Gestión de la fricción: viajes más seguros, silenciosos y fáciles

Este es un extracto de un artículo publicado por primera vez en The Journal con Jay Benson, JB Rail, como coautor.

Las agujas y los cruces son una parte integral de la infraestructura ferroviaria, que los vehículos ferroviarios utilizan para cambiar de una vía a otra. Como activos críticos para la seguridad, es vital que estén bien mantenidos y sufran los mínimos daños.

En términos generales, un desvío representa el lugar de una desviación geométrica de la vía (en comparación con la línea plana). Un vehículo responde a una desviación de la vía con un ángulo de ataque (AOA) en el juego de ruedas delantero de cada bogie, lo que da lugar a la generación de fuerzas laterales y a un posible contacto de la pestaña.

Las palas de los interruptores pueden sufrir la formación de grietas por flujo plástico que conduce a la fatiga (RCF) debido a un contacto excesivo de las bridas en una zona situada a unos 2-5 m de la punta del interruptor. Para reparar los defectos es necesario realizar soldaduras de reparación. Estas costosas reparaciones sólo pueden repetirse varias veces, lo que conduce a la sustitución prematura de las agujas.

Nuneaton Cemetery Junction

Se realizó un estudio de una aguja en el cruce del cementerio de Nuneaton, donde la vida útil de la aguja se redujo significativamente debido a un fallo por fatiga a unos 2 m de la punta. Entre 2004 y 2012, el medio conjunto de carril alto se ha sustituido cada 15-18 meses, con reparaciones de soldadura intermedias aproximadamente cada cuatro meses. La observación inicial del defecto puso de manifiesto que la carga lateral de la aguja era excesiva y que se trataba de un problema de fatiga.

Las conversaciones mantenidas con Network Rail revelaron que se trata de un problema conocido en varios emplazamientos y que se pensaba que era un problema de diseño de los trazados RT60/NR60. Los problemas de daños surgen normalmente cuando los trenes circulan en sentido de marcha. El radio de curvatura se reduce al acercarse a la punta de la aguja, por lo que la reducción del ángulo de ataque es insuficiente para contrarrestar la reducción de la sección transversal del carril de aguja que resiste las cargas laterales.

La carga creciente causada por las fuerzas de contacto entre la rueda/brida y el carril de aguja crea un ciclo de fatiga que conduce a un fallo horizontal aproximadamente 15 mm por debajo de la parte superior del carril de aguja. Una vez iniciada la grieta, crece horizontalmente y gira hacia la vertical en el extremo de la grieta más cercano a la punta del interruptor. El crecimiento horizontal continúa alejándose de la punta de la aguja hasta que se rompe la parte superior de la aguja.

Una solución permanente

El sistema modificador de fricción de la parte superior del carril (TOR) KELTRACK de L.B. Foster se colocó para garantizar que los modificadores de fricción cubrieran la aproximación a WN572A, de modo que la dirección de los juegos de ruedas se optimizara a lo largo de toda la aguja. Desde su instalación, WN572A estuvo libre de defectos durante 26 meses hasta que, tras un mes sin aplicación de modificadores de fricción (cuatro meses en total en los que no hubo tratamiento desde que se instaló la nueva aguja de aguja), se notificó el primer fallo de peligro 4 de la inspección S/053. Desde que se llevó a cabo la reparación y se ha mantenido la instalación, no se han producido más fallos de los tipos 1, 2 ó 4 de peligro.

Las principales ventajas de utilizar el modificador de fricción de la parte superior del carril KELTRACK en Nuneaton son:

• la detención de la avería repetida del equipo

• un ahorro neto de aproximadamente 40.000 libras esterlinas

• reducción de las reparaciones y aumento de la vida útil en un 650

• aumento de la vida útil del interruptor de 18 meses a 11 años

• menos tiempo de inspección

• menos horas de trabajo en pista

• reducción de los retrasos

• tiempo de amortización estimado en 11 meses.

Desde la primera instalación, se han identificado otros lugares con problemas de reparación similares a los de Nuneaton y se han tratado con el modificador de fricción KELTRACK TOR. Se trata de Crewe Coal Yard, Reading West Curve y Birmingham Proof House. A medida que Network Rail pasa del CP5 al CP6, con un mayor enfoque en la eficiencia, los modificadores de fricción TOR podrían ser beneficiosos para la red en general. Nuneaton está demostrando rendimientos de 12.000 libras esterlinas al año y Reading un estimado de 100.00 libras esterlinas al año.

Conclusión

El sistema modificador de la fricción KELTRACK TOR puede proporcionar una mejora significativa de la vida útil de los interruptores. Se espera que la mejora sea de al menos un 650%, como se demostró en Nuneaton. Esto se consigue reduciendo el ángulo de ataque entre la rueda y el carril a través de la aguja, de modo que las fuerzas de contacto se reducen considerablemente o se eliminan por completo.