Un durmiente de ferrocarril , traviesa ( inglés americano ), durmiente de ferrocarril ( inglés canadiense ) o traviesa de ferrocarril ( 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 lastre de la vía y a la subrasante , mantienen los rieles en posición vertical y los mantienen espaciados con el ancho correcto .
Los durmientes de los ferrocarriles se fabrican tradicionalmente de madera , pero ahora el hormigón pretensado también se utiliza mucho, especialmente en Europa y Asia. Los durmientes de acero son comunes en las líneas secundarias del Reino Unido; [1] También se emplean amarres compuestos de plástico , aunque mucho menos que la madera o el hormigón. En enero de 2008, la participación de mercado aproximada en América del Norte para las traviesas tradicionales y de madera era del 91,5%; el resto correspondía a hormigón, acero, azobé (palo de hierro rojo) y compuestos plásticos. [2]
El espaciamiento de los tirantes puede depender del tipo de tirantes, las cargas de tráfico y otros requisitos, por ejemplo, 2.640 tirantes de hormigón por milla en los ferrocarriles principales de América del Norte [3] a 2.112 tirantes de madera por milla en vías articuladas LMS . [4]
Los rieles en los EE. UU. pueden sujetarse al traviesa mediante una púa de ferrocarril ; Placas base de hierro/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 utilizado en los predecesores del primer ferrocarril verdadero ( Liverpool and Manchester Railway ) consistía en un par de bloques de piedra colocados en el suelo, con las sillas que sujetaban los rieles fijadas a esos bloques. Una ventaja de este método de construcción era que permitía a los caballos recorrer el camino intermedio sin riesgo de tropezar. En el uso ferroviario con locomotoras cada vez más pesadas, se descubrió que era difícil mantener el ancho correcto . En cualquier caso, los bloques de piedra no eran adecuados para terrenos blandos, como en Chat Moss , donde hubo que utilizar tirantes de madera. Las bridas bibloque con tirante son algo similares.
Históricamente, las traviesas de madera se fabricaban cortando con un hacha, llamadas traviesas de hacha , o aserrándose para lograr al menos dos lados planos. Se utiliza una variedad de maderas blandas y duras como amarres; el roble , la jarrah y el karri son maderas duras populares, aunque cada vez 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 más fácilmente el tratamiento , son más susceptibles al desgaste, pero son más baratos, más livianos (y por lo tanto más fáciles de manejar) y más fácilmente disponibles. [5] La madera blanda se trata, siendo la creosota el conservante más común para las traviesas ferroviarias. Otros conservantes utilizados incluyen el pentaclorofenol y el arseniato de cobre cromado . En ocasiones se utilizan conservantes no tóxicos, como el azol de cobre o el cobre micronizado . Los principales ferrocarriles estadounidenses están empleando una nueva tecnología de conservación de la madera basada en boro en un proceso de tratamiento dual para extender la vida útil de los durmientes de madera en áreas húmedas. [6] Algunas maderas (como la sal , la mora , la jarrah o el azobé ) son lo suficientemente duraderas como para poder utilizarlas sin tratar. [7]
Los problemas con las bridas de madera incluyen podredumbre, roturas, infestación de insectos, corte de placas, también conocido como movimiento de silla en el Reino Unido (daño abrasivo a la brida causado por el movimiento lateral de la placa de sujeción) y tirón de púas (donde la púa se afloja gradualmente). del empate). Las traviesas de madera pueden incendiarse; a medida que envejecen, desarrollan grietas que permiten que las chispas se alojen y provoquen incendios más fácilmente.
Los durmientes de hormigón son más baratos y más fáciles de obtener que los de madera [ dudoso ] y son más capaces de soportar mayores pesos por eje y mantener velocidades más altas. Su mayor peso garantiza una mejor retención de la geometría de la vía , especialmente cuando se instala con carril soldado continuo. Los durmientes de hormigón tienen una vida útil más larga y requieren menos mantenimiento que los de madera debido a su mayor peso, lo que ayuda a que permanezcan en la posición correcta por más tiempo. Los tirantes de concreto deben instalarse sobre una subrasante bien preparada con una profundidad adecuada sobre lastre de libre drenaje para un buen rendimiento. Es un error común pensar que los tirantes de hormigón amplifican el ruido de las ruedas. Un estudio realizado en el marco de Euronoise 2018 demostró que esto es falso y mostró que las traviesas de hormigón son una media de 2 dB(A) más silenciosas que las de madera, aunque con una mayor nitidez acústica en tramos rectos. Sin embargo, se demostró que los durmientes de hormigón eran más silenciosos que los de madera, casi universalmente en toda la banda de frecuencia audible en las curvas. [8] Esto hace que el ruido del tren cuando pasa sobre durmientes de hormigón se perciba potencialmente subjetivamente como más fuerte que el ruido del tren sobre durmientes de madera.
En las categorías de líneas más altas 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 soportes de hormigón en desvíos y cruces debido a la mayor vida útil y el menor coste de los soportes de hormigón en comparación con la madera, cuya obtención en cantidades y calidad suficientes es cada vez más difícil y costosa.
Los tirantes de acero están hechos de acero prensado y tienen una sección en forma de artesa. Los extremos de la atadura tienen forma de "pala" lo que aumenta la resistencia lateral de la atadura. Los alojamientos para alojar el sistema de sujeción están soldados a la superficie superior del tirante. Los durmientes de acero ahora se utilizan ampliamente en líneas secundarias o de menor velocidad en el Reino Unido, donde se ha descubierto que su instalación es económica debido a su capacidad para instalarse en el lecho de lastre existente. Los durmientes de acero son más livianos que el concreto y se pueden apilar en paquetes compactos a diferencia de los de madera. Los tirantes de acero se pueden instalar sobre el lastre existente, a diferencia de los tirantes de hormigón que requieren una profundidad completa de lastre nuevo. Los durmientes de acero son 100 % reciclables y requieren hasta un 60 % menos de lastre que los durmientes de hormigón y hasta un 45 % menos que los durmientes de madera.
Históricamente, los durmientes de acero han sufrido un diseño deficiente y mayores cargas de tráfico durante su vida útil normalmente larga. Estos diseños antiguos y a menudo obsoletos limitaban la capacidad de carga y velocidad, pero todavía se pueden encontrar en muchos lugares del mundo y funcionan adecuadamente a pesar de décadas de servicio. Hay un gran número de durmientes de acero con más de 50 años de servicio y, en algunos casos, pueden y han sido rehabilitados y continúan funcionando bien. Las traviesas de acero también se utilizaron en situaciones especiales, como en el ferrocarril de Hejaz en la Península Arábiga , donde el clima seco y cálido hacía 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 las vías. De gran importancia para las empresas ferroviarias es el hecho de que los durmientes de acero son más económicos de instalar en construcciones nuevas que los durmientes de madera tratados con creosota y los durmientes 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 electrificadas de pasajeros (OHLE) y todo tipo de industrias. En particular, durante las últimas décadas los tirantes de acero (portadores) han demostrado ser ventajosos en los desvíos (interruptores/puntos) y proporcionan la solución al problema cada vez mayor de los tirantes de madera largos para tal 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 vías basados en circuitos de vía. Sin aislamiento, los tirantes de acero sólo se podrán 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 venden durmientes compuestos fabricados 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 prevista de entre 30 y 80 años, que las traviesas son resistentes a la putrefacción y al ataque de insectos , [11] [12] [13] y que pueden modificarse con un Relieve especial en la parte inferior para proporcionar estabilidad lateral adicional. [11] En algunas aplicaciones de vía principal, el tirante de plástico híbrido tiene un diseño empotrado para estar completamente rodeado por lastre.
Aparte de los beneficios medioambientales del uso de material reciclado, las bridas de plástico suelen sustituir a las de madera empapadas en creosota, siendo esta última una sustancia química tóxica [14] y, en teoría, son reciclables. [11] Sin embargo, los plásticos pueden desprender microplásticos y lixiviar otras sustancias químicas posiblemente tóxicas, como los inhibidores ultravioleta.
Los durmientes de plástico híbridos y los durmientes compuestos se utilizan en otras aplicaciones ferroviarias, como operaciones mineras subterráneas, [15] zonas industriales, ambientes húmedos y áreas densamente pobladas. Los durmientes híbridos también se suelen sustituir parcialmente por durmientes de madera podrida, lo que dará como resultado una rigidez continua de la vía. Los tirantes de plástico híbridos y los tirantes compuestos también ofrecen ventajas en puentes y viaductos, ya que permiten una mejor distribución de las fuerzas y una reducción de las vibraciones en las vigas del puente o en el balasto. Esto se debe a las mejores propiedades de amortiguación de las bridas de plástico híbridas y de las bridas compuestas, que disminuirán la intensidad de las vibraciones y la producción de sonido. [16] En 2009, Network Rail anunció que comenzaría a reemplazar los durmientes de madera con plástico reciclado. [17] pero I-Plas se declaró insolvente en octubre de 2012. [18]
En 2012, Nueva Zelanda encargó a Axion un lote de prueba de durmientes compuestos reciclados de la marca "EcoTrax" para su uso en desvíos y puentes, [19] [20] y otro pedido de tres años en 2015, [21] pero luego Axion solicitó quiebra en diciembre de 2015, [22] aunque continúa operando. [23] Estos vínculos son desarrollados por el Dr. Nosker de la Universidad de 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 donde las traviesas de hormigón habrían sido demasiado pesadas. Aunque fue el primer caso en el que se instalaron traviesas de plástico en vías principales del país, ya se han utilizado anteriormente en ferrocarriles de vía estrecha . [25]
Las ataduras también pueden estar hechas de fibra de vidrio . [26]
Una forma inusual de tirante es el tirante en forma de Y, desarrollado por primera vez en 1983. En comparación con los tirantes convencionales, el volumen de lastre necesario se reduce debido a las características de distribución de carga del tirante en Y. [27] Los niveles de ruido son altos pero la resistencia al movimiento de las vías es muy buena. [28] Para las curvas, el contacto de tres puntos de un tirante 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]
Hasta 2006, se habían construido menos de 1.000 km (621 millas) de vías en Y, de los 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 tensiones térmicas como las operadas por trenes con frenos de Foucault y puentes, y como vía de transición entre la vía tradicional y la vía en placa o puentes. [31]
También se han producido durmientes monobloque de hormigón en una forma más ancha (por ejemplo, 57 cm o 22+1 ⁄ 2 pulg.) de modo que no haya lastre entre los tirantes; Este tirante ancho aumenta la resistencia lateral y reduce la presión del lastre. [32] [33] [34] El sistema se ha utilizado en Alemania [35] donde también se han utilizado traviesas anchas junto con los sistemas de vía en placa GETRAC A3. [36] [37]
Los tirantes bibloque (o twinblock) constan de dos soportes de carril de hormigón unidos por una barra de acero. Las ventajas incluyen una mayor resistencia lateral y un menor peso que los tirantes de hormigón monobloque, así como la eliminación de daños por fuerzas de torsión en el centro de los tirantes debido a las conexiones de acero más flexibles. [38] Este tipo de amarre es de uso común en Francia, [39] y se utilizan en las líneas TGV de alta velocidad . [40] Los tirantes bibloque también se utilizan en sistemas de vía sin lastre. [39] Son de calibre convertible cortando y soldando la barra de acero a la dimensión que se adapta al nuevo calibre.
Los tirantes de marco ( en alemán : Rahmenschwelle ) comprenden vigas laterales y longitudinales en una única pieza monolítica de hormigón. [29] Este sistema se utiliza en Austria ; [29] en el sistema austriaco, la vía se fija en las cuatro esquinas del marco y también se apoya en la mitad del marco. Los tirantes del marco adyacentes están empalmados uno cerca del otro. Ventajas de este sistema respecto al mayor apoyo transversal convencional 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 el caso de los carriles de escalera, los tirantes se colocan paralelos a los carriles y tienen una longitud de varios metros . La estructura es similar a la vía de obstáculos de Brunel ; Estos tirantes longitudinales se pueden utilizar con lastre, o con soportes de elastómero sobre soporte macizo sin lastre.
El espacio entre durmientes de la vía principal del ferrocarril es de aproximadamente 19 a 19,5 pulgadas (48 a 50 cm) para durmientes de madera o 24 pulgadas (61 cm) para durmientes de concreto. El número 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 London, Midland and Scottish Railway especificó 18 traviesas por riel de 45 pies (13,72 m) y 24 traviesas por riel de 60 pies (18,29 m), [4] las cuales corresponden a 2112 traviesas por milla.
Las traviesas miden 2,59 m (8 pies 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 12 pulgadas (305 mm) de ancho donde la formación es blanda o el tráfico es pesado y rápido. Las traviesas están en su mayoría espaciadas a 2 pies 7 pulgadas (0,79 m) (de centro a centro), pero están más cerca de las juntas de los rieles con eclisa , donde las secuencias de espaciado son las siguientes con el espacio en la eclisa resaltado .
El espacio fraccional de pulgada en la eclisa corresponde al espacio de expansión térmica permitido entre los extremos del riel.
Existen varios métodos para fijar el carril a las traviesas. Históricamente, las púas dieron paso a las sillas de hierro fundido fijadas a la corbata; más recientemente se utilizan resortes (como los clips Pandrol ) para fijar el riel a la silla.
En los últimos años, las traviesas de madera también se han vuelto populares para jardinería y paisajismo , tanto para crear muros de contención y jardines elevados como, a veces, también para construir escalones. Tradicionalmente, los durmientes vendidos para este propósito son durmientes fuera de servicio tomados de líneas ferroviarias cuando se reemplazan por durmientes nuevos, y su vida útil a menudo es limitada debido a la putrefacción. Algunos empresarios venden corbatas nuevas. Debido a la presencia de conservantes de la 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, ahora se encuentran disponibles específicamente para la construcción de jardines nuevas vigas de roble o pino de la misma longitud (2,4 m) que las traviesas de ferrocarril estándar, pero no tratadas con productos químicos peligrosos. Cuestan aproximadamente el doble del precio del producto reciclado. En algunos lugares, los durmientes del ferrocarril se han utilizado en la construcción de viviendas, particularmente entre aquellos con ingresos más bajos, especialmente cerca de las vías del ferrocarril, incluidos los empleados del ferrocarril. También se utilizan como apuntalamientos para muelles y cobertizos para botes .
El artista español Agustín Ibarrola ha utilizado bridas recicladas de Renfe en varios proyectos.
En Alemania, el uso de durmientes de madera como material de construcción (es decir, en jardines, casas y en todos los lugares donde sea probable el 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 en de cualquier forma) están prohibidos por ley desde 1991 porque suponen un riesgo importante para la salud y el medio ambiente. De 1991 a 2002, esto estuvo regulado por el Teerölverordnung ( Reglamento de Carbolineum ), y desde 2002 ha estado regulado por el Chemikalien-Verbotsverordnung (Reglamento de Prohibición de Productos Químicos), §1 y Anexo, Partes 10 y 17. [44]
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Medios relacionados con durmientes ferroviarios en Wikimedia Commons