Aparatos de vía

Hemos hablado aquí largo y tendido de agujas, desvíos y demás cacharros que sirven para mandar a los trenes a un lado o a otro. Son los llamados "aparatos de vía", es decir, cualquier cosa que haya en la vía que interrumpa la continuidad de los dos carriles. Vamos a ver unos pocos.

Bridas

Las bridas no son aparatos de vía realmente, pero actúan como uno de ellos. Son unas piezas metálicas, normalmente con cuatro agujeros (las hay de más y de menos), que sirven para unir los carriles entre sí y así darle continuidad al mismo. Por esos agujeros (que tienen que coincidir con los agujeros que tienen los carriles en sus extremos) se introducen unos tornillos con tuercas. 

Antiguamente las vías estaban formadas por parejas de carriles de longitudes pequeñas. Una de las medidas más habituales eran 12 metros. Esto era así por el proceso de fabricación de los carriles, y es que en las fundiciones era muy complicado fabricar carriles más largos. Bueno, en realidad, la dificultad estaba en transportarlos más que en fabricarlos con más longitud. Luego, estos carriles se colocaban sobre las traviesas, y se unían con la siguiente pareja mediante bridas. También se las conoce como cachas.

Al unir los carriles con bridas, la unión no siempre era perfecta, porque dependía de que los taladros de la brida y del carril estuvieran perfectamente alineados, pero ésto no era así siempre. De ahí viene el famoso traqueteo que se podía escuchar antes en los trenes, hoy ya casi desaparecido. Estas uniones, a veces, dejaban un espacio suficiente como para que ahí se pudieran absorber las dilataciones y contracciones de los carriles por temperatura. No obstante, si las temperaturas llegaban a ser extremas podían pasar dos cosas: que se rompiera el carril por contracción debido al frío, o que se formara lo que se llama un "garrote", es decir, una curvatura de los carriles muy pronunciada que altera la alineación de la vía, debido a la dilatación de los carriles por calor. En este enlace podéis ver una foto de un garrote: http://fernandocos.blogspot.com.es/2012/01/garrote-de-via-en-el-ferrocarril-al.html.

Este fenómeno nos lleva al siguiente aparato de vía.

Juntas de dilatación

Como hemos dicho antes, la vía se dilata y se contrae, y lo hace en medidas auténticamente sorprendentes. Para que os hagáis una idea, los carriles de 12 metros de los que hemos hablado antes, con el rango de temperaturas que hay en España a lo largo del año (vamos a suponer temperaturas del carril de 0º en invierno y de 45º en verano) varía su longitud en 0,6 cm. Parece poco, ¿verdad?

Para mejorar el confort y el ruido en la marcha de los trenes, además de para abaratar el mantenimiento (los botes que dan las ruedas al pasar por las bridas pueden dañarlas, además de dañar el carril), se empezaron a montar carriles más largos. De hecho, hoy día, la medida estándar de carril son 18 metros. Estos carriles de 18 metros se colocaban en la vía y se soldaban entre sí, formando un único carril de varios cientos de metros de longitud. Imaginad ahora que hacemos eso, y formamos así una barra de (y no exagero nada) 396 m -22 barras-. La dilatación del carril en este caso podría llegar a ¡21 centímetros!

Para estos casos se inventaron las juntas de dilatación, que no son más que unas piezas que son capaces de absorber esas dilataciones o contracciones del material sin interrumpir el carril. En este enlace (http://prensa.adif.es/ade/u08/gap/prensa.nsf/Vo000A/224FD98F4EB24AADC1257895003EA26B?Opendocument) sale una foto de una junta de dilatación moderna, de las que están instaladas en las vías de alta velocidad (en las convencionales también se instalan). Pero, como véis, esto supone también una interrupción en el carril.

Junta de dilatación en la estación de Pinar de las Rozas (Madrid). Foto mía en diciembre de 2013.

En la foto podemos ver la junta de dilatación completa. Como podéis ver, los carriles más alejados se "abren" hacia fuera de la vía, y los carriles más cercanos se "meten" dentro de la vía, pero siempre manteniendo el mismo ancho de vía.

Ya que hemos hablado de carriles y demás, aunque no son aparatos propiamente dichos, os comento cómo se monta la vía.

Montaje de vía y soldadura de carriles

Como ya he dicho, la medida estándar de carril son 18 metros. Éste es el tamaño con el que salen del tren de laminado en la fundición. Pero, lógicamente, estos carriles no se llevan así a la obra, ya que entonces el montaje de vía resultaría carísimo porque habría que hacer dos soldaduras cada 18 metros. Por ello, estos carriles se trasladan a unas plantas de soldadura de carril, donde se van juntando 16 barras de 18 metros una tras otra, que se unen con soldadura por arco eléctrico hasta formar lo que llamamos una "barra larga soldada", que es un carril de 288 metros de longitud. Éste es el tamaño que se lleva a la obra.

Estas barras largas se cargan en trenes especiales, llamados "carrileros". En realidad son vagones plataforma a los que se les han desmontado los testeros (la partes frontales) y se les han instalado aparatos para sujetar los carriles. Estos trenes se desplazan desde las plantas de soldadura hasta el punto de acopio de materiales de la obra, y desde allí se reparten a lo largo de la vía.

Tren carrilero en la estación de Madrid-Chamartín. Foto mía en agosto de 2006.

Después hay que soldar estas barras con las siguientes, y así hasta montar toda la vía. En la obra se hace una soldadura aluminotérmica.

Como las juntas de dilatación suponen una interrupción del carril que no nos gusta (aunque a veces es inevitable), tenemos que inventar un sistema para eliminarlas, pero que a la vez nuestra vía no sufra las consecuencias de las dilataciones o contracciones.

Es tan sencillo como estirar el carril. Se hacen una serie de cálculos, para saber cuánto va a ser la dilatación máxima prevista (teniendo en cuenta las temperaturas medias del lugar). Ya sabemos cuánto va a dilatar el carril normalmente. Medimos la temperatura actual, para calcular cuánto más va a dilatar el material cuando aumente la temperatura, y con ese dato estiramos el carril los centímetros que nos marquen los cálculos y cortamos esa longitud. Ahora ya podemos soldar sin miedo. A este proceso se le llama eliminación de tensiones.

Corte de carril en la estación de Madrid-Chamartín. Foto mía en junio de 2006.

Para poder estirar el carril tenemos que soltar varias sujecciones de las traviesas. Normalmente se hace como en unos 3 ó 4 metros de longitud. A continuación, los soldadores alinean las dos puntas de las barras con reglas y gatos para que la soldadura sea perfecta y en el tren, al pasar, no se note nada. Una vez alineados los carriles, se montan unos moldes de terracota sobre la unión y se calientan tanto las puntas de las barras como el molde con sopletes.

Calentamiento de las puntas a soldar. La calidad de la fotografía no es muy buena, pero es como me salió esa noche y no he tenido oportunidad de hacerlas de nuevo. Foto mía en la estación de Madrid-Chamartín en junio de 2006.

Mientras, por otro lado, los soldadores preparan el mejunje de productos químicos. Esta mezcla se hace en un crisol, un recipiente con forma de embudo, y no es más que una mezcla de polvo de óxido de hierro y aluminio, también en polvo. Para iniciar la soldadura hay que "encender" la mezcla, y normalmente se hace con algo parecido a unas bengalas de las que usamos el fiestas y demás que se encienden con un simple mechero. Ésta se introduce en el crisol, y cuando la mezcla alcance una temperatura determinada, comienza una espectacular reacción química que libera gran cantidad de energía en forma de luz y calor. Esta energía sirve para fundir la mezcla de óxido de hierro y aluminio y entonces el aluminio reacciona con el oxígeno, fundiendo el hierro que irá ocupando el hueco que ha dejado el molde de la soldadura. 

Fusión de la mezcla de aluminio y hierro en el molde. Foto mía en la estación de Madrid-Chamartín en junio de 2006.

Pasado un tiempo, se puede retirar, con mazas, el molde de terracota. Después, se retiran todos los gatos y demás zarandajas que hemos usado, se asienta el carril en las traviesas y se aprietan las sujecciones. Por último, con una esmeriladora se le da forma a la cabeza del carril.

Amolado del carril para darle la forma adecuada a la soldadura. Foto mía en la estación de Madrid-Chamartín en junio de 2006.

Si aún así, os habéis quedado con ganas de ver cómo es una soldadura, en este vídeo lo tenéis resumido: https://www.youtube.com/watch?v=NHB0N8oEW10&feature=youtube_gdata_player, y no dejéis de ver los vídeos relacionados.

Bueno, volvamos con los aparatos de vía.

Agujas simples

Una aguja o desvío es el aparato que sirve para bifurcar una vía en dos. El nombre correcto del aparato completo es "desvío", pero, por deformación, los ferroviarios las llaman "agujas", que, como veremos, no es más que una parte del desvío. También se les llama cambios de vía, o simplemente cambios.

El desvío está formado por varias partes: las agujas o espadines, las contraagujas, el corazón, los contracarriles y la timonería y cerrojos.

Las agujas o espadines (más habitual el segundo nombre) son las partes móviles del desvío. Hablamos de desvíos convencionales, ojo. Son unos carriles cortados de determinada forma que se desplazan de un lado a otro sobre unos cojinetes. Los cojinetes pueden ser, principalmente de dos tipos: una superficie de acero plana convenientemente engrasada, o unos rodillos sobre los que rueda el espadín. El espadín, en su movimiento, quedará unas veces acoplado a la contraaguja, y otras quedará desacoplado.

Aguja vista de punta en la Bifurcación P.Pío de la línea de Madrid a Irún. Foto mía en diciembre de 2013.

En la foto podemos ver una aguja tomada desde la punta. El espadín que vemos a la derecha está desacoplado, y el de la izquierda está acoplado, es decir, que un tren pasaría por la vía recta.

La contraaguja son los carriles más exteriores del desvío. En desvíos rectos, una contraaguja será recta, y la otra será curva. En desvíos curvos, una será curva, y la otra más curva aún. Las contraagujas también tienen una forma determinada, muy similar a la del carril, pero con el hueco para que acople el espadín. En la imagen anterior también podemos ver las contraagujas, que son los carriles más a la izquierda y más a la derecha del desvío.

El corazón, como su propio nombre indica, es el centro del desvío. También se llama cruzamiento. Es una pieza grande, de una forma muy específica y es donde se encuentran el carril derecho (o izquierdo) de la vía directa, con el carril izquierdo (o derecho) de la vía desviada.

Corazón o cruzamiento de una aguja en la Bifurcación P.Pío de la línea de Madrid a Irún. Foto mía en diciembre de 2013.

Los contracarriles son unas piezas dispuestas a la altura del corazón, muy próximas al carril contrario, para evitar que los trenes puedan descarrilar al paso por el desvío. Y es que hay un punto en el corazón en el cual la pestaña de la rueda del tren no ejerce su función de guiado, por lo que el tren queda "suelto". Gracias al contracarril, si se produjera un movimiento lateral, sería la rueda que pasa por la contraaguja la que asumiría todo el esfuerzo de guiar el tren.

Aguja vista desde el talón en la estación de Pinar de las Rozas (Madrid). Foto mía en diciembre de 2013.

En esta foto podemos ver el corazón de otra aguja simple, y los contracarriles (uno a cada lado) que ayudan a guiar las pestañas de las ruedas.

Por último tenemos la timonería y los cerrojos. Estas piezas son las que nos van a garantizar la seguridad del tren. Inicialmente, los desvíos no tenían cerrojos que los mantuvieran su posición mientras pasaba el tren. Sólo tenían una barra gorda que unía los dos espadines que, a su vez, los unía a la marmita, o sea, al accionamiento del desvío. Una pesa (llamada "queso" por su forma), convenientemente colocada en la marmita, mantenía el desvío en su sitio. Pero poco a poco los trenes fueron siendo cada vez más pesados y cada vez más rápidos, y este sistema se reveló un tanto peligroso. 

Tren TRD a punto de pasar por una aguja accionada por marmita en la estación de Ayerbe (Huesca). Foto mía en julio de 2005.

Se inventó entonces un sistema que, mediante unas bielas, unas barras y unos cajones, sujetaban los espadines en su sitio. Es el cerrojo de uña, uno de los más usados y más extendidos por todo el mundo. El cerrojo está formado por una barra a la que se le han hecho unos huecos de una forma característica, y que, normalmente, va unida al accionamiento del cambio. Es la barra de tracción. En las puntas de los espadines se montan unas bielas, cuya punta tiene una forma que encaja en la barra de tracción. Y en las contraagujas se instalan unos cajones que es donde entran las bielas para dejar fijos los espadines. La forma característica de las bielas recuerda a una pezuña de animal, de ahí viene el nombre de cerrojo de uña. El funcionamiento es tal que, al empujar o tirar de la barra de tracción, ésta mueve la uña que está encerrojada, sacándola de su alojamiento. Si seguimos moviendo la barra, ésta llegará a un punto en el que enganchará la uña del otro espadín y la introducirá dentro del cajón, produciendo entonces el encerrojamiento de la aguja. Como se puede deducir, con éste sistema, la única forma de mover los espadines es moviendo la barra de tracción. Si lo intentásemos hacer al revés, es decir, empujar el espadín directamente, nos encontraríamos que que éste está encerrojado y no se puede mover. Por otro lado, el espadín desacoplado, por la forma de la barra de tracción, también queda inmovilizado.

Timonería de una aguja en la estación de Pinar de las Rozas (Madrid). Foto mía en diciembre de 2013.

En la foto podemos ver, en primer término, la barra de tracción, con el alojamiento para la uña, la biela con forma de uña y el cajón en el que encaja. En este caso se puede ver que la aguja está encerrojada porque, en esa disposición, la uña no cabe por la caja, con lo cual, el espadín está inmovilizado. La única forma de mover el espadín, sería mover la barra alejándola de nuestro punto de vista, para que la uña encajara en el hueco de la barra.

Además de ésto, en los cambios también hay dos pequeñas barras, cada una acoplada a un espadín, que están unidas a un comprobador de posición, que es el que transmite al enclavamiento cuál es la posición real de la aguja. En función de la tecnología, el comprobador será mecánico, hidráulico, eléctrico y podrá estar dentro o fuera del accionamiento del cambio. En la foto casi no se aprecian las barras de comprobación, pero son las que están entre la barra de tracción y la traviesa de la izquierda.

Hay varios tipos de desvíos, en función de su longitud y de la velocidad de paso, tanto por vía desviada como por vía directa. En España tenemos normalizados 6 tipos de desvíos:

• Tipo A: velocidad de paso por vía directa de 140 km/h y de 30 por desviada
• Tipo B: velocidad de paso por vía directa de hasta 160 km/h y de hasta 60 por desviada
• Tipo C: velocidad de paso por vía directa de 200 km/h y de hasta 60 por desviada
• Tipo V: velocidad de paso por vía directa de 200 km/h y de 100 por desviada
• Tipo AV: velocidad de paso por vía directa de 300 km/h y de 160 por desviada
• Tipo AV+: velocidad de paso por vía directa de 350 km/h y de 220 por desviada

Agujas dobles o escapes

Un escape, o aguja doble, es la unión entre dos vías paralelas. Son, en realidad, dos agujas enfrentadas una en cada vía, y que están conjugadas, es decir, cuyos movimientos son simultáneos. Si una aguja está a desviada, la otra también lo estará. No vamos a detenernos mucho más, porque no tiene más complicación.

Escape en la estación de Chamartín. Foto mía en enero de 2014.

Cruzamientos

Un cruzamiento es un lugar donde dos vías se cruzan. Pueden ser de distintos ángulos y están formados por piezas parecidas a los corazones de un cambio. El cruzamiento más conocido de España es el de El Berrón, en Asturias, donde antiguamente se cruzaban a 90 grados el Ferrocarril de Langreo con los Ferrocarriles Económicos de Asturias.

Cruzamiento de El Berrón (Asturias). Foto mía en octubre de 2012.

Cruzamiento en la estación de Pinar de las Rozas (Madrid). Foto mía en diciembre de 2013.

Como podéis ver en la foto, en un cruzamiento, los trenes sólo pueden tomar un camino, y es seguir recto.

Travesías de unión simple

En las estaciones de tamaño medio, comienzan a surgir problemas de espacio para montar todos los desvíos necesario, así que hay que inventar un sistema más compacto. Son las travesías, que son como cruzamientos, pero con espadines para permitir a los trenes tomar una vía u otra.

En una travesía de unión simple se combinan dos agujas con un cruzamiento. Tenemos cuatro posibles entradas y salidas: A, B, C y D. Bueno, pues en este tipo de travesía, un tren que viene desde A sólo podrá ir hacia D, un tren procedente de B podrá ir hacia C o D, un tren procedente de C sólo podrá ir a A y un tren procedente de D podrá ir a A o B. Mejor con una imagen.

Esquema simplificado de una travesía

En estas travesías tenemos cuatro espadines y dos corazones.

Travesía de unión simple en la estación de Pinar de las Rozas (Madrid). Foto mía en diciembre de 2013.

Como podéis ver, la diferencia entre un cruzamiento normal y una travesía de unión simple son los espadines y las contraagujas, que nos permiten tomar caminos distintos.

Travesías de unión doble

Vamos a complicarlo un poco más, porque hemos decidido que con las travesías anteriores no podemos hacer todos los movimientos que queremos. Así que juntamos dos travesías de unión simples. Ahora tenemos una espectacular combinación de 4 cambios y 2 cruzamientos. En este caso, todos los trenes, vengan de donde vengan, pueden tomar dos direcciones: de A a C o D, de B a C o D, de C a A o B y de D a A o B.

Travesía de unión doble en la estación de Pinar de las Rozas (Madrid). Foto mía en diciembre de 2013.

Aquí podéis ver que se complica todo un poco más, y es que llegamos a tener 8 espadines y 4 corazones.

Bretelles

Una bretelle es la unión de dos vías mediante dos escapes superpuestos. Es decir, la combinación de 4 agujas y un cruzamiento en una vía doble, o la combinación de dos escapes de distinto sentido. No nos vamos a detener mucho en ésto, porque no tiene más complicación que la de un escape. Sólamente que las agujas están conjugadas dos a dos.

Bretelle de la estación de Madrid-Chamartín. Foto mía en enero de 2014.

Calces

En determinadas situaciones podemos encontrarnos con que tenemos una vía en la que vamos a apartar material rodante que no se va a usar en mucho tiempo, o que queremos garantizar su inmovilidad, o que, en caso de que se muevan solos, no irrumpan en la red provocando un accidente. Este suele ser el caso de vagonetas de mantenimiento, o de vías de servicio de subestaciones, o incluso de apartaderos de mercancías particulares en las que el dueño está maniobrando con sus vagones y queremos evitar que entre en nuestra red por accidente.

Para ello existen unos aparatos, llamados calces descarriladores, que se colocan sobre uno de los carriles, y provocan que, si un tren llega a ellos por accidente, éste se salga de la vía, evitando que acceda a las vías de circulación y pueda provocar un choque. Son unas placas, que se encajan sobre la vía en unos asientos específicos, y que tienen por encima una pletina que empuja a las ruedas fuera del carril. Normalmente los calces están conjugados con la aguja que da acceso a esa vía, o están protegidos con cerraduras cuyas llaves quedan liberadas cuando se accionan esas agujas. Se dice que el calce está levantado si permite el paso, y abatido si no lo permite.


Agujas de corazón móvil

Cuando un tren pasa por una aguja, hay un punto en el cual una de las ruedas está "en el aire" (ya lo comentamos antes). El carril sobre el que va rodando está cortado y hay una discontinuidad que, además, deja a la rueda sin el guiado de la pestaña. El punto concreto es, exactamente, la punta del corazón. Ese hueco que se queda en el carril sobre el que está apoyando la rueda, es el hueco que necesitaría la pestaña de la rueda del otro lado para poder pasar hacia la otra dirección del cambio. Para permitir el paso a grandes velocidades por los cambios (las agujas de tipos AV y AV+), no debe haber discontinuidades en la superficie del carril, lo que nos plantea un problema.

Una vez más tiramos de nuestros ingenieros y les ponemos a pensar y a diseñar un sistema que permita que no haya interrupciones en el carril. Y nuestros ingenieros, que son muy listos y para eso les pagamos, nos inventan una aguja de corazón móvil. Esto es un invento la mar de raro en el cual no sólo se mueven los espadines para dirigir al tren, sino que, además, la punta del corazón se puede mover, acoplándose a uno un otro lado, en función de la posición de los espadines.

Como acceder a las vías de alta velocidad para hacer fotos y vídeos de cómo funcionan las agujas es complicado, aquí os dejo un vídeo que he encontrado donde podéis ver un prototipo de aguja de corazón móvil y cómo se mueven tanto los espadines, como el corazón. Además, se puede ver de forma bastante clara cómo funciona un cerrojo de uña. Hala, ahí tenéis el vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=2rJFDdb1xc8.

Además, y muy recomendable por la inusual perspectiva, este otro vídeo. Esta vez es de Adif: http://www.youtube.com/watch?v=LC45wXBS_Zk

Y esto es todo en cuanto a aparatos de vía.