Solución SMART para una inspección ferroviaria eficaz

Los ferrocarriles son sistemas mecánicos y eléctricos complejos con cientos de miles de piezas móviles. La industria ferroviaria está recurriendo cada vez más a la medición de alta tecnología para analizar la calidad de la producción, la infraestructura y el mantenimiento in situ, con el fin de garantizar la seguridad y el confort de los pasajeros.

Es fundamental inspeccionar las vías férreas en busca de defectos que puedan provocar fallos catastróficos. Según el análisis de seguridad realizado por las administraciones ferroviarias, los defectos en las vías son la segunda causa principal de accidentes en las vías férreas de todo el mundo. No es de extrañar que la principal causa de accidentes ferroviarios siga siendo el error humano, y la contribución de decisiones de gestión deficientes a los accidentes ferroviarios causados por inspecciones ferroviarias poco frecuentes o inadecuadas es significativa.

Cada año, los ferrocarriles gastan millones de dólares en inspeccionar los raíles en busca de defectos internos y externos, incluidos fallos en las vías y descarrilamientos. Integrar tecnología de inspección avanzada durante la manufactura y el mantenimiento continuo es fundamental para el futuro de un viaje en tren seguro y eficiente.

La inspección desempeña un papel crucial en la optimización del rendimiento. Es más que seleccionar el producto final; la metrología debe estar presente en todo el proceso de producción. Cada área del proceso de producción ferroviaria tiene un alto potencial de aumento de la productividad mediante la introducción de métodos de inspección mejorados.

Infraestructura ferroviaria

Los proyectos de construcción de líneas ferroviarias requieren mucho capital y, una vez en marcha, resulta complicado cambiar la alineación de estas vías ferroviarias. Por lo tanto, las comprobaciones de alineación y perfil durante la instalación de las vías son fundamentales para un funcionamiento seguro. Además, la alineación de las vías se debe seleccionar regularmente a lo largo del ciclo de vida del raíl como parte del proceso de mantenimiento preventivo.

Se utilizan varias técnicas para la inspección de la alineación de las vías férreas para rutas rectas, recorridos curvos, niveles y pendientes, y cada una requiere un equipo de inspección específico. El equipo debe realizar un eje en planta para definir el plano XY de la vía y, a continuación, una alineación vertical para establecer la altura ortométrica o el plano Z. Esta aplicación requiere equipos portátiles que se puedan usar directamente en la vía con opciones que incluyen sistemas de escaneo láser 2D, brazos de medición portátil o láser trackers con capacidades de escaneo portátil o directo.

Los clips elásticos para riel (E-clip) proporcionan una alineación duradera, lo que protege el riel de acero y las fijaciones de las altas presiones que un tren pasa sobre la vía. Por lo general, un sistema de fijación completo consta de dos clips de carril elásticos, dos hombros de carril, una almohadilla de carril y dos aisladores de carril.

La inspección de los sistemas E-clip puede requerir un sistema portátil para mediciones in situ, como un brazo de medición portátil, o un sistema de alto volumen adecuado para la medición en un entorno de forjado, como un módulo especializado de inspección de tubos que ofrece realimentación directa de la máquina curvadora. 

El transporte ferroviario requiere que los ferrocarriles cumplan estrictamente con los requisitos de seguridad especificados en diversas normativas gubernamentales. Los dispositivos de medición de la geometría de las orugas de calibre específico y del perfil de desgaste de los rieles son perfectos para este proceso. La inspección dimensional de raíles utiliza calibres para:

• Evaluación rápida, flexible y precisa del ancho de vía, peralte y la vía férrea
• Cálculo directo de la torsión para detectar irregularidades in situ e iniciar directamente las tareas de mantenimiento necesarias
• Medición precisa de toda la sección transversal del rail y cálculo de las cantidades no dimensionales críticas y parámetros de desgaste en cuestión de segundos
  
  

Chasis y bogie

Un bastidor de bogie (camión) es una estructura de chasis que sirve como un subconjunto modular de ruedas y ejes para proporcionar amortiguación de vibraciones contra los impactos transmitidos desde la oruga durante el movimiento. Por lo general, un bogie permanece conectado a un vagón o locomotora y se utiliza para proporcionar tracción y frenado. Los bogies transportan la carga del vagón sobre las orugas, y cualquier desalineación, desgaste o daño es costoso de reparar. 

Identificar problemas en los componentes del bogie antes de que fallen puede reducir los costes de forma significativa. Después de la manufactura, ensamblaje o mantenimiento, el marco requiere inspección para la validación geométrica. La comprobación periódica de la calidad y el ajuste de las cargas de las ruedas y de la geometría de los bogies mejoran la comodidad del desplazamiento y minimizan el desgaste de los raíles y el material rodante, así como los costes operativos. 

Es posible efectuar la inspección del chasis y bogies por medio de una amplia gama de equipos de medición operados manualmente, que requieren un gran volumen de inspección, cobertura de puntos inaccesibles, portabilidad y preparación para el taller, y acceso inmediato a los resultados para correcciones de alineación in situ. Las mejores opciones para esta aplicación son un láser tracker con un sensor táctil inalámbrico portátil, un brazo de medición portátil de gran volumen o un sistema de fotogrametría de cámara única.

La inspección del tren de rodaje y boje, incluyendo el análisis geométrico, la optimización y el ajuste de las cargas de las ruedas, es una aplicación principal para mejorar la eficiencia al implementar un sistema de inspección automatizado.

Esto se puede lograr con un láser tracker con un sistema de escáner instalado en un robot y raíl y combinado con el dispositivo giratorio, lo que permite cubrir completamente el bogie. Una opción alternativa es una MMC de gran volumen con una estructura abierta para mejorar la flexibilidad para cargar y programar.

Vagones y carros

Varias operaciones de fabricación se unen en la construcción de un vagón. La inspección a lo largo del proceso generalmente requiere de tecnologías de inspección portátiles que sean cómodas y capaces de realizar mediciones en el taller.
Para seleccionar la alineación de la estructura de la locomotora se requiere una inspección dimensional y un análisis de calibre de perfil siguiendo el CAD o el plan de inspección. También requiere una validación geométrica general y una comprobación de integridad de las características antes del proceso de ensamblado final. Un brazo de medición portátil con un sensor táctil es una posible solución. Al mismo tiempo, un láser tracker con capacidad de escaneo directo o un sistema de fotogrametría con una sola cámara ofrece un gran volumen de medición.

La soldadura y el ajuste de los útiles de montaje requieren una medición precisa. Los accesorios de calibrado localizan el posicionamiento en una ubicación u orientación específica y soportan los elementos manteniendo la conformidad y la intercambiabilidad. Las herramientas de fabricación se comprueban y ajustan inicialmente según el CAD y por lo general, se inspeccionan de forma periódica en intervalos definidos. Esto se puede lograr con la inspección con sensor táctil, láser tracker o brazo de medición portátil.

Los gálibos de carga definen la altura y la anchura máximas de los vehículos ferroviarios y sus cargas para garantizar que puedan pasar con seguridad por debajo de los puentes y a través de los túneles y mantener despejados los edificios y estructuras de las vías. Esta aplicación resulta idónea para la medición con láser tracker, utilizando la capacidad de escaneo directo o una combinación de medición con prisma y sensor.

La supervisión de la conformidad de los componentes durante el montaje identifica posibles defectos para el reprocesamiento. Los detalles o características que faltan se detectan con una comparación CAD o basándose en un plan de inspección guiado. Un láser tracker con capacidad de escaneo directo o un escáner láser 3D de gran volumen resulta adecuado, ya que puede ser un brazo de medición portátil con un sensor táctil para piezas más pequeñas.

El marcado de posicionamiento de perforación es fundamental. Se trata de establecer características geométricas como centros de perforación, líneas o curvas de nivel con coordenadas en tiempo real y un dispositivo marcador de perforación correspondiente. Una solución especializada es un láser tracker con un dispositivo de palpado portátil inalámbrico y un accesorio de marcador de herramienta de perforación.

Principales componentes ferroviarios 

Muchos otros componentes básicos se utilizan en la construcción de vagones, lo que exige diversas técnicas de inspección y soluciones tecnológicas.

Las cajas de ejes son uno de los componentes más importantes de un vagón. La caja de los cojinetes soporta la carga sobre el eje e influye directamente en el confort de los pasajeros. Los brazos de medición portátil con escáneres láser, escáneres de luz estructurada y MMCs para el taller se utilizan para inspeccionar estos elementos.

La integridad de los ejes de los trenes es de gran importancia para la industria ferroviaria. Para ello es necesario desmontar las ruedas y otros componentes de los ejes auxiliares de los vagones y locomotoras para facilitar el acceso a la zona de inspección. Por lo tanto, y con el objetivo de minimizar la interrupción de los servicios ferroviarios y mantener la seguridad, los operadores de trenes requieren métodos de inspección frecuentes y regulares que permitan una inspección rápida con el menor número de operaciones de desmontaje. La medición con sensor táctil, referenciada por un brazo de medición portátil o láser tracker, ofrece la solución más conveniente.

Los juegos de ruedas y los raíles de los trenes son piezas típicas de alto desgaste que influyen significativamente en el confort y la seguridad de los pasajeros, así como en el ruido y la conducción. Por ello, los perfiles de las ruedas, los discos de freno, los raíles y las agujas deben controlarse mediante operaciones de medición recurrentes en condiciones de funcionamiento exigentes. La solución de hardware incluye equipos especializados para la medición de perfiles, sistemas automatizados on-track y brazos de medición portátil.

Es necesario escanear y modelar el marco y la luna antes del ensamblaje para garantizar el diseño aerodinámico y realizar un análisis del espacio libre del ajuste de la luna para evitar la desviación mecánica o el choque de la luna con el marco. Un láser tracker con un sensor táctil y un escáner es una solución resistente, al igual que los sistemas de medición portátil con un escáner de gran volumen y un sistema de fotogrametría con una sola cámara.

Los kits de tubos de vagón se encuentran en todas partes en trenes modernos, ocultos en el techo de los camarotes de pasajeros, bogies o en la sala de máquinas. Los tubos transportan aire, gas o fluidos hidráulicos para sistemas de tuberías de frenos. Después de la manufactura, los tubos doblados se inspeccionan con brazos portátiles con sensores para tubos, escáneres láser y equipos automatizados de inspección de tubos. Un sistema especializado de inspección de tubos es necesario para la inspección de tubos de vagones, ya sea una celda de inspección de tubos llave en mano o un sistema portátil basado en un brazo de medición que utilice un escáner láser o sensores para tubos infrarrojos.

Componentes interiores 

Incluso los interiores de los vagones tienen componentes que exigen inspección para garantizar la seguridad y el confort de los pasajeros.

El confort y la seguridad de los asientos de los pasajeros es un sistema fundamental en cualquier tren, ya que proporciona una experiencia directa durante todo el trayecto. Junto con otras interfaces para pasajeros, como mesas y compartimentos de equipaje en el techo, se trata de un área en la que el confort, la seguridad, la salud y la ergonomía son muy importantes. Los láser trackers y brazos de medición portátil con escáneres 3D tienen la portabilidad y precisión perfectas para estas tareas.

Los tubos curvados se instalan en muchos puntos del interior del tren, como pasamanos y soportes o como soporte para otros elementos. A menudo, los huecos necesarios se perforan mediante corte por láser en el proceso de producción antes de doblar los tubos. Por lo tanto, las máquinas curvadoras deben ser capaces de acomodar los tubos de forma orientada. Durante la medición, deben comprobarse tanto las curvas de flexión como los orificios. Esto requiere nuevamente un sistema especializado de inspección de tubos, ya sea utilizando un brazo de medición portátil o una celda de inspección de tubos llave en mano.

Solución de metrología e inspección de Hexagon para ferrocarriles 

Hexagon cuenta con decenas de soluciones de hardware de inspección adecuadas para un amplio rango de aplicaciones en la industria ferroviaria, desde MMCs y herramientas manuales hasta brazos de medición portátil, láser trackers y escáneres de luz estructurada, todo apoyado por el software líder de metrología dimensional y CT. Capturan datos del mundo real para el posicionamiento y la inspección, proporcionando información procesable que mejora continuamente la eficiencia, la calidad, la productividad, la seguridad y el confort. Ofrecen muchas capacidades, incluyendo inspección dimensional y análisis, control y análisis de procesos estadísticos, análisis por CT, inspección automatizada y calibración y simulación de robots.

Desde equipos básicos hasta aquellos de muy elevada precisión y optimizados para el taller, la incomparable gama de MMCs de Hexagon impulsa la calidad y la productividad de los fabricantes. Con múltiples tecnologías de sensores ópticos y táctiles disponibles simultáneamente, las MMCs OPTIV ofrecen una solución integral para capturar la geometría de la pieza completa en un mismo programa. Las MMCs más grandes de tipo pórtico y brazo horizontal ofrecen materiales resistentes, una estructura estable y alta precisión, ya sea en el taller de fabricación, en un equipo de producción o en el área de medición.

Los sistemas láser tracker lideran el campo en cuanto a la precisión, fiabilidad y durabilidad de las máquinas de medición por coordenadas portátiles. Los brazos de medición portátil permiten efectuar mediciones rápidas y sencillas directamente en la manufactura, donde las mejoras del proceso son las más beneficiosas. Los escáneres de luz estructurada ofrecen una captura de datos de alta precisión en un instante. DPA se utiliza para referenciar y rastrear múltiples puntos como un sistema autónomo o en combinación con escáneres.

De forma similar, los escáneres láser 3D industriales desempeñan un papel clave en la garantía de calidad y la captura de datos 3D para la ingeniería inversa. Sistemas especializados sin contacto para la medición e inspección de perfiles. Una exhaustiva gama de sistemas de medición de tubos y cables ofrece soluciones a medida para una gran variedad de aplicaciones en la fabricación de tubos.

Los sistemas de asistencia al operario fáciles de implementar y las soluciones de automatización modulares ofrecen un rápido retorno de la inversión de la inspección automatizada. Los equipos de inspección automatizados basados en diversas tecnologías de medición ofrecen un enfoque listo para usar para la medición de alta velocidad y alta precisión en el taller.

Los sistemas de medición y control láser tracker robotizados aumentan el potencial de la automatización industrial y ofrecen una precisión de nivel metrológico a la fabricación inteligente. Para la industria ferroviaria, en particular, Hexagon también ofrece la medición automatizada sobre la vía de los ejes de las ruedas, equipos de medición de perfil multifuncional y una sencilla evaluación del estado del eje de las ruedas para el mantenimiento predictivo.

PC-DMIS puede ser la solución de software de metrología en todo el taller. Flexible, escalable, potente y compatible con todo tipo de equipos. Ya sea escaneando o palpando con un brazo portátil o utilizando un láser tracker, aplicaciones de pequeña o gran escala, Inspire y SpatialAnalyzer ofrecen una inspección de última generación. REcreate es el software de ingeniería inversa que reduce la complejidad del flujo de trabajo para crear un entorno de diseño, producción e inspección más ágil y flexible.

El conjunto Q-DAS y eMMA ofrecen potentes herramientas para construir una solución de garantía de calidad fiable y completa para aplicaciones de producción industrial. VGSTUDIO MAX proporciona herramientas completas de análisis de materiales y geometrías para piezas escaneadas por TC en un solo software. VGinLINE inspecciona las piezas de forma automática y no destructiva con tomografía computarizada industrial.