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Inclinación del Riel (Rail Cant) |
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Efectos de Inclinación del Riel (RailCant) en las Fuerzas Rueda/Riel y su Potencial de Descarrilamiento
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La inclinación indeseable del riel es creada cuando la parte externa de la placa corta significantemente más que la parte interna. Hay tres etapas de inclinación diferencial del riel (differential rail cant):
• Etapa 1: aproximadamente 1/4-de pulgada de corte diferencial.
• Etapa 2: 1/2- a 5/8-pulgadas de corte diferencial.
• Etapa 3: 1 pulgada o más de corte diferencial (el cual es equivalente a 3 grados de inclinación aproximadamente).
Las causas de inclinación negativa del riel incluyen:
• Peralte excesivo, el cual ocasiona fuerzas verticales altas sobre el riel inferior de las curvas. Esto ocurre cuando la elevación de una curva no corresponde con las velocidades actuales. En la era moderna operan en la red más trenes carboneros y otros trenes largos, las velocidades de los trenes en algunas líneas son considerablemente menores que las que existían 10 años atrás. En otros casos, una curva podria estar balanceada apropiadamente pero los trenes podrían estar corriendo debajo de la velocidad de balance debido a la existencia de restricciones de velocidad o señales de aproximación en la vía. Operar debajo de la Velocidad de balance puede también causar “spalling” y el aplastamiento de la cabeza del riel.
• Carros con alto centro de gravedad tales como graneros o carros de doble estiva. A más alto es el centro de gravedad, mayor es el momento que presiona a voltear el riel, lo cual puede agravar la situación.
• Operar por encima de la velocidad de balance, lo cual puede generar una presión o fuerza excesiva contra el riel superior. Si los trenes que operan a menor velocidad que la diseñada cargan verticalmente el riel inferior, los que operan por encima de la velocidad de diseño pueden tirar más peso contra el riel superior y ocasionar que éste se voltee hacia afuera. Rodar por encima de la velocidad de balance produce fuerte corte de la placa en el lado campo y “shelling” en el riel superior.
 Las situaciones que presentan inclinación negativa incrementan el potencial de volteo del riel, subida de una rueda y orientación o giro invertido de un juego de ruedas (reverse wheelset steering). El potencial de volteo de un riel puede ser calculado por la relación que existe de la base con la altura del riel. Las cargas laterales actúan a través de un brazo de fuerza que está aproximadamente a 7 pulgadas por encima de la base del riel. Esta fuerza tiende a voltear el riel hacia afuera, con una dirección igual a las manecillas del reloj. Las cargas verticales son aplicadas cerca de la cara interna del escantillón ocasionando un momento de fuerza que se encuentra aproximadamente a 4-1/2 pulgadas del punto de giro de la base (ver Figura 1). Esto representa el punto en el cual las cargas verticales están tratando de voltear el riel con una dirección igual a las manecillas del reloj. Cuando está balanceado, estas fuerzas opuestas mantienen al riel en su lugar. Se necesita un factor L/V de aproximadamente 0.64 para iniciar el volteo de una sección de riel nuevo típico.
Sin embargo, el riel curvo gastado afecta la posición de esas fuerzas. La fuerza lateral podría actuar en la cara interna a una altura de 6.85 pulgadas y la fuerza vertical podría ser transferida más cerca del centro del riel a través del contacto en dos puntos, ocasionando una base con una dimensión de 3 pulgadas. Como resultado de lo anterior, el desgaste del riel representa un factor determinante para que una curva tenga la tendencia a voltearse.
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