Una norma exige apretar los pernos de modo que la junta todavía pueda moverse

Casi todo lo que este sitio ha escrito sobre uniones atornilladas parte del mismo propósito: el tornillo se estira, las piezas se aprietan entre sí y la unión resiste porque no se mueve. Existe un conjunto de normas federales de Estados Unidos sobre una unión atornillada construida sobre la premisa opuesta. Los pernos deben estar lo bastante apretados para sostener los extremos de dos rieles y lo bastante flojos para que esos rieles se deslicen a medida que el día se calienta, y en todo el texto la palabra par de apriete no aparece ni una sola vez.

Cuatro pernos unen dos extremos de riel de acero; la estrecha holgura está resaltada en rojo.

De la norma sobre juntas de riel (traducción): «Cada eclisa debe mantenerse en posición mediante pernos de vía apretados de forma que permitan a la eclisa sostener firmemente los extremos de riel contiguos y permitan el movimiento longitudinal del riel en la junta para absorber la dilatación y la contracción debidas a las variaciones de temperatura.»

Nada de esto es trasladable. Se trata de una norma federal de Estados Unidos para vías férreas; el requisito existe porque un riel es una barra de acero muy larga que cambia de longitud con el clima, y nada en ella sirve de guía para ninguna otra unión. Esta página informa de lo que dice una parte de una norma. No da ningún consejo sobre vía, mantenimiento, inspección ni apriete, y no somos proveedores de ese sector.

Este artículo tampoco surgió de una pregunta de foro. Son dos seguidos, que es el límite que queremos permitirnos; tres búsquedas de preguntas en este campo devolvieron un único resultado sin relación. Las herramientas de navegador que este sitio usa normalmente siguen desconectadas.

Lo que dice el recuento de palabras antes de empezar a leer

El título 49 del Code of Federal Regulations, parte 213, subparte D, se titula Track Structure (estructura de la vía). Según nuestro recuento, consta de dieciocho secciones numeradas y unos cincuenta y dos mil quinientos caracteres de texto visible. Antes de leer con atención una sola línea, los resultados de búsqueda ya son un argumento.

  • torque (par de apriete): cero
  • preload (precarga): cero
  • lubricant (lubricante): cero
  • tighten (apretar): dos veces, y ambas apariciones tratan de no bloquear
  • clamp (sujetar a presión): una vez, en una definición que describe lo que algunas sujeciones hacen al patín del riel, no como requisito sobre un perno
  • tension (tracción): una vez, en la definición de la temperatura a la que el riel no está ni en compresión ni en tracción, es decir, sobre el riel y no sobre la sujeción
  • friction (fricción): dos veces, ambas dentro de una fórmula de medición del ancho de vía, entre riel y traviesa, nunca sobre una rosca

Este último grupo importa. Un documento puede tratar de uniones atornilladas y aun así no contener nada de mecánica de la sujeción, porque las magnitudes que le interesan están en otra parte. Aquí están en la geometría de la vía y en la temperatura del acero.

Dos pernos, y uno en la vía más lenta

La norma sobre juntas cuenta las sujeciones en lugar de medirlas. En la vía convencional con juntas, cada riel se atornilla con al menos dos pernos en cada junta en las clases 2 a 5, y con al menos un perno en la vía de clase 1. En el riel soldado continuo, al menos dos pernos en cada junta.

Se permite que un solo perno sujete el extremo de un riel a una eclisa, en la clase de vía a la que menos se le exige. Deliberadamente no indicamos a qué velocidades corresponden esas clases, porque no se leyeron las secciones que las definen.

La propia eclisa se condena por geometría y no por medición. Se sustituye si está agrietada o rota, o si el desgaste «permite un movimiento vertical excesivo de cualquiera de los dos rieles cuando todos los pernos están apretados», y por separado «si una eclisa está agrietada o rota entre los dos agujeros centrales para pernos, debe sustituirse». Un defecto se localiza según los agujeros entre los que se encuentra. Esa redacción implica además, según nuestra lectura y no por ninguna afirmación de la norma, que una eclisa tiene más agujeros que el número mínimo de pernos que debe llevar.

Es una forma conocida, vista desde el otro lado. El montaje de estructuras de acero tiene su propia regla sobre cuán pocos pernos puede haber en una conexión en un momento dado, y allí el número es un umbral para decidir cuándo puede soltar la grúa. Aquí el número es un mínimo permanente, no una etapa de una operación.

La frase que lo invierte todo

El párrafo (f) es la razón de ser de esta página. Los pernos mantienen la eclisa en posición y se aprietan para hacer dos cosas a la vez: permitir que la eclisa sostenga firmemente los extremos de riel contiguos y permitir el movimiento longitudinal del riel en la junta, de modo que el acero pueda dilatarse y contraerse con la temperatura.

Leído como requisito sobre una sujeción, es casi una contradicción. Sostener exige contacto; moverse exige deslizamiento. La norma lo resuelve pidiendo ambas cosas sin cuantificar ninguna, y por eso el par de apriete no puede aparecer. Un valor de par fijaría una condición de fricción, y una condición de fricción fija es exactamente lo que esta junta no debe tener.

La cláusula de excepción confirma la lectura. «Cuando por diseño exista un contacto sin deslizamiento entre junta y riel, no se aplican los requisitos de este párrafo», y esos puntos, cuando superan los cuatrocientos pies de longitud, se tratan como riel soldado continuo y quedan sujetos a un conjunto de requisitos completamente distinto. La norma reconoce, pues, dos regímenes: una junta que se desliza y un riel al que no se le permite. Elegir el segundo no es una decisión de apriete. Cambia qué reglas se aplican.

Detrás hay una definición que merece citarse por sí sola: «La temperatura neutra del riel es la temperatura a la que el riel no está ni en compresión ni en tracción.» Los pernos de la junta existen para que el riel pueda alcanzar ese estado por sí mismo.

«Apretar» aparece dos veces, y una es una advertencia

La segunda de las dos apariciones está en la sección sobre cambios de vía, y es algo poco habitual en una norma. «Cada contraaguja debe asentarse firmemente en las placas del cambio, pero se tendrá cuidado de no inclinar el riel por apretar en exceso los tornapuntas.»

Firme, pero no tanto como para que el riel se incline. El fallo contra el que se protege no es que la sujeción se suelte, sino que funcione tan a fondo que desplace aquello que debía sujetar. Dos párrafos después, la misma sección dice «los pernos de cada talón se mantendrán apretados», sin ninguna salvedad, así que el documento es perfectamente capaz de exigir apriete allí donde lo que quiere es apriete.

Según nuestro recuento, esas dos frases son todas las apariciones de la palabra en la subparte. Una pide un apriete que permita el movimiento; la otra advierte contra un apriete que lo provoque. Ninguna es un número.

El sistema de sujeción se juzga por un resultado

La sección sobre sistemas de sujeción del riel no enumera sujeciones. Dice que la vía «se sujetará mediante un sistema de componentes que mantenga eficazmente el ancho de vía» y luego que «cada componente de cada uno de esos sistemas se evaluará para determinar si el ancho de vía se mantiene eficazmente».

El requisito recae sobre el resultado, y los componentes se evalúan frente a él y no frente a una especificación propia. Incluso hay permiso para retirar uno: cuando la posición de una sujeción impide que una junta aislante funcione como está previsto, la sujeción puede modificarse o retirarse, siempre que la traviesa sostenga el riel.

El recuento reaparece donde el resultado es más difícil de juzgar. Una traviesa no cuenta para el apoyo exigido si está configurada con menos de dos sujeciones en el mismo riel, y donde se usan traviesas de madera en las clases superiores debe haber placas de asiento bajo los rieles de rodadura en al menos ocho de cada diez traviesas consecutivas. Ocho de diez, dos por riel, dos por junta, uno en la clase más baja. Es una norma que ha decidido que un recuento se inspecciona mejor que una medición.

Un recuento más merece mención, porque pone el resto en proporción. Donde las juntas del riel soldado continuo deben inspeccionarse según un calendario, la frecuencia exigida va desde cuatro veces por año natural hasta ninguna, según la clase y el tonelaje anual, con separaciones mínimas de sesenta, noventa, ciento veinte o ciento ochenta días entre inspecciones consecutivas y un margen de hasta treinta días adicionales cuando un clima extremo impide una inspección. La primera condición que debe cubrir el plan de inspección son los pernos de junta flojos, doblados o faltantes.

Por qué le importa a una página sobre tornillería

No porque alguien que lea esto vaya a comprar pernos de vía. Sino porque es el ejemplo más claro que hemos encontrado de una unión atornillada cuya especificación rechaza todas las magnitudes con las que normalmente trabaja la sujeción, y lo hace por una razón que cabe en una frase: las piezas tienen que poder moverse una respecto de la otra.

En cuanto a una unión se le permite moverse, la mayor parte del aparato habitual deja de aplicarse. Una unión que no está apretada es una estructura distinta de una que sí lo está, y una especificación escrita para la segunda no describirá la primera. Lo que hace esta norma en su lugar es especificar presencia, estado y frecuencia: cuántos pernos, en qué estado, revisados con qué frecuencia y cómo es una eclisa agrietada.

También es un contraste útil con la única norma que hemos encontrado que sí pone un número al estado de una sujeción. En las minas subterráneas de carbón, los pernos de techo tienen un umbral escrito de cuánta tensión pueden perder, porque allí lo esencial es que sujeten. La misma tradición de redacción, el requisito opuesto, y la diferencia está por entero en para qué sirve la unión.

Qué queda establecido y qué no

  • Una norma federal exige apretar los pernos de junta de modo que el riel todavía pueda moverse longitudinalmente, mientras la eclisa sostiene firmemente los extremos de riel contiguos
  • Donde por diseño existe un contacto sin deslizamiento, ese párrafo no se aplica, y esos puntos de más de cuatrocientos pies de longitud se tratan en cambio como riel soldado continuo
  • El mínimo son dos pernos por riel en cada junta, y uno en la vía de clase 1
  • Según nuestro recuento, la palabra torque no aparece en absoluto en la subparte, ni preload ni lubricant, y tighten aparece exactamente dos veces, ambas sobre no bloquear
  • El sistema de sujeción se juzga por si se mantiene el ancho de vía, y cada componente se evalúa frente a ese resultado y no frente a una especificación propia
  • No leímos las secciones que definen las clases de vía, por lo que en esta página no aparece ninguna velocidad, y tampoco leímos la tabla de medidas correctoras para rieles defectuosos
  • Ninguno de estos números ni requisitos se traslada a ningún otro tipo de unión

Lo que queda de útil es una pregunta que conviene hacer a cualquier unión antes de buscar un valor de par: ¿se supone que esto debe moverse? Casi siempre la respuesta es no, y el aparato habitual se aplica. Cuando la respuesta es sí, un documento escrito por personas que tuvieron que hacerlo funcionar deja de hablar de apriete y empieza a contar pernos.

Una página posterior contó palabras del mismo modo en una norma de construcción que dice cuántas sujeciones y a qué distancia, pero nunca con cuánto apriete.

Este artículo no pertenece a un solo paso de los seis: abarca varios o aparece después del montaje. Las decisiones se explican en el artículo inglés Specifying a screw.

Preguntas frecuentes

¿Los pernos de junta de riel se aprietan a un par determinado?

Las normas sobre estructura de la vía leídas para esta página no lo dicen. Según nuestro recuento, la palabra torque no aparece en ningún lugar de esa subparte. Lo que exige la norma es que los pernos de vía mantengan la eclisa en posición, apretados de forma que la eclisa sostenga firmemente los extremos de riel contiguos y se permita el movimiento longitudinal del riel en la junta para la dilatación y la contracción térmicas.

¿Cómo puede un perno estar apretado y aun así permitir movimiento?

Eso es lo que pide la norma, y lo hace sin dar un número. Sostener requiere contacto y moverse requiere deslizamiento, así que un valor de par fijo establecería una condición de fricción que la junta no debe tener. Donde por diseño existe un contacto sin deslizamiento entre junta y riel, la norma dice que ese párrafo no se aplica en absoluto.

¿Cuántos pernos necesita una junta de riel?

En la vía convencional con juntas, cada riel se atornilla con al menos dos pernos en cada junta en las clases 2 a 5, y con al menos un perno en la vía de clase 1. En el riel soldado continuo, al menos dos pernos en cada junta.

¿Cuándo se sustituye una eclisa?

Si está agrietada o rota, si el desgaste permite un movimiento vertical excesivo de cualquiera de los dos rieles cuando todos los pernos están apretados y, en concreto, si está agrietada o rota entre los dos agujeros centrales para pernos.

¿La norma advierte contra el apriete excesivo?

Una vez, en la sección sobre cambios de vía: cada contraaguja debe asentarse firmemente en las placas del cambio, pero se tendrá cuidado de no inclinar el riel por apretar en exceso los tornapuntas. Según nuestro recuento, es una de solo dos apariciones de la palabra en la subparte.

¿Qué es la temperatura neutra del riel?

La norma la define como la temperatura a la que el riel no está ni en compresión ni en tracción. Es una propiedad del riel, no de la sujeción.

¿Cómo se especifica un sistema de sujeción del riel?

Por el resultado. La vía se sujetará mediante un sistema de componentes que mantenga eficazmente el ancho de vía, y cada componente de cada sistema se evaluará para determinar si el ancho de vía se mantiene eficazmente. Cuando la posición de una sujeción impide que una junta aislante funcione como está previsto, la sujeción puede modificarse o retirarse siempre que la traviesa sostenga el riel.

¿Se aplican estas reglas a mis uniones atornilladas?

No. Es una norma de Estados Unidos para vías férreas, redactada en torno a una junta que debe absorber el movimiento térmico de una barra de acero muy larga. Nada de esto es una guía para ninguna otra unión, y esta página no da consejos de apriete ni de inspección.

¿Con qué frecuencia se inspeccionan las juntas del riel soldado?

Entre cuatro veces por año natural y ninguna, según la clase de vía y el tonelaje anual, con separaciones mínimas obligatorias entre inspecciones consecutivas y un margen de hasta treinta días adicionales cuando un clima extremo impide una inspección. El primer punto que debe cubrir un plan de inspección son los pernos de junta flojos, doblados o faltantes.

¿A qué velocidades corresponden las clases de vía?

Esta página no lo dice. No se leyeron las secciones que definen las clases, así que aquí no aparece ninguna cifra de velocidad.

Referencias

La subparte D se obtuvo íntegra a través de la interfaz pública de la normativa, en la fecha de edición más reciente de ese título, y la sección 213.121 se leyó completa, junto con 213.123, 213.127, 213.133, 213.135, la condición sobre sujeciones de traviesas de 213.109 y las disposiciones de inspección de juntas de 213.119. Es la cuarta vez que este sitio usa esa interfaz y la primera en este título. Este artículo no surgió de una pregunta de foro; tres búsquedas en este campo devolvieron un único resultado sin relación, así que parte de un hueco en la cobertura del propio sitio. Es el segundo artículo de este tipo seguido y no tenemos intención de publicar un tercero. Las herramientas de navegador que este sitio usa normalmente siguen sin estar disponibles. Lo siguiente son recuentos nuestros, no afirmaciones de la norma: que la subparte D consta de dieciocho secciones numeradas y unos cincuenta y dos mil quinientos caracteres de texto visible; que torque, preload y lubricant aparecen cero veces; que tighten aparece exactamente dos veces; que clamp y tension aparecen una vez cada una y no como requisitos sobre una sujeción; y que friction aparece dos veces, ambas dentro de las disposiciones de medición de la retención del ancho de vía. La inferencia de que una eclisa tiene más agujeros para pernos que el número mínimo de pernos exigido es nuestra, extraída de la expresión sobre los dos agujeros centrales, y la norma no la enuncia. No se leyeron las subpartes A y B, por lo que no se indica ninguna velocidad para ninguna clase de vía, y la tabla de medidas correctoras para rieles defectuosos no se leyó ni se resumió. Las citas de la norma son traducciones. Esta página no da consejos sobre vía, mantenimiento, inspección ni apriete, no nombra ninguna marca, y ninguno de estos requisitos se traslada a ningún otro tipo de unión.

Consulta

Si una unión que está especificando debe absorber movimiento en lugar de impedirlo, la cuestión de la sujeción cambia de forma, y también las pruebas que cualquiera puede darle al respecto. Cuéntenos qué tiene que hacer la unión y le diremos a qué podemos comprometernos en cuanto a las piezas y qué corresponde, en cambio, al diseño.

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