rueda de tren

Una rueda de tren o rueda de riel es un tipo de rueda especialmente diseñada para su uso en vías férreas . La rueda actúa como un componente rodante, generalmente ajustada a presión sobre un eje y montada directamente en un vagón o locomotora , o indirectamente en un bogie ( CwthE ) o bogie ( NAmE ). Las ruedas motrices debajo de la locomotora se denominan ruedas motrices . Las ruedas se funden o forjan inicialmente y luego se someten a un tratamiento térmico para obtener una dureza específica. ^{[ 1 ]} Las ruedas nuevas se mecanizan con un torno para obtener una forma estandarizada, denominada perfil. Todos los perfiles de las ruedas se revisan periódicamente para garantizar una interacción adecuada entre la rueda y el riel . Las ruedas con perfiles incorrectos y las ruedas desgastadas pueden aumentar la resistencia a la rodadura , reducir la eficiencia energética e incluso provocar un descarrilamiento . ^{[ 2 ]} La Unión Internacional de Ferrocarriles ha definido un diámetro de rueda estándar de 920 mm (36 pulgadas) , aunque se utilizan tamaños más pequeños en algunos sistemas ferroviarios de tránsito rápido y en vagones ro-ro . ^{[ 3 ]}  

La superficie de rodadura ("banda de rodadura" o "borde") de la mayoría de las ruedas de tren es cónica , lo que constituye el principal medio para mantener el tren alineado con el centro de la vía durante el movimiento. En las curvas, el conjunto de ruedas se vuelve "autodireccional" debido a esta forma cónica: cuando una rueda se acerca al carril adyacente (exterior), presenta una circunferencia mayor al carril que cuando está centrada en la vía. Simultáneamente, la rueda interior presenta una circunferencia menor a su carril. La diferencia entre las distancias recorridas por cada rueda en cada rotación del eje hace que el conjunto de ruedas siga la curva de la vía. ^{[ 4 ]} Si se experimenta una fuerza lateral intensa, por ejemplo, cuando el radio de una curva es menor de lo normal o existen defectos en la alineación de la vía, el conjunto de ruedas se desviará de su equilibrio. En ese caso, una proyección en el lado interior de cada rueda, llamada pestaña, impide que el conjunto de ruedas se mueva más y descarrile. ^{[ 5 ]}

El número de ruedas por locomotora o vagón varía tanto en tamaño como en cantidad para adaptarse a las necesidades del vehículo. Independientemente de estos factores, pares de ruedas de tamaño idéntico siempre se fijan a un eje recto como una sola unidad, denominada juego de ruedas . ^{[ 4 ]}

Las ruedas utilizadas en vehículos ferroviarios suelen ser más pequeñas que las de otros tipos de material rodante , como locomotoras o vagones, ya que deben mantenerse elevadas del suelo cuando el vehículo circula por carretera. Estas ruedas pueden tener un diámetro de tan solo 245 mm (9,65 pulgadas) .  

Las ruedas de ferrocarril modernas suelen mecanizarse a partir de una sola pieza fundida, también conocidas como ruedas monobloque. ^{[ 6 ]} Sin embargo, algunas ruedas están hechas de dos partes: el núcleo de la rueda y un neumático ( CwthE ) o neumático ( NAmE ) alrededor del perímetro. Los neumáticos separados han sido un componente de algunos materiales rodantes, con el propósito de proporcionar un elemento de desgaste reemplazable, un factor importante en la era de las locomotoras de vapor con su costosa construcción de radios . En la actualidad, el neumático se fabrica invariablemente de acero , que es más resistente que el hierro fundido de épocas anteriores. Normalmente se calienta y se prensa sobre la rueda antes de que se enfríe y se contraiga. Las ruedas de ferrocarril resilientes tienen un material resiliente, como el caucho , entre la rueda y el neumático. La falla de este tipo de rueda fue una de las causas que llevaron al accidente del tren de alta velocidad de Eschede . ^{[ 6 ]}

La causa más común de daños en las ruedas es el frenado severo, incluyendo el frenado repentino, el frenado en pendientes pronunciadas y el frenado con cargas pesadas. Las zapatas de freno (o bloques de freno) se aplican directamente a la superficie de la rueda, lo que genera enormes cantidades de energía térmica : en condiciones normales de funcionamiento, una rueda puede alcanzar una temperatura de banda de rodadura de 550 °C (1022 °F) . ^{[ 7 ]} En condiciones de frenado severo, la energía térmica generada puede contribuir al choque térmico o a la alteración de las propiedades mecánicas de la rueda. En última instancia, la carga térmica aguda conduce a un fenómeno llamado desconchado . Alternativamente, el frenado severo o la baja adherencia pueden detener la rotación de las ruedas mientras el vehículo aún está en movimiento, lo que puede causar un punto plano en la interfaz rueda-riel y daños por calor localizados.  

Las ruedas de ferrocarril modernas se fabrican con un grosor razonable para proporcionar un margen de material de desgaste, ya que los perfiles de rueda desgastados o las ruedas con una zona plana se pueden mecanizar en un torno de ruedas si queda suficiente grosor de material. ^{[ 8 ]}

Los metros con ruedas de caucho y un riel guía central , como el metro de Busan , el metro de Lille y el metro municipal de Sapporo , así como los tranvías con ruedas de caucho, tienen ruedas guía .

Izquierda: diagrama del riel guía del Translohr (verde) y las ruedas guía del tranvía (rojo). Derecha: sección transversal del riel guía y la rueda guía del GLT de Bombardier.

• Peso del adhesivo
• Cicloide y trocoide
• Juego de ruedas (transporte ferroviario)#Orilla de rodadura cónica

• "APTA PR-CS-RP-003-98 Práctica recomendada para desarrollar un diagrama de holgura para equipos de pasajeros 5.3.2.1 Tolerancias de diseño" (PDF) . APTA.com . Asociación Estadounidense de Transporte Público . 26 de marzo de 1998. Consultado el 17 de enero de 2015 .