El esmerilado de carriles es una técnica eficaz de reparación y mantenimiento de vías férreas. Este artículo trata sobre la práctica del esmerilado de carriles.

La vía férrea guía al tren para que avance y soporte la carga al mismo tiempo. La planitud de los raíles es la piedra angular de una circulación segura, cómoda y a alta velocidad. La fricción entre el carril y la rueda del tren hace que aparezcan defectos (desconchones, desconchones, grietas, ondulaciones del carril) y deja una superficie irregular. Todos estos defectos de los raíles empeoran si no se rectifican a tiempo. El esmerilado de carriles es una técnica eficaz para la reparación y el mantenimiento de las vías férreas. Mediante el uso de esmeriladoras de carriles, se elimina el material defectuoso del carril y se restaura el perfil del carril. De este modo, se prolonga la vida útil de las vías férreas.

Defectos en los raíles

Cuando se habla de esmerilado de raíles, hay que hablar primero de sus defectos. Los raíles están sometidos a tensiones extremas y son compactados por las ruedas de los trenes. Es inevitable que aparezcan daños en la superficie del raíl. Entre los defectos comunes de los raíles se incluyen el desgaste vertical, el desgaste lateral, la ondulación de los raíles, el desgaste por fatiga de contacto (desconchamiento, descascarillado, agrietamiento), el flujo plástico, etc.

Estos defectos independientes del carril supondrán un choque cada vez que pase la rueda del tren y generarán una carga varias veces superior a la normal. Por lo tanto, los raíles están sometidos a una gran presión. En circunstancias normales, estos daños se expandirán aún más, algunas condiciones severas harán que el ferrocarril falle.

No sólo se ven afectados los raíles. Los raíles no pueden absorber toda la energía producida por el impacto. Estos impactos seguirán transmitiéndose a otras estructuras de la vía, como las zapatas y las traviesas. Finalmente, el lecho de la vía se hundirá localmente y el ferrocarril perderá su estabilidad.

Perfil óptimo del raíl

Los defectos del raíl provocan un cambio de su perfil, lo que hace que el contacto entre el raíl y la rueda sea inestable. El rectificado de raíles consiste en cortar la superficie del raíl, eliminar los defectos y restablecer el perfil óptimo del raíl. El perfil óptimo del carril 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 de la cabeza del carril B. En este estado, la tensión de contacto y la fuerza de fluencia lateral son las más pequeñas; cuando la pestaña de la rueda está cerca del ángulo del gálibo del carril, es decir, en la zona C de la figura, cuando se forma un contacto conforme, la tensión de contacto es la más pequeña.

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

Cuanto más grave sea el daño del raíl, mayor será la cantidad de rectificado y corte, mayor la carga de trabajo, mayor la dificultad y menor la vida útil del raíl. Por lo tanto, el esmerilado preventivo y el esmerilado correctivo son como “curar enfermedades”, y la mejor manera es evitar que los raíles estén “enfermos”. Realice el esmerilado preventivo con regularidad para eliminar los daños en estado de germinación.

Tipos de esmerilado de raíles

Molienda previa

El rectificado previo del raíl nuevo puede eliminar la capa descarbonizada y eliminar los defectos superficiales en la producción, soldadura, transporte y construcción del raíl. También puede optimizar el perfil de la cabeza del carril y mejorar la suavidad de la unión soldada. Además, puede reparar los daños en la superficie del carril causados durante el proceso de tendido de la vía. El desgaste del carril se desarrolla en un tiempo de progreso, garantizar un buen contacto entre las ruedas y los carriles desde el principio puede limitar el daño inicial.

Rectificado preventivo

El rectificado preventivo consiste en rectificar los raíles con regularidad, restaurando el perfil del raíl de modo que las grietas de tensión superficial en el raíl puedan eliminarse en la etapa de iniciación, y la propagación de las grietas de fatiga por contacto de rodadura del raíl pueda controlarse bien.

Rectificado correctivo

El esmerilado correctivo se refiere a la operación de esmerilado de raíles después de que se hayan generado defectos superficiales. El rectificado correctivo prevaleció en la etapa de nacimiento de la tecnología de rectificado de raíles. Se lleva a cabo principalmente para reparar raíles eliminando daños graves en las superficies de los raíles, como grietas por fatiga, corrugación, desprendimiento, flujo plástico y otros defectos.

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

Prácticas de esmerilado de raíles

¿Cómo se conectan a tierra los raíles? Existen principalmente tres formas.

• Rectificado de zapatas deslizantes

El rectificado de zapatas deslizantes consiste en rectificar la superficie del raíl presionando la muela sobre el raíl para realizar el movimiento de vaivén. Este método de rectificado sólo puede rectificar la cabeza del raíl longitudinalmente, y no puede ajustar el perfil del raíl ni rectificar el interruptor. 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 abrasiva giratoria de alta velocidad accionada por un motor eléctrico o un motor hidráulico para rectificar el raíl. Se trata de un método de rectificado activo y actualmente es el principal método de rectificado. El raíl se rectifica vertical y horizontalmente.

También existe un tipo de rectificado pasivo. La posición de la muela abrasiva está inclinada un cierto ángulo con respecto a la dirección de desplazamiento del tren. El funcionamiento a alta velocidad del tractor propulsa la muela abrasiva para que gire a gran velocidad sobre el raíl. El movimiento relativo entre la muela abrasiva y el raíl alcanza la velocidad de esmerilado de material requerida. Rectifica toda la cabeza del raíl desde el borde de rodadura del raíl hasta la superficie de rodadura. Este tipo de método de esmerilado se denomina esmerilado de rieles de alta velocidad debido a la rápida velocidad de esmerilado.

• Fresado

El fresado es un nuevo tipo de modo de reparación del perfil del carril. La fresa se instala en la superficie radial de la rueda de fresado. Cada sección de fresado está equipada con varias fresas. Hay varias secciones de fresado por rueda de fresado. De este modo, se realiza todo el fresado. La cuchilla forma un perfil de cabeza de carril a completar.

Las ventajas del rectificado de raíles

• Mejorar la interacción rueda-carril modificando el perfil del carril, reduciendo así la tensión y el desgaste del contacto rueda-carril.
• Corregir o controlar la ondulación de los carriles. Estos defectos aumentarán el ruido de las ruedas y los raíles y acelerarán el ritmo de deterioro de los componentes de los vehículos y los elementos de la vía, provocando incluso limitaciones de velocidad de los trenes.
• Controlar los defectos de fatiga por contacto de rodadura. Estos defectos aumentarán el riesgo de daños en el carril e incluso reducirán la eficacia de la detección ultrasónica de defectos en el carril.
• Corrección o control de otros defectos del carril (como rodamiento de ruedas, aplastamiento, grietas verticales y longitudinales de la cabeza del carril).
• Reducir los efectos adversos del movimiento de las ruedas y los bogies.
• Reducen el ruido y las vibraciones, reducen las irregularidades verticales de las juntas comunes y las juntas soldadas, y controlan la ondulación de los raíles.
• Aliviar los efectos adversos de la rueda de gran carga por eje y mejorar las condiciones de contacto rueda-carril.
• Hacer que los raíles y las ruedas contacten correctamente, reduciendo la inestabilidad lateral del vehículo (fluencia lateral).

Efectos económicos de la molienda ferroviaria

• El esmerilado preventivo puede prolongar la vida útil de las vías férreas. Los raíles rectificados regularmente según lo previsto pueden prolongar la vida útil entre 5 y 8 años.
• Reducir la reparación y el mantenimiento de elementos de fijación.
• Reducir el consumo de combustible de la locomotora y los costes de reparación de las ruedas.