Una rueda de tren o rueda de riel es un tipo de rueda especialmente diseñada para su uso en vías ferroviarias . La rueda actúa como un componente rodante, generalmente ajustado a presión sobre 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 América del Norte). Las ruedas motrices debajo de la locomotora se denominan ruedas motrices . Las ruedas se funden o forjan inicialmente y luego se tratan térmicamente para tener 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 una interacción adecuada entre la rueda y el riel . Las ruedas perfiladas incorrectamente y las ruedas desgastadas pueden aumentar la resistencia a la rodadura , reducir la eficiencia energética e incluso pueden causar un descarrilamiento . [2] La Unión Internacional de Ferrocarriles ha definido un diámetro de rueda estándar de 920 mm (36 pulgadas), aunque se utilizan tamaños más pequeños en algunos sistemas ferroviarios de tránsito rápido y en vagones ro-ro . [3]
La superficie de rodadura de la mayoría de las ruedas de los trenes es cónica, lo que sirve como medio principal para mantener el tren alineado con la vía mientras está en movimiento. Las ruedas están fijas sobre un eje y, al tomar una curva, la masa del tren empuja el juego de ruedas hacia el exterior de la vía. La rueda exterior se desplaza hacia arriba para entrar en contacto con el riel en un diámetro mayor, mientras que la rueda interior desciende para entrar en contacto con su riel en un diámetro menor. La diferencia entre las distancias recorridas por cada rueda en 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 lo tanto el tren, en movimiento sobre los rieles cuando se alcanzan los límites o pruebas de alineación: cuando se toma una curva a la velocidad adecuada, cuando hay fuertes vientos laterales y para soportar los defectos más comunes en la plataforma de la vía, el riel y los escombros leves. Algunas ruedas no tienen un perfil cónico y en cambio son cilíndricas, de modo que las pestañas son esenciales para mantener el tren sobre la vía.
La cantidad 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, siempre se fijan pares de ruedas de tamaño idéntico a un eje recto como una unidad singular, denominada juego de ruedas . [4]
Las ruedas que se utilizan en los vehículos de carretera y ferrocarril suelen ser más pequeñas que las que se encuentran en otros tipos de material rodante , como locomotoras o vagones, porque la rueda debe guardarse lejos del suelo cuando el vehículo está en modo de circulación por carretera. Estas ruedas pueden tener un diámetro de hasta 245 mm (9,65 pulgadas). En Australia, las ruedas para vehículos de carretera y ferrocarril deben cumplir con los requisitos de la norma AS7514.4, que es la norma australiana para ruedas de vehículos de mantenimiento de infraestructuras.
Las ruedas de ferrocarril modernas suelen mecanizarse a partir de una única pieza fundida, también conocidas como ruedas monobloque. [5] Sin embargo, algunas ruedas están hechas de dos partes: el núcleo de la rueda y un neumático ("neumático" 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 propósito del neumático separado 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 está hecho invariablemente de acero , que es más fuerte 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 ferrocarril resilientes tienen un material resistente, como el caucho , entre la rueda y el neumático. La falla de este tipo de rueda fue una de las causas que llevaron al accidente del tren de alta velocidad de Eschede . [5]
La causa más común de daño a las ruedas es el frenado brusco. Esta actividad incluye el frenado repentino, el frenado en pendientes pronunciadas y el frenado con cargas de peso elevadas. Las zapatas de freno (o bloques) se aplican directamente a la superficie de la rueda, lo que genera inmensas cantidades de energía térmica . En condiciones de funcionamiento normal, una rueda puede alcanzar una temperatura de la banda de rodadura de 550 °C (1022 °F). [6] En condiciones de frenado severo, 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, el frenado severo o la 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-carril y daño térmico localizado.
Las ruedas de los ferrocarriles modernos se fabrican con un espesor razonable para permitir el uso de material de desgaste. Las ruedas desgastadas o con un punto plano se mecanizan en un torno para ruedas si queda suficiente espesor de material. [7]
Los metros con neumáticos de caucho y carril guía central , como el metro de Busan , el metro de Lille y el metro municipal de Sapporo, así como los tranvías con neumáticos de caucho tienen ruedas guía .
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