El balasto es clave en la estabilidad de las vías férreas, pero su desempeño puede verse afectado por la filtración de finos y la saturación del terreno. En este contexto, los geosintéticos se integran al diseño geotécnico como una solución confiable para reforzar, drenar y preservar tanto el alineamiento como la nivelación de las vías de tren. 

El análisis geotécnico de una vía férrea abarca cada componente de la supraestructura, desde el riel hasta la subrasante. Este último es entendido comúnmente como el terreno natural. En algunas ocasiones, la subrasante también puede referirse a la capa que se encuentra inmediatamente debajo de las vías de tren. Pues bien, entre los diversos elementos que se encuentran entre los rieles y la subrasante está el balasto.  

¿Qué es el balasto y para qué sirve? 

El balasto es una capa granular, sin finos, que debe aportar estabilidad vertical y lateral a los durmientes, elementos mecánicos que, a su vez, soportan la carga mecánica de la rueda. El balasto, pues, recibe y distribuye las cargas que transmiten los durmientes. Específicamente, distribuye tales esfuerzos hacia las capas del subbalasto y la subrasante. Por todo ello, el balasto juega un papel crucial no solo en la estabilidad y alineación, sino en el drenaje de la vía de tren. 

 

Precisamente, el buen desempeño del balasto puede verse comprometido por factores asociados a la filtración de finos, la saturación del terreno o la pérdida de capacidad portante en la base. Debido a su función de drenaje, se le considera una capa hidráulica. Así que también es indispensable que su composición evite acumulación de agua, ya que esto puede saturar el sistema ferroviario. 

Problemas que puede sufrir el balasto y sus capas inferiores 

Uno de los principales problemas que enfrenta el balasto es la contaminación por finos, ya sea por filtración desde la subrasante, por desgaste del material o por arrastre superficial. Esta contaminación disminuye la permeabilidad y rigidez del balasto, por lo que aumenta su deformabilidad. 

Por su parte, una subrasante saturada no solo contamina de finos al balasto, sino que puede llevar a asentamientos, licuación, suelos expansivos y suelos comprensibles. Eventualmente, estas problemáticas derivan en inestabilidad y colapsos de la supraestructura de las vías de tren.  

¿Cómo se puede contaminar el balasto? 

• Ejemplos concretos de la contaminación del balasto por finos es el arrastre de material desde taludes inestables.  

• En otros escenarios, si las vías de tren se encuentran cerca de una zona volcánica, la ceniza también puede ser un contaminante potencial del balasto.  

• La presión de poro puede subir lodo de una subrasante en la que predominen los finos y que ya se encuentre saturada.  

¿Cómo reducir estos problemas en el balasto de las vías de tren? 

Al respecto, la Dra. Alexandra Ossa hace una recomendación directa y severa al diseñar infraestructura ferroviaria: “Más que el espesor de la vía, [se deben] analizar las condiciones geotécnicas”. Así lo expuso para su ponencia en el IV Simposio Técnico organizado por la SMIG y Maccaferri el pasado 12 de junio. 

Para el caso, la ingeniera no solo compartió los principios teóricos en torno a la función del balasto en los trenes, sino que observó el valor de las soluciones geosintéticas para contrarrestar contaminación de finos. Como ejemplo, mencionó que en el proyecto del Tren Interoceánico se están llevando a cabo trabajos para rescatar el subbalasto con geosintéticos.  

Geosintéticos: ¿para qué integrarlos al balasto? 

Si bien el desgaste de las rocas, la litografía, la densidad de materiales y la dureza de las rocas son análisis indispensables al componer el balasto para vías de tren, materiales innovadores como los geosintéticos son excelentes aliados para mejorar el suelo y restar filtración de finos.  

Un ejemplo contundente es que, la colocación de geotextiles no tejidos entre el balasto y la subrasante cumple la función de separar ambos materiales. Por lo tanto, este tipo de geosintéticos evita que los finos migren hacia el balasto.  

Asimismo, geosintéticos como las geomallas son materiales que pueden brindar refuerzo basal en suelos blandos, al incrementar su capacidad portante. En ese sentido, estos materiales resultan idóneos para mejorar la eficiencia de los espesores en las capas de las vías de tren, particularmente, en el balasto y la subrasante.  

5 beneficios de los geosintéticos en vías de tren 

• Aumentan la capacidad portante del suelo para evitar asentamientos diferenciales.  

• Ayudan al confinamiento lateral de los materiales para respetar el derecho de vía o espacio disponible. 

• Disminuyen el efecto de membrana tensionada (el esfuerzo de deformación generado por las cargas aplicadas desde las ruedas del tren). 

• Optimizan transferencia de las cargas en las vías férreas, ya que los geosintéticos ayudan a distribuir los pesos. 

• Refuerzan no solo el balasto, sino la subbase para reducir la migración de finos.  

Con todo ello, los geosintéticos contribuyen a reducir la frecuencia de mantenimiento, así como la reposición del balasto. Esto último, cabe destacar, es una de las tareas más recurrentes para la conservación de infraestructura ferroviaria. Además de disminuir mantenimiento, en algunas ocasiones, implementar mejoras en el balasto puede ayudar a corregir, incluso, problemas en las capas inferiores.  

Elegir geosintéticos para vías de tren: ¿qué tomar en cuenta? 

No obstante, la valía de los materiales geosintéticos para mejorar el balasto, su elección y aplicación debe obedecer a criterios técnicos específicos. En primer lugar, el diseño por función implica seleccionar el tipo adecuado de geosintético, pues existe una amplia gama de estas soluciones: geotextiles, geomallas, geoceldas, por mencionar algunos ejemplos pertinentes.  

Cada uno de estos geosintéticos pueden cumplir necesidades muy particulares asociadas con el mejoramiento del suelo, pues separan materiales, refuerzan, drenan o filtran. Al mismo tiempo, la normativa ASTM y otras guías técnicas clasifican estos materiales según sus propiedades mecánicas, hidráulicas y de durabilidad. Conocer estos aspectos permite realizar una selección de geosintéticos más precisa y calibrada.