Diagrama esquelético de una locomotora CC-CC:

Recordar que éstas situaciones cinéticas y enlaces de los elementos dependen del diseño elaborado por el fabricante. No necesariamente intervienen los mismos elementos en cada tipo de locomotora.  En éste diagrama referimos los elementos y  equipos que componen sus  sistemas así como  enlaces directos e indirectos (mecánicos  y/o  eléctricos)  para el funcionamiento normal  de las locomotoras. Tiene como parte principal el grupo electrógeno (motor Diésel-generador principal).  El primero le brinda la energía mecánica  por acoplamiento directo, rígido o semirrígido y  éste   se  enlaza  a los motores de tracción por medio de conexiones eléctrica  (contactores de gran potencia).  Son movidos por el motor Diesel: el generador auxiliar, el generador excitador del generador principal  y  por medio de una transmisión por  árbol  longitudinal (generalmente con  acoplamiento tipo cardánico) a la caja de engranes o  reductor para  dar movimiento al/a los ventilador/es  en  los sistemas de enfriamientos  de agua y lubricación  del motor Diésel  Este último  también  comanda la conexión del compresor para los sistemas de aire de control y  de freno de las locomotoras y/o  tren. Generalmente por medios mecánicos  está acoplado  al sistema de engranes  el soplador o sopladores  según diseño  para la ventilación forzada  de los motores de tracción.

Enlaces eléctricos entre los sistemas auxiliares que componen en el funcionamiento de la locomotora. 

Entre conjunto de baterías y el generador principal para que éste último haga función de motor de arranque de excitación serie.

Baterías.

Generalmente están situadas en la parte delantera de la locomotora o debajo del chasis próximo al tanque de combustible. Tienen las funciones  de proveer la energía necesaria al  generador principal en función de motor serie para la puesta en marcha del motor Diésel por medio del circuito eléctrico de mando (C.E.M.) y alimentar todo el circuito de control mando y luces,  reponiendo su energía por medio del generador auxiliar auxiliada por el Regulador de Voltaje. después de finalizada la puesta en marcha del motor Diésel. En algunos diseños de circuitos se utiliza también la excitatríz como motor de arranque conjuntamente con el generador carga baterías. Debe mantenerse la relación entre el 10 % del sistema de cargas de la batería con relación a su capacidad en amperios/horas.

Nota: El generador carga baterías debe tener una potencia del 10 % de capacidad de las baterías para su carga en diez horas  

El reóstato de cargas: (a estudiar más adelante) mediante su conexión hidráulica (servo motor) a la  bomba de aceite movida por el motor Diésel, recibe las señales de variaciones de potencia provenientes de las entradas y salidas de los trabajos que ejercen  los componentes del sistema por necesidades propias de la locomotora  (ejemplos: compresor, ventiladores. Etc. Cargas de procedencia eléctrica como de mecánica). Ejecuta un  movimientos angular que intercala o reducen resistencia al circuito de excitación de la excitatríz del Generador principal con la correspondiente disminución o aumento de la  potencia respectivamente. El excitador del Generador principal también esta accionado por el motor Diésel y recibe las señales eléctricas del gobernador para controlar la corriente de excitación y crear la característica especial tipo hiperbólica del Generador Principal.

El circuito eléctrico de control (C.E.C.) Es el encargado por diseños alimentar eléctricamente los diferentes aparatos y controles que ejecutan el correcto trabajo de las locomotoras Se pudiera afirmar que es el conjunto de relés, contactores, cables, dispositivos de protecciones, de ajustes:  tales como resistencias, bobinas, mecanismos, dispositivos  electrónicos etc. los cuales pueden ser por medios  automáticos  o a voluntad del operario. Además combina y ejecuta el punto de aceleración escogido   por el maquinista con relación a la potencia necesaria. y entre la relación potencia mecánica y potencia eléctrica del grupo electrógeno.

Diagrama esquelético de una locomotora (éste como ejemplo didáctico)

Nota: La enumeración de los motores de tracción se realizan siempre desde la cabina del maquinista hacia atrás en orden creciente para la normalización de la técnica en locomotoras.

Tren suspendido

Es utilizado en ciudades con gran concentración de vehículos y personas para aliviar el tránsito por las calles. Generalmente está suspendido por un sistema tipo mono raíl por donde sus ruedas acopladas por motores eléctricos realizan las funciones de trasladar el tren por los referidos raíles desde una estación a la próxima en un mismo nivel. Generalmente están  diseñados por vías paralelas para usar las mismas estaciones en ambos sentidos de dirección. Los hay también que son movidos por ventiladores acoplados al tren y que insuflan ese aire a unas especies de velas para realizar el movimiento de traslación.

 Sistema de acoplamiento de los motores de tracción a los pares de ruedas del sistema de suspensión del tren.

Vista general del tren suspendido

Tren por cremalleras

Tren por cremalleras

Se denomina ferrocarril de cremallera a un tipo particular de ferrocarriles  que basa su funcionamiento en el acople mecánico con la vía por medio de un tercer carril  dentado o «cremallera”. Utilizados en grandes pendientes en zonas montañosas. Algunos pueden ascender alturas superiores a  2000 metros sobre el nivel del mar dado su seguridad. Uno de ellos el  más elevado del mundo en  Swisa que alcanza  2,l00 metros de altura con una inclinación hasta de un 48 %. Desde el Lago de los cuatro Cantones hasta el Monte Pilatos en  los Alpes Suizos  haciendo transitables las montañas de éste país. Es considerado el más elevado del mundo con más de 100 años de su construcción y aún posee los mismos raíles desde sus inicios hasta la fecha.

Existen muchos trenes famosos con éste tipo de conexión mecánica para salvar tantos distancias como inclinaciones muy difíciles de alcanzar, principalmente en los países donde su geografía es compartida con altas cumbres. Para lograrlo existen varios tipos de cremalleras para el citado enlace o conexión   mecánica del tren.

Tren del Ferrocarril del corcovado de Río de Janeiros para el uso de transportación a los turistas que deseen ascender a las elevaciones de tan atractivos lugares.

Locomotoras por Levitación magnética o “Maglev”. (Magnetic  levitation). (Foto7)

Su funciona­miento es por  medio de campos magnéticos que hacen fluctuar el tren encima de la línea sin necesidad de usar ruedas lo que hace disminuir la fricción. Usan motores abiertos o desarrollados denominados también motores lineales (más adelante se abordará ese tema tan interesante). Existen pocos sistemas “Maglev” en operación por su costo tan elevado, este fue desarrollado por los japoneses y alcanzó una velocidad de 552 klms/horas.

Las locomotoras eléctricas: (Foto 6). Son alimentadas por un circuito mediante catenarias coloca­das en el techo  o por un tercer carril desde las ruedas hacia los motores, la operación de los equipos ferroviarios con éste tipo de transmisión se abarata prácticamente, todos los trenes de alta velocidad y largas distancias usan las locomotora eléctricas por no tener que transportar a bordo tan cantidad de combustible para tanto desempeño.

 

Locomotoras a turbina de gas (foto 5).  Fueron desarrolladas  al final de la segunda guerra mun­dial  y su auge fue desapareciendo por el incremento del precio de los crudos del petróleo y por el  gran ruido producido  por ser  del tipo motores a reacción o jet  los cuales movían un generador a velocidad constante y de éste a las motores de las ruedas (con semejanza a la transmisión Diesel  eléctrica).

En la actualidad se prueba en Rusia nueva tecnología para las locomotoras  a gas que logra arrastrar un tren de 16000 toneladas, denominada GT1 propulsada por gas natural. Consta de dos secciones una con la turbina de gas y la otra para el depósito de combustible para 17 toneladas de gas natural comprimido, lo suficiente para recorrer 750 kilómetros con una potencia en la turbina de 8300 kilowatts  puede alcanzar una velocidad máxima de 100 kilómetros/horas.  Posee un peso de 300 toneladas. Hizo su prueba con 170 vagones de material rodante con carga completa con el peso referido.

Diésel eléctricos: Locomotoras TE114K de fabricación soviética. Posee motor Diesel acoplado al Generador Principal de CA convirtiendo la energía mecánica en eléctrica y por medios de circuitos rectificadores y conectores o contactores alimentar los motores eléctricos de tracción de CC (Foto 4)

Diésel hidráulica El motor Diesel mueve un mecanismo denominado “convertidor de torque” que consisten en tres partes: dos en movimientos y la tercera es fija, todas ellas trabajan dentro de una caja de aceite y por medio de una bomba hidráulica el líquido es forzado a salir produciendo el movimiento de una turbina y a su vez a las ruedas, después ese aceite es bombeado de nuevo hacia adentro de la caja repitiendo el ciclo. Generalmente usan mecanismo en las ruedas para el movimiento (manivelas y ejes excéntricos)

El transporte por ferrocarril es mucho más eficiente desde muchos puntos de vista: energéticos- económicos y en el precio de sus transportaciones,  más rentable que el transporte por carretera.

Se pueden enumerar las siguientes:

a.-Mayor capacidad de carga por eje.

b.-Transporte de grandes volúmenes.

c.-Menor tasa de accidentabilidad: La de los camiones es 21 veces mayor al transporte ferroviario.

d- Ahorro de combustible:

e.- Rendimiento por Litro de Combustible Ferrocarril  =  147 Ton / Km

f.- Rendimiento por Litro de Combustible Camión  =  37 Ton /- Km

g.- Acceso directo a los principales puertos del país.

h.- Menor cantidad de emisiones contaminantes: De acuerdo a la Agencia de protección del medio   ambiente. (USA)

i.- El modo ferroviario reduce la contaminación de monóxido de  carbono  en 2/3 respecto del camión.

j.- Menor ocupación de superficie.

l.- Apoya la reducción de la congestión de las carreteras.

m.-Evitar colapso de la operación en puertos.

LOCOMOTORAS    

Las primeras locomotoras se concibieron con la fuente de energía a vapor (también conocidas como de combustión externa) y fue muy trabajada en labores de extracción de minerales. Era la solución de la época y de ahí en adelante su clasificación se realiza por relación a su forma de propulsión. 

Es un equipo ferroviario que ofrece la energía para el movimiento propio como del tren a mover tanto de cargas como de pasajeros y mixtos; las del tipo "Diésel eléctrica" son de potencia constante en todas las gamas de velocidades que transita ya sea en perfiles ascendentes o descendientes. Es muy conveniente aplicar las cargas máximas de su diseño para la tracción de trenes disminuyendo así  pérdidas y  eficiencia,  por lo que hay que tener muy en cuenta al calcular su peso a arrastrar que sus parámetros no sean por debajo del mínimo, ni por encima del máximo requerido por su cálculo y construcción. Trabajar fuera de esas gamas de velocidades y potencia aumenta el consumo de combustible y acarrea problemas en la presión de combustión de los cilindros del motor Diésel con la  correspondiente humareda en el escape que de continuar puede producir secuelas muy dañinas en los sistemas del motor Diésel. 

El ferrocarril

El ferrocarril:
Suceso que modificó la vida y facilitó un vertiginoso desarrollo a la humanidad. Tuvo sus inicios en la Europa y posteriormente en el resto del mundo obteniendo ese privilegio por  permitir el movimiento de grandes volúmenes y masas de mercancías, uniendo las industrias con el campo y puertos, portador de correos,  productos alimenticios e  inclusive tropas y materiales bélicos. Cuando se habla de transporte masivo él tiene un lugar cimero e imperecedero en la historia,  acercó  latitudes y longitudes, de una pequeña cantidad de mercancías a miles de toneladas y de un limitado grupo de viajeros por razones económicas o de placer lo multiplicó velozmente de forma  extraordinaria,  se sumó en la ayuda y desarrollo de la sociedad en todos los campos de las ciencias y las técnicas recorridas y por recorrer. Ejemplos por miles y no menos notorios como la expansión de la América desde el Océano Atlántico al Océano Pacífico en que sus distancias fueron cubiertas con relativa comodidad, seguridad y con un relativo aumento de la velocidad. Tuvo gran repercusión en el desarrollo de la Europa y mucho más en nuestra américa. Nacido en el siglo XIX con desarrollo transitorio, cruzó desiertos, perforó montañas, subió  altos relieves hizo su reflejar en  los grandes ríos como paisaje propio al cruzar sobre ellos. 
Muchos sus detractores por intereses mezquinos pero felizmente tuvo sus antagónicos y ahora como Fénix resurge siendo su canto más hermoso y sus plumajes más brillantes para demostrar al mundo que no ha muerto que ahora vive y vivirá más, serán tan hermosos como antes con su espectacularidad y muy  espléndidos con sus líneas y armonías  invitando a las viejas y nuevas generaciones compartir su resucitar. No dejemos repetir la historia permita que su desarrollo sea perenne. Las locomotoras son derroche de técnicas y genialidades con el tiempo  evolucionaron y seguirán convirtiéndose  en verdaderas  joyas creadas por el tesón, el amor por el desarrollo y los deseos de preservar una tecnología que supo en todos los tiempos ser verdadero copartícipe de la inteligencia del hombre y sus deseos de ayuda y prosperidad,