¿Cómo es la soldadura aluminotérmica de carriles?

Antaño, antes de la creación de la soldadura aluminotérmica, los carriles de nuestras vías férreas estaban unidos entre sí con bridas; un conjunto de piezas metálicas atornilladas a los mismos como si fueran grapas. Su utilización, aparte de generar el famoso e incómodo traqueteo de los trenes (parodiado, entre en otras ocasiones, con aquella canción del Chacachá del tren), también conllevaba un fatigoso mantenimiento y era un foco de problemas.

La invención de la soldadura aluminotérmica de carriles supuso un gran paso para eliminar el traqueteo así como sus problemas y limitaciones. Grosso modo, consiste en unir sendos carriles con acero fundido gracias a una reacción redox en la que el aluminio juega un importante papel. Aunque también existe la eléctrica, su uso está limitado a talleres en donde se crean carriles largos, siendo la aluminotérmica la que se emplea a pie de vía.

De esta manera, el paso sobre las uniones de los carriles es totalmente suave, como si no existiera ninguna separación. Esto, junto a la construcción de raíles de mayor longitud, ha permitido aumentar las condiciones de confort y seguridad de los ferrocarriles, así como incrementar su velocidad máxima.

¿Cómo se realiza la soldadura aluminotérmica?

Antes de explicar con palabras el procedimiento, es conveniente ver esta animación en la que se ve el proceso de soldadura de principio a fin.

Debido a su dificultad y peligrosidad, para hacer la soldadura aluminotérmica se emplea a la figura del oficial soldador, que sigue los siguientes pasos:

1. Preparación de los carriles. Primero toca retirar las dos piezas metálicas que conforman la brida y su tornillería para dejar ambos carriles sueltos entre ellos. Para que la soldadura quede lo mejor posible, a continuación usará dos gatos mecánicos que hacen que los carriles queden a la misma altura.
2. Instalación del molde. Prácticamente es una obra de albañilería ya que el molde de la soldadura aluminotérmica es un pequeño puzle de piezas de ladrillo refractario de un solo uso que forman una cavidad donde entran los carriles a unir, con una separación de un par de centímetros. Para que el molde se mantenga en su posición y forma correctas, el oficial soldador se ayuda de unas mordazas especiales que harán que mantengan la forma. Emplea una arcilla refractaria espacial con la que se sellan cada una de las juntas del molde o posibles vías de fuga del caldo.
3. Preparación del crisol. El crisol es un cilindro hueco que por su parte inferior termina en un cono con un orificio por el que sale el caldo directamente al molde. Colocándolo en posición vertical, requiere la instalación de un tapón de metal en el fondo. Dentro del cono se comienza la preparación del caldo, vertiendo una mezcla de aluminio, óxido férrico, carbono y un reactivo inflamable, todo en polvo. Por último le pondrá por encima una tapa y se instalará encima del molde.
4. Calentamiento. Empleando un soplete se calienta el molde y los carriles para evitar un choque térmico con el caldo de la soldadura. En cuanto está suficientemente caliente, el oficial soldador coloca el crisol encima del molde. Acto seguido introducirá en el crisol una bengala que hará que el reactivo se inflame provocando en cuestión de segundos la transformación a 3500 ºC del óxido férrico (de color amarillo) en acero gracias al aluminio (que se convierte en óxido lumínico, de color naranja) y a la aportación de carbono.
5. Vertido. A esta temperatura, el caldo funde el tapón del cono del crisol provocando así su precipitación al interior del molde. Desde la introducción de la bengala hasta el completo llenado del molde con el acero líquido apenas han pasado 20 segundos. El óxido lumínico y el resto de la escoria que, por densidad, queda en la parte superior del caldo es depositado en unos recipientes laterales.
6. Enfriamiento y perfilado. Una vez llenado el molde, se deja enfriar un par de minutos, tiempo en el que se retira el crisol y se coloca sobre el carril una cizalla hidráulica. Se retiran las mordazas que mantenían el molde y a continuación se acciona la cizalla para retirar el molde y el metal sobrante. Luego con una amoladora se perfila la forma de la cabeza del carril y, voilá! ya tenemos dos carriles soldados formando uno solo.

Para acabar, en este vídeo de Goldschmidt Thermit se ve en terreno el proceso completo de la soldadura aluminotérmica, con un crisol ya preparado: