Una rectificadora de rieles (o pulidora de rieles) es un vehículo o tren de mantenimiento de vías que se utiliza para restaurar el perfil y eliminar irregularidades de las vías desgastadas para extender su vida útil y mejorar el andar de los trenes que utilizan la vía. Las rectificadoras de rieles se desarrollaron para aumentar la vida útil de las vías que se someten a mantenimiento por ondulación de los rieles. El pulido de rieles es un proceso que se realiza para detener la deformación debido al uso y la fricción en las vías del ferrocarril eliminando las deformaciones y la corrosión. [1] Las vías ferroviarias que experimentan un uso continuo tienen más probabilidades de experimentar ondulaciones y desgaste general. Las rectificadoras de rieles se utilizan para pulir las vías cuando hay ondulaciones en los rieles o antes de que comiencen a formarse en las vías. Las principales vías de trenes de carga utilizan rectificadoras de rieles para el mantenimiento de las vías en función del intervalo de tonelaje, en lugar del tiempo. [2] Los sistemas de tránsito y los subterráneos de las principales ciudades continúan utilizando procesos de pulido de rieles programados para combatir la ondulación común en las vías muy utilizadas. Los equipos de rectificado de vías pueden estar montados en un único vehículo autopropulsado o en un tren de rectificado de vías dedicado que, cuando se utiliza en una red extensa, puede incluir alojamiento para la tripulación. Las muelas de rectificado, de las que puede haber más de 100, se colocan en ángulos controlados para restablecer la vía a su perfil correcto.
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Las máquinas se utilizan en América del Norte y Europa desde principios del siglo XX. Las fabrican empresas especializadas en mantenimiento ferroviario, que también pueden operarlas bajo contrato.
A principios de la década de 2000 se produjeron varios avances en la tecnología de mantenimiento de vías, en particular la introducción del reperfilado de vías mediante trenes de fresado de vías , para los que se afirma que ofrece ventajas en cuanto a precisión del perfil y calidad de la superficie procesada. Una segunda tecnología que está ganando una amplia aceptación en Europa, en particular en Alemania, es el rectificado de alta velocidad . Si bien no puede reperfilar vías como las fresadoras u otros trenes de rectificado, su velocidad de trabajo de aproximadamente 80 km/h permite eliminar y prevenir defectos con poco o ningún impacto en el resto del tráfico programado.
La empresa ERICO fabrica pulidoras y taladros de rieles portátiles para la industria ferroviaria como herramientas de mantenimiento de vías. ERICO utiliza motores Honda de cuatro tiempos para impulsar sus pulidoras y taladros de rieles. Las pulidoras de rieles se utilizan para la preparación de los rieles antes de la colocación de los enlaces y sirven como una herramienta multipropósito capaz de preparar, mantener y reparar los rieles. [3]
El índice de calidad de rectificado (GQI) es una plantilla basada en software que se utiliza para medir el perfil de un riel. Esto permite comparar el perfil deseado del riel con el perfil real del riel. El software GQI utiliza hardware basado en láser montado en la parte delantera y trasera de la rectificadora de rieles. El uso de hardware basado en láser en vehículos de mantenimiento de vías, como las rectificadoras de rieles, permite a los trabajadores y contratistas tomar mediciones precisas del perfil del riel antes y después del rectificado. El GQI se clasifica de 0 (prioridad baja) a 100 (prioridad alta). El software de calidad de rectificado puede registrar y documentar mediciones de forma independiente y proporcionar una calificación GQI para cada riel de la vía antes y después de cada pasada en la rectificadora. La ventaja de utilizar el software GQI es la capacidad de producir informes posteriores al rectificado para su uso posterior por parte de los planificadores para ayudar a priorizar y monitorear aún más los perfiles de rectificado en el futuro. Los informes GQI también brindan análisis sobre la consistencia del perfil para determinar si las operaciones de rectificado están mejorando o deteriorando constantemente el perfil del riel. El uso del software GQI también proporciona la capacidad de producir evaluaciones precisas de la efectividad de la rectificadora de rieles en tiempo real, lo que permite priorizar el trabajo de manera más eficiente y ejecutarlo de manera oportuna. [4]
En la industria ferroviaria, existen riesgos con el uso prolongado de vehículos de mantenimiento de vías durante el mantenimiento y la construcción de vías. Un riesgo común es la exposición prolongada a vibraciones corporales excesivas y la exposición a impactos en los ejes vertical y horizontal de la columna lumbar y la placa terminal vertebral , que pueden provocar lesiones en la columna o daños a largo plazo en la estructura ósea vertebral . La Conferencia Americana de Higienistas Industriales Gubernamentales ha propuesto umbrales para la vibración de cuerpo entero con ciertas pautas que también se basan en las normas ISO-2631, pero no se han publicado ni aplicado ampliamente umbrales de exposición para vehículos de mantenimiento de vías. El ACGIH-TLV limita la vibración de cuerpo entero a no más de 8 horas. En la Unión Europea, se propuso un modelo de evaluación de riesgos (modelo VibRisk) para falla estructural de la columna lumbar en la espalda baja como resultado de la investigación del riesgo de vibración. El modelo VibRisk proporciona evaluaciones de riesgo más específicas de falla de la placa terminal vertebral en niveles lumbares individuales teniendo en cuenta la postura del conductor. En comparación, las evaluaciones de riesgo que utilizan el modelo VibRisk indican un riesgo mayor de falla de la placa terminal vertebral en diferentes niveles lumbares que lo que sugieren las normas ISO-2631 Parte 5. El principal factor que contribuye a que VibRisk incorpore y que las normas ISO-2631 Parte 5 no incluyan es el reconocimiento de la postura del operador como un factor de estrés adicional cuando se expone a vibraciones y múltiples impactos. [5]
La ondulación de los rieles o rieles rugientes es un tipo de desgaste de la vía que se desarrolla a partir del contacto de la vía y el juego de ruedas del tren con el tiempo. Una vez que este proceso ha comenzado, comenzará a empeorar exponencialmente a medida que avanza el tiempo. El desgaste que se desarrolla debido al contacto del juego de ruedas entre los ferrocarriles toma su forma en los muchos valles y crestas que deja atrás con el tiempo, que pueden o no convertirse en ondulación del riel, según las circunstancias. Los rieles que se usan mucho y se someten a un desgaste continuo y constante desarrollarán ondulación del riel. La ondulación del riel se representa en longitud de onda. [1] Por lo general, los rieles muy ondulados experimentan una deformación cóncava en la parte superior de la vía del tren en intervalos de 20 mm a 200 mm. [2] Una ondulación significativa del riel puede disminuir la vida útil de las vías y hacer que sea necesario reemplazar la vía afectada. La ondulación del riel es causada por la fricción entre el riel y las ruedas del tren tangencialmente, verticalmente y axialmente. [2] La ondulación por desgaste es el resultado de la fricción en el riel inferior, que entra en contacto con la rueda del tren. La ondulación excesiva se puede identificar por la longitud de onda que se encuentra en el riel superior o exterior. [2] La ondulación del riel se puede limitar o reducir con el uso de rieles tratados térmicamente o aleados , a diferencia del riel compuesto de carbono tradicional. [2] La tendencia estimada al desgaste se calcula teniendo en cuenta las fluctuaciones en el contacto entre la vía y el juego de ruedas, lo que hace que varíe la cantidad de desgaste. Las propiedades dinámicas de diferentes líneas de la vía pueden conducir a diversos grados de ondulación del riel mediante el uso de juegos de ruedas de alta velocidad. En un estudio de vías ferroviarias de alta velocidad , se estudiaron cuatro tipos de vías por su tendencia a desarrollar ondulación (RHEDA 200, AFTRAV, STEDEF y vía con balasto de alto rendimiento ) y de los cuatro considerados, la vía con balasto fue la menos propensa a la ondulación del riel, siendo la vía AFTRAV la segunda más confiable también. [6]
Se acepta generalmente que hay unas pocas causas distintas detrás de las diferentes longitudes de onda de la ondulación del ferrocarril. [7] [8] Un estudio indica que la deformidad específica del ferrocarril en onda corta es causada principalmente por la resonancia pinned-pinned, en la que el riel vibra como una viga fija, como si estuviera clavado entre traviesas colocadas periódicamente . La interacción dinámica tren-vía que causa vibraciones de frecuencia fija a altas velocidades, observadas comúnmente en operaciones de metro de carga ligera , y la antirresonancia causada por el clavado de los rieles en las traviesas, causa deformación y la ondulación "rugiente" de los rieles.
La ondulación de los rieles se puede prevenir seleccionando rieles con composiciones de materiales que sean más resistentes a la ondulación. Los rieles de acero de aleación tratados térmicamente con dureza relativa son los más resistentes, a diferencia de los aceros Bessemer , debido a una mayor dureza relativa. Los rieles con una dureza Brinell de 320 a 360 son los mejores para rieles resistentes a la ondulación. [9] Los trenes pueden variar la velocidad en las vías en un esfuerzo por evitar que la ondulación afecte las secciones o el riel en un sistema de tránsito. [9] Variar la velocidad, la dirección y el tonelaje de un tren es beneficioso para combatir el crecimiento de la ondulación del riel, ya que la ondulación es causada por la fricción uniforme continua. [2] En los subterráneos y los principales sistemas de tránsito, no es posible variar la dirección de los trenes, lo que hace que el uso de procesos de pulido de rieles anuales y bienales sea más aplicable.
El pulido preventivo de los rieles se realiza antes de que se desarrollen signos de ondulación en los rieles. La ondulación de los rieles se desarrollará exponencialmente si los primeros signos de ondulación de los rieles no se rectifican o se les da servicio. [2] El pulido preventivo elimina la deformación por fricción y la descomposición química de las vías. [1] El pulido regular de los rieles es la operación de mantenimiento principal que se utiliza para combatir el rugido de los rieles o la ondulación de los rieles de paso corto. [9] Las operaciones de pulido de rieles se realizan periódicamente para evitar que se produzca la ondulación de los rieles. Los vagones de pulido de rieles pueden llevarse por líneas de carga que recorren largas distancias en la misma dirección si el ferrocarril de carga se utiliza continuamente [2] La ondulación de los rieles, el crecimiento de carbono del riel que aumenta por la fricción, crece exponencialmente. [2]
Las ondulaciones de los rieles son frecuentemente objeto de quejas por ruido en la comunidad. A menudo, las vibraciones de las vías corrugadas empeoran progresivamente, generando más fricción y contacto metal con metal. Las ondulaciones rugientes de los rieles son una razón común para las quejas por ruido en las comunidades urbanas y suburbanas y son más frecuentes cuando los trenes viajan a una velocidad moderada. [2] A menudo se las denomina ondulaciones de paso corto y son responsables de la mayoría de las reacciones de la comunidad. [9] La vibración fuerte e incómoda causada por las ondulaciones de los rieles en los sistemas de tránsito afecta tanto a los pasajeros del sistema de tránsito como a las comunidades locales donde se cruzan los ferrocarriles. Las ondulaciones de paso corto crean significativamente más ruido que la fricción normal de las vías del ferrocarril, con un tono de aproximadamente 500 a 800 hercios. [9] Las ondulaciones de paso corto se ven más comúnmente en ferrocarriles que no experimentan un mantenimiento regular de pulido de rieles o que rara vez se usan. La rigidez del soporte del riel se correlaciona directamente con las ondulaciones de paso corto.