Riel

Se necesitaron muchas décadas para mejorar la calidad de los materiales, incluido el cambio del hierro al acero.Defectos menores en el acero que pueden no presentar problemas en otras aplicaciones, pueden provocar la rotura de los rieles y producir descarrilamientos peligrosos cuando se usan en vías férreas.En general, cuanto más pesados son los rieles y el resto del sistema de vías, más pesados y rápidos son los trenes que pueden transportar estas vías.[9]​ Estos rieles eran demasiado frágiles para transportar cargas pesadas, pero debido a que su costo inicial era reducido, a veces se usaba este método para construir rápidamente una vía económica.Pero con el paso del tiempo se comprobó que el gasto a largo plazo involucrado en el frecuente mantenimiento superaba cualquier ahorro inicial frente a soluciones algo más caras pero más duraderas.Los raíles de borde "barrigudos" ideados por William Jessop fueron comercializados por la Butterley Company.Hechos con fundición de hierro, eran extremadamente frágiles y se rompían con facilidad.Además, solo podían fabricarse en longitudes cortas que pronto se revelaron inadecuadas.A lo largo del siglo XX, instituciones como la American Railway Engineering Association (AREA) y la American Society for Testing Materials (ASTM) han especificado el contenido de carbono, manganeso, silicio y fósforo para los rieles de acero.La resistencia a la tracción aumenta con el contenido de carbono, mientras que la ductilidad disminuye.AREA y ASTM especificaron una concentración máxima de fósforo del 0,04 por ciento.[16]​ El riel con pestaña (plateway en inglés) era un tipo de carril primitivo que tenía una sección transversal en 'L', en la que el ala del perfil servía para mantener alineadas en la vía las ruedas sin pestañas de un carruaje.En particular, se utilizó en las vías de gran ancho longitudinalmente apoyadas del Great Western Railway, diseñadas por el ingeniero británico Isambard Kingdom Brunel.Fue diseñado para colocarse directamente sobre el balasto, pero al carecer de traviesas que diesen rigidez transversal al conjunto, era difícil mantener el ancho de vía, requiriendo un continuo mantenimiento.Posteriormente se desarrollaron métodos más eficaces para unir dos barras entre sí, como la soldadura.Cuando se coloca suficiente metal, la unión es casi tan fuerte como el resto de la longitud del carril.La supuesta ventaja era que, cuando la cabeza se desgastaba, podía darse la vuelta al riel y reutilizarse.La ranura está delimitada por la cabeza del carril a un lado y por una banda de protección al otro.Esta banda no soporta el peso del vehículo, y solo actúa como contracarril.Mantener despejadas las ranuras es fundamental para asegurar una rodadura uniforme, evitando daños en las ruedas o en los propios carriles, y el riesgo de descarrilamiento.La forma tradicional de carril ranurado es la sección que se ilustra a la derecha.Su instalación implica que toda la superficie ocupada entre los carriles debe ser excavada y posteriormente rehabilitada.El carril en bloque es una forma de perfil más baja, con la cabeza macizada y el alma eliminada.Después es usual, en las vías modernas, quitar las eclisas y bulones para sustituirlas por uniones soldadas.En el comienzo del transporte por ferrocarril se utilizaron rieles con dos cabezas, con la intención de que fueran usados nuevamente una vez que la cabeza en servicio llegara a su límite de desgaste.Posteriormente se vio que tal operación no era posible, dado que, al invertir su posición, no resultaban aptos para el tráfico debido al desgaste ocasionado por las traviesas en la superficie de apoyo, y se adoptó el perfil actual, denominado Vignole, el cual consta de una cara inferior ancha, destinada al apoyo sobre las traviesas, y una cara superior, más angosta y de mayor altura, destinada a guiar y sostener las ruedas.En sitios donde coexiste el tránsito carretero con el tráfico ferroviario se debe pavimentar la superficie, siendo usual que se utilicen rieles de tipo Vignole modificados mediante una garganta, la cual permite que se desplace por ella la pestaña de las ruedas del material ferroviario, al tiempo que actúa como límite del pavimento.Esta dureza depende del tratamiento superficial (estructura microperlítica) y de los compuestos del acero de los rieles, que son: el hierro, carbono, silicio, azufre, fósforo, arsénico y otros minerales e impurezas.El perfil ASCE de 90 libras por yarda (44,6 kg/m) se consideraba adecuado, siendo los calibres más pesados menos satisfactorios.Los carriles largos son flexibles y no hay problema al pasar por las curvas cuando se transportan en trenes carrileros hasta el lugar de montaje.