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La inspección ferroviaria 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 en 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 inspecciones ferroviarias poco frecuentes o inadecuadas es significativa, pero no la informa la FRA, sólo 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 ensayos no destructivos (END) se utilizan como medidas preventivas contra fallos de vía y posibles descarrilamientos.
Las primeras inspecciones ferroviarias se realizaron visualmente y con el método Oil and Whiting (una forma temprana de inspección de líquidos penetrantes). Muchas fuentes citan que la necesidad de mejores inspecciones ferroviarias surgió después de un descarrilamiento en Manchester, Nueva York , en 1911. Ese accidente en particular provocó la muerte de 29 personas y lesiones 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. Investigaciones posteriores a finales de la década de 1920 demostraron que este tipo de defecto era bastante común. Con el aumento del tráfico ferroviario a velocidades más altas y con cargas por eje más pesadas en la actualidad, los tamaños críticos de grietas se están reduciendo y la inspección ferroviaria se está volviendo más importante. En 1927, el Dr. Elmer Sperry construyó un enorme vagón de inspección ferroviaria bajo contrato con la Asociación Estadounidense de Ferrocarriles . La inducción magnética fue el método utilizado en los primeros vagones de inspección ferroviaria. 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 coches de inspección han recorrido los raíles en busca de fallos. En 1949, Sperry Rail Service (llamado así por el Dr. Elmer Sperry) introdujo la detección de fallas por ultrasonidos; en la década de 1960, los sistemas de inspección ultrasónica se habían agregado a toda la flota de Sperry. La inspección ferroviaria continúa avanzando hasta el día de hoy. Empresas como Sperry Rail Service, Nordco Inc, Herzog Rail Testing y muchas otras continúan desarrollando una gama cada vez mayor de tecnologías para detectar fallas internas.
Hay muchos efectos que influyen en los defectos y fallas de los rieles. Estos efectos incluyen tensiones de flexión y corte , tensiones de contacto rueda/carril, 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 el líquido llena una pequeña grieta y pasa un tren, el agua queda atrapada en el vacío y puede expandir la punta de la grieta. Además, el fluido 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 encontrados en los rieles se encuentran en la cabeza, sin embargo, también se encuentran defectos en el alma y el pie. Esto significa que es necesario 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 diferentes maneras. Las sondas y transductores se pueden utilizar en un "bastón", en un carro empujado manualmente o en una configuración portátil. Estos dispositivos se utilizan cuando se deben inspeccionar pequeños tramos de vía o cuando se desea una ubicación precisa. Muchas veces estos dispositivos de inspección orientados a los detalles siguen las indicaciones realizadas por los vagones o vagones de inspección ferroviaria. 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 kilómetros de vía que necesitan una inspección.
Los vagones de inspección ferroviaria y los camiones HiRail son la respuesta a las necesidades actuales de inspección de alto kilometraje. Los primeros vagones de inspección ferroviaria fueron creados por el Dr. Sperry. Desde entonces, se han lanzado muchos modelos nuevos. Estos vagones de inspección ferroviaria son básicamente su propio tren con equipo de inspección a bordo. Las sondas y transductores están montados en carros ubicados debajo del carro de inspección. Los coches de inspección modernos utilizan ahora múltiples métodos de END. Los métodos de inducción y ultrasonido se pueden utilizar en vagones de inspección ferroviaria y operar a velocidades de prueba de más de 30 mph (48 km/h). Mayores sistemas de cámaras 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.
Hay muchos fabricantes de camiones de inspección de carreteras/ferrocarriles, también conocidos como camiones HiRail. Casi todos estos vehículos de inspección HiRail son pruebas ultrasónicas exclusivamente, pero hay algunos con la capacidad de realizar múltiples pruebas. Estos camiones están cargados 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 para herramientas y bancos de trabajo. Se utiliza una unidad GPS con la computadora para marcar nuevos defectos y localizar defectos previamente marcados. La Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) exige que cualquier indicio de defecto 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 sortear el tráfico ferroviario regular sin cerrar ni ralentizar tramos enteros de vía. Sin embargo, debido a que la administración ferroviaria ordena con frecuencia que se utilicen camiones HiRail para inspeccionar las vías a velocidades superiores a 50 mph (80 km/h), las vías reportadas como inspeccionadas, de hecho, no lo son. Un informe de la NTSB sobre el descarrilamiento de Amtrak en Oregón en 2006 documentó este hecho.
Dado 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 del ferrocarril , pero algún día podrían utilizarse como una forma de evaluación sin contacto del ferrocarril. Lo más probable es que esto se haga con transductores de transmisión láser-ópticos en pruebas ultrasónicas. Eliminar el contacto con el riel algún día podría permitir la detección de fallas a alta velocidad. (Actualmente, las pruebas de ferrocarril se pueden realizar a 80 km por hora con un tren ultrasónico Speno US-6). Otra necesidad para el futuro es un sistema completo de inspección ferroviaria. Un paso en esta dirección es una investigación más profunda del carril mediante el uso de corrientes parásitas 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. Una mejor calidad, composición y técnicas de unión de los rieles podrían conducir a mejores características de desgaste y una vida útil más larga del riel. Algunas investigaciones sobre los aceros baníticos parecen prometedoras. Un medio seguro y portátil de radiografía sin película podría ayudar con la evaluación de defectos en el sitio. Estos son sólo algunos avances en el proceso de desarrollo para uso futuro.
