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Riel

El riel,[1]raíl[2]​ o carril[3]​ es cada una de las barras metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvías. Los raíles se disponen como una de las partes fundamentales de las vías férreas y actúan como soporte para el dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente eléctrica. La característica técnica más importante del ferrocarril es el contacto entre el raíl y la rueda con pestaña, siendo sus principales cualidades su material, forma y peso.[4]

Historia

Los primeros raíles que se conocen datan de la Edad del Bronce, en el siglo V a. C., apareciendo nuevamente como raíles de madera para facilitar el transporte en las minas. La mejora de estos en el sector minero fue lo que llevó a la aparición de los primeros carriles de hierro en el siglo XVIII en Alemania e Inglaterra, para convertirse en los carriles de acero en el siglo XIX.

Los primeros carriles fueron pequeños raíles de fundición, que no aguantaban el paso de las ruedas por su fragilidad, con lo que se pasó al acero laminado mientras que se aumentaba su longitud y su duración (en algunas situaciones llegaban a durar solo 3 meses), a la vez que se le añadía el patín plano después de estudios sobre el perfil, y llegando a durar hasta 16 años.

Ya en el siglo XIX aparecen las ruedas provistas de pestaña y la mejora de materiales, desde el acero pudelado, los sistemas Bessemer, Thomas y Martin, hasta los actuales aceros eléctricos y al oxígeno, permiten pasar de cargas sobre el eje de 3 a más de 30 toneladas, y velocidades máximas de 300 km/h (como el AVE español), e incluso pruebas a más de 500 km/h (como el TGV francés).

Fabricación y montaje

Por la laminación del acero en bruto se obtienen barras con el perfil requerido, que se cortan en tramos de 18 a 288 m. Para realizar el montaje se disponen las barras perpendicularmente sobre las traviesas, o durmientes (en América Latina), y se unen entre sí mediante eclisas y bulones, sujetándose a la traviesa mediante algún sistema de fijación.

También se ajusta la trocha y se alinea y nivela el conjunto. Después es usual, en las vías modernas, quitar las eclisas y bulones para sustituirlas por uniones soldadas. De esta forma se eliminan las juntas, punto en el cual se produce el mayor desgaste.

Perfiles utilizados

En el comienzo del transporte por ferrocarril se utilizaron raíles 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 raíles 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.

En grúas es común emplear un perfil específico, denominado Burdach, con una forma más achatada y ancha que en el perfil Vignole.

Partes del raíl

  • Cabeza/Hongo: parte superior, que se utiliza como elemento de rodadura.
  • Patín: base, de anchura mayor que la cabeza, cuya superficie inferior es plana para su apoyo en la traviesa.
  • Alma: parte de pequeño espesor que une la cabeza con el patín.

Traviesas

  • Traviesas de madera: utilizando maderas como pino, haya, roble, y de quebracho en Sudamérica, dependiendo del uso, el costo y durabilidad necesaria. Este tipo de traviesa proporciona como ventaja, la fácil manipulación por los obreros debido a su peso y su flexibilidad ante golpes o similares. Entre el raíl y la traviesa se colocan unas pletinas o 'silletas' que se atornillan a la traviesa y fijan el raíl a esta.
  • Traviesas de hormigón: las traviesas de hormigón pretensado o postensado tiene una mayor durabilidad que las traviesas de madera, su peso que ante la manipulación es una desventaja, resulta también ventajoso al proporcionar una mayor estabilidad de la vía. También garantiza una provisión ilimitada, ya que la traviesa de madera escasea y se encarece cada vez más.
    1. De hormigón monobloque, pesa aproximadamente 300 kg y conformada por una armadura en su interior, recubierta por un solo bloque de hormigón.
    2. De hormigón bibloque, está conformada por dos bloques de hormigón de unos 7 dm aproximadamente, unidas por un perfil de hierro en forma de T.
  • Traviesas de compuesto (plástico): diseñadas para reemplazar a las traviesas de madera, proporcionando las ventajas de la madera y solucionando algunas desventajas como la humedad, evitando la pudrición. Pueden ser utilizadas con traviesas de madera, por lo que su implementación no necesita un cambio total de la vía

Tipos

  • Raíl ligero: es aquel cuyo peso no excede de los 40 kg por metro lineal. Se usa en líneas por las que circulan trenes sin excesivo peso o que transportan cargas ligeras, y cuya velocidad no es alta. Por ejemplo, en los ferrocarriles mineros o los tranvías.
  • Raíl pesado: su peso oscila entre los 40 y los 60 kg por metro lineal. Se utilizan cuando aumentan los requerimientos de velocidad, seguridad y carga máxima a transportar. Principalmente se emplea en ferrocarriles de mercancías o pasajeros y metropolitanos, así como líneas de alta velocidad.

Requisitos que debe cumplir el carril

  • Resistir directamente las tensiones que recibe del material rodante y transmitirlas, a su vez, a los otros elementos que componen la infraestructura de la vía.
  • Realizar el guiado de las ruedas en su movimiento.
  • Servir de conductor de la corriente eléctrica para la señalización y la tracción en las líneas electrificadas.

Cualidades buscadas en los raíles

  • La superficie de rodadura debe ser lo más lisa posible para reducir la fricción, pero a la vez, posea rugosidad para mejorar la adherencia rueda carril.
  • Características geométricas deben encontrarse dentro del intervalo que delimita una calzada de buena calidad, con elevada rigidez, pero debe absorber la energía en forma de deformación elástica.
  • Su peso es deseable para tener elevadas cargas por eje, velocidades y para mantener la seguridad, pero el coste aumenta, aunque también se reducen costes de mantenimiento, mayor duración y menor resistencia al avance de las ruedas. Se suele usar la fórmula de Shajunianz para buscar el peso óptimo del carril.

Características necesarias del perfil

  • La cabeza del raíl debe tener un ancho y altura suficiente según las cargas y la pestaña. El contacto en la rodadura no debe ser puntual, repartiendo los esfuerzos para evitar desgastes, para lo que la inclinación de la cabeza es de 1/20, compromiso entre la circulación en recta y en curva.
  • El espesor del alma del raíl debe transmitir las solicitaciones de la cabeza hacia el patín, teniendo en cuenta la corrosión y las solicitaciones transversales.
  • La anchura del patín da la rigidez para una repartición correcta de la carga sin volteo del raíl, siendo la relación altura-anchura óptima entre 1,1 y 1,2. La relación espesor/ancho del patín debe ser inferior a 0,075, y el espesor exterior superior a 11 mm para evitar enfriamientos irregulares en caso de soldadura.
  • Además, también se requiere un equilibrio térmico entre cabeza y patín para evitar deformaciones o tensiones residuales después de la laminación o soldadura. Esto se logra con una relación cabeza-patín 1:1. También se buscan radios de acuerdo grandes (sin perjudicar el comportamiento de servicio) para evitar concentraciones de tensiones en la laminación del raíl, lo que asegura asimismo una mejor expansión y más regular de la llama de precalentado en las soldaduras. El radio de aristas exteriores será mayor o igual a 3 mm y su ancho inferior a 160 mm por razones de laminación.

Dureza y materiales

En cuanto a la dureza de los raíles, debe coincidir con la de las ruedas, siendo la dureza interna 341HB o superior. Esta dureza depende del tratamiento superficial (estructura microperlítica) y de los compuestos del acero de los raíles, que son: el hierro, carbono, silicio, azufre, fósforo, arsénico y otros minerales e impurezas.

Tabla de materiales de los raíles
Porcentaje de material Fabricados en Europa Fabricados en América
% de carbono 0,4 - 0,57 mayor a 0,57
% de manganeso 0,8 - 1,2 menor a 0,8
% de silicio 0,1 - 0,25 0,1 - 0,25
% de fósforo máximo admisible 0,06 máximo admisible 0,06
% de azufre máximo admisible 0,06 máximo admisible 0,06
Dureza del raíl
Dureza Brinell, HB
Tipo de raíl Mínimo Máximo
Raíles normales 300 -
Raíles de alta resistencia 341 388
Fluencia en los aceros usuales en los carriles
Concepto Normal Alta resistencia
Límite de fluencia, kg/cm² mínimo 4920 7730
Límite de ruptura a la tracción, kg/cm² mínimo 9840 11950
Alargamiento en 50 mm, % mínimo 9 10

Véase también

Referencias

  1. RAE. «DRAE: riel». Consultado el 7 de marzo de 2015. 
  2. RAE. «DRAE: raíl». Consultado el 20 de abril de 2020. 
  3. RAE. «DRAE: carril». Consultado el 7 de marzo de 2015. 
  4. Diccionario de Arte II (en castelano). Barcelona: Biblioteca de Consulta Larousse. Spes Editorial SL (RBA). 2003. p. p. 201. ISBN 84-8332-391-5. DL M-50.522-2002. 

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Riel.
  •   Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre Schiene.
  • gleisbau-welt.de
  • oberbauhandbuch.de (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  • Representaciones de imágenes históricas de diferentes formas y sujetadores ferroviarios de diversas administraciones ferroviarias zeno.org
  • ThyssenKrupp grooved rail
  • Tabla de raíles en T de Norteamérica (flat bottom) sections
  • ArcelorMittal Crane Rails
  • Track componentes y materiales
  • Wirth Girder Rail
  • MRT Track & Services Co. Inc / Krupp, T and girder rails, scroll down.


  •   Datos: Q633423
  •   Multimedia: Rails

riel, para, otros, usos, este, término, véase, desambiguación, riel, raíl, carril, cada, barras, metálicas, sobre, desplazan, ruedas, trenes, tranvías, raíles, disponen, como, partes, fundamentales, vías, férreas, actúan, como, soporte, para, dispositivo, guia. Para otros usos de este termino vease Riel desambiguacion El riel 1 rail 2 o carril 3 es cada una de las barras metalicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y tranvias Los railes se disponen como una de las partes fundamentales de las vias ferreas y actuan como soporte para el dispositivo de guiado y elemento conductor de la corriente electrica La caracteristica tecnica mas importante del ferrocarril es el contacto entre el rail y la rueda con pestana siendo sus principales cualidades su material forma y peso 4 Indice 1 Historia 2 Fabricacion y montaje 2 1 Perfiles utilizados 2 2 Partes del rail 2 3 Traviesas 2 4 Tipos 2 5 Requisitos que debe cumplir el carril 2 6 Cualidades buscadas en los railes 2 7 Caracteristicas necesarias del perfil 2 8 Dureza y materiales 3 Vease tambien 4 Referencias 5 Enlaces externosHistoria EditarLos primeros railes que se conocen datan de la Edad del Bronce en el siglo V a C apareciendo nuevamente como railes de madera para facilitar el transporte en las minas La mejora de estos en el sector minero fue lo que llevo a la aparicion de los primeros carriles de hierro en el siglo XVIII en Alemania e Inglaterra para convertirse en los carriles de acero en el siglo XIX Los primeros carriles fueron pequenos railes de fundicion que no aguantaban el paso de las ruedas por su fragilidad con lo que se paso al acero laminado mientras que se aumentaba su longitud y su duracion en algunas situaciones llegaban a durar solo 3 meses a la vez que se le anadia el patin plano despues de estudios sobre el perfil y llegando a durar hasta 16 anos Ya en el siglo XIX aparecen las ruedas provistas de pestana y la mejora de materiales desde el acero pudelado los sistemas Bessemer Thomas y Martin hasta los actuales aceros electricos y al oxigeno permiten pasar de cargas sobre el eje de 3 a mas de 30 toneladas y velocidades maximas de 300 km h como el AVE espanol e incluso pruebas a mas de 500 km h como el TGV frances Fabricacion y montaje EditarPor la laminacion del acero en bruto se obtienen barras con el perfil requerido que se cortan en tramos de 18 a 288 m Para realizar el montaje se disponen las barras perpendicularmente sobre las traviesas o durmientes en America Latina y se unen entre si mediante eclisas y bulones sujetandose a la traviesa mediante algun sistema de fijacion Tambien se ajusta la trocha y se alinea y nivela el conjunto Despues es usual en las vias modernas quitar las eclisas y bulones para sustituirlas por uniones soldadas De esta forma se eliminan las juntas punto en el cual se produce el mayor desgaste Perfiles utilizados Editar En el comienzo del transporte por ferrocarril se utilizaron railes con dos cabezas con la intencion de que fueran usados nuevamente una vez que la cabeza en servicio llegara a su limite de desgaste Posteriormente se vio que tal operacion no era posible dado que al invertir su posicion no resultaban aptos para el trafico debido al desgaste ocasionado por las traviesas en la superficie de apoyo y se adopto el perfil actual denominado Vignole el cual consta de una cara inferior ancha destinada al apoyo sobre las traviesas y una cara superior mas angosta y de mayor altura destinada a guiar y sostener las ruedas En sitios donde coexiste el transito carretero con el trafico ferroviario se debe pavimentar la superficie siendo usual que se utilicen railes de tipo Vignole modificados mediante una garganta la cual permite que se desplace por ella la pestana de las ruedas del material ferroviario al tiempo que actua como limite del pavimento En gruas es comun emplear un perfil especifico denominado Burdach con una forma mas achatada y ancha que en el perfil Vignole Rail antiguo Rail de garganta Rail Burdach Railes Vignole Rail PhoenixPartes del rail Editar Cabeza Hongo parte superior que se utiliza como elemento de rodadura Patin base de anchura mayor que la cabeza cuya superficie inferior es plana para su apoyo en la traviesa Alma parte de pequeno espesor que une la cabeza con el patin Traviesas Editar Traviesas de madera utilizando maderas como pino haya roble y de quebracho en Sudamerica dependiendo del uso el costo y durabilidad necesaria Este tipo de traviesa proporciona como ventaja la facil manipulacion por los obreros debido a su peso y su flexibilidad ante golpes o similares Entre el rail y la traviesa se colocan unas pletinas o silletas que se atornillan a la traviesa y fijan el rail a esta Traviesas de hormigon las traviesas de hormigon pretensado o postensado tiene una mayor durabilidad que las traviesas de madera su peso que ante la manipulacion es una desventaja resulta tambien ventajoso al proporcionar una mayor estabilidad de la via Tambien garantiza una provision ilimitada ya que la traviesa de madera escasea y se encarece cada vez mas De hormigon monobloque pesa aproximadamente 300 kg y conformada por una armadura en su interior recubierta por un solo bloque de hormigon De hormigon bibloque esta conformada por dos bloques de hormigon de unos 7 dm aproximadamente unidas por un perfil de hierro en forma de T Traviesas de compuesto plastico disenadas para reemplazar a las traviesas de madera proporcionando las ventajas de la madera y solucionando algunas desventajas como la humedad evitando la pudricion Pueden ser utilizadas con traviesas de madera por lo que su implementacion no necesita un cambio total de la viaTipos Editar Rail ligero es aquel cuyo peso no excede de los 40 kg por metro lineal Se usa en lineas por las que circulan trenes sin excesivo peso o que transportan cargas ligeras y cuya velocidad no es alta Por ejemplo en los ferrocarriles mineros o los tranvias Rail pesado su peso oscila entre los 40 y los 60 kg por metro lineal Se utilizan cuando aumentan los requerimientos de velocidad seguridad y carga maxima a transportar Principalmente se emplea en ferrocarriles de mercancias o pasajeros y metropolitanos asi como lineas de alta velocidad Requisitos que debe cumplir el carril Editar Resistir directamente las tensiones que recibe del material rodante y transmitirlas a su vez a los otros elementos que componen la infraestructura de la via Realizar el guiado de las ruedas en su movimiento Servir de conductor de la corriente electrica para la senalizacion y la traccion en las lineas electrificadas Cualidades buscadas en los railes Editar La superficie de rodadura debe ser lo mas lisa posible para reducir la friccion pero a la vez posea rugosidad para mejorar la adherencia rueda carril Caracteristicas geometricas deben encontrarse dentro del intervalo que delimita una calzada de buena calidad con elevada rigidez pero debe absorber la energia en forma de deformacion elastica Su peso es deseable para tener elevadas cargas por eje velocidades y para mantener la seguridad pero el coste aumenta aunque tambien se reducen costes de mantenimiento mayor duracion y menor resistencia al avance de las ruedas Se suele usar la formula de Shajunianz para buscar el peso optimo del carril Caracteristicas necesarias del perfil Editar La cabeza del rail debe tener un ancho y altura suficiente segun las cargas y la pestana El contacto en la rodadura no debe ser puntual repartiendo los esfuerzos para evitar desgastes para lo que la inclinacion de la cabeza es de 1 20 compromiso entre la circulacion en recta y en curva El espesor del alma del rail debe transmitir las solicitaciones de la cabeza hacia el patin teniendo en cuenta la corrosion y las solicitaciones transversales La anchura del patin da la rigidez para una reparticion correcta de la carga sin volteo del rail siendo la relacion altura anchura optima entre 1 1 y 1 2 La relacion espesor ancho del patin debe ser inferior a 0 075 y el espesor exterior superior a 11 mm para evitar enfriamientos irregulares en caso de soldadura Ademas tambien se requiere un equilibrio termico entre cabeza y patin para evitar deformaciones o tensiones residuales despues de la laminacion o soldadura Esto se logra con una relacion cabeza patin 1 1 Tambien se buscan radios de acuerdo grandes sin perjudicar el comportamiento de servicio para evitar concentraciones de tensiones en la laminacion del rail lo que asegura asimismo una mejor expansion y mas regular de la llama de precalentado en las soldaduras El radio de aristas exteriores sera mayor o igual a 3 mm y su ancho inferior a 160 mm por razones de laminacion Dureza y materiales Editar En cuanto a la dureza de los railes debe coincidir con la de las ruedas siendo la dureza interna 341HB o superior Esta dureza depende del tratamiento superficial estructura microperlitica y de los compuestos del acero de los railes que son el hierro carbono silicio azufre fosforo arsenico y otros minerales e impurezas Tabla de materiales de los railes Porcentaje de material Fabricados en Europa Fabricados en America de carbono 0 4 0 57 mayor a 0 57 de manganeso 0 8 1 2 menor a 0 8 de silicio 0 1 0 25 0 1 0 25 de fosforo maximo admisible 0 06 maximo admisible 0 06 de azufre maximo admisible 0 06 maximo admisible 0 06 Dureza del rail Dureza Brinell HBTipo de rail Minimo MaximoRailes normales 300 Railes de alta resistencia 341 388 Fluencia en los aceros usuales en los carriles Concepto Normal Alta resistenciaLimite de fluencia kg cm minimo 4920 7730Limite de ruptura a la traccion kg cm minimo 9840 11950Alargamiento en 50 mm minimo 9 10Vease tambien EditarVia ferrea Eclisa JunturaReferencias Editar RAE DRAE riel Consultado el 7 de marzo de 2015 RAE DRAE rail Consultado el 20 de abril de 2020 RAE DRAE carril Consultado el 7 de marzo de 2015 Diccionario de Arte II en castelano Barcelona Biblioteca de Consulta Larousse Spes Editorial SL RBA 2003 p p 201 ISBN 84 8332 391 5 DL M 50 522 2002 fechaacceso requiere url ayuda Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre Riel Wikcionario tiene definiciones y otra informacion sobre Schiene gleisbau welt de oberbauhandbuch de enlace roto disponible en Internet Archive vease el historial la 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