Siendo uno de los métodos más antiguos del transporte moderno, la historia de las líneas férreas se remonta a casi 500 años. Debido a su infraestructura expansiva y deteriorada por los años, los ferrocarriles requieren un soporte continuo para asegurar su integridad y servicios.
Varios tipos de técnicas de ensayo no destructivo (END) han sido usadas para asegurar la calidad de las vías férreas y de los varios componentes que forman los vagones de los ferrocarriles. Estos métodos van desde el uso de carros inspectores, que usan la resonancia acústica para detectar ruedas agrietadas, hasta el ensayo de «aceite y blanqueo» que permitía detectar grietas por fatiga en clavos y ejes de locomotoras a vapor. En la actualidad, el método preferido por la industria ferroviaria es el ensayo por ultrasonido convencional (UT).
El ensayo por ultrasonido usa ondas acústicas direccionales de alta frecuencia para medir espesores de material, encontrar defectos ocultos o analizar las propiedades de los materiales. La tecnología de ultrasonido convencional requiere el uso de una sonda, para transmitir y recibir las señales de ultrasonido que atraviesan el metal, y un detector de defectos para procesar los resultados. Esta tecnología es particularmente importante para la inspección de ferrocarriles, a pesar de que también es usada para otro rango de aplicaciones.
Ensayo de riel
Con el paso del tiempo, los rieles pueden desarrollar discontinuidades debido a defectos de fabricación o a su puesta en servicio. Estas discontinuidades pueden ser desastrosas si no son consideradas lo suficiente, y deben ser monitorizadas mediante un programa de mantenimiento y seguridad programado. Hoy en día, la mayoría de los ensayos de ferrocarriles son efectuados mediante el proceso de auscultación, el cual consiste en un carro auscultador que detecta un defecto y es confirmado por un carro de verificación que viene detrás. Cuando el vehículo de auscultación detecta una posible falla, la ubicación es transmitida electrónicamente al carro de verificación. A su vez, el operador del carro de verificación es responsable de confirmar si el defecto existe y de informar las constataciones positivas del ferrocarril para emprender acciones correctivas.
Otro método de ensayo para rieles es el «proceso del ensayo portátil», que consiste en el desplazamiento de un dispositivo de inspección por el operador sobre un riel o ambos carriles de una vía férrea (lugar de trabajo), lo que permite interpretar los datos de ensayo en el monitor al mismo tiempo. Ambos métodos, ya sea con el carro de verificación o con el dispositivo portátil, utilizan haces rectos o angulares para detectar posibles fallas o discontinuidades en los ferrocarriles.
Detección de discontinuidades
Las discontinuidades típicas en las áreas de los rieles, generadas por el servicio, son: las fisuras longitudinales-horizontales entre la cabeza/hongo y el alma, fisuras longitudinales-verticales de la cabeza/hongo, fracturas progresivas por burbujas/ampollas/vacíos internos, fisuras transversales, fractura por quemadura de locomotora, desprendimientos del canto de rodadura y grietas por perforaciones de remaches. Las fisuras longitudinales-horizontales entre la cabeza/hongo y el alma del riel, como también las fisuras longitudinales-verticales de la cabeza/hongo, pueden ser detectadas con facilidad mediante el uso de un detector de defectos por ultrasonido convencional, más una sonda de haz recto de 0,50 pulg. a 2,25 MHz (como nuestra A106S) ubicada sobre la línea central del riel. Las separaciones entre la cabeza/hongo y el alma de un riel pueden ser confirmadas al observar la pérdida de intensidad del eco de fondo; ya que, esto significa la reflexión de la señal del ultrasonido fuera de la base del riel.
Las discontinuidades generadas por las perforaciones de remaches son detectadas usualmente con sondas de haz angular de 0,50 pulg. a 2,25 MHz (como la A540S con la ABSA-5T-X). Las grietas producidas por perforaciones de remaches tienden a propagarse en un ángulo de 45°, lo que las hace particularmente sensibles a la detección con una sonda de haz angular de 45 grados. La detección de discontinuidades transversales y fracturas progresivas requieren sondas de haz angular con ángulos de refracción más altos (generalmente de 60 a 80 grados). La detección se agudiza en discontinuidades que se encuentran curvadas hacia abajo en la misma dirección horizontal del flujo de máxima densidad de tráfico.
Para ubicar fracturas progresivas, una sonda de haz angular lateral torcido en el modo de transmisión directa es particularmente efectiva. Las sondas nominalmente generan un haz angular de 60° al inclinar la sonda de emisión a 30° en función del área del inspección del riel, y colocar la sonda de recepción al lado del área que desea inspeccionar en el riel. Mediante esta disposición, la señal que llegará a la sonda de recepción indicará la inexistencia de discontinuidades. Por consiguiente, una señal interrumpida indicará una discontinuidad. Para obtener mayor fiabilidad durante la detección, se recomienda aplicar configuraciones de escaneo de haz angular en ambas direcciones.
Conclusión
Los ensayos por ultrasonido proporcionan una manera rápida y fiable para inspeccionar rieles, como también los componentes que componen los vagones de los ferrocarriles. Esta tecnología ayuda a mantener el funcionamiento seguro y regular los sistemas de transporte ferroviario a nivel mundial.