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Las heladas, uno de los principales problemas de los suelos ferroviarios en invierno

En ingeniería ferroviaria, cuando hablamos de "plataforma" nos referimos a la infraestructura superficial materializada mediante las obras de tierra y de fábrica que se destina al sustento de los elementos que conforman la superestructura de la vía. Por su propia constitución, no está exenta de sufir problemas atmosféricos y, ahora que se acerca el invierno, uno de los problemas más comunes son las heladas. ¿Quieres conocer qué materiales son los más problemáticos? 

Cuando las temperaturas son muy bajas, en determinados suelos sensibles a las heladas se producen lentejones que pueden llegar a ser de varios centímetros de espesor. Cuando el agua se congela, la expansión puede llegar a ser del orden del 10%, llegando a producirse levantamientos de vía de hasta 20 centímetros. Cuando comienza el deshielo, se liberan grandes cantidades de agua que se acumulan en las capas inferiores del terreno, lo que provoca una fuerte reducción de la capacidad portante del mismo.

 

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Fotografía: Fotocitizen (Pixabay)

 

Dicha sensibilidad de los terrenos frente a las heladas depende, mayoritariamente, de los siguientes factores:

  • Índice de las heladas en grados-día, que es la suma de los productos de los días con heladas multiplicados por la temperatura de la helada.
  • Coeficiente de irregularidad U (U es la relación entre el peso de de los granos con un diámetro de 0-60 mm respecto a los que tienen un diámetro de 0-10mm. Cuanto mayor sea U mayor resulta la compactabilidad de las mezclas de arena y grava).
  • Capilaridad del suelo.

El índice de heladas suele obtenerse como producto de Tu · t (temperatura del aire multiplicada por el tiempo). El total de los grados-día se calcula sumando los grados-día diarios superiores o inferiores a cero para la totalidad de la temporada de heladas y hallando la curva de frecuencias acumuladas de los grados-día. Entonces, el índice de heladas es la diferencia negativa máxima entre la suma de los grados-día de un invierno.

 

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Esquema de obtención del índice de heladas. Fuente: Manual de vía.

 

Según el criterio de Casagrande, se considera que un suelo es resistente a la congelación cuando, para un grado de irregularidad U > 15, no existan más del 3% de partículas hasta 0,02 mm y, con U < 5, no existan más del 10% de partículas del mismo tamaño. Cabe destacar que en la antigua norma NAV 2-1-0.0, de mayo de 1982, se clasificaban los suelos según su sensibilidad al hielo en:

  • Suelos no heladizos.
  • Suelos sensibles al hielo.
  • Suelos muy sensibles al hielo.

 

Esto nos permite disponer de diferentes criterios para emplear unos materiales u otros en el proyecto. Los suelos no heladizos son aquellos en los cuales la acción del hielo no introduce deformaciones inaceptables de la vía. Por el contrario, un suelo sensible al hielo es el que sufre deformaciones debidas a la formación de cristales de hielo.

 

Ferrocarril2

Fotografía: CharlieYoon (Pixabay) 

 

Pero es importante tener en cuenta que un suelo, en principio no heladizo, puede pasar a serlo bajo unas determinadas condiciones, como por ejemplo, si se produce un aumento determinado del porcentaje de limos o de arcillas (material muy expansivo). Por otra parte, los suelos totalmente orgánicos no son heladizos, pero una pequeña cantidad de elementos finos de origen mineral puede variar esta cualidad. En cuanto a los suelos minerales, puede decirse que son heladizos en las condiciones siguientes:

  • Las gravas con más de un 20% de elementos inferiores a 0,02mm.
  • Las arenas limosas con más de un 15% de estos elementos.
  • Las arcillas con índice de plasticidad superior a 12.

 

Finalmente y a modo de resumen, diremos que los materiales que resultan muy heladizos son los siguientes:

  • Los limos y limos arenosos.
  • Las arenas finas limosas con más del 15% de partículas menores de 0,02 mm.
  • Las arcillas poco plásticas con índice de plasticidad inferior a 12.
  • Las arcillas estratificadas de carácter heterogéneo.

 

Ahora que ya conoces qué suelos son los más problemáticos en condiciones climáticas extremas, podrás diseñar y construir un proyecto ferroviario con mayor acierto. 

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