Cómo un escáner 3D portátil puede ayudar a prevenir descarrilamientos de trenes

Fue tarde cuando, durante una noche de verano en California, un tren del Pacífico Sur que serpenteaba a lo largo de una curva cerrada, se descarriló con un motor y siete cisternas que se precipitaron sobre el costado de un caballete.

Uno de los tanques aterrizó boca abajo en medio del río Sacramento, donde comenzó a filtrar metam sodio, un pesticida altamente tóxico y soluble en agua.

Los especialistas en materiales peligrosos tardaron seis horas en aparecer, y otras seis horas en determinar que los 19.000 galones del insecticida sulfuroso ya habían brotado en las aguas una vez prístinas del río, matando a innumerables miles de salmones, truchas y demás signos de vida acuática, incluyendo las algas.

Durante las horas y días siguientes, cientos de residentes locales a lo largo del río fueron trasladados a hospitales con graves trastornos cutáneos, oculares y respiratorios, ya que la columna verde venenosa del derrame llegó tan al sur como el Lago Shasta.

Los impactos fueron severos: aparte de la devastación ambiental inmediata, hubo millones de dólares en daños y pérdidas incalculables para la industria turística local durante los meses y años siguientes.

Descarrilamientos de trenes: una amenaza mundial

Cada año, miles de descarrilamientos de trenes ocurren en todo el mundo. Si bien la mayoría tienen lugar sin muertes o destrucción ecológica, las repercusiones de cualquier daño a la propiedad y la infraestructura, así como las interrupciones en el servicio, pueden resonar en toda una compañía ferroviaria incluso décadas después.

La gran mayoría de los descarrilamientos son provocados por defectos de la vía, como unos rieles rotos. Otras causas pueden ser «deslizamiento del medidor», desalineaciones de la pista, interruptores y ruedas rotas, etc. En muchos países, las regulaciones gubernamentales requieren inspecciones trimestrales o incluso mensuales en persona para cada sección de la vía a través de las líneas ferroviarias de una empresa.

Con más de 160.000 millas de vías sólo en los Estados Unidos, inspeccionar nuestros ferrocarriles es una tarea formidable.

Muchas de estas compañías ferroviarias han implementado soluciones automatizadas de inspección ultrasónica para detectar fracturas ferroviarias, así como otras anomalías y defectos. Estos han demostrado ser excelentes cuando hay miles de kilómetros de rutas que necesitan inspección regularmente.

De la alta velocidad a las inspecciones ferroviarias presenciales

Luego, cuando se descubre una sección cuestionable de la vía, se puede enviar un inspector ferroviario a esta ubicación para una inspección visual cercana y en profundidad.

Pero hay límites en la cantidad de seguimiento que un inspector puede visitar y examinar de manera confiable durante un solo turno. No sólo eso, sino que cuando se encuentran defectos superficiales, pueden o no ser detectados, dependiendo de cuán visualmente visibles sean.

A menudo, las pequeñas fracturas, la fatiga del metal, así como los cambios dimensionales y posicionales pueden pasar desapercibidos, expandiéndose hasta el punto de falla antes de que llegue la próxima inspección programada.

Ensamblaje de unión pernada en rieles, cuya falla puede provocar el descarrilamiento

Además, las inspecciones visuales pueden ser desafiantes desde una perspectiva de documentación, y cada inspector decide subjetivamente si se debe revisar o no un componente ferroviario o una sección de vía.

De lo contrario, no se dispondría de mediciones cuantificables a partir de ese momento, dejando un punto ciego potencialmente arriesgado en los registros de inspección de seguridad.

Sección dañada de la vía férrea

Donde el escaneo 3D entra en escena

Por esta razón, cada vez más inspectores ferroviarios han comenzado a recurrir a los escáneres 3D portátiles profesionales como una solución para llenar el vacío de una manera eficaz y oportuna.

Pero para muchos inspectores ferroviarios, los beneficios de tales dispositivos se ven disminuidos por la idea de tener que llevar consigo no solo el escáner, sino también una computadora portátil, así como un paquete de energía y cables.

Siguiendo el ejemplo de los especialistas en control de calidad, los inspectores ferroviarios están descubriendo el Artec Leo como una adición ideal a su caja de herramientas de inspección visual. Al igual que los sistemas de inspección ultrasónica de rieles, el Leo es una solución para ensayos no-destructivos (END).

Artec Leo: un escáner 3D como ningún otro

Pero a diferencia de los sistemas de inspección ultrasónicos basados en rieles, así como otros escáneres 3D, el Leo es 100% inalámbrico y portátil, con su propio paquete de energía autónomo y pantalla táctil, lo que le brinda la capacidad de capturar cualquier sección sospechosa de la pista en cuestión de segundos, con niveles submilimétricos de precisión.

Después de ver un creciente nivel de demanda de los especialistas en inspección ferroviaria, el embajador de Artec, GoMeasure3D, decidió poner al Leo a prueba y ver qué tan bien este inigualable escáner 3D podía enfrentar el desafío.

Art Pekun, especialista en escaneo 3D de GoMeasure 3D, escanea una sección de riel con Artec Leo

En sinergia con el software Artec Studio, la capacidad del Leo para producir rápidamente informes de inspección definitivos y detallados lo hace aún más valioso desde el punto de vista de la auditoría y el cumplimiento.

Y cuando se usa junto con Artec Cloud, un inspector ferroviario puede escanear continuamente cualquier cosa, desde rieles hasta interruptores y ruedas de vagones; y enviar esos escaneos a la nube para procesarlos y compartirlos con colegas.

Por ejemplo, después de capturar una sección específica de la vía para su inspección, puedes continuar escaneando sujetadores, juntas, barras de camillas, etc., mientras un ingeniero u otro inspector en la oficina realiza inspecciones de mapeo de distancia de superficie en los rieles que hayas escaneado unos minutos antes.

Revisión de una sección escaneada del riel en la pantalla táctil del Leo

Estos escaneos del Leo se pueden comparar con modelos CAD de referencia para verificar si los rieles o cualquiera de las otras partes están dentro de las tolerancias aceptables.

Los mapas de calor, fáciles de leer, te muestran de un vistazo cualquier variación del modelo de referencia, hasta niveles submilimétricos. Con el Leo y Artec Studio, incluso puedes crear tu propio conjunto de modelos de referencia CAD utilizando la funcionalidad del software de escaneo-a-CAD.

Monitoreo de cambios a lo largo del tiempo con el Leo

Al utilizar el Leo para documentar completamente todas las geometrías de la superficie de cualquier tramo específico de la vía, así como todo tipo de componentes ferroviarios, los inspectores ferroviarios pueden hacer fácilmente lo que los fabricantes de aviones han estado haciendo para probar el rendimiento estructural a largo plazo de las alas y fuselajes: análisis de cambio en el tiempo.

Comparación del mapeo de distancia de superficie de Artec Studio de dos escaneos de los mismos rieles, pero hechos con meses de diferencia: frío por la mañana vs. día caluroso de verano

Tales análisis no sólo determinarán si se han excedido las tolerancias, o están a punto de hacerlo, sino que también ayudarán a determinar si la causa puede estar en otra parte.

Por ejemplo, si el ancho de vía comienza a superar las tolerancias aceptables al pasar unos meses, es probable que se deba a una profundidad o drenaje insuficiente del balasto de la vía subyacente.

Mapeo de distancia de superficie de Artec Studio que muestra variaciones entre secciones de rieles

Para los usuarios que exigen niveles aún más altos de potencia y flexibilidad de escaneo a inspección, el software Artec Studio ofrece una integración perfecta con la solución líder en la industria Geomagic Control X.

Con un solo clic, recibirá informes de inspección completos sobre uno o hasta docenas de escaneos, todos generados entre bastidores y listos para compartir con sus colegas, con la gerencia, con las compañías de seguros, etc.

Geomagic Control Xcompara los datos de escaneo reales del Leo con un modelo de referencia CAD, que permite mediciones de GD&T como planicidad, perfil de superficie, angularidad al CAD y paralelismo.

Cuando ocurre un desastre: cómo Leo ayuda a reconstruir incidentes ferroviarios

En el caso imprevisto de que ocurra un descarrilamiento u otro accidente ferroviario en cualquier lugar a lo largo de las líneas, los especialistas e investigadores ferroviarios pueden confiar en el Leo para echar una mano. Cada sección de vías rotas, uniones o balastos aplastados en la escena del accidente se pueden capturar en minutos.

Y al escanear estos objetos con el Leo, incluidos los vagones destrozados, los reconstructores e investigadores de accidentes ferroviarios pueden utilizar los modelos 3D resultantes para documentar y analizar cualquier descarrilamiento y punto de impacto, así como la deformación por aplastamiento; todo lo cual proporcionará información crucial necesaria para reconstruir cada etapa del accidente, de principio a fin.

Descarrilamiento de trenes en Tailandia, con daños sustanciales a las vías, el balasto y vagones

Combinación de Leo con otros escáneres 3D

Cuando llega el momento de escalar hacia arriba o hacia abajo para escanear objetos muy grandes o muy pequeños, también están el Artec Ray II y el Artec Space Spider, dos escáneres 3D que se han utilizado en inspecciones, análisis forenses y en otras industrias durante años.

Con el Ray II, puedes capturar objetos grandes (como vagones) o incluso escenas enteras desde una distancia de hasta 130 metros, con niveles de precisión de ingeniería. El Space Spider sobresale en el escaneo de objetos pequeños, por ejemplo, para capturar marcas diminutas de herramientas de metal sobre metal en escenas de accidentes, pequeñas grietas, fracturas submilimétricas, etc.

El software Artec Studio hace que sea muy fácil combinar escaneos del Leo, Ray II y Space Spider en uno o más modelos 3D de alta precisión de secciones pequeñas o grandes, o rieles o componentes, hasta escenas completas de accidentes, incluidos los vagones destrozados o intactos, el paisaje circundante y todo lo que hay dentro de él.

A partir de ahí, puedes ejecutar informes de inspección, así como crear diagramas aéreos milimétricos perfectos y secciones transversales de rieles, componentes, vagones y más.

Escaneo 3D para ingeniería inversa de componentes ferroviarios heredados internamente

Las compañías ferroviarias pueden aprovechar aún más el ROI de sus escáneres Leo u otros escáneres 3D de Artec al usarlos para realizar ingeniería inversa de partes y maquinaria. En las décadas transcurridas desde que salieron de la línea de montaje, muchos miles de componentes han dejado de fabricarse.

Un candidato bienvenido para la ingeniería inversa: un antiguo conjunto de acoplamiento de tranvía

A menudo, cuando un engranaje o válvula crítica, sin mencionar un conjunto complejo como una caja de engranajes, falla y no se puede encontrar en el mercado, la recomendación más común, aunque costosa, es reemplazar toda la máquina por una nueva.

Pero con el Leo o uno de los otros escáneres 3D, dependiendo del tamaño de lo que estés escaneando, puede capturar digitalmente estos mismos objetos heredados en minutos y luego recrearlos tú mismo, primero en CAD y luego en el mundo real, ya sea a través del fresado CNC, la impresión 3D, la fundición u otro medio.

Conclusión

Para la inspección ferroviaria 3D y mucho más, el Leo y los otros escáneres de la familia de escáneres 3D profesionales de Artec abren fácilmente un amplio horizonte de posibilidades de inspección e ingeniería inversa para ti y tu empresa en los años venideros.