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Un sistema de sujeción de rieles es un medio para fijar rieles a durmientes ( Norteamérica ) o traviesas ( Islas Británicas , Australasia y África ). Los términos anclajes de riel , placas de amarre , sillas y sujetadores de vía se utilizan para referirse a partes o la totalidad de un sistema de sujeción de rieles. Los componentes de un sistema de fijación de rieles también pueden denominarse colectivamente otro material de vía , o OTM para abreviar. A lo largo de los años se han utilizado varios tipos de fijación.
Los primeros rieles de madera se fijaban a traviesas de madera mediante clavijas a través de agujeros en el riel o mediante clavos. En el siglo XVIII se empezaron a utilizar rieles de hierro fundido, que también tenían agujeros en el propio riel para permitir su fijación a un soporte. [1] Los desarrollos del siglo XVIII, como el riel con bridas y el riel con vientre de pez, también tenían agujeros en el riel; cuando se utilizaban traviesas de bloques de piedra, los clavos se clavaban en un bloque de madera que se había insertado en un hueco del bloque. Se cree que la primera silla sobre riel se introdujo en 1797 y se fijaba al riel en la red vertical mediante pernos. [2]
En la década de 1820, los primeros rieles enrollados con forma habían comenzado a producirse inicialmente en forma de T, lo que requería una silla para sostenerlos; los rieles se mantenían en su posición mediante cuñas de hierro (que a veces provocaban que el riel se rompiera cuando se los forzaba) y más tarde mediante cuñas de madera, que se convirtieron en el estándar. [3] En la década de 1830, Robert L. Stevens inventó el riel en "T" con bridas (en realidad, una viga en I distorsionada), que tenía un fondo plano y no requería silla; un diseño similar fue el carril del puente contemporáneo (de sección en U invertida con ala inferior y colocado sobre traviesas longitudinales); Inicialmente, estos rieles se clavaron directamente a la traviesa. [4]
En la práctica norteamericana, el riel en T con bridas se convirtió en el estándar y luego se utilizó con placas de anclaje. En otros lugares, los rieles en T fueron reemplazados por rieles con cabeza de toro con apariencia redondeada en forma de "I" o "figura de 8" que aún requerían una silla de apoyo. Con el tiempo, el carril T con bridas se convirtió en algo habitual en todos los ferrocarriles del mundo, aunque todavía existen diferencias en el sistema de fijación.
Una corbata dorada, también conocida como púa dorada o última púa, puede usarse para simbolizar el inicio o la finalización de un esfuerzo. Con menos frecuencia se trata de plata u otro material precioso.
Históricamente, un Golden Spike ceremonial conducido por Leland Stanford conectaba los rieles del Primer Ferrocarril Transcontinental a través de los Estados Unidos. La valiosa punta de sujeción del riel representó la fusión de los ferrocarriles Central Pacific y Union Pacific el 10 de mayo de 1869 en Promontory Summit, Territorio de Utah. El clavo del ferrocarril ha entrado en la conciencia popular estadounidense de esta manera; La conducción del Golden Spike fue un punto clave en el desarrollo de la costa occidental de América del Norte y fue reconocida como un logro nacional y una demostración de progreso. Desde entonces, los trabajadores ferroviarios han sido celebrados en la cultura popular, incluso en canciones y versos. [5]
Más recientemente, un Golden Spike marcó la finalización del túnel de transporte más largo del mundo, el túnel de base del San Gotardo , que se inauguró el 1 de junio de 2016. El servicio ferroviario completo comenzó el 11 de diciembre de 2016. Su longitud funcional es de 57,09 km (35,5 millas) y es el túnel de tráfico más profundo del mundo.
Una púa de riel (también conocida como púa cortada o crampón ) es un clavo grande con una cabeza desplazada que se usa para asegurar rieles y placas de base a las traviesas del ferrocarril (traviesas) en la vía. A Robert Livingston Stevens se le atribuye la invención de la púa de ferrocarril, [6] cuyo primer uso registrado fue en 1832. [7] La púa de ferrocarril fue una invención que resultó del estado de industrialización en los Estados Unidos a principios del siglo XIX. Siglo: los ferrocarriles principales ingleses de ese período utilizaban pesadas y costosas sillas de hierro fundido para asegurar los rieles en forma de T; en cambio, Stevens añadió una base de soporte al riel en T que se podía fijar con una simple púa. [8] [9] En 1982, la púa seguía siendo la fijación de rieles más común en América del Norte. Los tamaños comunes son de 9 ⁄ 16 a 10 ⁄ 16 pulgadas (14 a 16 mm) cuadrados y 5+1 ⁄ 2 a 6 pulgadas (140 a 150 mm) de largo. [10] : 582-3
Una púa de riel tiene forma aproximada de cincel y una punta de borde plano; la púa se clava con el borde perpendicular a la fibra, lo que da mayor resistencia al aflojamiento. [11] La función principal es mantener el ancho del carril. Cuando se unen placas de unión, la fijación se hace lo más fuerte posible, mientras que cuando se une un riel a un tirante o una placa de unión normalmente no se requiere que la púa proporcione una fuerza vertical fuerte, lo que permite al riel cierta libertad de movimiento. [10] : 455, 581–2
En trabajos de menor escala, las púas todavía se introducen en traviesas de madera martillándolas con un mazo de púas , aunque este trabajo manual ha sido reemplazado en gran medida por herramientas hidráulicas [12] y máquinas, comúnmente llamadas " púas " (una máquina que quita púas se llama un "extractor de púas"). [13] La división de la madera se puede limitar perforando previamente orificios para púas o agregando bandas de acero alrededor de la madera. [10] : 455
Para su uso en los Estados Unidos, se describen tres estándares básicos en la norma ASTM A65, para diferentes contenidos de acero al carbono. [14]
Una púa para perros es funcionalmente equivalente a una púa cortada y también es cuadrada en sección horizontal y de dimensiones similares, pero tiene un extremo penetrante puntiagudo, y la cabeza del riel (o "sujeción de placa") tiene dos orejetas a cada lado, dando la impresión de la cabeza de un perro y ayudar a quitar las púas. [15]
Un tornillo para silla (también conocido como tirafondo [16] ) es un tornillo metálico grande (~6 pulgadas o 152 mm de longitud, ligeramente menos de 1 pulgada o 25 mm de diámetro) que se utiliza para fijar una silla (para rieles de cabeza de toro), una placa base (para carril inferior plano) o para fijar directamente un carril. Los tornillos de la silla se atornillan en un agujero perforado en la cama. [17] El tornillo para silla tiene un costo de fabricación más alto que la punta de riel, pero tiene la ventaja de un mayor poder de fijación (aproximadamente el doble que una punta de riel [18] ) y se puede usar en combinación con arandelas de resorte . [17]
El tornillo para silla se introdujo por primera vez en 1860 en Francia ( aficionado francés a los neumáticos ) y se hizo común en Europa continental. [19]
Un tornillo de perro es una variante comercial del tornillo de punta. [20]
También se han utilizado pernos de colmillo o pernos de anclaje de rieles para fijar rieles o sillas a las traviesas. El perno de colmillo es un perno que se inserta a través de un orificio en la traviesa con una tuerca con colmillos que muerde la superficie inferior de la traviesa. Para sujetar rieles de fondo plano, se puede usar una arandela de borde superior para sujetar el borde del riel. Son más resistentes al aflojamiento por vibraciones y movimiento del carril. [21] Se cree que son más eficaces que las púas y los tornillos, por lo que se utilizan en posiciones como placas de sujeción de interruptores (puntos) [22] y en curvas cerradas. [23]
En carriles de fondo plano, placas base y traviesas de madera se utilizan puntas elásticas o puntas elásticas para carriles [25] . La punta de resorte mantiene el riel hacia abajo y evita que se vuelque y también asegura la placa base al durmiente. [26] La púa Macbeth (nombre comercial) es una grapa de dos puntas en forma de U,doblada de modo que parece tener forma de M cuando se ve desde un lado. [27] [28] También se han utilizado puntas de una sola punta en forma de J invertida. [29]
El mazo de púas , también conocido como martillo de púas , es un tipo de mazo con una cabeza larga y delgada que originalmente se usaba para clavar púas. [30] [31]
La perforación manual de orificios y la inserción y extracción de púas o tornillos han sido reemplazadas por máquinas semiautomáticas o automatizadas, que son accionadas eléctricamente, neumáticamente, hidráulicamente o accionadas por un motor de dos tiempos. Las máquinas que quitan púas se llaman extractoras de púas . [32] [33] [34]
Las primeras sillas de riel , hechas de hierro fundido e introducidas alrededor de 1800, se utilizaban para fijar y sostener rieles de hierro fundido en sus extremos; [2] también se utilizaron para unir carriles adyacentes. [35]
En la década de 1830 se introdujeron los rieles enrollados en forma de T (o riel paralelo en T de una sola brida ) y en forma de I (o rieles en T paralelos o de cabeza de toro de doble brida ); ambos necesitaban sillas de hierro fundido para sostenerlos. [36] Originalmente, se usaban llaves de hierro para calzar el riel en las mandíbulas verticales paralelas de la silla; éstas fueron reemplazadas por llaves enteramente de madera. [36] Las llaves de madera se formaron a partir de roble , se ablandaron con vapor y luego se comprimieron con prensas hidráulicas y se almacenaron en una casa de secado. Cuando se insertó en la silla, la exposición a la atmósfera húmeda hizo que la llave se expandiera, sujetando firmemente el riel. [37] La cuña puede estar en el interior o exterior del carril. En Gran Bretaña normalmente estaban al margen. [38]
Las sillas se han fijado al durmiente mediante púas de madera ( trenails ), tornillos, colmillos o púas. [39]
En la mayor parte del mundo, los rieles de fondo plano y las placas base se convirtieron en el estándar. Sin embargo, en Gran Bretaña, las sillas y rieles con forma de cabeza de toro se siguieron utilizando hasta mediados del siglo XX. [26]
Una placa de anclaje , placa base o placa de base es una placa de acero para centrar y reforzar el punto de unión en las vías del ferrocarril entre un carril en T con bridas y un durmiente de ferrocarril . La placa de anclaje aumenta el área de apoyo y mantiene el riel con el calibre correcto . Se fija a tirantes de madera mediante púas o pernos a través de agujeros en la placa.
La parte de la placa debajo de la base del riel es cónica, lo que establece la inclinación interior del riel, típicamente "uno entre cuarenta" (o 1,4 grados). La superficie superior de la placa tiene uno o dos hombros que encajan contra los bordes de la base del carril. Actualmente se utiliza el tipo de doble hombro. Los tipos más antiguos de un solo hombro se adaptaban a varios anchos de rieles, con el hombro único colocado en el exterior (lado del campo) de los rieles. La mayoría de las placas son ligeramente más anchas en el lado del campo, sin lo cual las placas tienden a cortar más en el exterior del tirante, reduciendo el ángulo de inclinación.
Muchos ferrocarriles utilizan tornillos para madera grandes , también llamados tirafondos , para sujetar las placas de anclaje (o placas de base) a los durmientes del ferrocarril.
Las placas de anclaje comenzaron a utilizarse alrededor del año 1900, antes de lo cual el riel en T con bridas se fijaba directamente a los tirantes.
Se utiliza una variedad de diferentes tipos de clips resistentes para sujetar los rieles a la placa base subyacente, uno común es el sujetador Pandrol (clip Pandrol), que lleva el nombre de su fabricante, que tiene la forma de un clip rechoncho. [40] Otro es la abrazadera de tensión Vossloh. [41] Los clips son una alternativa a los picos.
El nuevo fastclip de Pandrol se aplica en ángulo recto con respecto al carril. Debido a que el clip es cautivo, debe instalarse en el momento de la fabricación de la traviesa de hormigón.
Los anclajes de riel, también llamados antiarrastradores, son clips de acero para resortes que se fijan a la parte inferior de la placa base del riel y se apoyan contra los lados de las traviesas para evitar el movimiento longitudinal del riel, ya sea por cambios de temperatura o por vibración. Los anclajes se pueden colocar y retirar manualmente con martillos o mediante una máquina de anclaje.
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