En la constante carrera por hacer más seguro, eficiente y fiable el transporte ferroviario, investigadores de la University of Illinois Urbana‑Champaign han dado un salto significativo: la utilización de materiales inteligentes capaces de “recordar” su forma original para reforzar durmientes de hormigón frente a deformaciones y fisuras.
Redacción Mundo del Transporte
Este avance, que combina ciencia de materiales e ingeniería ferroviaria, abre una nueva vía de mantenimiento proactivo para las vías férreas.
¿Qué problema se aborda?
En las infraestructuras ferroviarias modernas, los durmientes de hormigón —esas piezas que soportan los raíles y mantienen la distancia y el nivel correctos— están sometidos a cargas muy intensas y repetitivas. Con el paso del tiempo, ese esfuerzo constante provoca que algunos se deformen, se agrieten o pierdan su geometría, lo que incrementa el riesgo de seguridad, mantenimiento y hasta del descarrilamiento de trenes.
Tradicionalmente, la solución pasa por un diseño robusto, por tensar previamente elementos de refuerzo (prestressed), por mantenimiento frecuente o por sustitución de piezas. Ahora bien, esos enfoques tienen límites tanto en lo técnico como en lo económico (y en lo disruptivo para la operación ferroviaria).
La solución: aleaciones con memoria de forma (SMAs)
El equipo liderado por el profesor Bassem Andrawes ha investigado la integración de las conocidas como SMAs (shape-memory alloys, aleaciones de memoria de forma) dentro de los durmientes de hormigón. Estas aleaciones se deforman bajo carga pero, al recibir calor por activación (en este caso vía calentamiento por inducción), retornan a su forma “almacenada” en su estructura metálica.
El método seguido por el grupo de investigación fue el siguiente:
- Colaboraron con el fabricante comercial de durmientes de hormigón Rocla Concrete Tie, Inc. para incorporar SMAs en piezas reales.
- Ensayaron diferentes longitudes de SMA dentro del durmiente para optimizar el efecto.
- Realizaron ensayos simulados de carga equivalentes al tráfico ferroviario, y observaron que los durmientes reforzados con SMAs recuperaban su forma original al ser activados por calor, cumpliendo e incluso superando los estándares de la American Railway Engineering and Maintenance‑of‑Way Association (AREMA).
Según Andrawes: “Estamos haciendo algo que creo que no tiene precedentes en ingeniería de transporte ferroviario… mostrar que nuestro diseño cumple con estándares industriales”.
Impactos potenciales en el sector ferroviario
Este desarrollo tiene implicaciones relevantes en varios planos del mundo ferroviario:
Seguridad: Al permitir que los durmientes recuperen su geometría tras la deformación, se reduce el riesgo de fallo estructural en vía.
Mantenimiento y coste de ciclo de vida: Menos sustituciones frecuentes de durmientes deformados, menor intervención operativa, menor tiempo de interrupción de vía.
Sostenibilidad: Mejorar la vida útil de los elementos de vía reduce el consumo de materiales nuevos, la huella de mantenimiento, y los costes asociados.
Escalabilidad industrial: El hecho de que el prototipo ya supere estándares industriales permite pensar en su adopción comercial, en colaboración con fabricantes de infraestructura. De hecho, el equipo ya planifica “llevarlo al punto en que pueda adoptarse por ferrovías” y está preparando ensayos con tráfico real en el centro de tecnología ferroviaria de la Federal Railroad Administration (EE.UU.).
Retos y consideraciones para la puesta en práctica
No todo es “plug and play”. Algunas cuestiones a considerar:
Coste y viabilidad económica: Incorporar SMAs y el sistema de activación (calentamiento por inducción) supone un coste adicional frente a durmientes convencionales. Será clave que dicho coste se compense vía reducción de mantenimiento o alargamiento de vida útil.
Instalación en red real: Las condiciones de vía real (clima, vibraciones, asentamientos del balasto) son más exigentes que un laboratorio. La transición del prototipo a la producción de masa requerirá validación a gran escala.
Accionamiento/control del sistema: El sistema de activación por calor debe integrarse sin perjudicar la operativa ferroviaria —idealmente sin necesidad de interrumpir el tráfico, y con un sistema de monitorización que diga cuándo activar las SMAs.
Compatibilidad con entornos europeos y latinoamericanos: Aunque la investigación se realizó en EE.UU., la adopción en redes europeas (y latinoamericanas) requerirá ajustes normativos, adaptación a los estándares locales y condiciones de vía específicas.
Integración con la infraestructura existente: En muchos casos, la vía ya instalada no permite intervenciones profundas sin detener el tráfico. La instalación de durmientes con SMAs podría utilizarse en nuevas líneas o como parte de renovaciones planificadas con mínima afectación operativa.
Claves para el futuro del sector
El avance de las SMAs en durmientes abre una vía interesante dentro de la evolución de los materiales ferroviarios. Algunas pistas que los responsables del transporte ferroviario y los gestores de infraestructura deberían considerar:
- Realizar pilotos de campo en líneas seleccionadas para evaluar la respuesta real bajo tráfico ferroviario pesado.
- Evaluar el coste total de propiedad (TCO) de estos durmientes frente a opciones convencionales, incluyendo costos de mantenimiento, sustitución, parada de vía, etc.
- Compatibilizar estos materiales inteligentes con los programas de digitalización e infraestructuras “inteligentes”: sensores que indiquen deformaciones, activación automática de SMAs, integración en el mantenimiento predictivo.
- Considerar la inclusión en eventos de renovación de vía, especialmente donde las cargas o las condiciones del terreno provocan deformaciones recurrentes de durmientes —un escenario habitual en vías de alta velocidad o con tráfico pesado.
- Desde un punto de vista regulatorio, impulsar la homologación de estos materiales en estándares nacionales e internacionales de vía férrea.
El empleo de aleaciones de memoria de forma representa un paso relevante hacia vías más duraderas y fiables en el ámbito ferroviario. Aunque todavía está en fase de transición del laboratorio a la aplicación industrial masiva, los resultados son prometedores y muestran que la ciencia de materiales puede ofrecer soluciones transformadoras para un sector tan conservador como el ferroviario. Para operadores, fabricantes de vía e instituciones de mantenimiento representa una oportunidad de mejora que, si se planifica adecuadamente, puede traducirse en una vía más segura, rentable y sostenible.
Referencias
https://techxplore.com/news/2025-10-alloys-railroad.html
University of Illinois Grainger College of Engineering
