Explicación de las juntas de rieles: definición, tipos y significado técnico

Qué es una junta ferroviaria y qué debe hacer

Una junta de riel es la conexión estructural entre el extremo de un riel y el extremo del siguiente, dispuesta de manera que las dos secciones se comporten como un miembro portador de carga-continuo. Los carriles no se pueden enrollar, transportar ni instalar como barras sin fin: una línea convencional suele recibir carriles de 12,5 o 25 m de longitud, e incluso una instalación moderna depende de cordones soldados de decenas o cientos de metros de longitud. Por lo tanto, la vía de rodadura terminada se ensambla a partir de muchas piezas separadas y cada interfaz entre dos extremos de riel es una unión.

Tres deberes definen el componente. Tiene que transferir la carga vertical de la rueda, la fuerza de guía lateral y la tracción longitudinal a través del punto de encuentro sin aplastar los extremos del riel. Tiene que mantener el calibre y la alineación para que la brida de la rueda siga una trayectoria predecible. Y tiene que permitir que la vía ensamblada responda a los cambios de temperatura, al asentamiento de los cimientos y al tráfico sin agrietarse, aflojarse o deformarse permanentemente.

Juntas convencionales versus vía sin costuras

Los ingenieros de vías separan las juntas en dos familias.

Uniones mecánicas convencionales- un par de barras de unión, a menudo llamadas eclisas, sujetan los dos extremos del riel entre ellas y se aprietan con pernos de unión de alta-resistencia. Se deja un espacio controlado entre los extremos para que el acero pueda moverse con la temperatura.

Pista perfectaLos rieles - se sueldan en rieles soldados continuos (CWR) mediante soldadura a tope-flash en un depósito o soldadura aluminotérmica (termita) en el sitio. Quedan menos juntas, pero no desaparecen: interruptores y cruces, extremos de puentes, portales de túneles y límites de bloques aislados todavía necesitan conexiones aisladas atornilladas o pegadas-.

Un tercer grupo se sienta entre los dos. Las juntas aisladas utilizan ensamblajes de polímero o laminado adherido para aislar los circuitos de las vías, y las juntas aisladas-pegadas combinan una barra adherida con un ensamblaje de espacio relleno de epoxi-. Las uniones de compromiso y abombadas cubren casos especiales como unir dos secciones de carril diferentes o salvar una interrupción temporal en la línea de circulación.

Espacio de expansión, transferencia de carga y rigidez de las juntas

El acero se expande aproximadamente 0,0117 mm por metro de longitud por cada grado de aumento de temperatura. En un carril de 25 m, esto supone aproximadamente 0,29 mm de movimiento por grado, por lo que la separación en una junta mecánica normalmente se establece entre aproximadamente 2 mm y 4 mm a la temperatura de instalación de referencia, la cifra exacta depende del rango climático local y de la sección del carril. Un espacio que se cierra completamente en verano transfiere una gran fuerza de compresión a las barras de unión y puede contribuir al pandeo de la vía; un espacio que crece demasiado en invierno convierte la junta en una punta de martillo que golpea los extremos del riel.

La rigidez importa tanto como la geometría. Una junta atornillada es menos rígida que el cuerpo del riel, por lo que la vía tiene un punto blando local que aumenta la carga dinámica de las ruedas. Las barras de unión compensan aumentando el módulo de sección tanto en dirección vertical como lateral y distribuyendo la carga de la rueda sobre el grupo de pernos. Por lo tanto, el par de torsión de los pernos, la holgura de los orificios y el contacto entre la barra y el riel tienen un efecto directo sobre la fuerza de impacto transmitida a las traviesas y al lastre debajo de la junta.

Materiales, secciones de carril y normas.

Las barras para juntas generalmente se laminan o forjan con acero de medio-carbono y se tratan térmicamente para alcanzar la dureza y resistencia a la fatiga que exige el tráfico pesado-y de alta-velocidad. El carril en sí se especifica por perfil: EN 13674-1 para carriles Vignole, tramos AREMA como 115RE, 132RE y 136RE en vías norteamericanas, UIC 60 en muchos proyectos europeos y de exportación, y perfiles como BS 75A, BS 113A o carril de 60 kg/m en otras redes. La práctica de detalle de vías se describe en el Manual AREMA de Ingeniería Ferroviaria, Capítulo 5 - Vía.

Cualquiera que sea el estándar, una barra para juntas es específica de una sección. La distancia entre orificios, el ángulo de pesca, la profundidad y la longitud de la barra se adaptan a un perfil de riel, por lo que una barra hecha para un riel de 60 kg/m no se puede instalar en un riel de 50 kg/m. Tratar la barra, los pernos y las arandelas elásticas como un solo sistema es lo que produce una unión duradera.

Práctica de inspección y mantenimiento

Debido a que la junta es el punto estructural más débil de la vía, impulsa el programa de mantenimiento. Una rutina práctica cubre las siguientes comprobaciones.

Torsión del perno- se vuelve-verificar en un ciclo fijo o después de cualquier señal de movimiento, ya que los pernos flojos permiten un deslizamiento relativo y agrandan los orificios de los pernos.

Inspección de grietas y desgaste.- grietas en la barra cerca de la muesca, superficies de pesca desgastadas, agujeros alargados y extremos de riel maltratados.

Medición de brechas- registrado en el rango de diseño para la temperatura del sitio.

Pruebas de juntas aisladas- resistencia de aislamiento medida para que los circuitos de las vías sigan siendo confiables.

Condición de soporte- apisonamiento y consolidación del lastre debajo de la junta, porque un vacío debajo de las traviesas magnifica la carga de impacto.

La conclusión de ingeniería es sencilla: una junta de riel es una discontinuidad deliberada que debe diseñarse, instalarse y mantenerse con tanto cuidado como el propio riel. Obtenga el tamaño de la barra, el torque del perno y el espacio correcto, y la junta funcionará como el resto de la pista; si se descuida cualquiera de ellos, la unión se convierte en el lugar donde la pista falla primero.

Preguntas frecuentes

P: ¿Cuál es la diferencia entre una junta de riel y una eclisa?
Una junta de carril es la conexión completa en el punto de encuentro de dos carriles; La eclisa, o barra de unión, es la barra de acero que sujeta ambos extremos del riel y soporta los pernos.

P: ¿Cuánto dura un riel antes de que se necesite una junta?
Las líneas convencionales suelen utilizar carriles de 12,5 mo 25 m, mientras que las sartas soldadas pueden tener 100 mo más. El número de juntas depende de cómo se suministran, transportan y sueldan los carriles.

P: ¿Por qué queda un espacio de 2 mm a 4 mm entre los extremos del riel?
La brecha absorbe la expansión térmica del acero. Sin él, el calor del verano generaría tensiones de compresión muy altas en las barras de unión y los extremos del carril podrían sufrir una fuerte compresión.

P: ¿Se puede utilizar una barra de unión para carril de 60 kg/m sobre carril de 50 kg/m?
No. El espaciado de los orificios, el ángulo de pesca y la profundidad de la barra son específicos del perfil, por lo que las barras deben coincidir con la sección del riel y usarse con el diámetro y número de pernos correctos.

P: ¿Con qué frecuencia se deben revisar los pernos de las juntas?
El par normalmente se verifica en un ciclo de inspección de vía programado e inmediatamente después de cualquier indicación de movimiento, como marcas de desgaste brillantes, orificios alargados o un espacio cada vez mayor.

P: ¿Para qué se utiliza una junta aislada?
Una junta aislada separa dos secciones eléctricas de la vía para que los circuitos de señalización de la vía puedan detectar un tren, sin dejar de transportar la carga mecánica de las ruedas a través de la conexión.