Por Facundo Gola
Los rieles ferroviarios constituyen un componente fundamental en la infraestructura ferroviaria, siendo la superficie sobre la cual las ruedas de los trenes se desplazan. Estos rieles están sometidos a grandes esfuerzos mecánicos y condiciones variables que pueden ocasionar daños significativos, afectando la seguridad, la eficiencia y la vida útil de la vía férrea. Comprender los tipos, causas y consecuencias de estos daños es crucial para establecer una adecuada gestión del mantenimiento y prevención de accidentes ferroviarios.
TIPOS DE DAÑOS EN LOS RIELES FERROVIARIOS
Los rieles sufren diversos tipos de daños que comprometen su integridad. Entre los más comunes se encuentran:
Fatiga superficial o Fatiga por contacto rodante (RCF): A causa del estrés repetido entre la rueda y el riel, se generan microgrietas en la superficie que pueden evolucionar y provocar desprendimientos de material, fenómeno conocido como spalling o head checks (grietas paralelas en la cabeza del riel), especialmente en curvas y zonas con insuficiente elevación del riel exterior.
Desgaste: El contacto constante y la fricción generan pérdida progresiva de material en la superficie del riel, modificando su perfil y reduciendo su espesor.
Grietas y fracturas: Pueden presentarse grietas horizontales, diagonales o longitudinales en diferentes partes del riel como la cabeza o el alma. Estas fracturas son peligrosas porque pueden conducir a la ruptura completa del riel, afectando la seguridad del tráfico ferroviario.
Deformaciones plásticas y ondulaciones: Debidas a fuerzas excesivas o impactos pueden generar ondulaciones y deformaciones en la superficie, lo que aumenta el desgaste y produce vibraciones y ruidos durante la circulación.
Daños térmicos: El calentamiento por frenadas puede causar alteraciones en la microestructura del acero, generando fisuras superficiales asociadas al calor.
CAUSAS DE LOS DAÑOS EN LOS RIELES
Las causas principales que originan los daños en los rieles se vinculan con:
Esfuerzos mecánicos elevados: El aumento en la velocidad, carga por eje y el número de trenes incrementa las tensiones en la superficie del riel, acelerando el desgaste y la fatiga.
Condiciones geométricas de la vía y el tren: Curvas de radio reducido, insuficiente elevación del riel exterior en curvas y defectos en el perfil de ruedas contribuyen a concentrar esfuerzos y daños en áreas específicas.
Factores ambientales: El agua, lubricantes y contaminantes pueden acelerar el crecimiento de grietas y la corrosión.
Impactos y golpes: Desniveles en la vía, uniones defectuosas o irregularidades pueden provocar impactos que generan fracturas o deformaciones.
CONSECUENCIAS DE LOS DAÑOS EN LOS RIELES
Los daños afectan la seguridad ferroviaria al elevar el riesgo de fractura súbita y descarrilamiento. También disminuyen la vida útil del riel y generan costos elevados en mantenimiento y reparaciones, además de provocar interrupciones en el servicio y reducir el confort de los pasajeros debido a vibraciones y ruidos. Por ello, es esencial detectar y controlar estos daños de manera temprana mediante inspecciones regulares, control ultrasónico y otras técnicas no destructivas.
ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO Y PREVENCIÓN
Para mitigar estos daños se recomienda:
Implementar planes de inspección con métodos avanzados como pruebas ultrasónicas para detección precoz de grietas internas y superficiales.
Utilizar lubricantes y modificadores de fricción para reducir el desgaste y fatiga superficial en curvas.
Realizar mantenimiento preventivo constante que incluye la limpieza, nivelación y alineación adecuada de la vía, y cuidado de las juntas de expansión.
Reemplazar o reparar secciones de riel con daños críticos a tiempo para evitar fallas mayores.
Controlar la vegetación próxima a la vía para prevenir daños mecánicos e interferencias.
MÉTODOS DE INSPECCIÓN
Los métodos de inspección que mejor detectan los daños internos en los rieles ferroviarios son principalmente los ensayos no destructivos (END), entre los cuales destacan:
Pruebas por ultrasonido (US): Son el método más efectivo para detectar defectos internos profundos en la cabeza, alma y base del riel. Funcionan enviando ondas sonoras que se reflejan al encontrar grietas o discontinuidades internas. Es muy sensible y puede identificar fracturas internas, fisuras, inclusiones o defectos volumétricos incluso en grandes secciones del riel. Se usa tanto en inspección de vías a alta velocidad mediante carros especializados, como en inspección manual para confirmación detallada de zonas defectuosas.
Pruebas de corrientes de Foucault: Útiles para detectar defectos cercanos a la superficie y subsuperficiales, especialmente grietas y corrosión. Tienen menos penetración que ultrasónica, por lo que son complementarias para detectar daños superficiales o subsuperficiales.
Pruebas de partículas magnéticas: Detectan grietas superficiales o subsuperficiales poco profundas en metales ferromagnéticos, muy usadas para soldaduras o zonas críticas, pero limitadas a la superficie.
Pruebas radiográficas: Aunque menos frecuentes en inspección diaria por su complejidad y costo, pueden detectar defectos internos como inclusiones o grietas ofreciendo registros permanentes.
Tecnologías ópticas y de escaneo láser: Complementan la inspección para detectar geometría y algunos defectos superficiales o de desgaste, pero no son efectivas para daños internos volumétricos profundos.
CONCLUSIÓN
Los daños en los rieles ferroviarios, principalmente por fatiga, desgaste y fracturas, afectan la seguridad y funcionalidad del sistema ferroviario. La comprensión técnica de estos daños y sus causas es indispensable para establecer políticas efectivas de mantenimiento preventivo y correctivo. Se recomienda fortalecer las inspecciones periódicas utilizando tecnología moderna, así como aplicar medidas de mitigación como lubricantes y mantenimiento geométrico de la vía.
El ultrasonido es la técnica principal para la detección y evaluación de daños internos en los rieles ferroviarios debido a su penetración profunda y alta sensibilidad, complementado con otros métodos para daños superficiales o específicos. Además, la combinación de métodos y el uso de equipos multiángulo optimiza la detectabilidad de discontinuidades con diferentes orientaciones dentro del riel.
Con estas acciones se logrará prolongar la vida útil de los rieles, reducir costos y garantizar un servicio seguro y eficiente para el transporte ferroviario.
Facundo Gola
Ingeniero Mecánico y Profesor Universitario Posgrados en Ingeniería Ferroviaria y Planificación del Transporte.
