Una vía hacia el futuro: mecanizado de precisión para el ferrocarril de mañana

Según la Agencia Internacional de la Energía, el ferrocarril es uno de los medios de transporte más energéticamente eficientes, ya que apenas representa el 2 % de la demanda total de energía para transporte, pero supone el 8% del transporte mundial de pasajeros y el 7% del transporte mundial de mercancías. Así pues, no es de extrañar que los líderes mundiales se estén tomando muy en serio la inversión ferroviaria.

En Europa, se están invirtiendo grandes sumas en duplicar el tráfico ferroviario de alta velocidad e incrementar los volúmenes de mercancías ferroviarias en un 50 % para 2030, en el marco de la estrategia de energía sostenible de la Unión Europea. Por otra parte, la Administración Biden ha anunciado inversiones por valor de casi 30 000 millones en proyectos ferroviarios, lo que demuestra el compromiso por mejorar la infraestructura y los servicios ferroviarios.

Quizá el ejemplo más significativo sea el de India, donde, en los últimos años, el sector ferroviario ha experimentado una gran cantidad de avances impulsados por iniciativas gubernamentales como los corredores específicos de mercancías (DFC, por sus siglas en inglés), proyectos ferroviarios de alta velocidad y la modernización de la infraestructura ferroviaria.

Sin embargo, para continuar impulsando el progreso, la infraestructura ferroviaria debe mejorarse sustancialmente y ampliarse para satisfacer la creciente demanda, garantizar la seguridad y acomodar los avances tecnológicos. Todo esto implica, entre otras cosas, modernizar las redes ferroviarias antiguas, aumentar la capacidad mediante la electrificación, implantar sistemas avanzados de señalización e integrar tecnologías digitales para mejorar la eficiencia de las operaciones.

La producción de componentes ferroviarios como ejes, ruedas, vías de tren, tubos de suspensión y otras piezas estructurales requiere herramientas de mecanizado de alta calidad, capaces de ofrecer niveles excepcionales de precisión, durabilidad y eficiencia. Además, estos componentes deben ser capaces de soportar cargas elevadas, un desgaste intenso y condiciones ambientales duras, por lo que el mecanizado de precisión es esencial para garantizar la precisión y la seguridad de los sistemas ferroviarios. Las herramientas de mecanizado de alta calidad deben ofrecer tolerancias estrechas, un rendimiento consistente y la capacidad de trabajar con una amplia variedad de materiales.

Tomemos como ejemplo las ruedas de trenes, sujetas a niveles extremos de desgaste y estrés mecánico debido al contacto continuo con los raíles, a menudo con cargas muy pesadas a grandes velocidades. Todo esto plantea diversos retos en términos de mecanizado. El primero es la necesidad de mantener tolerancias muy estrechas, ya que incluso una desviación ínfima de las dimensiones especificadas podría causar problemas como un desgaste desigual, vibraciones o ruidos durante el funcionamiento del convoy, lo que puede poner en peligro tanto la seguridad como la comodidad de los pasajeros.

Otro reto esencial es el de trabajar con materiales capaces de soportar los intensos niveles de estrés mecánico y las duras condiciones ambientales a las que están expuestos los trenes. Las ruedas de trenes suelen estar fabricadas con acero de alta resistencia o aleaciones de acero con excelentes propiedades de desgaste y resistencia a la fatiga; sin embargo, estos materiales suelen ser difíciles de mecanizar debido a su dureza y su tenacidad. Por lo tanto, la gestión térmica durante el mecanizado también es un planteamiento clave. El mecanizado de aceros de alta resistencia genera mucho calor, lo que puede provocar deformaciones térmicas en la pieza y afectar a la precisión dimensional.

Es importante reconocer que los componentes para los distintos tipos de raíles presentan sus propios conjuntos de requisitos. Los trenes de mercancías, por ejemplo, son muy pesados, por lo que el desgaste de las ruedas es elevado y en su diámetro exterior suelen aparecer marcas de frenado de los vagones de carga. En cambio, las ruedas de metro son mucho más pequeñas, y algunas pueden incluso presentar capas de goma entre el diámetro exterior de la rueda y el cubo para minimizar el ruido. Por otro lado, los que operan en redes ferroviarias de alta velocidad plantean enormes exigencias en cuanto a las dimensiones exactas de las ruedas, ya que este aspecto está directamente relacionado con la comodidad de los pasajeros. Para garantizar que las ruedas están equilibradas, estas se suelen reajustar con frecuencia y presentan tolerancias elevadas en los diámetros exteriores.

Existen varias estrategias de mecanizado que, combinadas con máquinas-herramienta robustas, pueden contribuir a la producción de componentes ferroviarios resistentes. El torneado pesado es una estrategia excelente para el mecanizado de componentes ferroviarios por su capacidad para manejar componentes de gran tamaño y materiales de alta resistencia, así como por su eficacia y precisión cuando se trabaja con formas complejas y piezas de gran resistencia.

Al emplear el torneado pesado para componentes ferroviarios, se puede mejorar la vida útil de la herramienta con solo centrarse en ciertos factores clave. En primer lugar, es aconsejable optar por una herramienta de corte de grado fuerte y resistente al desgaste, que se adapte correctamente a la dureza del material y garantice la estabilidad durante todo el corte. Se pueden minimizar las fuerzas de corte con la velocidad de avance y la profundidad de corte adecuadas para equilibrar la presión de la herramienta; además, es preciso asegurarse siempre de aplicar correctamente el refrigerante para controlar el calor y evitar la deformación térmica. Por último, conviene asegurarse de que la configuración de la herramienta y la estabilidad de la máquina están optimizadas para manejar fuerzas elevadas y mantener la precisión en el torneado.

Sandvik Coromant recomienda la gama de productos T-Max P para torneado exterior, ya que ofrece una mayor estabilidad de corte, un mejor control de la viruta y una vida útil de la herramienta más prolongada, todo ello a fin de brindar un mecanizado preciso y eficiente de componentes ferroviarios duros como ruedas y ejes. Optimizados para el torneado exterior, desde el desbaste hasta el acabado, los productos T-Max P mecanizan componentes de tamaño medio a grande en acero, acero inoxidable, fundición de hierro, aleaciones resistentes al calor y acero templado. Están disponibles con refrigerante inferior y superior de alta precisión e incorporan la interfaz de cambio rápido de herramienta Coromant Capto, para que el usuario se beneficie de una gran estabilidad y un inventario de herramientas reducido para el mecanizado ferroviario.

Además, Sandvik Coromant ofrece recomendaciones de expertos sobre las calidades de torneado más adecuadas para cada aplicación ferroviaria, a fin de garantizar una solución de mecanizado completa adaptada a los requisitos específicos de cada pieza.

El futuro de las infraestructuras ferroviarias depende del mecanizado de precisión y de tecnologías innovadoras para satisfacer las demandas cada vez más exigentes de seguridad y eficiencia. Centrarse en estrategias de mecanizado eficaces y recomendaciones a medida garantiza que la industria ferroviaria no solo esté en condiciones de afrontar los retos actuales, sino también de allanar el camino hacia una red de transporte sostenible y eficiente para el futuro.