Se puede mejorar significativamente el rendimiento de los rodamientos de rodillos cónicos para mangueta de ferrocarril, mediante el empleo de jaulas poliméricas. La jaula polimérica universal (UPC) de SKF para rodamientos de rodillos cónicos de la clase F, ha obtenido la aprobación para sustituir y modernizar todas las unidades de rodamiento de mangueta de los principales fabricantes de rodamientos en EE.UU.

La principal característicadel mercado ferro­viario norteamericano es su orientación al transporte de mercancías. Igualmente, las condiciones topográficas y ambientales son especiales al varíar radicalmente, lo que afecta enormemente el desgaste del equipo de los vagones de mercancías. En este mercado ferroviario el control de calidad lo realiza la Association of American Railroads (asociación de ferrocarriles de EE.UU, AAR), recibiendo los equipos y sistemas utilizados un mantenimiento proactivo, para prevenir los incidentes ferroviarios y estando todos los parámetros técnicos aplicables bajo la dirección de la AAR.

Una de las principales actividades del sector es el mantenimiento de las unidades de rodamiento. Para lograr el alto nivel de rendimiento requerido, se han implantado programas de reacondicionado seguros. Las especificaciones relativas a los parámetros que determinan un estado aceptable en los rodamientos se basan en lo estipulado en la sección H, parte II del manual de normas y procedimientos recomendados por la AAR.

A principios de 1980, la práctica de reacondicionar y ensamblar unidades de rodamientos de rodillos cónicos (TBUs) estaba muy extendida en las empresas constructoras de ferrocarriles norteamericanas, aunque hoy en día muchas de estas actividades se han externalizado a empresas aprobadas por la AAR, como SKF Railways North America (ferrocarriles de norteamérica). En sus instalaciones de Elizabethtown, Kentucky, SKF reacondiciona y ensambla unidades de rodamientos propias y de otras firmas. En el número 2/2002 de Evolution se facilitó información detallada de este proceso.

SKF inició el desarrollo de las jaulas poliméricas para las TBU en 1982, realizando ensayos de laboratorio en su Engineering Research Centre (centro de ingeniería y desarrollo – ERC) de Holanda.

Los primeros ensayos prácticos en ferrocarriles provistos de unidades de rodamiento con jaulas poliméricas empezaron en 1989, con su incorporación en los vagones de mercancías de la red ferroviaria estatal alemana, Deutsche Bahn. Las pruebas prácticas y en laboratorio confirmaron la labor teórica realizada para la optimización de la jaula. Como ventajas para el cliente, las jaulas poliméricas ofrecen una vida útil más larga y mayor fiabilidad. SKF decidió utilizar las jaulas poliméricas como estándar en sus rodamientos para las manguetas de ferro­carril. Asimismo, las jaulas poliméricas están reconocidas por las principales empresas del sector ferroviario y fabricantes de equipos originales para ferrocarriles.

Las primeras TBU equipadascon jaulas poliméricas se suministraron en 1990, y desde entonces se ha acumulado una experiencia considerable, ya que se han instalado en trenes de pasajeros y mercancías de America del Norte, del Sur, Asia, Australia y Europa.

Hoy en día, todos los nuevos vehículos ferroviarios alemanes –trenes de alta velocidad ICE, locomotoras, coches de pasajeros y unidades múltiples, así como los vagones de mercancías– incorporan jaulas poliméricas como estándar. Del mismo modo, otras compañías ferroviarias europeas utilizan el mismo diseño de jaula de rodamiento con resultados excelentes. Puede encontrar información detallada sobre esto en el número 4/1998 de Evolution.

Al emplear este tipo de jaulas, el cliente obtiene cuatro ventajas principales:

• El material polimérico es elástico, a diferencia del acero suave maleable, que podría provocar picaduras, desconchados y corrosión de contacto en el rodamiento.
• El diseño acanalado de los alvéolos de la jaula reduce el deslizamiento de los rodillos y mejora la distribución de la grasa por todo el rodamiento.
• Los materiales polímeros tienen un coeficiente de fricción inferior al del acero, lo cual proporciona unas temperaturas de funcionamiento más bajas y pares de fricción menores en el rodamiento, de forma que se consigue menos desgaste en los componentes y una vida útil mayor para el lubricante.
• El polímero es un material autolubricante que le permite al rodamiento continuar funcionando sin agarrotarse, si éste se quedara sin lubricación. Ayudando a evitar descarrilamientos y otras incidencias graves por defecto de lubricación.

Otro aspecto importantees su mayor seguridad y rendimiento. Las empresas ferroviarias preguntan a menudo «¿Cuánto tiempo tenemos para detectar un rodamiento sobrecalentado?». Esto depende en gran parte del tipo y diseño de la jaula. Para estimarlo, se realizó un ensayo en el que se corta el suministro de lubricante al rodamiento y se mide el tiempo transcurrido entre el momento en que se corta el suministro de
lubricante y el fallo del rodamiento. Una jaula de acero puede funcionar durante un breve período sin lubricación, tras el cual la temperatura del rodamiento aumenta rapidamente hasta producirse su agarrotamiento.

Las jaulas poliméricas pueden funcionar sin ninguna lubricación durante mucho más tiempo, después de este período, la temperatura aumenta y las barras de la jaula comienzan a fundirse recubriendo los elementos rodantes del rodamiento, actuando como un lubricante adicional de emergencia. Incluso bajo estas condiciones sumamente severas (sin jaula), el rodamiento sigue funcionando sin agarrotarse durante varias horas. En los casos en los que se utilizan métodos de detección por infrarrojos para localizar cajas calientes, los rodamientos con una jaula polimérica ofrecen a los operadores ferroviarios un tiempo de reacción mucho más largo.

El gráfico ilustra una comparación de ensayos realizados en el Centro de Ensayos Ferroviarios de SKF, en los que se ha cortado el suministro de lubricante a un rodamiento con una jaula de acero y a otro con una jaula polimérica. Ambos rodamientos se colocaron en un banco de pruebas en el que la lubricación se suprimió tras un período de rodaje inicial. La temperatura del rodamiento con la jaula de acero aumentó rápidamente, produciéndose su agarrotamiento y fallo a los 70 kms. La temperatura del rodamiento con una jaula polimérica aumentó hasta un nivel en el que se mantuvo y éste siguió funcionando sin agarrotarse hasta que finalizó el ensayo a los 500 kms.

La nueva jaula universal polimérica «Universal Polymer Cage» (UPC), fabricada de un material polimérico especialmente reforzado, sustituye a las jaulas convencionales de acero en unidades de rodamiento de rodillos cónicos de mangueta. Las compañías americanas ferroviarias y de mantenimiento de conjuntos de ruedas ya no tienen que comprar rodamientos nuevos para beneficiarse de la tecnología de las jaulas poliméricas, y las ventajas obtenidas no sólo se limitan a la seguridad. La nueva jaula también contribuye a prolongar la vida de servicio, el rendimiento y la fiabilidad del rodamiento. Gracias a los positivos resultados de las pruebas prácticas realizadas en servicios ferroviarios norteamericanos, la AAR dio su aprobación incondicional para que SKF realizara la reconversión y modernización de las unidades de rodamientos existentes de los principales fabricantes del mercado
norteamericano.