¿Por qué hay piedras trituradas junto a las vías del ferrocarril?

El problema fue resuelto por primera vez hace casi 200 años, y no se ha mejorado significativamente desde entonces

Esta es una buena pregunta con una respuesta interesante. Las piedras trituradas son lo que se conoce como lastre. Su propósito es mantener las traviesas cruzadas de madera en el lugar, que a su vez sostienen los rieles en su lugar.

Piensa en el desafío de ingeniería enfrentado mediante la colocación de miles de estrechas tiras de acero encima de la tierra: están sujetas a calentarse, expandirse y contraerse, movimientos y vibraciones del terreno, la acumulación de precipitación en el mal tiempo y las malas hierbas y crecimiento de plantas desde abajo. Ahora, ten en cuenta que mientras que el 99 por ciento del tiempo están allí asentadas sin cargas, el uno por ciento restante de las veces están sujetas a cargas en movimiento tan pesadas como un millón de libras (el peso de una locomotora de Union Pacific Big Boy y sus vagones).

Al juntar todo esto se plantea un muy, muy interesante problema que fue resuelto por primera vez hace casi 200 años, y no se ha mejorado significativamente desde entonces.

La respuesta es comenzar con el suelo desnudo, y luego construir un terraplén para elevar la vía lo suficientemente alto para que no se inunde. En la parte superior del terraplén se deposita una carga de piedra triturada (balasto).

En la parte superior de la piedra (colocada perpendicular a la dirección de la vía) va una línea de vigas de madera de 19,5 pulgadas de diamétro, 8.5 pies de largo, 9 pulgadas de ancho y 7 pulgadas de espesor, con un peso de 200 libras... 3.249 de ellas por milla. A continuación, se deposita piedra triturada alrededor de las vigas. Los bordes afilados de la piedra hacen que sea difícil que las vigas de madera se deslizan una sobre otra (en la forma en que lo harían suaves cantos rodados), ajustándolas efectivamente en su lugar.

Las vigas están hechas de madera dura (generalmente roble o nogal americano), y se impregnan con creosota para protegerlas del clima. En los EE.UU. los llaman "durmientes" (o, coloquialmente, "durmientes de ferrocarril"); en el Reino Unido se les conoce como "durmientes"; en portugués europeo, "travessas"; en portugués de Brasil, "dormentes"; en Rusia, шпала (leer "shpala"); en francés "traverses" y en español "traviesas". Mientras que el 93 por ciento de las traviesas en los EE.UU. están todavía hechas de madera, las modernas líneas ferroviarias de alto tráfico son construidas con otros materiales, incluyendo plástico compuesto, acero y hormigón.

A continuación se colocan los rieles de acero laminados en caliente, históricamente de 39' de largo en los EE.UU. (debido a que se realizaron en el sitio en vagones batea de 40'), pero se han ido incrementando hasta 78', y se ponen encima de las traviesas, de extremo a fin. Para unirlas se utilizan pernos atornillados en una pieza de acero extra (llamado "eclisa ferroviaria" - imagen a la derecha) a través del lado de la articulación, pero hoy en día se suelen soldar en continuo de extremo a extremo.

Parecería que las vías se podrían clavar o atornillar hacia abajo en las traviesas, pero eso no va a funcionar. El movimiento no trivial causado por la expansión y contracción del calor a lo largo de la longitud del carril podría provocar que se rompa o hebille alguno que se salió de su lugar. Así que, por contra, los carriles están sujetos a las traviesas con clips o anclajes, que los mantienen abajo, pero les permiten moverse longitudinalmente a medida que se expanden o contraen.

Así que ahí lo tienes: un proceso de siglos de antigüedad que es extremadamente eficaz en la facilitación de la circulación de las personas y el material a través de miles de millas... aunque nada está permanentemente conectado a la tierra con una conexión fija!

El lastre distribuye la carga de las traviesas (que a su vez soportan la carga del tren en la pista, a través de las eclisas ferroviarias) colocadas en el terraplén, permitiendo el movimiento de tierra, la expansión térmica y la variación de peso, lo que también permite que la lluvia y la nieve se drenen a través de la vía, e inhiban el crecimiento de las malas hierbas y la vegetación que crecería rápidamente sobre las vías del ferrocarril.

Por cierto, las consecuencias de no medir adecuadamente los efectos de la expansión y contracción por el calor pueden ser bastante drásticos. Imagínate lo que pasaría con un tren que tratase de circular por este sector particular de sinuosa vía (en Melbourne, durante una ola de calor...).

Este artículo apareció originalmente en Quora: Why are there crushed stones alongside rail tracks?