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ProyectoProyecto RECYTRACK: Elastomeric ecoRECYTRACK: Elastomeric eco friendlyfriendlyProyectoProyecto RECYTRACK: Elastomeric ecoRECYTRACK: Elastomeric eco--friendly friendly material based on endmaterial based on end--ofof--life tyres blended with life tyres blended with

organic bind resin for railway applicationsorganic bind resin for railway applications

Joan Cardona1, Robert Arcos2, Rafael Torres1, Montse Polo1

1AV Ingenieros2Laboratorio de Ingeniería Acústica y Mecánica, LEAM-UPC

PROYECTO RECYTRACK

LIFE 10 ENV/ES/000514

Índice de la presentación

1. Introducción

2. Soluciones elastoméricas

3. Actividades A1, A3 y A4

4 Actividad A2: diseño vibratorio de las soluciones4. Actividad A2: diseño vibratorio de las soluciones

5. Actividad A5: caracterización en infraestructura real

6. Resumen final

PROYECTO RECYTRACK


Introducción

Descripción general de RECYTRACK:

• Proyecto de investigación subvencionado por la CE a través del instrumento LIFE+ 2010

• Duración del proyecto: Octubre 2011 – Marzo 2015

• Presupuesto: 1.583.981 €

• Subvención: 45,97%

• Consorcio:• Consorcio:

Beneficiario coordinador: Beneficiarios asociados:

PROYECTO RECYTRACK


Introducción

Estructura de RECYTRACK:

A1. Definición requerimientos requerimientos

técnicos

A2. Diseño elementos

elastoméricosA4.

Implantación en obra

A5. Caracterización

vibratoria en infraestructura

l

A3. Prototipos

en obra

real

PROYECTO RECYTRACK


Introducción

Objetivos del proyecto:

Demostrar los beneficios ambientales y la factibilidad técnico-económica de la implementación de materiales elastoméricos respetuosos con el medio ambiente, basados en NFU’s, para aplicaciones ferroviarias.

• Revalorizar 1,5 millones de NFU en 10 años

• Reducir los niveles de vibración inducidos al terreno adyacente a la infraestructura

• Diseño de dos tipos de soluciones elastoméricas:

• Manta para superestructuras de balasto

• Tacos aislados para superestructura en placa

• Desarrollo de un modelo analítico para el diseño optimizado de las soluciones

• Implementación en obra para comprobar bondad de las soluciones

PROYECTO RECYTRACK


Soluciones elastoméricas

El proyecto desarrollará 2 tipos de soluciones elastoméricas:

Manta bajo balasto Tacos aislados para hormigón

• Elemento continuo bajo capa de balastoj p

• Aporta mayor elasticidad al sistema

Disminución de los costes de

El balsatoya aporta

elasticidad

mantenimiento habituales

Reducción de la energía vibratoria

• Elemento discreto en forma de bloque entre la losa y el bloque (“traviesa”) de hormigón

• Aporta elasticidad a un sistema rígido• Aporta elasticidad a un sistema rígido

Reducción de la energía vibratoria transmitida a la losa y al terreno

PROYECTO RECYTRACK


transmitida a la losa y al terreno

Actividades A1, A3 y A4

Tarea A1: Definición requerimientos técnicos y legales Líder:

• Definición de las especificaciones técnicas que deben cumplir las soluciones elastoméricas, como rigidez estática y dinámica, resistencia al agua, a la heladicidad y a la fatiga, y deflexión del carril y atenuación de vibraciones, entre otras.

• Identificación de los emplazamientos de ensayo en infraestructura real.

• Estudio de creación de un estándar español referente a elementos elastoméricos a base de revalorización de residuos.

Tarea A3: Prototipos

• Desarrollo de prototipos para el ensayo en laboratorio

Líder:

Desarrollo de prototipos para el ensayo en laboratorio

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Actividades A1, A3 y A4

•Ensayos de laboratorio para comprobar el grado de cumplimiento de los requerimientos

8

10

12

kN)

0

2

4

6

0 1 2 3 4 5

FUE

RZA

(k

LVDT MEDIA

(mm)

Tarea A4: Implantación en obra Líder:

• Fabricación piloto de 2 tramos de las soluciones elastoméricas (manta y tacos)

• Implantación de las soluciones en 2 tramos de infraestructura: Andalucía y Cataluña

PROYECTO RECYTRACK


Actividad A2. Diseño vibratorio de las soluciones

1. Consideraciones previas para el diseño vibratorio de las soluciones elastoméricas:

La generación de ibraciones es debida a las cargas• La generación de vibraciones es debida a las cargas generadas en el contacto rueda-carril.

• Dos tipos de excitaciones:

Excitación quasi-estática: debida a las componentes estáticas de las cargas de los ejes al moverse.

Excitación dinámica: debida a la variación de la rigidez del soporte + rugosidad.

• La excitación quasi estática domina la respuesta de la vía mientras la excitación dinánimca• La excitación quasi-estática domina la respuesta de la vía mientras la excitación dinánimca domina la respuesta vibratoria del terreno

El d l d t t id t d ti d it ióEl modelo de superestructura considera estos dos tipos de excitación

• Rango efectivo de frecuencias de interés: 20 < f < 80 Hz

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2. Principios del modelo:

Modelo de s perestr ct ra de parámetros distrib idos en el q e el carril se considera como• Modelo de superestructura de parámetros distribuidos en el que el carril se considera como una viga de Euler-Bernoulli.

• Fuerza de contacto traviesas-terreno:

Función continua en la dirección longitudinal a la vía.

Función rectangular en la dirección ortogonal a la vía.

• Terreno = semi-espacio homogéneo y viscoelástico definido por las constantes de Lamé, λ y μ, y el amortiguamiento de las ondas de compresión, P, y de cizalla, S.

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3. Modelos de las soluciones elastoméricas:

Para el diseño de las soluciones elastoméricas, se parte del modelo anterior y se añaden dichos , p yelementos.

Modelo de manta Modelo de vía en placaModelo de manta Modelo de vía en placa

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Actividad A5. Caracterización en infraestructura real

1. Protocolo de monitorizado:

Para cada uno de los dos emplazamientos donde se hayan instalado las soluciones elastoméricas desarrolladas, se elaborará un plan de monitorizado para su caracterización. El protocolo definirá cómo evaluar los siguientes aspectos:cómo evaluar los siguientes aspectos:

• Propiedades dinámicas (rigidez y amortiguamiento) de los elementos elastoméricos una vez instalados en infraestructura real.

• Propiedades dinámicas de los terrenos donde se instalen las soluciones elastoméricas, ya que se trata de in sistema acoplado.

• Disposición de sensores, tanto en la superestructura como en el terreno, para determinar la reducción de los niveles de vibración que introducen las soluciones elastoméricas.

• Diseño del postprocesado de las señales obtenidas en los diferentes ensayos• Diseño del postprocesado de las señales obtenidas en los diferentes ensayos.

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2. Desarrollo del monitorizado:

El it i d ll á b di t i i t lti l• El monitorizado se llevará a cabo mediante equipamiento multicanal

• Se registraran las señales en diferentes puntos de interés :• Se registraran las señales en diferentes puntos de interés :

Superestructura:

Carril traviesa plataforma y terreno adyacenteCarril, traviesa, plataforma y terreno adyacente.

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Terreno:

Para determinar el comportamiento de los campos cercano y lejano, se dispondrá un array de sensores de forma perpendicular al trazado ferroviario.

Para determinar las propiedades dinámicas de los terrenos, se dispondrá de un excitadorPara determinar las propiedades dinámicas de los terrenos, se dispondrá de un excitador electromecánico y se aplicará la técnica del continuous surface wave, CSW.

PROYECTO RECYTRACK



Rugosidad de las superficies de contacto:

Por ser uno de los mecanismos que intervienen en la generación de vibraciones (excitación dinámica).

PROYECTO RECYTRACK



Influencia de la rugosidad de carril sobre el nivel de vibración en pared de túnel

30

Ref Antes mantenimiento Después mantenimiento

50 0130 0

Antes mantenimiento Después mantenimiento Diferencia

10

15

20

25

30

ad [d

B]

30 0

40.0

50.0

110.0

120.0

130.0

ón [dB

]

-10

-5

0

5

0.0010.010.11

Nive

l de

rugo

sida

10.0

20.0

30.0

90.0

100.0

Nivel de vibració

-25

-20

-15

Longitud de onda, [m]

0.0

10.0

70.0

80.0

1.3

1.6

2.0

2.5

3.2

4.0

5.0

6.3

8.0

10.0

12.5

16.0

20.0

25.0

31.5

40.0

50.0

63.0

80.0

100.0

125.0

Frecuencia [Hz]

PROYECTO RECYTRACK


Resumen final

• Proyecto de investigación en sus primeros pasos, duración hasta 2015.

• Permitirá la revalorización de residuos (NFU’s) para obtener un producto apto para aplicación en superestructura ferroviaria.

Manta para superestructuras de balastop p

Tacos aislados para superestructura de losa con bloques de hormigón

• Entre otros parámetros, cumplirá con aislamiento de vibraciones.

• Para su diseño está desarrollando un modelo analítico de superestructura y para su validación se implantará en infraestructura real.

C l d i• Calendario:

2012: Diseño y test de prototipos.

2013: Producción serie test e implantación en obra.p

2014: Monitorizado vibratorio en infraestructura real y valoración de resultados.

Marzo 2015: Fin del proyecto

PROYECTO RECYTRACK


Gracias por su atención!!Gracias por su atención!!

Más información:

Joan Cardona: [email protected]

Web AV Ingenieros: www.avingenieros.com

Web RECYTRACK: www.life2010-recytrack.com

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