Tendencia del vehículo ferroviario Nuevos sistemas de tracción. Los vehículos ferroviarios estándar. Materiales especiales para los vehículos ferroviarios. Se le conoce como material rodante a todos los tipos de vehículos dotados de ruedas capaces de circular sobre una vía férrea cuyo principal objetivo es trasportar diferentes tipos de cargas. Los mismos se pueden clasificar de muchas formas, aunque los criterios fundamentales para clasificar el material rodante suelen ser su capacidad tractora y su uso comercial. En este artículo de divulgación tecnológica/científica se presentan varios aspectos del material rodante tales como: tipos de trenes, ventajas y desventajas de cada uno de ellos, características y partes del material móvil ferroviario y tipos de material móvil remolcado
Principales tendencias mundiales del transporte ferroviario son: 1.
Trenes más grandes/ más largos.
2.
reducción de costos operacionales
3.
Mejoras en seguridad.
4. Mejoras en los niveles de servicio: trenes más rápidos con mayores frecuencias en los servicios, y el mejoramiento en el cumplimiento de los horarios establecidos. Succión de costos operacionales y de mantención. Las principales tendencias de futuro para el modo ferroviario incluyen: Interoperabilidad, alta velocidad, eficacia y competitividad. Interoperabilidad: la mayoría de las redes europeas fueron construidas bajo la perspectiva de los intereses nacionales y poseen diferencias significativas en sus características de electrificación y señalización y de ancho de vía. Por ello, la eliminación de las fronteras no ha supuesto en sí misma una ventaja competitiva para el ferrocarril (a diferencia de lo ocurrido con otros modos de transporte) dadas las numerosas barreras técnicas y reglamentarias, que conlleva el cambio de una administración a otra, y la ausencia de una interoperabilidad total del material rodante. Consecuentemente, el desarrollo tecnológico de los próximos años deberá contribuir al logro de una interoperabilidad completa entre infraestructuras, vehículos, etc.
Mediante el despliegue del sistema de gestión de tráfico, la integración de las características de diseño y construcción de las vías, y las especificaciones del material rodante en consonancia con las directivas relativas a la interoperabilidad de los sistemas ferroviarios transportes europeos y de alta velocidad y convencionales. Alta Velocidad: sí hoy en día, son cada vez más las voces que pronostican al tren como el transporte del siglo XXI, sin duda se debe en buena medida al impulso tractor ejercido por la propia alta velocidad ferroviaria que entra ventajosamente en competencia con los demás modos de transporte y constituye, juntamente con la interoperabilidad, otra de las tendencias de futuro por la que claramente apuestan los expertos del sector. El desarrollo futuro de los trenes de alta velocidad requiere a su vez de diversos avances en sistemas de alto nivel tecnológico La intermodalidad, es, sin duda, una de las claves para la solución de este problema por sus incuestionables ventajas en cuanto a ahorros energéticos, rentabilidad, seguridad y respeto al medio ambiente. El ferrocarril posee, en este contexto, un enorme potencial por sus evidentes cualidades, y su capacidad de interactuar con el resto de los modos y absorber cuotas importantes del transporte. Eficacia y competitividad: al referirnos a la eficacia y competitividad deberíamos hablar más que de una tendencia de una presión constante o de una estrategia omnipresente y de la máxima importancia en la fabricación de vehículos ferroviarios. La visión aportada desde el estudio marca la necesidad de materialización de aquí al 2015 de soluciones a los siguientes temas: Disminución de precio, plazo y peso Desarrollo de nuevos materiales fácilmente conformables y de bajo costo.
NUEVOS SISTEMAS DE TRACCIÓN. Los sistemas de tracción transmiten el par generado por el motor a las ruedas a través de una o varias reductoras, que normalmente funcionan a grandes velocidades. Es la tracción lo que provee la energía para que las composiciones, bien sean autopropulsadas o bien remolcadas, puedan desplazarse a lo largo de la vía férrea.
Para ello existen diferentes mecanismos, los que se denominan tracción diesel y tracción eléctrica, en el caso de a tracción diesel, que todo se reduce a producir energía eléctrica para alimentar los motores de tracción (que son siempre motores eléctricos), siendo estos motores los que están acoplados a los ejes para producir el desplazamiento. Así, se encuentran locomotoras diesel y locomotoras eléctricas que son las encargadas de traccionar el material remolcado, mientras que en material autopropulsado si consiste en tracción eléctrica (tomando la energía mediante catenaria o bien mediante tercer carril) las composiciones se denominarán unidades de transporte (UT), mientras que si llevan un motor diesel (o varios) se las denominará automotores. Tipos de tracción: tipos principales de tracción ferroviaria: Eléctrica: la fuente de energía eléctrica es externa (catenaria, tercer rail y alimenta directamente o mediante transformadores o convertidores (las más recientes con tecnología IGBT) alimenta el o los motores de tracc ión eléctricos. Diésel-hidráulica: uno o varios motores diésel accionan los ejes. La transmisión es generalmente por turbinas hidráulicas. Diésel-eléctrica: un motor diésel mueve un generador eléctrico que, directamente o mediante un rectificador alimenta el o los convertidores y el o los motores eléctricos de tracción. A estos últimos se les denomina generalmente motores de tracción para diferenciarlos del motor diésel del generador eléctrico. La mayoría de las locomotoras pesadas diésel desde los años 1960 son diésel-eléctricas. Dual, híbrida, o eléctrico-diésel: existen dos fuentes alternativas de energía: (1) corriente eléctrica externa o (2) un motor diésel que actúa como grupo electrógeno. La tracción dual puede considerarse como una tracción diéseleléctrica en la que en tramos electrificados se puede prescindir del grupo electrógeno diésel. La disminución del peso de los equipos de tracción debido a los avances en la electrónica de potencia y de los motores, permite cada vez más abordar esta alternativa, especialmente interesante para redes parcialmente electrificadas y para tráficos en terminales de mercancías. Varios fabricantes importantes como Bombardier y Siemens utilizan los términos tracción dual y tracción híbrida como sinónimos.
Materiales especiales para los vehículos ferroviarios Las partes más importantes de un material móvil ferroviario son las siguientes: • Caja: en su interior se sitúan los viajeros, la mercancía, los motores, etc., según
el tipo de vehículo (coche, vagón o locomotora). • Bastidor: es la estructura metálica o armazón formada por el bogie, que sirve
como elemento de fijación de los ejes, las ruedas, los motores de tracción y las suspensiones, entre otras partes. • Larguero: elemento longitudinal que forma parte de la estructura del bastidor de
un vehículo. • Traviesas extremas o cabeceros: elemento estructural situado en el extremo del
bastidor de un vehículo que une los largueros de forma perpendicular a éstos y, que soporta normalmente los aparatos de choque y tracción. Al conjunto de elementos que configuran la caja del vehículo sobre la traviesa extrema se le denomina “testero”. • Suspensión: la caja transmite las cargas a las ruedas a través de la suspensión.
La suspensión ferroviaria es doble: primaria y secundaria. La suspensión primaria tiene como misión absorber las irregularidades del carril y deformaciones geométricas de la vía, está situada entre las cajas de grasas y el bastidor del bogie o en el caso de los vagones de 2 ejes, entre la caja de grasa y el bastidor del vehículo. La suspensión secundaria es la encargada de absorber los movimientos verticales y laterales del bogie con respecto al bastidor del vehículo; además, sirve de apoyo de éste con el bastidor del bogie. • Cajas de grasas: las cargas de la caja pasan al bastidor, del bastidor a la
suspensión y de ésta a las manguetas de los ejes a través de las cajas de grasas. Son unos recipientes metálicos que contienen lubricantes y llevan encajado un rodamiento en el apoyo de las cargas sobre los ejes. • Rodadura: permite que el vehículo se mueva sobre la vía. Puede estar formada
por ejes independientes o bogies. Para el desplazamiento de los vehículos son necesarios los órganos de rodadura que están compuestos por: — Eje: pieza cilíndrica de acero en la que se montan las ruedas, en los extremos
están las manguetas que van dentro de los rodamientos y éstos en el interior de la caja de grasa. En algunos vehículos están instalados discos de frenos. Para aligerar la masa no suspendida, a veces se utiliza un mecanismo consistente en un taladro a lo largo
de todo el eje. Las manguetas son la parte de los ejes sobre la que se acopla la pista interior del rodamiento permitiendo su giro. Normalmente se encuentran en los extremos del eje (caja de grasa exteriores). — Bogie: es el conjunto de elementos constituidos por el bastidor con elementos
de suspensión, rodadura y freno. Generalmente, este bastidor suele tener una forma de H cerrada o abierta. En algunos vehículos el bastidor se utiliza para depósitos auxiliares de aire. — Rodamientos: permiten el giro de la mangueta con el mínimo rozamiento
posible y están lubricados habitualmente con grasa consistente. — Caja de grasa: son los elementos que contienen los rodamientos; están
situadas en torno a la mangueta del eje y, sobre ellas, descansa el peso del vehículo a través de la suspensión. — Ruedas: son los elementos de forma circular que giran con su eje, teniendo su
superficie de contacto con forma troncocónica. Éstas permiten el movimiento y guiado del vehículo. Actualmente, las ruedas son de tipo monoblock, esto quiere decir, que están fabricadas de una sola pieza. La rueda tiene tres zonas diferenciadas. La llanta es la superficie de rodadura, que presenta una forma concreta llamada perfil, que es ligeramente cónico y tiene la función de realizar el guiado, existiendo distintos tipos de perfiles dependiendo de la velocidad, el diámetro, la masa, la solución de amortiguación, etc. La parte central de la ruedas se llama cubo. Esta es la parte que se cala en la mangueta del eje. El velo es la zona de la rueda que une la llanta con el cubo, puede ser plano o presentar un prominencia, que disminuye la masa no suspendida, manteniendo o aumentado su resistencia lateral.
Evolución y estructura del vehículo ferroviario Evolución:
El primer tren o ferrocarril:
El primer medio de transporte que usó ruedas montadas sobre rieles y que utilizaba la fuerza motriz proporcionada por la máquina de vapor, fue diseñado por el inglés Richard Trevithick, el 24 de febrero de 1804, al adaptar la máquina de vapor utilizada desde principios del siglo XVIII. La usó para bombear agua y así tirar de una locomotora que hizo circular a una velocidad de 8km/h. Este se puede considerar el primer tren y fue usado para transportar 10 toneladas de acero y 70 hombres, sobre una vía de 15 km, desde la fundición de Pen-y-Darren, en el sur de Gales.
Órganos Suspensión y de Enganche Un tren está compuesto por un vagón y un semirremolque, caracterizada porque, la plataforma del tren, contiene una cuna a la cual va enlazado el soporte de enganche y porque el enlace entre la cuna y el soporte se realiza mediante cuatro elementos articulados, simétricos dos a dos con relación al plano longitudinal de simetría del tren y compuesto cada uno por dos pequeñas bielas que presenta a cada extremo unas perforaciones paralelas cuyos ejes son sensiblemente
perpendiculares al eje longitudinal de las pequeñas bielas, siendo iguales las longitudes entre ejes de perforación en las dos pequeñas bielas, estando montadas estas dos pequeñas bielas por otra parte en uno de sus extremos sobre un eje común alrededor del cual pueden girar libremente, y fijadas al otro extremo sobre dos gorrones perpendiculares al plano de simetría longitudinal del tren hallándose sustentados dichos gorrones además por el soporte
Órganos de Rodamiento El rodamiento, elemento mecánico poco conocido, es parte integral de nuestra vida cotidiana y profesional. No conocemos necesariamente su aspecto, su uso, ni su composición. Rodamiento El rodamiento es un órgano básico que realiza una conexión móvil entre dos elementos de un mecanismo en rotación uno con respecto al otro. Su función es permitir la rotación relativa de estos elementos, bajo carga, con precisión y con una fricción mínima. ¿Dónde se encuentran los rodamientos? En cualquier mecanismo puesto en rotación.
Vagón de carga En los inicios del ferrocarril la mayoría de los vagones de mercancías no incorporaban bojes, tenían dos ejes y eran de muy simple construcción. La mayoría eran vagones simples de caja de madera, sin especialización según la carga. En países como Alemania surgieron compañías de gran tamaño que se dedicaban exclusivamente al alquiler de vehículos de mercancías. Las velocidades se mantenían en torno a los 32 km/h. La introducción de bojes y de frenos de aire comprimido a partir de los años 1920 permitió aumentar la velocidad mientras se mantenía la seguridad. Los actuales vagones de mercancías suelen estar homologados a velocidades en torno a 120 km/h y algunos están equipados con GPS y transpondedores. La DBha introducido vagones de mercancías en líneas de alta velocidad a velocidades cercanas a los 200 km/h. La construcción de vagones de ferrocarril tiene que estar basada en la estandarización, ya que es habitual que circulen por diferentes países con redes ferroviarias diferentes.
Coches de pasajeros Los coches de pasajeros tienen como única finalidad el transporte de personas y su equipaje. Su interior puede estar distribuido de varias formas, entre las que las más habituales son: Tipo compartimentos: Un pasillo lateral da acceso a diferentes departamentos independientes con dos filas de asientos enfrentadas Tipo salón: Un pasillo central y asientos en perpendicular a la vía, todos en la misma estancia Tipo ferrocarril suburbano: Un único espacio con asientos en paralelo o en perpendicular a la vía, preparado para llevar pasajeros de pie
Es también habitual que el número de asientos por fila sea 3, 4 o 5, y que cada asiento o grupo de asientos dispongan de una mesilla. Los coches de viajeros pueden tomar el suministro de electricidad (necesaria para calefacción, iluminación, vídeo y otros servicios) conectándolos a través de una manga (cable grueso dispuesto al efecto) a una locomotora o un furgón generador, o a través de un generador que acciona uno de los ejes del coche. Los modernos suelen tener aire acondicionado o ventanas que se pueden abrir (a veces las ventanas se bloquean por seguridad), o ambos. También pueden proporcionar varios tipos de instalaciones de aseo. Los coches de pasajeros, en la mayoría de los gálibos de vía ancha, pueden ser construidos con dos pisos. A menudo, aunque no siempre, los coches de un tren están unidos entre sí por un paso cerrado por conexiones flexibles y una pasarela por la que se puede pasar de un coche a otro. En ocasiones, especialmente
cuando se emplean ramas, se puede circular por los coches que componen una rama, pero no se puede pasar de una rama a otra. La unión entre un coche y otro, además del acople, suele incorporar dispositivos que evitan que los coches se dañen excesivamente entre sí en caso de colisión.
Utilización de material rodante El material remolcado es el material rodante ferroviario autónomo que puede acoplarse con otros para formar un tren y que no tiene tracción propia. Existen, principalmente, tres tipos: Los vagones de mercancías. Los coches de pasajeros. Los furgones. En la jerga ferroviaria se denomina vagón exclusivamente a los de mercancías, y es incorrecto el uso de «vagón de pasajeros» por «coche de pasajeros». Existen otros tipos de vagones minoritarios, como las resinas, que se utilizan para trabajos y mantenimiento sobre la vía. Para crear un tren necesitan ser traccionados por una o varias locomotoras. Dentro del transporte por ferrocarril se llama material rodante o material móvil a todos los tipos de vehículos dotados de ruedas capaces de circular sobre una vía férrea, considerándolos como vehículo aislado. Una composición de tren —también denominada formación y, fuera del ámbito ferroviario, tren — es uno o más vehículos que forman un tren. En el ámbito ferroviario la palabra tren se aplica a una composición formada, con una estación de salida, un horario y un itinerario establecido. También se utiliza para designar a servicios de tren que resultan peculiares por algún motivo, como el Tren a las nubes, Argentina. Por contrapartida a la composición de un tren, dos o más vehículos acoplados entre sí por cualquier circunstancia —maniobras interiores en la estación por clasificación, agrupación de vehículos estacionados, etc. — pero que no forman la composición de un tren propiamente dicha, se denominan corte de material.
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