mini|400px|Elementos de un sistema de sujeción del carril basado en una placa de asiento: 1) Tirafondos para fijar la placa nervada a la traviesa 2) Placa elastomérica (almohadilla) 3) Arandela flexible 4) Sujeción de carril (clip) 5) Tornillo de apriete de la sujeción (tuerca no mostrada) 6) Placa de asiento
Un sistema de sujeción del carril es un medio utilizado para fijar los raíles de un tendido ferroviario a las traviesas, de manera que se mantenga el ancho de diseño de la vía. Términos como anclajes, placas de asiento o clips elásticos se usan para referirse a distintas partes de un sistema de fijación de carriles.
Historia mini|left|Certificado de acciones de la Compañía Mabbett Railway Chair Manufacturing (1867) mini|Sujeción ensamblada mini|Un camión Unimog empuja una "Unidad de atornillado de precisión de husillo", utilizada para el apriete y aflojamiento automático y sincrónico de las fijaciones
Se trata de un elemento que ha evolucionado enormemente, desde que los primeros rieles todavía de madera se sujetaban a las traviesas también de madera, bien mediante espigas introducidas a través de agujeros en el riel, o bien con clavos. En el , los carriles de hierro fundido ya habían entrado en uso y también tenían agujeros para permitir fijarlos a un soporte. Los desarrollos del , como el carril embridado y el carril de vientre de pez, también tenían agujeros en el propio raíl. Cuando se utilizaban durmientes fabricados con bloques de piedra, los clavos se introducían en tacos de madera insertados en huecos practicados en los propios bloques de piedra. Se cree que la primera placa de asiento unida al carril mediante pernos se introdujo en 1797.Origin and Development of the Railway Rail, G. P. Raidabaugh, pp.8-9
En la década de 1820 comenzaron a producirse los primeros rieles laminados inicialmente con perfil en forma de T, lo que requería para sostenerlos verticalmente utilizar soportes, asegurados primero mediante piezas de hierro (lo que a veces causaba que el riel se rompiera cuando se forzaba) y más adelante con cuñas de madera, que se convirtieron en el estándar.Origin and Development of the Railway Rail, G. P. Raidabaugh, pp.14-19 En la década de 1830, Robert L. Stevens inventó el riel 'tee' (soporte) con pestañas inferiores (en realidad, una viga con perfil en I distorsionada), que tenía un fondo plano y no requería utilizar soportes de hierro. Un diseño similar de aquella época fue la "vía baulk", que empleaba un carril de sección en U invertida con dos pestañas inferiores, colocado sobre vigas de madera dispuestas longitudinalmente. Estos raíles se clavaban directamente al durmiente.Origin and Development of the Railway Rail, G. P. Raidabaugh, pp.19-24
En la práctica norteamericana, el riel en T con bridas inferiores se convirtió en el estándar, y luego se usó con placas de unión. En otros lugares, los rieles en T fueron reemplazados por raíles de cabeza de toro, con apariencia redondeada en forma de 'I' o 'figura de 8', que todavía requerían utilizar soportes. Finalmente, el riel en T con pestañas en la base se convirtió en un elemento común en todos los ferrocarriles del mundo, aunque todavía se mantuvieron diferencias en los sistemas de fijación utilizados.
Clavo de Oro. Simbolismo y significado Una ceremonia en la que se coloca un Clavo de Oro en un tendido ferroviario sirve para simbolizar el inicio o la finalización de una obra. Con menos frecuencia, el clavo puede estar bañado en plata u otro material precioso.
Históricamente, el Clavo de Oro colocado el 10 de mayo de 1869 en Promontory Summit (territorio de Utah) por Leland Stanford, sirvió para conmemorar la conexión de las vías del Pacífico Central y del Union Pacific, completando el Primer Ferrocarril Transcontinental a través de los Estados Unidos. El valioso clavo representaba un hecho clave en el desarrollo de la costa occidental de América del Norte, y fue reconocido como un logro nacional y una demostración de progreso. Desde entonces, los trabajadores ferroviarios han formado parte de numerosas manifestaciones de la cultura popular, incluso en canciones y versos.
Más recientemente, un Clavo de Oro marcó la finalización de las obras del túnel de transporte más largo (57km) y más profundo del mundo, el túnel de base de San Gotardo en Suiza, que se inauguró el 1 de junio de 2016. El servicio ferroviario completo comenzó el 11 de diciembre de 2016.
Clavos y tirafondos
Clavos de ferrocarril left|mini|Clavos del tendido del antiguo ferrocarril del Valle de Jezreel (parte del Ferrocarril del Hiyaz ), encontrados cerca de Kfar Baruch (Israel)
Los clavos utilizados tradicionalmente para fijar los carrilles a las traviesas de madera, son pernos de acero de gran tamaño (del orden de 15 cm) con caras lisas, y disponen de una cabeza desplazada lateralmente que sirve para asegurar la parte inferior del raíl. La invención de este tipo de clavo se le atribuye A Robert Livingston Stevens, utilizado por primera vez en 1832. Por aquel entonces, los ferrocarriles ingleses utilizaban placas de asiento de hierro fundido pesadas y costosas para asegurar los rieles en forma de T. Stevens halló una solución mucho más simple, agregando una base de soporte al riel en T, que de esta manera podía fijarse con un simple clavo. La generalización de este invento se debió en parte al incipiente estado de industrialización de los Estados Unidos a comienzos del , circunstancia que primó la utilización de materiales de construcción sencilla. En 1982, los clavos seguías siendo la fijación de carril más común en América del Norte. Son de sección cuadrada, con tamaños de entre 14 y 16mm de lado, y longitud comprendida entre los 140 y los 150mm.
Un clavo ferroviario tiene forma de cincel y la punta plana. Se introduce con los bordes perpendiculares al sentido de las vetas de la madera, lo que le da mayor resistencia al aflojamiento. Su función principal es mantener la distancia entre los dos carriles de acuerdo con el ancho nominal de la vía. Cuando se utilizan para fijar las placas de unión, el accesorio se hace lo más fuerte posible, mientras que cuando sujetan el carril a la placa de asiento, normalmente permiten que el raíl disponga de una mínima libertad de movimiento.
En trabajos localizados, los clavos todavía se introducen en las traviesas de madera martilla con una maza especial parecida a un pico, aunque este trabajo manual ha sido reemplazado en gran medida por herramientas hidráulicas capaces tanto de introducir clavos como de extraerlos. Para evitar que se abran las traviesas de madera al introducir los clavos, es habitual prepararlas con agujeros previamente taladrados, y colocar cinchas de acero tensadas especialmente alrededor de sus extremos.
Se fabrican con acero. Así, en los Estados Unidos, el estándar ASTM A65 establece tres tipos de acero con diferentes contenidos de carbono.
Un clavo con cabeza de perro (llamado así por el parecido con la cabeza de este animal) es un tipo particular de clavo con una cabeza de diseño especial, provisto de una orejeta a cada lado para facilitar la operación de desclavado. Normalmente, tienen el extremo puntiagudo en vez de plano.
Tirafondos mini|Tirafondo oxidado derecha|mini|Tirafondos de la placa de asiento
Los tirafondos propios de las sujeciones del carril son pernos de acero roscados de gran tamaño (unos 150mm de longitud y unos 25mm de diámetro), utilizados para fijar los soportes (para los antiguos rieles del tipo cabeza de toro), las placas de asiento (para carriles de base plana) o para sujetar directamente un carril a una traviesa de madera. Normalmente se atornillan en orificios previamente perforados.Railroad engineering, Volume 1, William Walter Hay, pp.585 Los tirafondos tienen un costo más alto de fabricación que los clavos, pero presentan la ventaja de una mayor fuerza de sujeción —aproximadamente el doble que un clavo— y se pueden usar en combinación con arandelas de resorte.
Los tirafondos se introdujeron por primera vez en 1860 en Francia, y se hicieron cada vez más comunes en la Europa continental.
El término dog screw es un nombre comercial con el que en ocasiones se denomina a los tirafondos en inglés.
Tornillos de anclaje Los tornillos de anclaje son pernos roscados, normalmente de cabeza cuadrada o hexagonal, que se insertan a través de un orificio practicado en una traviesa, y que se sujetan por su otro extremo mediante una tuerca con las caras dentadas, diseñadas para hincarse en la superficie inferior del durmiente. Para sujetar los carriles de base plana, se usan unas arandelas labiadas que aprisionan el borde del carril. Este tipo de sujeciones son más resistentes al aflojamiento provocado por las vibraciones y el movimiento del carril,Railway Appliances, John Wolfe Barry, pp.53-54,73 por lo que se utilizan en lugares donde el paso de los trenes implica mayores esfuerzos mecánicos, como en los aparatos de vía y en las curvas cerradas.
Clavos con resorte mini| Sujeción mediante clavos con resorte (en alemán: Oberbau Hf)
Los clavos con resorte o clavos de raíl elásticos se usan con carriles de base plana, placas de asiento y traviesas de madera. Sujetan el raíl hacia abajo y evitan que se incline, y también sirven para asegurar la placa base al durmiente. El clavo Macbeth (nombre comercial) tiene forma de U con dos puntas (como si fuera una grapa) y está doblado en su parte central de manera que aparece en forma de M cuando se ve lateralmente. También se han utilizado clavos de una punta con forma de "J" invertida.
Equipo de fijación Para introducir los clavos se utiliza el martillo clavador, un tipo de martillo especial con las dimensiones parecidas a las de un pico, pero configurado con una cabeza larga y estrecha para poder acceder con precisión al escaso espacio existente entre la cabeza del clavo y la parte superior del carril.
La perforación manual y la inserción y extracción de clavos o tornillos han sido reemplazadas por máquinas semiautomatizadas o automatizadas, que son accionadas eléctrica, neumática o hidráulicamente, o que funcionan con un motor de dos tiempos. Las máquinas que sacan los clavos se denominan desclavadoras.
Soportes mini|Sección transversal del anclaje de un primitivo carril en T, con su pieza clave de fijación thumb|right|Eclisa de unión de dos carriles del tipo cabeza de toro. Los carriles descansan sobre las traviesas por medio de los soportes, visibles a ambos lados de la junta. Los soportes que están en el otro lado del carril no aparecen en la foto
Los primeros soportes de carril, fabricados de hierro fundido e introducidos alrededor de 1800, se usaron para fijar y sostener carriles de hierro fundido en sus extremosOrigin and Development of the Railway Rail, G. P. Raidabaugh, pp.8-9 y para unir carriles adyacentes.
En la década de 1830, cuando aparecieron los carriles laminados con sección en T (con una o dos alas inferiores) y en I (denominados de cabeza de toro) era necesario utilizar anclajes de hierro fundido para sostenerlos. Originalmente, se empleaban unas piezas clave de hierro para encajar a presión el carril en las mordazas verticales paralelas del anclaje; pero posteriormente fueron remplazadas por cuñas completamente de madera. Estas cuñas, de madera de roble, se ablandaban con vapor, se comprimían con prensas hidráulicas y se almacenaban en una nave de secado. Cuando se insertaban en el anclaje, la exposición a la atmósfera húmeda hacía que la cuña se expandiera, sujetando firmemente el raíl. Las cuñas podían estar dentro o fuera del carril. En Gran Bretaña, por lo general, estaban por fuera.Railway Appliances, John Wolfe Barry, pp.43-51
Los anclajes se fijaban al durmiente con pasadores de madera (espigas), tornillos, pernos o clavos.Railway Appliances, John Wolfe Barry, pp.71