SKF ocupa un puesto de vanguardia en el diseño de trenes de alta velocidad, y fabrica algunos de los componentes de seguridad más decisivos de los vehículos ferroviarios: los conjuntos de cajas de grasa para conjuntos eje-rueda, que consisten en los rodamientos o unidades para conjuntos eje-rueda, el alojamiento de la caja de grasa y los sensores integrados.

Tecnología

Los trenes de alta velocidad actuales, con velocidades de crucero de 300 km/h, han cambiado la geografía de Europa, y las distancias entre grandes ciudades ya no se cuentan en kilómetros sino más bien en horas de TGV, ICE, Eurostar o de otros nombres de tren. Son el medio de transporte más sostenible ante el calentamiento global de nuestro planeta, y es un camino, iniciado por Europa y Japón, que ya siguen otros continentes y países.

Desarrollo histórico
SKF siempre ha desempeñado un papel activo en el desarrollo de soluciones para cumplir los retos del desarrollo, diseño y ensayo de rodamientos para conjuntos eje-rueda impuestos por los fabricantes y operadores de los trenes de alta velocidad. En algunos estándares europeos, el transporte de alta velocidad por ferrocarril hoy se define como vehículos cuya velocidad máxima supera los 200 km/h. Durante la década de 1930 los trenes de Europa y Norteamérica ya habían alcanzado velocidades regulares de 130 km/h y velocidades máximas de 160 km/h.

La mayor parte de las locomotoras de vapor europeas y norteamericanas, por ejemplo, iban provistas de cajas de grasa y rodamientos de rodillos a rótula de SKF. El tren experimental francés Michelin 23 con ruedas de caucho y una velocidad máxima de 150 km/h se equipó con rodamientos SKF en la caja de engranajes y en las ruedas. Además, una de las muchas aplicaciones históricas de las décadas de 1920 y 1930 fue la unidad múltiple diésel eléctrica holandesa DE 3, de 1934, equipada con cajas de grasa y rodamientos de rodillos a rótula SKF. Posteriormente, otros diseños se basaron en rodamientos de rodillos cilíndricos y cónicos.

La segunda guerra mundial interrumpió significativamente el desarrollo del transporte de alta velocidad en tren, no volviendo a resurgir hasta que Japón inauguró el tren Tokaido Shinkansen en 1964, que se desplaza a 200 km/h. En Europa fue seguido por las locomotoras eléctricas alemanas E03, que también alcanzaban 200 km/h en 1965. Sus cajas de grasa eran de SKF, al igual que los rodamientos de rodillos cilíndricos usados en el sistema de transmisión. Los primeros trenes TGV franceses alcanzaban 270 km/h en trayectos comerciales en 1981. Están equipados con rodamientos SKF en el sistema de transmisión.

Basculación a alta velocidad
El primer tren pendular de los ferrocarriles italianos fue el ETR 450 que se puso en servicio en 1985. Los trenes Pendolino, con una velocidad máxima de 250 km/h, los empezó a construir FIAT, cuya división de ferrocarriles ahora forma parte de Alstom. Sus cajas de grasa eran de SKF, al igual que los rodamientos para los conjuntos eje-rueda. En la siguiente generación del Pendolino van además provistos de sensores de velocidad integrados. Han estado en funcionamiento desde 1992 con las denominaciones ETR 460 y ETR 480 en Italia, Sm3 en Finlandia, Cisalpino ETR 470 en Suiza y, en Portugal, Pendoluso. La última versión del Pendolino ahora está en funcionamiento en la República Checa.

Los trenes pendulares suecos X2000 desarrollados por ADtranz en 1990 alcanzan una velocidad máxima de 220 km/h y están equipados con unidades de rodamientos de rodillos cónicos TBU 130 x 220 de SKF. Uno de estos trenes también está en servicio en China.

Más velocidad en Alemania, Italia, Japón y España
El tren ICE alemán empezó a funcionar en 1991. Casi todos los trenes de alta velocidad ICE de Alemania van provistos de rodamientos SKF. Los remolques del ICE 2, con una velocidad máxima de 280 km/h, utilizan rodamientos de rodillos cónicos de SKF. El diseño de los bogies es de Siemens. Los vehículos automotores de los ICE 1 e ICE 2 van equipados con TBU 150 x 250. El tren de alta velocidad italiano ETR 500 alcanza una velocidad máxima de 300 km/h y FIAT/Alstom fabrica los bogies. El vehículo automotor y los remolques llevan unidades de rodamientos de rodillos cónicos SKF provistas de sensores de temperatura y velocidad. Los primeros ETR entraron en servicio en 1992.

SKF ha conseguido un pedido para los primeros trenes de alta velocidad Shinkansen exportados por Japón. KHI, Kawasaki Heavy Industries, el mayor fabricante nipón de material rodante para ferrocarriles, ha seleccionado a SKF como proveedor de rodamientos para las cajas de grasa de los 360 coches que se exportarán a Taiwán. Con su excepcional experiencia en varias aplicaciones para trenes de alta velocidad de los principales ferrocarriles europeos, SKF ha podido ofrecer un «paquete», incluyendo unidades de rodamientos para conjuntos eje-rueda con recambios y conocimientos. Las altas prestaciones de la solución de SKF, combinadas con su fuerte hincapié en la seguridad, inclinaron a KHI y a la Taiwan High Speed Rail Corporation a elegir SKF.

En España está teniendo lugar un desarrollo considerable de sistemas ferroviarios de alta velocidad. Actualmente, algunas locomotoras y trenes nuevos están equipados con cajas de grasa y unidades de rodamientos para conjuntos eje-rueda de SKF, y la mayoría van provistos de rodamientos en el sistema de transmisión. Entre ellos pueden citarse:

El tren pendular Alstom Alaris S490, 220 km/h
Los trenes Alstom Lanzaderas S104 y S114, 250 km/h
El tren de alta velocidad Alstom AVE S100, 300 km/h
El tren CAF/ATPRD de ancho variable, 250 km/h
El tren de alta velocidad CAF fabricado para Turquía, 250 km/h
El Siemens Velaro S103, con una velocidad operativa máxima de 350 km/h (tiene un récord de velocidad de 404 km/h con un tren de serie en Europa)
El tren Talgo S130 de ancho variable, 250 km/h
Los trenes de alta velocidad Talgo AVE S102 y S112, 330 km/h (vagones fabricados por Talgo y cabezas tractoras de Bombardier).

Características técnicas
Tratándose de trenes de alta velocidad, los clientes de SKF esperan una seguridad absoluta y la máxima fiabilidad durante todo el año, cualesquiera que sean las condiciones climatológicas, con períodos exentos de mantenimiento de casi un millón de kilómetros. Satisfacer estas expectativas ha exigido una sutil mezcla de innovaciones importantes combinada con años de experiencia en la optimización de cada elemento metálico y no metálico, al igual que la topografía de las superficies y los lubricantes.

Los paquetes de cajas de grasa para alta velocidad constan de una unidad para conjuntos eje-rueda incorporada en un alojamiento adaptado a los requisitos del cliente de, por ejemplo, interfaces para la mangueta del eje, el sistema de suspensión, sistemas de amortiguación, escobillas de retorno de corriente y dispositivos e interfaces de cables y conectores para sensores, etc.

En un principio, los conjuntos eje-rueda iban provistos de rodamientos de rodillos a rótula, que fueron sustituidos progresivamente por rodamientos de rodillos cónicos o cilíndricos, ya que éstos ofrecen menor fricción y temperatura de funcionamiento. La menor temperatura de funcionamiento mejora las prestaciones de la grasa y contribuye a prolongar significativamente los intervalos de mantenimiento. Para simplificar el montaje y mantenimiento, SKF ha desarrollado unidades completas para conjuntos eje-rueda, con los juegos ya ajustados, y lubricadas y obturadas de fábrica.

Para estas aplicaciones exigentes se han desarrollado características especiales que también se han usado en aplicaciones que no son de alta velocidad. Como ejemplos pueden citarse:

Una jaula polimérica para más fiabilidad y seguridad en condiciones operativas críticas
Un espaciador polimérico entre el aro de apoyo y el aro interior del rodamiento para evitar la corrosión por contacto y la contaminación del rodamiento, contribuyendo así a prolongar los intervalos de mantenimiento y a reducir el coste del ciclo de vida.

Asimismo, SKF ha desarrollado sensores de velocidad y temperatura integrados en el sistema de obturación de la unidad. Permiten simplificar el montaje y reducen el número de componentes en el extremo del eje.

Normas y ensayos rigurosos
SKF ha participado activamente en el desarrollo de la norma europea EN 12082. Esta norma define criterios de especificación y aceptación detallados para las aprobaciones de rodamientos y unidades para conjuntos eje-rueda en bancos de ensayo de simulación especiales. Originalmente esta norma se elaboró para el TGV, el primer tren de alta velocidad de Europa. Hoy SKF dispone de siete bancos de ensayo que funcionan las veinticuatro horas del día en su centro de investigación de los Países Bajos. No sólo permiten evaluar el efecto de cualquier nueva función de diseño en las prestaciones, sino que también se usan para controlar la idoneidad de los productos existentes en nuevas aplicaciones, o el abastecimiento alternativo de componentes.

Los alojamientos de las cajas de grasa –componentes críticos que transmiten las cargas del bogie a los rodamientos de los conjuntos eje-rueda– también se someten a ensayos de fatiga muy severos basados en las normas UIC, tras detallados cálculos de FEM y verificación de la resistencia a la fatiga simulada por ordenador.

SKF también cumple la norma IRIS, el nuevo estándar internacional de la industria ferroviaria, y ha sido una de las primeras empresas en recibir la certificación. Dicha norma cumple todas las características de la ISO 9000, además de los requisitos adicionales de la industria ferroviaria europea. Otra misión principal de la norma IRIS es evaluar los sistemas de gestión, especialmente de los proyectos multiemplazamiento.

Últimos avances técnicos
ETCS
El European Train Control System (ETCS) es un nuevo sistema de señalización, protección y control de trenes. Sustituirá a 14 sistemas de seguridad incompatibles de ferrocarriles europeos, especialmente en líneas de alta velocidad. Un factor importante es la posición exacta del tren basada en un contador de revoluciones y la monitorización de la dirección. Las unidades de rodamientos obturadas y engrasadas de SKF alojan sensores y ahorran espacio y piezas, además de ser fáciles de manipular. Para disponer de sistemas de sensores redundantes e independientes, en la protección del rodamiento se montan varios paquetes de sensores autónomos. Son diseños que ahorran espacio, especialmente en la dirección axial, donde los dispositivos con escobillas de retorno de corriente y el ancho de vía ponen límites. Otra ventaja de los sensores integrados es que puede emplearse el diseño de eje original sin necesidad de modificarlo. Una de las primeras aplicaciones de sensores de SKF con el ETCS es en el tren Pendolino italiano.

Detección de averías mediante monitorización
Los sistemas en línea de SKF para la monitorización del estado mecánico se han diseñado para prevenir averías y facilitar su detección temprana, y además ofrecer asesoramiento automático para corregir los problemas existentes o inminentes, y proporcionar datos para sistemas de gestión del mantenimiento basado en la condición. El sistema de monitorización en línea Multilog On-line IMx-R de SKF, especialmente desarrollado para la industria ferroviaria, proporciona mayor disponibilidad de los vehículos mediante más fiabilidad operativa monitorizando, por ejemplo:

El estado de los rodamientos de los conjuntos eje-rueda y la vida útil de la grasa
La forma y los planos en las ruedas
La estabilidad de bogie/ sensorización de pendulación
Problemas de descarrilamiento
El estado del sistema de propulsión, p. ej. motores de tracción, cajas de engranajes y ejes cardán
Problemas de desequilibrio y resonancia
El estado de la vía férrea

El sistema de monitorización Multilog On-line IMx-R de SKF proporciona advertencias y alarmas automáticas, dependientes de la carga y la velocidad, que inician comunicación a bordo y externa, además del procesamiento de datos para el diagnóstico automático y el análisis de la causa raíz, enlaces a sistemas de gestión del mantenimiento para planificación, la gestión de repuestos y las órdenes de trabajo y el acceso a los datos de usuarios finales, sistemas y de páginas web.