EN 13261 Aplicaciones ferroviarias - Conjuntos de ruedas y bogies - Ejes - Requisitos del producto

La norma europea «EN 13261 Aplicaciones ferroviarias - Juegos de ruedas y bogies - Ejes - Requisitos del producto» describe las especificaciones de los ejes para todos los anchos de vía de ferrocarril pesado. Esta norma se aplica a los vehículos ferroviarios pesados ​​y, en principio, también a otros vehículos, como los de transporte ferroviario urbano.

Esta norma especifica las características de los ejes macizos y huecos forjados o laminados, fabricados con aceros EA1N, EA1T y EA4T desgasificados al vacío. En el caso de los ejes huecos, esta norma se aplica únicamente a aquellos fabricados mediante la perforación de orificios en un eje macizo forjado o laminado.

Los requisitos especificados en esta norma se aplican a los cojinetes cilíndricos. Muchos de estos requisitos también se aplican a los ejes con cojinetes cónicos. Los requisitos específicos para cojinetes cónicos (por ejemplo, las dimensiones geométricas) se definen en la especificación técnica. Algunas características se especifican según la categoría (1 o 2).

Esta norma se aplica a los ejes diseñados de acuerdo con los requisitos de la norma EN 13103-1. Esta norma también permite modificaciones en las propiedades del material asociadas con procesos de fabricación alternativos (por ejemplo, laminado en frío, granallado, proyección térmica, limpieza del acero, relación de reducción, propiedades del material mejoradas obtenidas mediante procesos de fusión y tratamiento térmico).

En resumen, este estándar,

• Se aplica a los ejes de todos los anchos de vía de ferrocarril pesado.
• Incluye ejes macizos y huecos, forjados o laminados.
• Está diseñado principalmente para vehículos ferroviarios pesados ​​(trenes de mercancías y de pasajeros de larga distancia), pero también se puede aplicar a sistemas de tren ligero, tranvías y vagones de metro.
• Los juegos de ruedas no están cubiertos como un conjunto completo (este tema se aborda en las normas pertinentes para ruedas, como EN 13260 o EN 13262).

La norma EN 13261 define los requisitos para ejes fabricados con acero desgasificado al vacío de los siguientes grados:

• EA1N: Estado normalizado
• EA1T: Templado y revenido
• EA4T: Variante endurecida y templada, de mayor resistencia.

En algunas versiones, estas cualidades se especifican con sufijos que indican condiciones de entrega o niveles de calidad específicos.

Esta norma especifica requisitos detallados en diversas áreas:

• Límites de composición química para los distintos grados de acero.
• Propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, límite elástico, elongación, resistencia al impacto).
• Procesos de tratamiento térmico y condiciones de suministro.
• Ensayos no destructivos: Ensayos ultrasónicos, de partículas magnéticas y de líquidos penetrantes en diferentes etapas.
• Tolerancias dimensionales y requisitos geométricos.
• Calidad de la superficie y tratamiento de la superficie.
• Ubicación de las muestras de prueba: Las muestras se tomaron de regiones específicas de la sección axial más grande (cerca de la superficie, en el radio medio, en el centro).
• Requisitos de marcado, trazabilidad y certificación.
• Niveles de calidad y criterios de aceptación para defectos superficiales e internos.

Los ejes son componentes de seguridad fundamentales en los vehículos ferroviarios. Están sometidos a enormes cargas dinámicas, esfuerzos de fatiga e impactos ambientales a lo largo de millones de kilómetros. La norma EN 13261 ayuda a prevenir fallos catastróficos (como la fractura de ejes) mediante la aplicación de estrictos estándares de pureza del material (la desgasificación al vacío reduce los residuos), rendimiento mecánico y protocolos de inspección exhaustivos.

Esta norma forma parte de un ecosistema más amplio de normas ferroviarias europeas, que a menudo se utilizan junto con las siguientes:

• EN 13262 Aplicaciones ferroviarias - Juegos de ruedas y bogies - Ruedas - Requisitos del producto
• EN 13260 Aplicaciones ferroviarias - Juegos de ruedas y bogies - Juegos de ruedas - Requisitos del producto
• EN 13674 Aplicaciones ferroviarias - Vía férrea
• EN 15085 Aplicaciones ferroviarias - Soldadura de vehículos y componentes ferroviarios

Los ejes ferroviarios son componentes críticos desde el punto de vista de la seguridad. Soportan todo el peso del vehículo, incluyendo pasajeros y carga, transmiten las fuerzas de tracción y frenado, y giran a altas velocidades durante cientos de miles o millones de kilómetros. La falla de un solo eje puede causar:

• Descarrilamiento (potencialmente catastrófico, especialmente a altas velocidades o en trenes de pasajeros).
• Accidentes graves con resultado de muerte.
• Daños económicos extremadamente elevados (interrupción de la actividad comercial, reparaciones, indemnizaciones, daños a la infraestructura).

Por lo tanto, los ejes no pueden diseñarse, fabricarse ni probarse basándose únicamente en la experiencia de una empresa en particular o en las tradiciones nacionales.

Las razones para la existencia de la norma EN 13261 son las siguientes:

• Nivel de seguridad común en toda Europa: Los trenes cruzan fronteras con regularidad (tráfico internacional, interoperabilidad). Sin una norma armonizada, un eje homologado en un país puede no ser fiable ni seguro en otro. La norma EN 13261 proporciona una base única y reconocida para la calidad de los ejes en el sistema ferroviario de la UE.
• Prevención de fracturas por fatiga: Históricamente, la mayoría de las fallas de ejes son causadas por grietas por fatiga (que comienzan en las carcasas de ajuste a presión, picaduras de corrosión y defectos superficiales). Esta norma exige lo siguiente:
• Ciertos grados de acero (aceros desgasificados al vacío EA1N, EA1T, EA4T)
• Propiedades mecánicas estrictas (resistencia a la tracción, tenacidad, límites de fatiga)
• Voltajes residuales controlados
• Ensayos no destructivos detallados (ultrasónicos, de partículas magnéticas)
• Tolerancias geométricas y requisitos de acabado superficial.
• Producción y control de calidad uniformes: Estandariza los procesos de forjado/laminado, el tratamiento térmico, el mecanizado y los criterios de aceptación. Los fabricantes compiten en función del precio y el servicio, en lugar de basarse en diferentes niveles de calidad (a veces inferiores).
• Requisitos reglamentarios y de certificación: En la UE, los vehículos ferroviarios deben cumplir con las especificaciones técnicas de interoperabilidad. La norma EN 13261 es la norma armonizada de referencia para ejes. El cumplimiento de esta norma es generalmente obligatorio para la homologación y la puesta en servicio de los vehículos.
• Minimizar el riesgo general al nivel más bajo razonablemente posible: Décadas de datos sobre accidentes, investigaciones y experiencia práctica se han incorporado a esta norma para minimizar el riesgo de fallo del eje a un nivel ya de por sí muy bajo (pero nunca cero).

Por consiguiente, la norma EN 13261 es necesaria, ya que los ejes ferroviarios son uno de los pocos componentes en los que un fallo resulta prácticamente intolerable. Esta norma contribuye a que el transporte ferroviario europeo sea más seguro, interoperable y fiable, al garantizar una calidad uniforme, elevada y verificable entre fabricantes, países y operadores.

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