Una traviesa de ferrocarril , traviesa transversal ( en inglés americano ), traviesa de ferrocarril ( en inglés canadiense ) o traviesa de ferrocarril ( en inglés australiano y británico ) es un soporte rectangular para los rieles en las vías del ferrocarril . Generalmente colocadas perpendicularmente a los rieles, las traviesas transfieren cargas al balasto y la subrasante de la vía , mantienen los rieles en posición vertical y los mantienen espaciados al ancho correcto .
Las traviesas de ferrocarril se fabrican tradicionalmente de madera , pero ahora también se utiliza mucho el hormigón pretensado , especialmente en Europa y Asia. Las traviesas de acero son comunes en las líneas secundarias del Reino Unido; [1] también se emplean traviesas de material compuesto de plástico , aunque mucho menos que las de madera o de hormigón. En enero de 2008, la cuota de mercado aproximada en América del Norte para las traviesas tradicionales y de madera era del 91,5%, siendo el resto hormigón, acero, azobé (madera de hierro roja) y material compuesto de plástico. [2]
El espaciamiento de los durmientes puede depender del tipo de durmiente, las cargas de tráfico y otros requisitos, por ejemplo, 2640 durmientes de hormigón por milla en los ferrocarriles principales de América del Norte [3] hasta 2112 durmientes de madera por milla en vías con juntas LMS . [4]
En los EE. UU. los rieles se pueden sujetar a la traviesa mediante un clavo ferroviario ; placas de base de hierro o acero atornilladas a la traviesa y aseguradas al riel mediante un sistema de sujeción patentado, como Vossloh o Pandrol, que se utilizan comúnmente en Europa.
El tipo de traviesa de ferrocarril que se utilizó en los predecesores del primer ferrocarril real ( Liverpool and Manchester Railway ) consistía en un par de bloques de piedra colocados en el suelo, con las sillas que sostenían los rieles fijadas a esos bloques. Una ventaja de este método de construcción era que permitía a los caballos pisar el camino intermedio sin el riesgo de tropezar. En el uso ferroviario con locomotoras cada vez más pesadas, se descubrió que era difícil mantener el ancho de vía correcto . En cualquier caso, los bloques de piedra no eran adecuados para terrenos blandos, como en Chat Moss , donde se tuvieron que utilizar traviesas de madera. Las traviesas de dos bloques con una barra de unión son algo similares.
Históricamente, las traviesas de madera para rieles se hacían con un hacha, llamadas traviesas de hacha , o se aserraban para lograr al menos dos lados planos. Se utiliza una variedad de maderas blandas y duras como traviesas, siendo el roble , el jarrah y el karri las maderas duras más populares, aunque cada vez son más difíciles de obtener, especialmente de fuentes sostenibles. [5] Algunas líneas utilizan maderas blandas , incluido el abeto Douglas ; si bien tienen la ventaja de aceptar el tratamiento más fácilmente, son más susceptibles al desgaste pero son más baratas, más livianas (y, por lo tanto, más fáciles de manipular) y más fácilmente disponibles. [5]
La madera blanda se trata, siendo la creosota el conservante más común para las traviesas de ferrocarril. Otros conservantes utilizados incluyen pentaclorofenol y arseniato de cobre cromado . A veces se utilizan conservantes no tóxicos, como el azol de cobre o el cobre micronizado . Las principales empresas ferroviarias de EE. UU. están empleando una nueva tecnología de conservación de la madera a base de boro en un proceso de tratamiento dual para prolongar la vida útil de las traviesas de madera en áreas húmedas. [6] Algunas maderas (como sal , mora , jarrah o azobé ) son lo suficientemente duraderas como para poder usarse sin tratamiento. [7]
Los problemas con las traviesas de madera incluyen la podredumbre, el agrietamiento, la infestación de insectos, el corte de las placas, también conocido como "silla shuffle" en el Reino Unido (daño abrasivo en la traviesa causado por el movimiento lateral de la placa de la traviesa) y el tirón de las puntas (donde la punta se afloja gradualmente de la traviesa). Las traviesas de madera pueden incendiarse; a medida que envejecen, desarrollan grietas que permiten que las chispas se alojen y provoquen incendios con mayor facilidad.
Las traviesas de hormigón son más baratas y fáciles de obtener que la madera [ dudoso – discutir ] y son más capaces de soportar pesos por eje más altos y soportar velocidades más altas. Su mayor peso asegura una mejor retención de la geometría de la vía , especialmente cuando se instalan con rieles soldados continuos. Las traviesas de hormigón tienen una vida útil más larga y requieren menos mantenimiento que la madera debido a su mayor peso, lo que las ayuda a permanecer en la posición correcta por más tiempo. Las traviesas de hormigón deben instalarse en una subrasante bien preparada con una profundidad adecuada sobre balasto de drenaje libre para que funcionen bien. Es un error común pensar que las traviesas de hormigón amplifican el ruido de las ruedas. Un estudio realizado como parte de Euronoise 2018 demostró que esto es falso, mostrando que las traviesas de hormigón son un promedio de 2dB(A) más silenciosas que las de madera, sin embargo con una mayor agudeza acústica en tramos rectos de vía. Sin embargo, se demostró que las traviesas de hormigón son más silenciosas que las de madera casi universalmente en toda la banda de frecuencia audible en las curvas. [8] Esto provoca que el ruido del tren sobre traviesas de hormigón se perciba subjetivamente como más fuerte que el ruido del tren sobre traviesas de madera.
En las categorías más altas de líneas del Reino Unido (aquellas con mayores velocidades y tonelajes), los durmientes de hormigón pretensado son los únicos permitidos por los estándares de Network Rail .
La mayoría de los ferrocarriles europeos también utilizan ahora vigas de hormigón en los cambios de vía y en los cruces de vías debido a su mayor vida útil y a su menor coste en comparación con la madera, que es cada vez más difícil y cara de conseguir en cantidades y calidad suficientes.
Las traviesas de acero están formadas por acero prensado y tienen una sección en forma de canal. Los extremos de la traviesa tienen una forma de "pala", lo que aumenta la resistencia lateral de la traviesa. Las carcasas para alojar el sistema de sujeción están soldadas a la superficie superior de la traviesa. Las traviesas de acero se utilizan ahora ampliamente en líneas secundarias o de menor velocidad en el Reino Unido, donde se ha comprobado que su instalación es económica debido a su capacidad para instalarse sobre el lecho de balasto existente. Las traviesas de acero son más ligeras que el hormigón y se pueden apilar en paquetes compactos a diferencia de la madera. Las traviesas de acero se pueden instalar sobre el balasto existente, a diferencia de las traviesas de hormigón, que requieren una profundidad completa de balasto nuevo. Las traviesas de acero son 100 % reciclables y requieren hasta un 60 % menos de balasto que las traviesas de hormigón y hasta un 45 % menos que las traviesas de madera.
Históricamente, las traviesas de acero han sufrido un diseño deficiente y mayores cargas de tráfico a lo largo de su vida útil normalmente larga. Estos diseños antiguos y a menudo obsoletos limitaban la capacidad de carga y velocidad, pero aún se pueden encontrar en muchos lugares del mundo y funcionan adecuadamente a pesar de décadas de servicio. Hay una gran cantidad de traviesas de acero con más de 50 años de servicio y, en algunos casos, se pueden rehabilitar y continúan funcionando bien. Las traviesas de acero también se utilizaron en situaciones especiales, como el ferrocarril de Hijaz en la Península Arábiga, donde el clima seco y cálido hizo que las traviesas de madera no fueran satisfactorias. [9]
Las traviesas de acero modernas soportan cargas pesadas, tienen un historial comprobado de rendimiento en vías señalizadas y soportan condiciones adversas de vía. Para las compañías ferroviarias es de gran importancia el hecho de que las traviesas de acero son más económicas de instalar en construcciones nuevas que las traviesas de madera tratadas con creosota y las traviesas de hormigón. Las traviesas de acero se utilizan en casi todos los sectores de los sistemas ferroviarios mundiales, incluidos los de transporte pesado, clase 1, regionales, líneas cortas, minería, líneas de pasajeros electrificadas (OHLE) y todo tipo de industrias. Cabe destacar que las traviesas de acero (soportes) han demostrado en las últimas décadas ser ventajosas en los desvíos (agujas) y proporcionar la solución al problema cada vez mayor de las traviesas de madera largas para dicho uso.
Cuando están aisladas para evitar la conducción a través de las traviesas, las traviesas de acero se pueden utilizar con sistemas de detección de trenes e integridad de vía basados en circuitos de vía . Sin aislamiento, las traviesas de acero solo se pueden utilizar en líneas sin señalización de bloques y pasos a nivel o en líneas que utilicen otras formas de detección de trenes, como contadores de ejes .
En tiempos más recientes, varias empresas están vendiendo traviesas de ferrocarril compuestas fabricadas a partir de resinas plásticas recicladas [10] y caucho reciclado . Los fabricantes afirman que tienen una vida útil más larga que las traviesas de madera, con una vida útil esperada de entre 30 y 80 años, que las traviesas son inmunes a la putrefacción y al ataque de insectos [11] [12] [13] y que se pueden modificar con un relieve especial en la parte inferior para proporcionar estabilidad lateral adicional [11] . En algunas aplicaciones de vías principales, la traviesa de plástico híbrida tiene un diseño empotrado para estar completamente rodeada de balasto.
Además de los beneficios ambientales de usar material reciclado, las traviesas de plástico generalmente reemplazan a las traviesas de madera empapadas en creosota, que es una sustancia química tóxica, [14] y, en teoría, son reciclables. [11] Sin embargo, los plásticos pueden desprender microplásticos y filtrar otras sustancias químicas posiblemente tóxicas, como inhibidores ultravioleta.
Las traviesas de ferrocarril de plástico híbrido y las traviesas de material compuesto se utilizan en otras aplicaciones ferroviarias, como las operaciones de minería subterránea, [15] zonas industriales, entornos húmedos y áreas densamente pobladas. Las traviesas de ferrocarril híbridas también se utilizan para ser parcialmente reemplazadas por traviesas de madera podridas, lo que dará como resultado una rigidez continua de la vía. Las traviesas de plástico híbrido y las traviesas de material compuesto también ofrecen beneficios en puentes y viaductos, porque conducen a una mejor distribución de fuerzas y una reducción de vibraciones en las vigas del puente o en el balasto, respectivamente. Esto se debe a las mejores propiedades de amortiguación de las traviesas de plástico híbrido y las traviesas de material compuesto, lo que reducirá la intensidad de las vibraciones, así como la producción de sonido. [16] En 2009, Network Rail anunció que comenzaría a reemplazar las traviesas de madera con plástico reciclado. [17] Pero I-Plas se declaró insolvente en octubre de 2012. [18]
En 2012, Nueva Zelanda encargó un lote de prueba de traviesas compuestas recicladas de la marca "EcoTrax" de Axion para su uso en desvíos y puentes, [19] [20] y un pedido adicional de tres años en 2015, [21] pero luego Axion se declaró en quiebra en diciembre de 2015, [22] aunque sigue comercializando. [23] Estas traviesas son desarrolladas por el Dr. Nosker en la Universidad Rutgers. [24]
En 2021 se introdujeron en Wiltshire (Reino Unido ) traviesas compuestas, fabricadas a partir de diversos plásticos reciclados. Se instalaron como alternativa a las traviesas de madera en un puente en el que las traviesas de hormigón habrían sido demasiado pesadas. Aunque fue la primera vez que se instalaban traviesas de plástico en las vías principales del país, ya se habían utilizado anteriormente en ferrocarriles de vía estrecha . [25]
Las ataduras también pueden estar hechas de fibra de vidrio . [26]
Una forma inusual de traviesa es la traviesa en forma de Y, desarrollada por primera vez en 1983. En comparación con las traviesas convencionales, el volumen de balasto requerido se reduce debido a las características de distribución de carga de la traviesa en Y. [27] Los niveles de ruido son altos, pero la resistencia al movimiento de la vía es muy buena. [28] Para las curvas, el contacto de tres puntos de una traviesa de acero en Y significa que no se puede observar un ajuste geométrico exacto con un punto de fijación fijo.
La sección transversal de los tirantes es una viga en I. [29 ]
En 2006, se habían construido menos de 1.000 km (621 mi) de vías con traviesas en Y, de las cuales aproximadamente el 90 por ciento se encuentran en Alemania . [27]
La traviesa ZSX Twin es fabricada por Leonhard Moll Betonwerke GmbH & Co KG y es un par de dos traviesas de hormigón pretensado conectadas longitudinalmente por cuatro varillas de acero. [30] Se dice que el diseño es adecuado para vías con curvas cerradas, vías sujetas a estrés de temperatura como las operadas por trenes con frenos de Foucault y puentes, y como vía de transición entre vías tradicionales y vías de losa o puentes. [31]
Los tirantes monobloque de hormigón también se han producido en una forma más ancha (por ejemplo, 57 cm o 22+1 ⁄ 2 in) de manera que no haya balasto entre los durmientes; este durmiente ancho aumenta la resistencia lateral y reduce la presión del balasto. [32] [33] [34] El sistema se ha utilizado en Alemania [35] , donde también se han utilizado durmientes anchos junto con los sistemas de vía sin balasto GETRAC A3. [36] [37]
Las traviesas bibloque (o twinblock) consisten en dos soportes de carril de hormigón unidos por una barra de acero. Las ventajas incluyen una mayor resistencia lateral y un menor peso que las traviesas de hormigón monobloque, así como la eliminación de daños por fuerzas de torsión en el centro de las traviesas debido a las conexiones de acero más flexibles. [38] Este tipo de traviesa es de uso común en Francia, [39] y se utilizan en las líneas TGV de alta velocidad . [40] Las traviesas bibloque también se utilizan en sistemas de vía sin balasto. [39] Son convertibles en ancho cortando y soldando la barra de acero a la dimensión que se adapte al nuevo ancho.
Los tirantes de bastidor ( en alemán : Rahmenschwelle ) comprenden elementos laterales y longitudinales en un único molde de hormigón monolítico. [29] Este sistema se utiliza en Austria ; [29] en el sistema austríaco, la vía se fija en las cuatro esquinas del bastidor y también se apoya en la mitad del mismo. Los tirantes de bastidor adyacentes se unen entre sí. Las ventajas de este sistema sobre los tirantes transversales convencionales aumentan el apoyo de la vía. Además, los métodos de construcción utilizados para este tipo de vía son similares a los utilizados para la vía convencional. [41]
En la vía en escalera, las traviesas se colocan paralelas a los carriles y tienen varios metros de longitud. La estructura es similar a la vía de balasto de Brunel ; estas traviesas longitudinales se pueden utilizar con balasto o con apoyos de elastómero sobre un soporte sólido sin balasto.
La distancia entre traviesas de un ferrocarril de línea principal es de aproximadamente 19 a 19,5 pulgadas (48 a 50 cm) para traviesas de madera o 24 pulgadas (61 cm) para traviesas de hormigón. La cantidad de traviesas es de 3250 traviesas de madera por milla (2019 traviesas/km, o 40 traviesas por 65 pies) para traviesas de madera o 2640 traviesas por milla para traviesas de hormigón. [3] [42] [43]
El ferrocarril de Londres, Midland y Escocia especificó 18 traviesas por cada carril de 45 pies (13,72 m) y 24 traviesas por cada carril de 60 pies (18,29 m), [4] las cuales corresponden a 2112 traviesas por milla.
Las traviesas tienen 2,59 m (8 pies y 6 pulgadas) de largo, 254 mm (10 pulgadas) de ancho y 127 mm (5 pulgadas) de profundidad. Las dos traviesas adyacentes a una junta pueden tener 305 mm (12 pulgadas) de ancho cuando la formación es blanda o el tráfico es pesado y rápido. Las traviesas suelen estar espaciadas a 0,79 m (2 pies y 7 pulgadas) de distancia (de centro a centro), pero están más cerca junto a las juntas de riel con eclisas , donde las secuencias de espaciado son las siguientes, con el espaciado en la eclisa resaltado .
El espaciado fraccionario de pulgada en la placa de unión corresponde al espacio de expansión térmica permitido entre los extremos del riel.
Los ferrocarriles interurbanos de finales del siglo XIX y principios del XX generalmente utilizaban material rodante más ligero que los ferrocarriles de vapor de las líneas principales, pero las plataformas se construían según estándares similares. Se colocaban traviesas de madera a intervalos de aproximadamente 2 pies (0,61 m). [44]
Existen varios métodos para fijar el riel a las traviesas del ferrocarril. Históricamente, los clavos dieron paso a sillas de hierro fundido fijadas a las traviesas; más recientemente, se utilizan resortes (como los clips Pandrol ) para fijar el riel a la silla de la traviesa.
En los últimos años, las traviesas de madera para ferrocarril también se han vuelto populares para la jardinería y el paisajismo , tanto para crear muros de contención como para jardines en canteros elevados y, a veces, también para construir escaleras. Tradicionalmente, las traviesas vendidas para este propósito son traviesas fuera de servicio extraídas de las líneas ferroviarias cuando se reemplazan por traviesas nuevas, y su vida útil suele ser limitada debido a la podredumbre. Algunos empresarios venden traviesas nuevas. Debido a la presencia de conservantes de madera como el alquitrán de hulla , la creosota o las sales de metales pesados , las traviesas de ferrocarril introducen un elemento adicional de contaminación del suelo en los jardines y muchos propietarios las evitan. En el Reino Unido, se encuentran disponibles vigas nuevas de roble o pino de la misma longitud (2,4 m) que las traviesas de ferrocarril estándar, pero no tratadas con productos químicos peligrosos, específicamente para la construcción de jardines. En algunos lugares, las traviesas de ferrocarril se han utilizado en la construcción de viviendas, en particular entre las personas con ingresos más bajos, especialmente cerca de las vías del tren, incluidos los empleados del ferrocarril. También se utilizan como soporte para muelles y cobertizos para embarcaciones .
El artista español Agustín Ibarrola ha utilizado bridas recicladas de Renfe en varios proyectos.
En Alemania, el uso de traviesas de madera para ferrocarril como material de construcción (en particular, en jardines, casas y en todos los lugares en los que pueda haber un contacto regular con la piel humana, en todas las zonas frecuentadas por niños y en todas las zonas asociadas con la producción o manipulación de alimentos de cualquier tipo) está prohibido por ley desde 1991, ya que suponen un riesgo significativo para la salud y el medio ambiente. De 1991 a 2002, esto estaba regulado por el Teerölverordnung ( Reglamento de Carbolineum ) y, desde 2002, por el Chemikalien-Verbotsverordnung (Reglamento de prohibición de sustancias químicas), §1 y Anexo, Partes 10 y 17. [45]
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