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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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 Cuando ocurre una inclinación diferencial o negativa (differential or reverse rail cant), el vector descendiente de la carga vertical tiende a desplazarse hacia el lado campo, reduciendo efectivamente la dimensión de la base del riel (ver Figura 2) y reduciendo el factor L/V entre el rango de 0.3 y 0.4. Esta combinación de riel gastado e inclinación negativa del riel (reverse rail cant) puede disminuir el umbral por el cual el riel podría voltearse. Las ruedas con desgaste acanalado, las cuales hacen contacto con el lado campo del riel inferior, mueven el punto de la carga vertical hacia el lado campo del riel, ocasionando una dimensión muy pequeña de la base, incrementando significantemente el potencial para que se voltee el riel. Es por eso que el riel inferior comunmente es el primero en voltearse en descarrilamientos por volteo del riel o por escantillón abierto.
Investigación científica ha demostrado que aproximadamente el 20% de los factores L/V de un tren dado exceden 0.4, pero muy pocos exceden 0.6. Si un factor L/V aproximado de 0.65 (el cual es el requerido para iniciar el volteo de un riel) es mantenido, el riesgo de descarrilamientos por volteo del riel es mínimo. Pero si el factor L/V requerido cae dentro del rango 0.4 - 0.5, entonces aproximadamente el 20% de las ruedas que están pasando por una curva típica generan factores L/V que pueden iniciar el volteo del riel. Y mientras se toma comunmente dos o tres trucks consecutivos que estén funcionando mal para voltear un riel, si el factor L/V para voltear el riel cae en el rango de 0.4, un porcentaje significante de ruedas y carros quedan expuestos.
La disminución del factor L/V requerido para voltear el riel es agravado por ruedas con desgaste acanalado, riel curvo gastado y riel inferior aplastado con exceso de flujo de material hacia el lado campo. El esmerilamiento del riel y control del perfil, acompañado con efectiva lubricación llamada TOR (top-of-rail), son factores que también deben considerarse cuando se está estudiando el potencial de un descarrilamiento. Si el amontonamiento del material que fluye hacia el lado campo del riel inferior no es esmerilado, aun las ruedas buenas pueden contactar el lado campo del riel, incrementando la posibilidad de que el riel quede propenso a voltearse.
Subida de Rueda
Para que una rueda esté propensa a subir un riel depende de dos factores. El coeficiente de fricción y el ángulo con el cual la rueda hace contacto con el riel, comunmente entre 70 – 75 grados para riel gastado o aproximadamente 85 grados para riel nuevo.
 M. J. Nadal fue el primero en formular que la tendencia de una rueda a subir depende del ángulo que la rueda hace (ángulo Φv) y el coeficiente de fricción (µ) (ver Figura 3). Para un riel fuertemente gastado (Φ = 60) con un coeficiente de fricción nominal (µ = 0.40), la rueda subirá con un factor L/V aproximado de 0.79. Para un riel superior normalmente gastado con un ángulo efectivo de cara interna-escantillón (gauge-face angle) de 72 grados aproximadamente, una rueda subirá con un factor L/V de 1.2. No muchas ruedas desarrollan un factor L/V de 1.2, pero si el riel está inclinado hacia afuera, el ángulo de incidencia será reducido. Alrededor de 66 grados, el factor L/V requerido para que una rueda suba es reducido a 0.98. En este rango, muchas más ruedas son susceptibles a subir.
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