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La inspección de rieles es la práctica de examinar las vías del tren en busca de fallas que podrían provocar fallas catastróficas. Según la Oficina de Análisis de Seguridad de la Administración Federal de Ferrocarriles de los Estados Unidos, [1] los defectos en las vías son la segunda causa principal de accidentes en los ferrocarriles de los Estados Unidos. La principal causa de accidentes ferroviarios se atribuye al error humano . La contribución de las malas decisiones de gestión a los accidentes ferroviarios causados por una inspección ferroviaria poco frecuente o inadecuada es significativa, pero no la FRA, solo la NTSB. Cada año, los ferrocarriles norteamericanos gastan millones de dólares para inspeccionar los rieles en busca de fallas internas y externas. Los métodos de pruebas no destructivas (NDT) se utilizan como medidas preventivas contra fallas en las vías y posibles descarrilamientos.
Las primeras inspecciones de rieles se realizaron visualmente y con el método de aceite y whiting (una forma temprana de inspección con líquidos penetrantes). Muchas fuentes citan que la necesidad de mejores inspecciones de rieles surgió después de un descarrilamiento en Manchester, Nueva York , en 1911. Ese accidente en particular resultó en la muerte de 29 personas y heridas a otras 60. La investigación del accidente reveló que la causa fue una fisura transversal (una grieta crítica que se encuentra perpendicular a la longitud del riel) en el riel. Una investigación adicional a fines de la década de 1920 mostró que este tipo de defecto era bastante común. Con el aumento del tráfico ferroviario a velocidades más altas y con cargas de eje más pesadas en la actualidad, los tamaños de grietas críticas se están reduciendo y la inspección de rieles se está volviendo más importante. En 1927, el Dr. Elmer Sperry construyó un enorme vagón de inspección de rieles bajo contrato con la Asociación Estadounidense de Ferrocarriles . La inducción magnética fue el método utilizado en los primeros vagones de inspección de rieles. Esto se hizo pasando grandes cantidades de campo magnético a través del riel y detectando fugas de flujo con bobinas de búsqueda. Desde entonces, muchos otros vehículos de inspección han recorrido los raíles en busca de defectos. En 1949, Sperry Rail Service (que lleva el nombre del Dr. Elmer Sperry) introdujo la detección de defectos por ultrasonidos y, en la década de 1960, se habían incorporado sistemas de inspección por ultrasonidos a toda la flota de Sperry. La inspección ferroviaria sigue avanzando hasta el día de hoy. Empresas como Sperry Rail Service, Nordco Inc, Herzog Rail Testing y muchas otras siguen desarrollando una gama cada vez mayor de tecnologías para detectar defectos internos.
Existen muchos efectos que influyen en los defectos y fallas de los rieles. Estos efectos incluyen tensiones de flexión y de corte , tensiones de contacto rueda/riel, tensiones térmicas, tensiones residuales y efectos dinámicos.
Defectos debidos a tensiones de contacto o fatiga por contacto rodante (RCF):
Otras formas de defectos superficiales e internos:
Un efecto que puede provocar la propagación de grietas es la presencia de agua y otros líquidos. Cuando un líquido llena una grieta pequeña y pasa un tren por encima, el agua queda atrapada en el vacío y puede expandir la punta de la grieta. Además, el líquido atrapado podría congelarse y expandirse o iniciar el proceso de corrosión.
Partes de un riel donde se pueden encontrar defectos:
La mayoría de los defectos que se encuentran en los rieles se encuentran en la cabeza, sin embargo, también se encuentran defectos en el alma y el pie. Esto significa que se debe inspeccionar todo el riel.
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Una lista de métodos utilizados para detectar fallas en los rieles:
Las técnicas mencionadas anteriormente se utilizan de varias formas diferentes. Las sondas y los transductores se pueden utilizar en un "bastón", en un carro empujado a mano o en una configuración portátil. Estos dispositivos se utilizan cuando se deben inspeccionar pequeñas secciones de vía o cuando se desea una ubicación precisa. Muchas veces, estos dispositivos de inspección orientados a los detalles hacen un seguimiento de las indicaciones realizadas por los vagones de inspección de vías o los camiones de ferrocarril. Los dispositivos de inspección portátiles son muy útiles para esto cuando la vía se utiliza mucho porque se pueden quitar con relativa facilidad. Sin embargo, se consideran muy lentos y tediosos cuando hay miles de millas de vía que necesitan una inspección.
Los vagones de inspección de ferrocarriles y los camiones HiRail son la respuesta a las necesidades de inspección de alto kilometraje de la actualidad. Los primeros vagones de inspección de ferrocarriles fueron creados por el Dr. Sperry. Desde entonces, se han lanzado muchos modelos nuevos. Estos vagones de inspección de ferrocarriles son básicamente su propio tren con equipo de inspección a bordo. Las sondas y los transductores están montados en vagones ubicados debajo del vagón de inspección. Los vagones de inspección actuales ahora utilizan múltiples métodos de END. Los métodos de inducción y ultrasonido se pueden utilizar en vagones de inspección de ferrocarriles y funcionan a velocidades de prueba de más de 30 mph (48 km/h). Aumento de los sistemas de cámara para la detección de barras de unión rotas o pernos faltantes. Sistemas de corrientes de Foucault para la detección de defectos cercanos a la superficie.
Existen muchos fabricantes de camiones de inspección de carreteras y ferrocarriles, también conocidos como camiones HiRail. Estos vehículos de inspección HiRail se utilizan casi exclusivamente para realizar pruebas ultrasónicas, pero hay algunos que tienen la capacidad de realizar múltiples pruebas. Estos camiones están equipados con computadoras de alta velocidad que utilizan programas avanzados que reconocen patrones y contienen información de clasificación. Los camiones también están equipados con espacio de almacenamiento, armarios de herramientas y bancos de trabajo. Se utiliza una unidad GPS con la computadora para marcar nuevos defectos y localizar defectos marcados anteriormente. La Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) exige que cualquier indicación de defectos se verifique manualmente de inmediato. El sistema GPS permite que un vehículo de seguimiento encuentre con precisión dónde detectó el defecto el vehículo líder. Una ventaja de los camiones HiRail es que pueden trabajar en torno al tráfico ferroviario normal sin detener o ralentizar tramos enteros de la vía. Sin embargo, debido a que la administración ferroviaria con frecuencia ordena que se utilicen camiones HiRail para inspeccionar vías a velocidades superiores a 50 mph (80 km/h), las vías que se informan como inspeccionadas, de hecho, no se inspeccionan. Un informe de la NTSB sobre el descarrilamiento de Amtrak en Oregón en 2006 documentó este hecho.
Con el aumento del tráfico ferroviario que transporta cargas más pesadas a velocidades más altas, se necesita una forma más rápida y eficiente de inspeccionar los ferrocarriles. Los láseres inspeccionan la geometría de los ferrocarriles , pero un día podrían utilizarse como una forma de evaluación sin contacto del riel. Esto probablemente se hará con transductores de transmisión láser-óptica en pruebas ultrasónicas. La eliminación del contacto con el riel podría algún día permitir la detección de fallas a alta velocidad. (Actualmente, las pruebas de rieles se pueden realizar a 80 km por hora con un tren Speno US-6 Ultrasonics). Otra necesidad para el futuro es un sistema completo de inspección de rieles. Un paso en esta dirección es una investigación más profunda del riel mediante el uso de corrientes de Foucault de baja frecuencia. Otros avances podrían incluir el análisis de señales de redes neuronales para mejorar la detección e identificación de defectos y ultrasonidos guiados longitudinalmente. La calidad, composición y técnicas de unión mejoradas del riel podrían conducir a mejores características de desgaste y una vida útil más larga del riel. Algunas investigaciones sobre aceros baníticos parecen prometedoras. Un método seguro y portátil de radiografía sin película podría ayudar a evaluar defectos en el lugar. Estos son solo algunos avances en proceso de desarrollo para su uso futuro.
