Sistema de fijación de rieles

Un sistema de sujeción de rieles es un medio para fijar rieles a traviesas de ferrocarril ( América del Norte ) o traviesas ( Islas Británicas , Australasia y África ). Los términos anclajes de rieles , 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 sujeción de rieles también pueden conocerse colectivamente como otro material de vía , u OTM para abreviar. Se han utilizado varios tipos de sujeción a lo largo de los años.

Los primeros raíles de madera se fijaban a traviesas de madera mediante clavijas que atravesaban agujeros en el raíl o mediante clavos. En el siglo XVIII, se empezaron a utilizar raíles de hierro fundido, que también tenían agujeros en el propio raíl para poder fijarlos a un soporte. ^[1] Los desarrollos del siglo XVIII, como el raíl con brida y el raíl con panza de pez, también tenían agujeros en el propio raíl; cuando se utilizaban traviesas de bloques de piedra, los clavos se introducían en un bloque de madera que se había insertado en un hueco del bloque. Se cree que la primera silla para raíl se introdujo en 1797 y se fijaba al raíl en la banda vertical mediante pernos. ^[2]

En la década de 1820, se empezaron a producir los primeros rieles laminados con forma, inicialmente en forma de T que requería una silla para sujetarlos; los rieles se mantenían en posición mediante cuñas de hierro (que a veces hacían que el riel se rompiera al ser forzado hacia adentro) 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 brida (en realidad una viga en I distorsionada), que tenía una parte inferior plana y no requería silla; un diseño similar fue el riel de puente contemporáneo (de sección en U invertida con una brida inferior y colocado sobre traviesas longitudinales); estos rieles inicialmente se clavaban directamente a la traviesa. ^[4]

En la práctica norteamericana, el riel T con brida se convirtió en el estándar y luego se utilizó con placas de anclaje. En otros lugares, los rieles T fueron reemplazados por rieles de cabeza de toro con una apariencia redondeada en "I" o "en forma de 8" que aún requerían una silla de apoyo. Finalmente, el riel T con brida se volvió común en todos los ferrocarriles del mundo, aunque aún existen diferencias en el sistema de fijación.

Un lazo dorado, también conocido como espiga dorada o espiga final, se puede utilizar para simbolizar el inicio o la finalización de un proyecto. Con menos frecuencia, se trata de plata u otro material precioso.

Históricamente, un clavo dorado ceremonial clavado por Leland Stanford conectaba los rieles del primer ferrocarril transcontinental a través de los Estados Unidos. El valioso clavo que sujetaba los rieles 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 de ferrocarril entró en la conciencia popular estadounidense de esta manera; la colocación del clavo dorado fue un punto clave en el desarrollo de la costa oeste de América del Norte y fue reconocido como un logro nacional y una demostración de progreso. Desde entonces, los trabajadores del ferrocarril han sido celebrados en la cultura popular, incluso en canciones y versos. ^[5]

Un clavo de riel (también conocido como clavo de corte o crampón ) es un clavo grande con una cabeza desplazada que se usa para asegurar los rieles y las placas base a los durmientes del ferrocarril en la vía. A Robert Livingston Stevens se le atribuye la invención del clavo de riel, ^[6] cuyo primer uso registrado fue en 1832. ^[7] El clavo de riel fue una invención que resultó del estado de industrialización en los Estados Unidos a principios del siglo XIX: los ferrocarriles principales ingleses de ese período usaban sillas de hierro fundido pesadas y costosas para asegurar los rieles en forma de T; en cambio, Stevens agregó una base de soporte al riel en T que podía fijarse con un simple clavo. ^{[8] [9]} En 1982, el clavo seguía siendo la fijación de riel más común en América del Norte. Los tamaños comunes son de 9 ⁄ 16 a 10 ⁄ 16 pulgadas (14 a 16 mm) cuadrados y 5+De 1 ⁄ 2 a 6 pulgadas (140 a 150 mm) de largo. ^{[10] : 582–3}

Un clavo para riel tiene una forma aproximada de cincel y una punta con un borde plano; el clavo se clava con el borde perpendicular a la veta, lo que le da una mayor resistencia al aflojamiento. ^[11] La función principal es mantener el riel dentro del calibre. Cuando se fijan placas de unión, la fijación se hace lo más fuerte posible, mientras que cuando se fija un riel a una traviesa o placa de unión, normalmente no se requiere que el clavo 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 las 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 " clavadoras " (una máquina que quita púas se llama "extractor de púas"). ^[13] La división de la madera se puede limitar perforando previamente los agujeros para las 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 "placa de sujeción") tiene dos orejetas en cada lado, dando la impresión de la cabeza de un perro y ayudando a quitar la púa. ^[15]

Un tornillo de silla (también conocido como tirafondo ^[16] ) es un tornillo de metal grande (~6 in o 152 mm de longitud, un poco menos de 1 in o 25 mm de diámetro) que se utiliza para fijar una silla (para rieles de cabeza redonda), una placa base (para rieles de fondo plano) o para sujetar directamente un riel. Los tornillos de silla se atornillan en un orificio perforado en el durmiente. ^[17] El tornillo de silla tiene un costo de fabricación más alto que el de la punta del riel, pero tiene la ventaja de un mayor poder de fijación, aproximadamente el doble que una punta del riel ^[18] , y se puede utilizar en combinación con arandelas elásticas . ^[17]

El tornillo de silla se introdujo por primera vez en 1860 en Francia (en francés: tire-fond ) y se volvió común en la Europa continental. ^[19]

Un tornillo de perro es una variante comercial del tornillo de punta. ^[20]

Los pernos de anclaje para rieles también se han utilizado para fijar rieles o sillas a las traviesas. El perno de anclaje es un perno que se inserta a través de un orificio en la traviesa con una tuerca con colmillo que se clava en la superficie inferior de la traviesa. Para sujetar rieles con fondo plano, se puede utilizar una arandela con borde superior para sujetar el borde del riel. Son más resistentes al aflojamiento por vibraciones y movimiento del riel. ^[21] Se cree que son más efectivos que las puntas y los tornillos y, por lo tanto, se utilizan en posiciones como placas de unión de agujas ^[22] y en curvas cerradas. ^[23]

Los clavos elásticos para rieles ^[25] se utilizan con rieles de fondo plano, placas base y traviesas de madera. El clavo elástico mantiene el riel hacia abajo y evita que se vuelque, y también asegura la placa base a la traviesa. ^[26] El clavo Macbeth (nombre comercial) es un clavo de dos puntas en forma de U similar a una grapa doblado de modo que parece tener forma de M cuando se lo mira de lado. ^{[27] [28]} También se han utilizado clavos de una sola punta en forma de J invertida. ^[29]

El mazo de clavos , también conocido como martillo de clavar , es un tipo de maza con una cabeza larga y delgada que se utilizaba originalmente para clavar clavos. ^{[30] [31]}

La perforación manual de agujeros y la inserción y extracción de clavos o tornillos han sido sustituidas por máquinas semiautomáticas o automatizadas, que se accionan eléctricamente, neumáticamente, hidráulicamente o con un motor de dos tiempos. Las máquinas que quitan clavos se denominan extractores de clavos . ^{[32] [33] [34]}

Las primeras sillas de riel , hechas de hierro fundido e introducidas alrededor de 1800, se usaban para fijar y sostener rieles de hierro fundido en sus extremos; ^[2] también se usaban para unir rieles adyacentes. ^[35]

En la década de 1830 se introdujeron los rieles en forma de T (o riel paralelo en T de una sola pestaña ) y en forma de I (o riel paralelo en T de doble pestaña o de cabeza de toro ); ambos requerían sillas de hierro fundido para sostenerlos. ^[36] Originalmente, se usaban llaves de hierro para calzar el riel en las mandíbulas paralelas verticales de la silla; estas fueron reemplazadas por llaves completamente de madera. ^[36] Las llaves de madera se formaban a partir de roble , se ablandaban con vapor y luego se comprimían con prensas hidráulicas y se almacenaban en una casa de secado. Cuando se insertaban en la silla, la exposición a la atmósfera húmeda hacía que la llave se expandiera, sujetando firmemente el riel. ^[37] La ​​cuña puede estar en el interior o en el exterior del riel. En Gran Bretaña, generalmente estaban en el exterior. ^[38]

Las sillas se fijaban a las traviesas mediante clavos de madera , tornillos, pernos de cabeza cónica o clavos. ^[39]

En la mayor parte del mundo, los rieles y las placas de base de base plana se convirtieron en el estándar. Sin embargo, en Gran Bretaña, los rieles y las sillas con cabeza de toro siguieron utilizándose hasta mediados del siglo XX. ^[26]

Una placa de unión , placa base o placa de solape es una placa de acero que se utiliza para centrar y reforzar el punto de unión en las vías del ferrocarril entre un riel T con brida y una traviesa de ferrocarril . La placa de unión aumenta el área de apoyo y mantiene el riel en el ancho correcto . Se fija a las traviesas de madera mediante clavos o pernos a través de orificios en la placa.

La parte de la placa debajo de la base del riel es cónica, lo que fija el peralte interno del riel, generalmente "uno en 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 riel. Actualmente se utiliza el tipo de hombro doble. Los tipos más antiguos de hombro simple se podían adaptar a varios anchos de riel, con el hombro simple ubicado 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 los exteriores de la traviesa, lo que reduce el ángulo de peralte.

Muchos ferrocarriles utilizan tornillos grandes para madera , también llamados tirafondos , para fijar las placas de unión (o placas base) a las traviesas del ferrocarril.

Las placas de amarre comenzaron a usarse alrededor del año 1900, antes de lo cual los rieles en T con brida se fijaban directamente a los amarres.

Se utilizan distintos tipos de clips resistentes para sujetar los rieles a la placa base subyacente, siendo uno de los más comunes el sujetador Pandrol ^{(clip Pandrol), llamado así por su fabricante, que tiene la forma de un clip de papel rechoncho. [40]} Otro es la abrazadera de tensión Vossloh. ^[41] Los clips son una alternativa a las púas.

El nuevo clip rápido Pandrol se aplica en ángulo recto al riel. Como el clip es imperdible, debe instalarse en el momento de la fabricación de la traviesa de hormigón.

Los anclajes para rieles, también llamados antideslizamiento, son clips de acero con resorte 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 quitar a mano con martillos o con una máquina de anclajes.

• Tipos de fijación de rieles
• 
  Punta de riel con placa base sobre la traviesa
• 
  Placa base sobre vía de ancho múltiple
• 
  Junta de vía y sillas (con tirantes de extensión de placa de unión )
• 
  Fijación "e-Clip" de Pandrol
• 
  Fijación "fastclip" de Pandrol
• 
  Fijación con abrazadera de tensión
• 
  Fijación con pernos de sujeción
• 
  Riel con resorte de acero y llave en la silla

• Placa de pescado , la barra que atornilla dos secciones de riel juntas
• Vía permanente y vía permanente (historia) , descripciones de todo el sistema de vías.
• Sabotaje ferroviario

• Locomotoras y vagones de ferrocarril, volumen 6. Simmons-Boardman Pub. Corp. 1838. Del American Journal of Science and Arts "Experimentos sobre la adhesión de clavos de hierro de diversas formas, al introducirlos en diferentes muestras de madera"; por Walter B. Johnson, profesor de mecánica y filosofía natural en el Instituto Franklin, Filadelfia, págs. 357-360.

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• Imágenes: Keith Norgrove; et al. "Scalefour Society - Detalles de las vías en fotografías II". www.scalefour.org . Scalefour Society.
• Una vista de cerca de Pandrol Fastclip Archivado el 6 de marzo de 2016 en Wayback Machine.