Se sabe que el proceso de frenado utilizado en los vagones de ferrocarril crea tensiones de tracción en la dirección circunferencial debido a la expansión térmica y al posterior enfriamiento de la llanta. La presencia de tensiones residuales de tracción puede contribuir, y a menudo es la causa principal de los fallos por fatiga y las grietas.
Las tensiones residuales de compresión se inducen generalmente por diferentes medios en el material de la rueda durante el proceso de fabricación, ya que son beneficiosas porque impiden el origen y la propagación de las grietas de fatiga y aumentan la resistencia al desgaste y a la corrosión. A lo largo de la vida útil de la rueda, especialmente debido al proceso de frenado, aparecen tensiones residuales de tracción que se convierten en un peligro potencial para la seguridad.
Evaluar periódicamente el nivel de medición de la tensión residual en las ruedas de los trenes utilizando métodos de ensayo no destructivos es de gran importancia, ya que las empresas ferroviarias pueden evitar fallos en las ruedas y descarrilamientos que pueden ser extremadamente peligrosos y costosos.
Innerspec Technologies ha desarrollado el primer sistema portátil de mano que funciona con baterías y que puede utilizarse para realizar inspecciones en el lado del carril y facilitar el funcionamiento en cualquier entorno.
Los EMAT (transductores acústicos electromagnéticos) son los más adecuados para esta aplicación debido a una serie de ventajas técnicas, especialmente la falta de acoplamiento para las inspecciones, ya que los ultrasonidos se generan dentro de la pieza de ensayo, no en el transductor.
Los EMAT pueden generar ondas de cizalla con diferentes polarizaciones y no cargan mecánicamente la superficie sometida a prueba, lo que permite una mayor precisión en la medición de la variación del tiempo de llegada de los ultrasonidos. Además, los EMAT no sufren errores de "dirección del haz" causados por la desalineación del transductor con la superficie.
La técnica utiliza dos ondas horizontales transversales y linealmente polarizadas a 0 y 90 grados. Un cambio de tensión en un material provoca un cambio en la velocidad de las ondas ultrasónicas que atraviesan esa pieza. La diferencia en las velocidades de las ondas en las direcciones del aro (circunferencial) y radial permite calcular el valor de la birrefringencia, que está directamente correlacionado con la tensión interna.
Siendo K la constante acustoelástica que puede determinarse empíricamente y Ơ0 el valor de la textura, ambos dependientes del material.
El Innerspec POWERBOX H es el único sistema EMAT manual disponible en el mercado para la medición de tensiones residuales. La portabilidad del equipo permite al usuario determinar la tensión residual en ruedas ya montadas en ejes o vehículos.
Las mediciones de tensión pueden realizarse en las diferentes secciones de la llanta. A diferencia de otros sistemas alternativos, el sensor EMAT doble permite la adquisición instantánea de los valores de tensión evitando la rotación del transductor y facilitando la intervención del usuario.
Although it is possible to position the sensor manually, the use of a high performance semi-automatic scanner is desirable to guarantee accurate inspection results. Innerspec´s rail wheel sensor positioner guarantees extended accuracy (0.1 mm) in comparison with manual handling which helps to comply with the requirements set by the European Norm EN13262:2015.
Innerspec ha desarrollado un software propio para la medición de tensiones con el fin de satisfacer las necesidades de la industria, con capacidad para generar informes automáticos que muestran los resultados de la inspección a través de una interfaz fácil de usar.
El equipo Innerspec POWERBOX H permite almacenar parámetros de configuración específicos de la rueda que facilitan la intervención del usuario. Además, los resultados de la inspección se notifican automáticamente en un documento que incluye los parámetros de inspección, la tabla de resultados y los gráficos. Estos resultados se presentan de forma estándar para garantizar la conformidad de las ruedas con las normas ferroviarias.
Obtén más información sobre las aplicaciones de Innerspec para la medición de la tensión interna.
