESCARRILAMIENTO
VARIANDO PARÁMETROS DE
SISTEMA DE AMORTIGUAMIENTO.
39
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

40. 40
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS

41. 41
DIRECCIÓN DE ESTRUCTURAS