TIPOS DE DESARROLLO (II)

Existen dos formas fundamentales de agrupar los cambios: utilizando bien una transversal recta o una transversal curva. La primera de estas formas se subdivide en dos tipos según que los desvíos se hagan sobre una transversal lateral (figura 7.25-I) o sobre la vía central del haz (figura 7.25-II). En cuanto a la transversal curva, el tipo más empleado es el de la (figura 7.26-III), que resulta de curvar el haz II. En todas estas figuras las vías se representan por sus ejes.

Se puede obtener otros tipos de haces combinando las formas sencillas anteriores; así, injertando grupos rectos de m cambios sobre una transversal curva de n cambios, se obtiene el haz IV de la (figura 7.26), y derivando grupos curvos de una transversal recta, resulta el haz V de dicha figura.

Todos los haces, cualquiera sea su tipo, deben satisfacer a las condiciones de posibilidad de empleo de curvas de gran radio sin intercalación de contra curvas, así como a la posibilidad de ampliar el haz sin infringir la condición precedente.

TIPOS DE DESARROLLO (I)

No es indiferente la forma en que las vías de un haz derivan del tronco común ni la que adquiere el haz en su desarrollo. En primer lugar debe atenderse a la obtención de un máximo aprovechamiento de la superficie disponible tanto en el número como en la longitud de las vías a instalar, teniendo en cuenta que en la mayoría de los casos dicha superficie se encuentra configurada por límites muy difíciles o imposibles de rebasar. Tanto en las vías de estaciones utilizadas para la recepción y apartado de los trenes como en las que constituyen los haces de vías, es interesante determinar la longitud de vía útil o libre, medida entre los piquetes o niveletas, con los que se materializa el punto a partir del cual el material estacionado sobre una vía no impide el libre paso en la inmediata. Los piquetes citados se clavan en el centro del ángulo del desvío; su distancia al cruzamiento depende del ángulo de éste y del galibo del material.

En segundo lugar la forma del haz viene también influenciada por el objeto a que se le destina; no son por ejemplo admisibles haces curvos de gran longitud cuando los agentes que sobre ellos trabajan han de relacionarse por medio de señales, que en tal caso y a pesar del empleo de entre vías anchas, serian ocultadas por el material que circula o se deposita en las vías del haz.

Finalmente, es interesante que el material que se maniobra sobre los haces efectúe, para el paso, de unas a otras vías, el menor recorrido posible reduciendo de éste modo a un mínimo el tiempo y el coste de las maniobras. Para completar el estudio del proyecto de una estación, y después de haber resuelto el problema de la posición reciproca de los haces de vías y de sus respectivos enlaces, precisa, por consiguiente, proceder al estudio de la disposición de los desvíos en los distintos haces.

GENERALIDADES DE HACES DE VÍAS

En las estaciones importantes, por ejemplo, de empalme, clasificación o formación de trenes, las vías se desdoblan formando haces de vías, generalmente paralelas, necesarios para las maniobras, depósito de material y formación o descomposición, recepción y expedición de los trenes. Estos haces se dotan de las necesarias comunicaciones para el paso de unas a otras vías del haz, el cruzamiento de todas o parte de éstas y el alcance con otros haces próximos o con las vías de maniobra o las de entrada y salida de la estación.

CRUZAMIENTOS MÓVILES (II)

Si solamente se pasa a velocidad la vía directa, puede emplearse el sistema de pata de liebre móvil (figura 7.24). En situación normal, es decir, para el paso por vía directa, un fuerte muelle, M, aprieta la pata de liebre, K, contra la punta de corazón, suprimiendo toda solución de continuidad sobre dicha vía; cuando un vehículo toma la vía desviada, las pestañas de sus ruedas desplazan la pata de liebre, que pivota alrededor de la brida de unión con el riel inmediato y el resorte vuelve seguidamente a su posición normal. Si aquél viniera a romperse, la pata de liebre móvil no seria ya desplazada y el cruzamiento funcionaría como un cruzamiento ordinario, ya que el movimiento de la pata de liebre se limita por medio de topes que proporcionan la anchura de huella normal.

Fig. 7. 24 sistema de sapos móviles.

Todos estos dispositivos introducen en el cruzamiento piezas móviles que quitan robustez, por tal motivo no se encuentra gene¬ralizado su empleo.

En algunos desvíos de poca importancia se ha empleado también el sistema de colocar la vía secundaria en plano inclinado, aquella salva la vía principal, que es continua y desprovista de cruzamiento, y para asegurar el paso sobre la vía desviada se recurre a una pieza móvil, que, en este caso, recubre el riel de la vía principal y se mueve solidariamente con la aguja del cambio.

CRUZAMIENTOS MÓVILES (I)

Al aumentar el radio, R, de la vía desviada para permitir el paso por ésta a velocidad elevada, disminuye con¬siderablemente el ángulo del cruzamiento (hasta tg = 0.04 a 0.05 en los aparatos modernos de las bifurcaciones) y, según se acaba de ver, en la misma medida aumenta la laguna de aquél. Con objeto de suprimir estos inconvenientes se han ideado cruzamientos provistos de elementos móviles.

Si ambas vías han de ser recorridas a gran velocidad, cabe suprimir las patas de liebre, reemplazándolos por un elemento de riel móvil que, desplazado simultáneamente con la aguja, asegure la continuidad sobre una u otra vía (figura 7.23); este tipo de cruzamiento, ensayado en algunos ferrocarriles, produce una rodadura más suave que el corriente con dis¬minución de ruidos, vibraciones y desgaste, pero supone una complica¬ción que requiere un estudio y conservación minuciosos.


Se construyen asimismo cruzamientos con punta de corazón móvil, haciendo a esta pivotar alrededor de un eje vertical para adaptarse a una u otra pata de liebre.

TEORÍA DEL CRUZAMIENTO. (III)

es decir, que la huella h2 es independiente del ancho de vía; su valor prác¬tico suele oscilar entre 45 y 50 mm. Para llevar la rueda, r, a una u otra de las gargantas, h2, de un modo suave, se suelen acodar ligeramente las patas de liebre desde la punta del corazón hacia el extremo del cruzamiento (de 0,01 a 0,03 de inclinación sobre la dirección del movimiento).

Llamando e1 la anchura o espesor del extremo de la punta real p1 (5 a 10 mm.), la longitud de la laguna es:



esta longitud es, por tanto, mayor cuanto mas pequeño sea el ángulo  del cruzamiento y más ancha la huella h2; lo que es otro motivo para procurar la reducción de esta.

Para mejorar el guiado de las ruedas al paso por el cruzamiento, al¬gunos ferrocarriles reducen en 5 mm el ancho normal de vía sobre la vía directa, lo que permite la reducción de la huella h1; pero es preciso conservar en la vía desviada una huella suficiente para facilitar el paso de las pestañas de las locomotoras de gran base rígida

TEORÍA DEL CRUZAMIENTO. (II)

Los valores de d y e serán los más desfavorables con respecto a las tolerancias admitidas en los mismos. Asignados estos valores, la cantidad :

es la cota mínima de protección de la punta, que en la vía internacio¬nal y con los datos ya conocidos es de 1.3955 m; esta cota suele aumentarse con un juego de 1 o 1,5 mm para tener en cuenta las tole¬rancias de fabricación y establecimiento. El valor de h1 oscila general¬mente entre 40 y 45 mm, con tolerancias de +/- 2 a 5 mm.

En cuanto a la huella h2 entre la punta de corazón y la pata de liebre; interesa reducirla lo más posible para aumentar la superficie de rodadura ofrecida a la rueda durante el paso de la punta de corazón a la pata de liebre, o viceversa. Esta reducción estará limitada por la siguiente condición:

TEORÍA DEL CRUZAMIENTO. (I)

Definidas las funciones de los distintos elementos de un Cruzamiento, vamos a determinar las cotas características de su situación relativa; son estas las huellas h1 y h2, y la longitud de la laguna, b p1 (figura 7.21).

La huella h1 entre el riel y contraríel se determina (figura 7.22) de modo que, apoyada la rueda sobre el contrariel, queden unos milímetros de juego entre la pestaña de la otra rueda, supuesta nueva, y la pun¬ta de corazón. Para que la rueda, r, no tome una falsa dirección ni cho¬que con la punta de corazón, se deberá tener:

CONTRARÍELES

La longitud de los contraríeles está generalmente comprendida entre 3 y 5 m; se colocan de manera que su centro corresponda a la laguna del cruzamiento. Se construyen gene¬ralmente con rieles ordinarios que se mantienen a distancia necesa¬ria del carril de rodadura por medio de tacos y aunque a veces se emplean perfiles angulares especiales y aun disposiciones que como la figura 7.19 tienden a asegurar la solidez del conjunto y la invariabilidad de la huella.




Es también recomendable la elevación del contrariel sobre el plano de rodadura, como veremos se hace en las entre vías para reducir la longitud de la laguna; los ferrocarriles alemanes dan al borde del contrariel una cota de 20 mm sobre el plano de rodadura (figura 7.20), y aquel representa un flanco de gran superficie de guía, si bien, su rigidez es tal que le permite ceder algo transversalmente, lo que reduce su desgaste.

CRUZAMIENTOS DE ACERO MOLDEADO

Se fabrican éstos de una sola pieza de acero especial fundido, generalmente de acero-mangane¬so. La figuras 7.5 y 7.6 representan en alzado y planta dos tipos de esta clase de cruzamien¬tos; el bloque se fija directamente con tirafondos a los durmientes por medio de las orejas laterales. En un tiempo se fabricaron también cruzamientos reversibles, con idea de utilizar la cara inferior cuando la superior se hubiera desgastado; pero el desgaste que adquiere la cara inferior hace ilusoria esta previsión, y por otra parte, la menor superficie de apoyo de estos cruzamientos es causa de una reducción de su estabilidad en comparación con los apara¬tos no reversibles.

Los cruzamientos de acero moldeado, que se designan también con el nombre de cruzamientos monobloc, se emplean preferentemente con durmientes de madera, mientras que con durmientes de hierro se utilizan los rieles con punta de acero especial.

CRUZAMIENTOS CON PUNTA DE ACERO ESPECIAL

Los rieles de los cruzamientos antes citados, se fabrican a veces, de acero mas duro que el de la vía corriente, pero es más corriente que para reducir el desgaste de la punta, que es la parte débil del crucero, se fabrique aquella de acero especial moldeado, constituyendo una pieza independiente y adoptando el aparato a la disposición general representada en la figura 7.18.

Se han atribuido a estos cruzamientos las ventajas de producir una rodadura suave y de poder ser enlazados con los rieles corrientes por medio de una junta ordinaria. Sin embargo, los choques repetidos al paso de las cargas acaban por producir juegos entre las diferentes piezas y, por consiguiente, desgaste anormal de las mismas, especialmente de las patas de liebre, que quedan más altas que la punta de corazón al ser la ultima pisada por la rueda y reciben el choque de ésta. Aunque actualmente estos cruzamientos se fabrican soldando el mayor número posible de piezas y aún el cruzamiento completo, así como los rieles sobre una placa de palastro, lo que reduce o elimina los inconvenientes señalados, han dado lugar al frecuente empleo del tipo siguiente.

CRUZAMIENTO CON RIELES.

Están construidos (figura 7.17) por rieles ordinarios, formándose la punta de corazón con dos de ellos debidamente desgastados, unidos por roblones o pasadores y de los cuales uno se prolonga para formar la punta real; el otro, que encaja en el primero, se llama de contrapunta. Las diferentes piezas se fijan generalmente por medio de tornillos y grapas sobre una placa de palastro que reposan sobre los durmientes, y su espaciamiento se mantiene por medio de cuñas de hierro fundido sujetas con pasadores.

CONSTRUCCIÓN

La construcción de los cruzamientos pueden realizarse de tres maneras diferentes: cruzamiento con rieles, con punta de acero especial y cruzamiento de acero moldeado. Estos tres métodos de construcción se detallan en los apartados siguientes.

CRUZAMIENTOS (III)

Los cruzamientos se construyen generalmente en línea recta, aún cuando hayan de intercalarse entre rieles curvos, y suelen ser también simétricos respecto de la bisectriz del ángulo  (figura 7.15), lo que permite utilizarlos en cualquier sentido.

CRUZAMIENTOS (II)

El cruzamiento lleva, además, los contraríeles C1 y C2 (figura 7.15) colocados enfrente del ángulo de cruzamiento a lo largo de los rieles exteriores, y cuyo objeto es retener las ruedas exteriores de los vehículos que circulan en dirección opuesta a las flechas, impidiendo que un movimiento cualquiera de vaivén lance las ruedas interiores sobre la punta del corazón, lo que además del deterioro de ésta, podría dar lugar a que dichas ruedas tomaran una falsa dirección y se produjera un descarrilamiento.

Tanto las patas de liebre como los contraríeles se abren ligeramente en sus extremos para no ser golpeados por las ruedas que los abordan y conducir estas suavemente.

Si consideramos una rueda rodando sobre el carril A1B1 (figura 7.14), se advierte que al paso por el cruzamiento seguirá el camino A1B1C, y entre B1 y p1 será soportada exclusivamente por la pata de liebre, mientras que de p1 a C se apoyara simultáneamente sobre la pata de liebre y la punta de corazón, p1E; desde C continuara rodando sobre dicha punta y el riel siguiente en las condiciones normales. Como la rueda tiene una sección cónica, descenderá mientras avanza sobre la pata de liebre y vendrá a chocar contra la punta real del corazón, p1, a menos que ésta se encuentre más baja que el punto correspondiente sobre la pata de liebre, lo que puede obtenerse, bien elevando esta ultima progresiva, conservando horizontal la pieza del corazón o, lo mas frecuente, reduciendo la cota de esta ultima por lo menos 5 mm bajo la pata de liebre horizontal. Sin embargo, estas circunstancias, aplicables a las ruedas nuevas, se modifican cuando estas se desgastan, acercándose a la forma cilíndrica, para la cual seria mas favorable que, tanto la pata de liebre como la punta del corazón se encuentren al mismo nivel; en los cruceros fundidos se adopta generalmente un sistema mixto (figura 7.16), que consiste en rebajar ligeramente la punta del corazón y dar a la pata de liebre un perfil trapezoidal o de un lomo de asno, elevándola sobre una parte de su longitud para después volver al plano horizontal de la punta de corazón, procedimiento que de todos modos no impedirá que, según su estado de desgaste, algunas suban o bajen al atravesar el cruzamiento.

CRUZAMIENTOS (I)

En el, se produce la superposición de los caminos recorridos por ruedas cuyas pestañas se encuentran a distinto lado; se introduce forzosamente para el paso de las pestañas, una discontinuidad en ambos caminos de rodadura, respectivamente representados por los huecos o lagunas p1B1 y p1B2 (figura 7.14) entre la punta del crucero y los extremos de los rieles cortados.



Para restablecer la continuidad de la rodadura se disponen de elementos B1D1 y B2D2, prolongación de dichos rieles, después de acodados, de manera de construir una huella o rodada paralela al riel opuesto, y que sostienen las ruedas por el borde de la rueda cuando el centro de estas se encuentra sobre la laguna, hasta el momento que vienen a poyar sobre el riel correspondiente. Dichas prolongaciones se llaman patas de liebre, y a demás de la función señalada, tiene también la de impedir que la rueda de un vehículo que caminara en la dirección de la flecha, viniera a tropezar con el extremo del riel cortado.

El punto p donde se encuentran los otros extremos de los rieles, se llama punto de corazón del cruzamiento, distinguiéndose la punta matemática p, de la punta real, p1 algo retrasada respecto de aquella por razones constructivas y para evitar su rápido deterioro. El extremo, T, de la pieza de cruzamiento se llama talón (figura 7.15)

AGUJAS Y CONTRA AGUJAS (II)

La punta es, la parte más delicada de la aguja, ya que debe ser bastante aguda para no crear un garrote en planta, y bastante robus¬ta para resistir a choques violentos. Para protegerla, penetra algunas veces, según acabamos de indicar bajo la contra aguja, prolongándose en una especie de pico de unos cuantos milímetros de longitud; otras veces la aguja se aplica lateralmente a la contra aguja y, en algunos fe¬rrocarriles se protege su punta fijando delante de la misma, en la contra aguja una plaquita de su mismo perfil, fabricada en acero-manganeso.

Los cojinetes de resbalamiento se fijan sobre los durmientes, bien directamente o por intermedio de una placa de apoyo de acero moldeado, sobre la que también se fija la contra aguja, sujetándola con nervios de apoyo, que impiden su vuelco (figura. 7.13). Asimismo, para prevenir el vuelco del espadín bajo el efecto de los esfuerzos laterales a los que se en¬cuentra sometido, es frecuente el empleo de piezas de tope interpuestas en cierto número, entre aquel y su contra aguja, como se advierte en la figura. 7.13.

AGUJAS Y CONTRA AGUJAS (I)

Respecto a la construcción se toman algunas consideraciones, entre ellas, las agujas deben durante su movimiento, resbalar sobre placas engrasadas, llamadas cojinetes o placas de resbalamiento, y adaptarse perfectamente a la contra aguja correspondiente, para constituir un camino de rodadura sin solución de continuidad.

Pueden ser construidas con rieles ordinarios, cuyo extremo se pliega a partir del punto B, en que se encuentran las cabezas de los rieles de aguja y contra aguja (figura 7.9), por otra parte, las agujas al ser construidas no ofrecen suficiente estabilidad y solidez para resistir, tanto a los choques laterales como a las presiones verticales a que están so¬metidas, presentando una tendencia a entreabrirse.



Por estos motivos las agujas se construyen, generalmente, con per¬nos especiales de menor altura y mayor robustez lateral, bien de sección Vignoles, o, preferentemente, de sección Brunel (figura 7.10), o disi¬métrica (Figura 7.11 y 7.12), que a veces se fabrican de acero-manganeso; en cualquier caso, la extremidad de la aguja se cepilla progresivamente, hasta que su punta venga a alojar¬se bajo la contra aguja, adaptándose perfectamente a ésta, lo que tiene lu¬gar cuando el espesor de la aguja ya no es suficiente para soportar la car¬ga de las ruedas sin deformación permanente (unos 20 mm); su cara exterior debe, por otra parte, tallarse en bisel para que no ofrezca obs¬táculo a las pestañas de las ruedas, bisel cuya inclinación suele ser ¼, y remata en la punta superior por una superficie redondeada, cuya tangente en el punto correspondiente al del contacto con la contra aguja debe formar con la horizontal un ángulo superior al de rozamiento de acero, de modo que toda pestaña que tienda a subir por la aguja caiga inmediatamente. La contra aguja permanece, a veces, intacta; pero con más frecuencia se lima ligeramente el plano interior de su cabeza (figura 7.12), dándole una inclinación que cubre toda la longitud en contacto con la aguja lo que permite reforzar la punta de esta y aumentar su resistencia al esfuerzo que tiende a llevarla hacia arriba.

ASPECTOS GENERALES

Constituyen, como se dijo, una parte del desvió que permite la separación de vías. Por extensión se las de¬signa frecuentemente con el nombre de agujas.

Los aparatos de mayor empleo son los cambios sencillos, en los cuales, una sola vía, la vía desviada (figura 7.1), se separa de la vía general, llamada también vía principal o vía directa.

Los primeros cambios construidos (llamados en Francia Sautereles) se componían de agujas o rieles móviles, A1 B1 y A2 B2 (figura 7.8), articulados en el origen de la vía desviada, A1 A2, por medio de una jun¬ta floja, de este modo podían ponerse en prolongación de una u otra, de las vías divergentes. Claro es que con esta disposición, cualquier circulación que tomara la vía para la cual no están dispuestas las agujas, descarrilaría inevitablemente.



Por este motivo, no se emplea este tipo de cambio, ni otros deriva¬dos en las vías de líneas de explotación; su sencilla y robusta construc¬ción le han hecho, generalizarse en las vías móviles de tra¬bajos, sobre todo cuando sobre ellas se utilizan vagonetas movidas a brazo, por lo que se le designa, a veces, con el nombre de cambio de contratista.

Los aparatos ferroviarios comprenden por el contrario, en el inte¬rior de los dos rieles exteriores continuos C1 y C2 (figura 7.7), dos piezas, A1T1 y A2T2, móviles alrededor de sus extremos T1 y T2 del lado del cruzamiento, y de forma conveniente para adaptarse progresivamen¬te a dichos rieles. Estas piezas, llamadas espadines de aguja o simplemente agujas, presentan una extremidad afilada, origen del desvió en el punto de su adaptación a los rieles exteriores, que se denominan contra agujas; el otro extremo T1 o T2, alrededor del cual se efectúa la rotación, recibe el nombre de talón.

En los cambios corrientes, ambos espadines se mueven solidariamente, a cuyo efecto se enlazan por dos o más tirantes, de los cuales el inmediato a la punta se articula a la barra de maniobra que pasa bajo los rieles; estos tirantes sirven también para mantener entre los espa¬dines la separación apropiada para que cuando uno de ellos se encuentre pegado a su contra aguja correspondiente, el otro deje libre el paso a las pestañas de las ruedas. Si así no fuera y pudieran encontrarse ambas agu¬jas, simultáneamente, pegadas o separadas de sus respectivas contra agujas, se producirá el descarrilamiento de las ruedas, en el primer caso por estrechamiento de la vía, al rodar aquéllas sobre ambas agu¬jas, y en el segundo caso por ensanchamiento de la vía, al rodar ambas ruedas de un eje sobre los rieles exteriores.

Un cambio puede ser tornado de punta o de talón. En el primer su¬puesto, un tren que provenga del tronco común tomará una de las agujas por la punta, y seguirá la dirección que ésta le imponga; en el segundo caso tomará las agujas de talón, y encentrará la vía abierta si el cam¬bio ha sido debidamente maniobrado para la vía que trae el tren. Si por error, la maniobra del cambio, se encuentra cerrada para dicha vía, las pestañas de las ruedas se insinuarán entre la aguja y la contra aguja y forzaran a aquélla a separarse de ella, rompiendo los tirantes que mantenían la separación normal entre ambas agujas. Se dice entonces que el cambio ha sido talonado.

El talonamiento de un cambio corriente no provoca necesariamente el descarrilamiento del tren que lo produce; pero si éste retrocede sin otra precaución, después de ocurrido, es frecuente el descarrilamiento, sobre todo si el cambio no ha sido rebasado por toda la longitud del tren por causa de tomar parte de éste la vía directa, y parte, la desviada; accidente que suele ocurrir, por imprevisión de los agentes en las maniobras de estaciones.

Existen, sin embargo, aparatos talonables, que se colocan para satisfacer conveniencias locales, y en los que cada espadín se maniobra independientemente, pudiendo ser normal o accidentalmente talonados para la circulación, sin deterioro de los mismos.

ELEMENTOS BÁSICOS (III)

El guarda riel se sujeta a cada riel opuesto, directamente a la aguja del sapo. El objeto es contactar la parte posterior de cada rueda que pasa y evitar que la ceja de la otra rueda del eje caiga del lado equivocado de la aguja del sapo. Los guarda rieles son de riel o de construcción de acero-manganeso fundido.

En un cambio se encuentran los siguientes elementos: dos agujas de cambio, un juego de placas deslizantes de cambio con riostras, varillas principal y de conexión y un poste cambia vía que será accionado manual o automáticamente (figura 7.7).