Cálculo del esfuerzo en la timonería de freno de vagones de carga ferroviario

Abstract

Este trabajo estudia una mejora en el sistema de frenos de los vagones de carga tipo Hopper, que circulan sobre vías de trocha ancha. En condiciones normales de uso, las rótulas metálicas que forman parte del mecanismo de freno tienden a desgastarse por fricción, vibración y corrosión, lo que reduce la vida útil del sistema y puede comprometer su funcionamiento. Por eso, se propone reemplazar estas rótulas por un rodamiento esférico sellado, una solución más duradera y confiable. El análisis se centró en verificar si la pieza que sujeta el nuevo rodamiento —un tirante a horquilla— puede soportar las fuerzas que se generan cuando se aplica el freno. Para eso, se calcularon las distintas fuerzas que se transmiten en el sistema, partiendo de la presión de aire que actúa sobre el cilindro de freno y siguiendo el recorrido mecánico hasta llegar a la pieza modificada. Con ayuda de herramientas de diseño asistido por computadora, se determinó la resistencia del tirante tras ser modificado. El resultado mostró que el esfuerzo al que estará sometido representa una fracción muy pequeña (menos del 15%) de lo que el material es capaz de resistir. En conclusión, la modificación es segura y eficaz. Además de mejorar la confiabilidad del sistema de freno, reduce la necesidad de mantenimiento frecuente. Se recomienda su implementación y el seguimiento periódico del componente.