El peralte de una vía férrea o la inclinación de una carretera (también denominado peralte , pendiente transversal o caída transversal ) es la tasa de cambio de elevación (altura) entre los dos carriles o bordes de la carretera. Normalmente es mayor cuando la vía férrea o la carretera son curvas; elevar el carril exterior o el borde exterior de la carretera crea una curva peraltada , lo que permite que los vehículos se desplacen por la curva a velocidades mayores de las que serían posibles si la superficie fuera nivelada.
En los ferrocarriles, la peralte ayuda a que el tren gire en una curva, evitando que las bridas de las ruedas toquen los rieles, minimizando la fricción, el desgaste y el chirrido de los rieles .
Las principales funciones del cant son las siguientes:
El peralte necesario en una curva depende de la velocidad prevista de los trenes y del radio . Sin embargo, puede ser necesario seleccionar un valor de compromiso en el momento del diseño, por ejemplo, si los trenes de movimiento lento pueden utilizar ocasionalmente vías destinadas a trenes de alta velocidad .
En general, el objetivo es que los trenes circulen sin contacto entre las bridas , lo que también depende del perfil de los neumáticos de las ruedas. Hay que tener en cuenta las diferentes velocidades de los trenes. Los trenes más lentos tenderán a hacer contacto entre las bridas y el riel interior en las curvas, mientras que los trenes más rápidos tenderán a circular hacia el exterior y hacer contacto con el riel exterior. Cualquier contacto provoca desgaste y puede provocar descarrilamientos . Muchas líneas de alta velocidad no permiten trenes de mercancías más lentos, en particular con cargas de eje más pesadas. En algunos casos, el impacto se reduce mediante el uso de lubricación de bridas .
Lo ideal sería que la vía tuviera traviesas ( durmientes de ferrocarril ) más espaciadas y una mayor profundidad de balasto para absorber las mayores fuerzas ejercidas en la curva.
En los extremos de una curva, la cantidad de peralte no puede cambiar de cero a su máximo inmediatamente. Debe cambiar (rampa) gradualmente en una curva de transición de vía . La longitud de la transición depende de la velocidad máxima permitida; cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la longitud requerida.
Para los Estados Unidos, con un peralte máximo desequilibrado estándar de 75 mm (3 pulgadas), la fórmula es la siguiente:
donde es la peralte en pulgadas, es la curvatura de la pista en grados por cada 100 pies y la velocidad máxima en MPH.
El valor máximo del peralte (la altura del carril exterior por encima del carril interior) para un ferrocarril de ancho estándar es de aproximadamente 150 mm (6 in). [ cita requerida ] Para los ferrocarriles de alta velocidad en Europa, el peralte máximo es de 180 mm (7 in) cuando no se permiten trenes de mercancías lentos. [1]
En Estados Unidos, el peralte desequilibrado de las vías ( peralte insuficiente ) está limitado a 75 mm (3 in), aunque se permiten 102 mm (4,0 in) mediante una exención. El valor máximo para los ferrocarriles europeos varía según el país, algunos de los cuales tienen curvas con más de 280 mm (11 in) de peralte desequilibrado para permitir el transporte a alta velocidad. Los valores más altos son solo para trenes inclinados , porque sería demasiado incómodo para los pasajeros en vagones de tren convencionales. [2]
Idealmente, la cantidad de peralte , dada la velocidad de un tren, el radio de curvatura y el ancho de la vía, la relación
debe cumplirse, con la aceleración gravitatoria. Esto se deduce simplemente de un equilibrio entre el peso, la fuerza centrífuga y la fuerza normal. En la aproximación se supone que el peralte es pequeño en comparación con el ancho de vía. A menudo es conveniente definir el peralte desequilibrado como la cantidad máxima permitida adicional de peralte que requeriría un tren que se desplazara más rápido que la velocidad para la que se diseñó el peralte, fijando la velocidad máxima permitida . En una fórmula esto se convierte en
con la curvatura de la pista, que es también el giro en radianes por unidad de longitud de pista.
En los Estados Unidos, la velocidad máxima está sujeta a reglas específicas. Al completar , y los factores de conversión para las unidades habituales de los EE. UU., la velocidad máxima de un tren en una vía curva para una deficiencia de peralte dada o un peralte desequilibrado se determina mediante la siguiente fórmula:
con y en pulgadas, el grado de curvatura en grados por cada 100 pies y en MPH.
En Australia, la Australian Rail Track Corporation está aumentando la velocidad en curvas con un radio de más de 800 metros (2625 pies) reemplazando las traviesas de madera por otras de hormigón para poder aumentar el peralte. [3]
Los propios rieles suelen estar inclinados hacia dentro entre un 5 y un 10 por ciento aproximadamente.
En 1925, aproximadamente 15 de los 36 principales ferrocarriles estadounidenses habían adoptado esta práctica. [4]
En ingeniería civil , la inclinación se suele denominar pendiente transversal o peralte. Ayuda a drenar el agua de lluvia de la superficie de la carretera. A lo largo de secciones rectas o con curvas suaves, la mitad de la carretera normalmente es más alta que los bordes. Esto se llama "corona normal" y ayuda a eliminar el agua de lluvia de los costados de la carretera. Durante las obras viales que involucran tramos de calzada temporal, la pendiente puede ser opuesta a la normal (por ejemplo, con el borde exterior más alto), lo que hace que los vehículos se inclinen hacia el tráfico que viene en sentido contrario. En el Reino Unido, esto se indica en las señales de advertencia como "peralte adverso".
En curvas más pronunciadas, el borde exterior de la curva se eleva o peralta para ayudar a los vehículos a pasar por la curva. La cantidad de peralte aumenta con la velocidad de diseño y con la inclinación de la curva.
Una curva con peralte se describe como lo opuesto a una curva peraltada o una curva con peralte negativo, que es más baja en el exterior de una curva que en el interior. [5] [6] Las curvas con peralte son temidas y celebradas por los conductores expertos. [7] [8] El manejo en ellas es un factor importante en el control experto del vehículo, tanto en pistas de una sola pista como en automóviles; tanto en vehículos propulsados por motor como en vehículos propulsados por humanos; tanto en circuitos cerrados como fuera de ellos; y tanto en superficies pavimentadas como fuera de ellas. [ cita requerida ]
En los circuitos de carreras, son uno de los pocos factores de ingeniería a disposición de un diseñador de circuitos para desafiar y poner a prueba las habilidades de los pilotos. [9] Las curvas con peralte fueron descritas por una guía de entrenamiento para futuros corredores como "las curvas más difíciles que encontrará" en la pista. [10] Muchos circuitos notables como Riverside International Raceway combinan curvas con peralte con curvas elevadas y de enlace para un desafío adicional para el piloto. [11]
En la calle, son una característica de algunas de las carreteras pavimentadas más famosas del mundo, como The "Dragon" (US 129) a través de Deals Gap [12] y "Diamondback" (NC 226A) en Carolina del Norte, [13] la Ruta 78 en Ohio, [14] la Ruta 125 en Pensilvania, [15] la Ruta 33 en California, [16] y el Triángulo de Betws-y-Coed en el Parque Nacional Snowdonia en Gales. [17]
Para los ciclistas de montaña y motociclistas en senderos y pistas de tierra, las curvas peraltadas también son un desafío y pueden ser una característica diseñada del recorrido o una característica natural de los senderos de una sola pista. [18] [19] [20] [21] En ciclocross , las secciones peraltadas son muy comunes ya que los recorridos serpentean alrededor de las crestas, lo que agrega dificultad.
La inclinación en los circuitos de carreras virtuales se controla cuidadosamente mediante simuladores de carreras de videojuegos para lograr el nivel de dificultad deseado por el diseñador. [9]
Se realizará la reinstalación de hormigón de todas las curvas de menos de 810 metros de radio, utilizando alrededor de 220.000 traviesas para aumentar la deficiencia de peralte y la peralte, lo que permitirá aumentar la velocidad de los trenes y reducir aún más los tiempos de tránsito.
Curva con pendiente negativa: una curva con pendiente negativa es lo opuesto a una curva peraltada. Es más baja en el exterior de una curva que en el interior.
Las curvas cerradas y algunas curvas peraltadas hacen de esta carretera una delicia.
Curvas con desniveles: estas son las curvas más difíciles que encontrarás...
Riverside International Raceway es un buen ejemplo de un circuito sin curvas aisladas: cada curva está combinada con otra, o peraltada, sin peralte, en ascenso o en descenso.
[Una de] las dos peores curvas [es] "Guardrail cliff", una pronunciada pendiente hacia la izquierda...
[Ofrece] todo tipo de curvas: curvas cerradas y con peralte, curvas amplias y en es que me hacen ir de un lado a otro de la moto mientras busco con el pie la marcha adecuada.
no ofrece descanso debido al radio decreciente, peraltes, curvas ciegas y cerradas.
La Ruta 33 lo tiene todo. Atraviesa las montañas de Santa Ynez y se adentra en el valle de Cuyama de maneras implacablemente interesantes. Eso incluye cambios de elevación en mitad de las curvas, horquillas con peralte, curvas cerradas con radios estrechos y rectas lo suficientemente largas como para alcanzar la velocidad terminal. Son 116 kilómetros de puro entretenimiento.
