Una rueda de tren o rueda de ferrocarril es un tipo de rueda especialmente diseñada para su uso en vías de ferrocarril . La rueda actúa como un componente rodante, generalmente encajado a presión en un eje y montado directamente en un vagón de ferrocarril o locomotora , o indirectamente en un bogie (en el Reino Unido), también llamado camión (en Norteamérica). Las ruedas motrices debajo de la locomotora se llaman ruedas motrices . Las ruedas se funden o forjan inicialmente y luego se tratan térmicamente para que tengan una dureza específica. [1] Las ruedas nuevas se mecanizan utilizando un torno hasta obtener una forma estandarizada, llamada perfil, antes de instalarlas en un eje. Todos los perfiles de las ruedas se revisan periódicamente para garantizar la interacción adecuada entre la rueda y el riel . Las ruedas mal perfiladas y desgastadas pueden aumentar la resistencia a la rodadura , reducir la eficiencia energética e incluso provocar un descarrilamiento . [2] La Unión Internacional de Ferrocarriles ha definido un diámetro de rueda estándar de 920 mm (36 pulgadas), aunque en algunos sistemas ferroviarios de tránsito rápido y en vagones de transbordo rodado se utilizan tamaños más pequeños . [3]
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La superficie de rodadura de la mayoría de las ruedas del tren es cónica, lo que sirve como medio principal para mantener el tren alineado con la vía mientras está en movimiento. Las ruedas están fijadas sobre un eje, y al tomar una curva la masa del tren empuja el eje rodado hacia el exterior de la vía. La rueda exterior sube para hacer contacto con el riel de mayor diámetro, mientras que la rueda interior desciende para hacer contacto con el riel de menor diámetro. La diferencia entre las distancias recorridas por cada rueda para cada rotación del eje hace que el juego de ruedas siga la curva de la vía. [4]
Casi todas las ruedas de tren tienen un saliente, llamado pestaña, en un lado para mantener las ruedas, y por tanto el tren, en marcha sobre los raíles cuando se alcanzan los límites o pruebas de alineación: cuando se toma una curva a la velocidad adecuada, cuando hay son fuertes vientos laterales y para resistir los defectos más comunes en la vía, los rieles y los escombros leves. Algunas ruedas no tienen un perfil cónico sino que son cilíndricas, de modo que las pestañas son fundamentales para mantener el tren sobre la vía.
El número de ruedas por locomotora o vagón varía tanto en tamaño como en número para adaptarse a las necesidades del vagón o locomotora. Independientemente de estos factores, los pares de ruedas del mismo tamaño siempre se fijan a un eje recto como una unidad singular, llamada juego de ruedas . [4]
Las ruedas utilizadas en los vehículos ferroviarios y de carretera suelen ser más pequeñas que las que se encuentran en otros tipos de material rodante (como locomotoras o vagones). Esto se debe a que la rueda debe guardarse alejada del suelo cuando el vehículo está en modo de circulación por carretera. Estas ruedas pueden tener un diámetro de tan solo 245 mm (9,65 pulgadas). En Australia, las ruedas para vehículos de carretera y ferroviarios deben cumplir con los requisitos de AS7514.4, que es el estándar australiano para ruedas de vehículos de mantenimiento de infraestructura.
Las ruedas de ferrocarril modernas suelen mecanizarse a partir de una sola pieza fundida, también conocidas como ruedas monobloque. [5] Algunas ruedas, sin embargo, están hechas de dos partes: el núcleo de la rueda y un neumático ("tyre" en inglés británico , inglés australiano y otras variantes) alrededor del perímetro. Los neumáticos separados son un componente de algunos vehículos rodantes de pasajeros modernos. El objetivo del neumático independiente es proporcionar un elemento de desgaste reemplazable, un factor importante para las locomotoras de vapor con su costosa construcción de radios . En los tiempos modernos, el neumático se fabrica invariablemente de acero , que es más resistente que el hierro fundido de épocas anteriores. Por lo general, se calienta y se presiona sobre la rueda antes de que se enfríe y se encoja. Las ruedas de riel resistentes tienen un material resistente, como caucho , entre la rueda y el neumático. El fallo de este tipo de ruedas fue una de las causas que provocaron el accidente del tren de alta velocidad de Eschede . [5]
La causa más común de daños en las ruedas es una frenada brusca. Esta actividad incluye frenadas bruscas, frenadas en pendientes pronunciadas y frenadas con cargas elevadas de peso. Las zapatas (o bloques) de freno se aplican directamente a la superficie de la rueda, lo que genera inmensas cantidades de energía térmica . En funcionamiento normal, una rueda puede alcanzar una temperatura de banda de rodadura de 550 °C (1022 °F). [6] En condiciones de frenado severas, la energía térmica generada puede contribuir al choque térmico o la alteración de las propiedades mecánicas de la rueda. En última instancia, la carga térmica aguda conduce a un fenómeno llamado desconchado . Alternativamente, un frenado severo o una baja adherencia pueden detener la rotación de las ruedas mientras el vehículo aún está en movimiento, lo que puede causar un punto plano en la interfaz rueda-riel y daños por calor localizados.
Las ruedas de ferrocarril modernas se fabrican con un espesor razonable para proporcionar un margen de material de desgaste. Las ruedas desgastadas o con una zona plana se mecanizan en un torno de ruedas si queda suficiente espesor de material. [7]
Los metros con neumáticos con carril guía central , como el metro de Busan , el metro de Lille y el metro municipal de Sapporo , así como los tranvías con neumáticos, tienen ruedas guía .
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