El rectificado de rieles es una técnica eficaz para la reparación y el mantenimiento de vías férreas. Este artículo trata sobre la práctica del rectificado de rieles.

Las vías férreas guían al tren para que avance y soporten la carga al mismo tiempo. La planitud de los rieles es la base para una circulación segura, cómoda y a alta velocidad. La fricción entre el riel y la rueda del tren provoca defectos (desprendimientos, desconchones, grietas, ondulaciones en los rieles) y deja una superficie irregular. Todos estos defectos en los rieles empeoran si no se rectifican a tiempo. La rectificación de rieles es una técnica eficaz para la reparación y el mantenimiento de las vías férreas. Mediante el uso de rectificadoras de rieles, se elimina el material defectuoso y se restaura el perfil del riel. De este modo, se prolonga la vida útil de las vías férreas.

Defectos en los rieles

Cuando se habla del rectificado de rieles, primero hay que mencionar los defectos que estos pueden presentar. Los rieles están sometidos a tensiones extremas y son compactados por las ruedas de los trenes. Es inevitable que aparezcan daños en la superficie de los rieles. Entre los defectos más comunes se encuentran el desgaste vertical, el desgaste lateral, la corrugación, el desgaste por fatiga de contacto (desprendimiento, descascarillado, agrietamiento), el flujo plástico, etc.

Estos defectos independientes del riel provocarán un impacto cada vez que pase la rueda del tren, generando una carga varias veces superior a la normal. Por lo tanto, los rieles están sometidos a una gran presión. En circunstancias normales, estos daños se agravarán aún más y, en algunos casos graves, provocarán fallos en la vía férrea.

No solo se ven afectados los rieles. Los rieles no pueden absorber toda la energía producida por el impacto. Estas sacudidas seguirán transmitiéndose a otras estructuras de la vía, como las almohadillas y las traviesas. Finalmente, la plataforma de la vía se hundirá localmente y el ferrocarril perderá su estabilidad.

Perfil óptimo del riel

Los defectos del riel provocan un cambio en su perfil, lo que hace que el contacto entre el riel y la rueda sea inestable. El rectificado del riel consiste, en realidad, en cortar la superficie del riel, eliminar los defectos y restaurar el perfil óptimo del riel. El perfil óptimo del riel se muestra a continuación en la figura.

Cuando el tren circula en línea recta o en una curva de gran radio, la banda de rodadura de la rueda está en contacto con la zona B de la cabeza del riel. En este estado, la tensión de contacto y la fuerza de deslizamiento lateral son mínimas; cuando la pestaña de la rueda se acerca al ángulo del ancho del riel, es decir, en la zona C de la figura, cuando se forma un contacto conforme, la tensión de contacto es mínima.

El perfil de la cabeza del riel es similar a la forma de un arco, pero el rectificado real (tipo de muela abrasiva) consiste en dividir la cabeza del riel en diferentes áreas según el ángulo, es decir, el perfil de la cabeza del riel se considera compuesto por segmentos de línea divididos por ángulos, y la posición que se debe rectificar corresponde a un ángulo determinado.

Cuanto más grave sea el daño del riel, mayor será la cantidad de rectificado y corte, mayor será la carga de trabajo, mayor será la dificultad y menor será la vida útil del riel. Por lo tanto, el rectificado preventivo y el rectificado correctivo son como “curar enfermedades”, y la mejor manera es evitar que los rieles se “enfermen”. Realice un rectificado preventivo periódico para eliminar el daño en su estado inicial.

Tipos de rectificado de rieles

Pre-molienda

El pre-rectificado del riel nuevo puede eliminar la capa descarbonizada y los defectos superficiales en la producción, soldadura, transporte y construcción del riel. También puede optimizar el perfil de la cabeza del riel y mejorar la suavidad de la unión soldada. Además, puede reparar los daños superficiales del riel causados durante el proceso de colocación de la vía. El desgaste del riel se desarrolló en una época de progreso, por lo que garantizar un buen contacto entre las ruedas y los rieles desde el principio puede limitar el daño inicial.

Rectificado preventivo

El rectificado preventivo consiste en rectificar los rieles con regularidad, restaurando el perfil del riel para eliminar las grietas por tensión superficial en la fase inicial y controlar adecuadamente la propagación de las grietas por fatiga de contacto rodante del riel.

Rectificado correctivo

El rectificado correctivo se refiere a la operación de rectificado del riel después de que se generan los defectos superficiales. El rectificado correctivo era habitual en los inicios de la tecnología de rectificado de rieles. Se lleva a cabo principalmente para reparar los rieles eliminando los daños graves en sus superficies, como grietas por fatiga, ondulaciones, desprendimientos, fluencia plástica y otros defectos.

La siguiente figura muestra el efecto del rectificado preventivo y el rectificado correctivo en la vida útil del riel. La línea amarilla representa el rectificado preventivo. Cada rectificado retrasará el desarrollo del daño y aumentará la vida útil del riel. El rectificado preventivo antes de que las microfisuras superen los 0,2 mm es el mejor momento para frenar la tendencia al daño acelerado del riel.

Práctica de rectificado de rieles

¿Cómo se rectifican los rieles? Existen principalmente tres formas.

• Rectificado de zapatas deslizantes

El rectificado con zapata deslizante consiste en rectificar la superficie del riel presionando la muela sobre el riel para realizar un movimiento recíproco. Este método de rectificado solo permite rectificar la cabeza del riel longitudinalmente y no permite ajustar el perfil del riel ni rectificar el cambio. Además, la velocidad de rectificado es baja. Este método se ha ido eliminando gradualmente.

• Muela abrasiva

El rectificado con muela abrasiva suele utilizar una muela giratoria de alta velocidad accionada por un motor eléctrico o un motor hidráulico para rectificar el riel. Se trata de un método de rectificado activo y actualmente es el principal método de rectificado. El riel se rectifica vertical y horizontalmente.

También existe un tipo de rectificado pasivo. La posición de la muela abrasiva está inclinada en un ángulo determinado con respecto a la dirección de desplazamiento del tren. El funcionamiento a alta velocidad del tractor motor impulsa la muela abrasiva a girar a gran velocidad sobre el riel. El movimiento relativo entre la muela abrasiva y el riel alcanza la velocidad de rectificado necesaria. Se rectifica toda la cabeza del riel, desde el borde de rodadura hasta la superficie de rodadura. Este tipo de rectificado se denomina rectificado de rieles de alta velocidad debido a la rapidez con la que se realiza.

• Molienda

El fresado es un nuevo tipo de modo de reparación del perfil de los rieles. La fresa se instala en la superficie radial de la rueda fresadora. Cada sección de fresado está equipada con varias fresas. Hay varias secciones de fresado por rueda fresadora. De esta manera, todas las fresas forman el perfil de la cabeza del riel que se va a completar.

Las ventajas del rectificado de carriles

• Mejorar la interacción entre la rueda y el riel modificando el perfil del riel, reduciendo así la tensión y el desgaste del contacto entre la rueda y el riel.
• Corregir o controlar la ondulación de los rieles. Estos defectos aumentan el ruido de las ruedas y los rieles y aceleran el deterioro de los componentes del vehículo y de la vía, llegando incluso a provocar limitaciones en la velocidad del tren.
• Controle los defectos por fatiga por contacto rodante. Estos defectos aumentarán el riesgo de daños en los rieles e incluso reducirán la eficacia de la detección ultrasónica de defectos en los rieles.
• Corregir o controlar otros defectos del riel (como el rodamiento de las ruedas, el aplastamiento, las grietas verticales y longitudinales de la cabeza del riel).
• Reducir los efectos adversos del movimiento de las ruedas y los bogies.
• Reducir el ruido y las vibraciones, reducir las irregularidades verticales de las juntas comunes y las juntas soldadas, y controlar la ondulación de los rieles.
• Aliviar los efectos adversos de la rueda con gran carga por eje y mejorar las condiciones de contacto entre la rueda y el riel.
• Hacer que los rieles y las ruedas hagan contacto correctamente, reduciendo la inestabilidad lateral del vehículo (deslizamiento lateral).

El efecto económico del rectificado de rieles

• El rectificado preventivo puede prolongar la vida útil de las vías férreas. El rectificado periódico de los rieles según lo previsto puede prolongar su vida útil entre 5 y 8 años.
• Reduzca la reparación y el mantenimiento de los sujetadores.
• Reduzca el consumo de combustible de las locomotoras y los costos de reparación de las ruedas.