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 a la rotura por fatiga y al agrietamiento, y con frecuencia son la causa principal.
Las tensiones residuales de compresión generalmente se inducen por diferentes medios en el material de la rueda durante el proceso de fabricación, ya que son beneficiosas, ya que evitan la formación y propagación de grietas por 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, las tensiones residuales de tracción aparecen convirtiéndose 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 suma importancia, ya que las compañías ferroviarias pueden evitar las fallas y descarrilamientos de las ruedas, que pueden ser extremadamente peligrosos y costosos.
Innerspec Technologies ha desarrollado el primer sistema portátil que funciona con baterías que se puede utilizar para realizar inspecciones en los rieles y facilitar la operación en cualquier entorno.
Los eMAT (transductores acústicos electromagnéticos) son los más adecuados para esta aplicación debido a una variedad de ventajas técnicas, especialmente la falta de acoplamiento para las inspecciones, ya que el ultrasonido se genera dentro de la pieza de prueba, no en el transductor.
Los EMAT pueden generar ondas de corte con diferentes polarizaciones y no cargan mecánicamente la superficie bajo prueba, lo que permite una mayor precisión en la medición de la variación del tiempo de llegada de los ultrasonidos. Además, los EMAT no presentan errores de «orientación del haz» causados por la desalineación del transductor con la superficie.
La técnica utiliza dos ondas horizontales de corte ortogonales polarizadas linealmente 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 entre las velocidades de onda en las direcciones circular (circunferencial) y radial permite calcular el valor de birrefringencia, que se correlaciona directamente con la tensión interna.
Siendo K la constante acústico-elástica que se puede determinar empíricamente y ơ0 el valor de la textura, ambas en función del material.
La POWERBOX H de Innerspec es el único sistema EMAT portátil disponible en el mercado para la medición de la tensión residual. La portabilidad del equipo permite al usuario determinar la tensión residual en las ruedas ya montadas en ejes o vehículos.
Las mediciones de tensión se pueden realizar en las diferentes secciones de la llanta. A diferencia de los sistemas alternativos, el sensor EMAT dual permite la adquisición instantánea de los valores de tensión, lo que evita la rotación del transductor y facilita la intervención del usuario.
Aunque es posible colocar el sensor manualmente, es conveniente utilizar un escáner semiautomático de alto rendimiento para garantizar resultados de inspección precisos. El posicionador del sensor de rueda de carril de Innerspec garantiza una mayor precisión (0,1 mm) en comparación con la manipulación manual, lo que contribuye a cumplir los requisitos establecidos en la norma europea EN 13262:2015.
Innerspec ha desarrollado un software patentado para la medición de la tensión a fin de satisfacer las necesidades de la industria, con la capacidad de generar informes automáticos que muestran los resultados de las inspecciones a través de una interfaz fácil de usar.
El sistema POWERBOX H de Innerspec permite almacenar los parámetros de configuración específicos de las ruedas, lo que facilita la intervención del usuario. Además, los resultados de la inspección se registran automáticamente en un documento que incluye los parámetros de la inspección, la tabla de resultados y los gráficos. Estos resultados se presentan de forma estándar para garantizar que las ruedas cumplan con las normas ferroviarias.
Más información sobre las aplicaciones de Innerspec para medición de tensión interna.
