Para entender cómo funciona la corazón de una vía, primero debemos hacernos una idea general de cómo es un cambio de agujas. Un cambio de agujas es un conjunto de dispositivos que funcionan conjuntamente y permiten que las ruedas pasen de una vía del tren entre sí. El conjunto de piezas comprende principalmente carriles fijos, agujas, carriles de cierre, crucetas, carriles de protección y otras piezas de unión. Las agujas son la parte móvil del desvío. Los carriles de cierre conectan las agujas con la corazón. Los carriles de guía se encuentran frente a la corazón, junto a los carriles fijos, y guían las ruedas por la ranura correcta para evitar el descarrilamiento del tren.

Las ruedas ruedan por el carril lateral y siguen por él hasta que se enganchan en la punta de la corazón. En ningún momento el soporte de la rueda puede caer en la ranura del pestillo, en el hueco entre los dos carriles, ya que se apoya firmemente en esos dos carriles, por lo que simplemente rueda a lo largo del pestillo, se engancha en la punta del corazón de cruzamiento al pasar al carril del corazón y lo atraviesa. Gracias a esta geometría, se garantiza que el equipo rodará a través de la corazón sin ningún golpe ni caída en el espacio entre los carriles de la corazón. Es fundamental que el espacio entre los carriles sea lo más estrecho posible y que la banda de rodadura de la rueda sea lo más ancha posible para que esto ocurra. Esto permite que la rueda ruede por el tramo del carril lateral, cruce hacia la punta de la corazón y luego ruede sobre la corazón.  

Tipos de cruces de vía férrea

Según la forma de la pieza, existen cruces de vía rectas y cruces de vía curvas. Otra forma de clasificación es según el tipo de estructura. Las cruces de vía pueden ser fabricadas, es decir, estar compuestas por dos carriles mecanizados unidos entre sí, o bien fundidas como una sola pieza.

Rana fija

• Rana combinada

La cruceta combinada está fabricada con carriles de acero y otras piezas que se cortan y se ensamblan. Se compone de la punta de cruce, el carril lateral, una pieza espaciadora, una placa de cruceta y otras piezas. El proceso de fabricación es sencillo, ya que no requiere ningún tratamiento especial. Sin embargo, su uso ha sido poco frecuente debido a la elevada carga de trabajo que supone su mantenimiento.

• Punta de una sola pieza

Las agujas ferroviarias modernas están fabricadas en acero al manganeso, una aleación avanzada que se endurece con el uso. Esta es una propiedad importante, ya que la punta de la aguja puede soportar fuertes impactos al paso de las ruedas del tren.

Cruzamiento con corazón móvil (cruzamiento de punta oscilante)

A diferencia de las crucetas fijas, las crucetas móviles cuentan con componentes móviles especiales, como carriles laterales móviles o puntas de cruce móviles. Al cambiar la posición de la parte móvil en la corazón, el lado de trabajo del carril lateral o de la punta de cruce puede solaparse para proporcionar una trayectoria continua al tren que pasa. Esto permite eliminar el hueco en el punto de cruce, lo que ofrece la posibilidad de aumentar considerablemente la velocidad de los trenes que pasan por los desvíos.

Las crucetas de punta móvil prolongan la vida útil de la cruceta. La experiencia operativa a largo plazo ha demostrado que la vida útil de la corazón con punta móvil es entre 6 y 9 veces superior a la del mismo modelo de corazón fundido de acero con alto contenido en manganeso. Además, las tareas de mantenimiento y reparación se reducen en un 40%, lo que disminuye considerablemente el impacto del material rodante al pasar por ella.

Soldadura de cruces de vía

Las crucetas de acero con alto contenido en manganeso y los carriles de acero con alto contenido en carbono tienen requisitos de soldadura distintos. Estas diferencias hacen que sea difícil soldarlas entre sí. La soldadura directa daría lugar a grietas. La tecnología avanzada actual consiste en elegir un material con buenas propiedades de soldabilidad como elemento intermedio para lograr la unión soldada.

El acero con alto contenido en manganeso es un acero austenítico monofásico. Esta estructura presenta una alta sensibilidad a las grietas en caliente y propicia fácilmente la aparición de grietas por licuefacción en la zona afectada por el calor. Por lo tanto, se debe reducir el grado de calentamiento y el tiempo de calentamiento durante la soldadura. El carril de acero tiene un alto contenido en carbono. Para evitar grietas de soldadura durante el proceso, es necesario precalentar antes de soldar y enfriar después de soldar. Si se sueldan directamente cruces de acero con alto contenido en manganeso y carriles de acero con alto contenido en carbono, tanto el proceso de soldadura como la selección de los materiales de soldadura resultan más difíciles. Por lo tanto, la tecnología más avanzada del mundo consiste en elegir un material con buen rendimiento de soldadura como medio intermedio para realizar la unión soldada de los dos materiales. En el pasado, solo unos pocos países, como Austria y Francia, dominaban esta tecnología de soldadura. Más tarde, investigadores científicos de todo el mundo, incluida China, tras esfuerzos incansables, utilizaron la soldadura a tope por chispa para combinar con éxito crucetas de acero con alto contenido en manganeso y carriles de acero con alto contenido en carbono soldados entre sí.