Ferrocarriles

INTRODUCCIÓN A LA TRACCIÓN FERROVIARIA

1. DEFINICIONES PREVIAS:

Durante el curso se han venido desarrollando todos los elementos que componen la superestructura ferroviaria, así como afectan el paso de composiciones ferroviarias a ésta. Llegado a estas alturas del curso conviene conocer un poco sobre las composiciones que circulan sobre ella, de aquí nace la necesidad de exponer, como bien indica el título, todo lo referente a la tracción ferroviaria.

Antes de entrar de lleno en el asunto, quizá hay que empezar exponiendo tres definiciones que aparecen en el Diccionario de la Real Academia Española de la Lengua:

- Tren: Medio de transporte que circula sobre raíles, compuesto por uno o más vagones arrastrados por una locomotora.

- Tracción: Acción y efecto de tirar de algo para moverlo y arrastrarlo, y especialmente los carruajes sobre la vía.

- Composición: Conjunto de vagones que forman un tren.

2. MATERIAL:

Estas definiciones sirven para aproximarnos al tema que vamos a tratar, pero como definiciones de diccionario que son, no son lo suficientemente “ferroviarias” que deberían ser. En primer lugar cabe destacar que el término carruaje es un término anacrónico, prosiguiendo que en el argot ferroviario se debe diferenciar entre vagones de viajeros y vagones de mercancías. Los vagones de viajeros son conocidos como coches, mientras que los de mercancías sí que conservan este nombre. El remolque o tracción de los coches y vagones se realiza mediante una locomotora, de aquí surge el concepto de material remolcado que nos sirve para diferenciarlo del denominado material autopropulsado, que es un conjunto de coches (ya que este concepto es exclusivo de composiciones de viajeros) que poseen todos los elementos necesarios para su propio movimiento en ellos mismos. Así, podemos citar como ejemplo de ambos:

Continuamos profundizando un poco más en el tema porque cabe preguntarse: ¿De donde proviene la energía para que las composiciones, bien sean autopropulsadas o bien remolcadas, puedan desplazarse a lo largo de la vía? Pues existe lo que denominamos tracción diesel y tracción eléctrica, aunque como veremos a lo largo de estos apuntes, en el caso de la 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, encontraremos locomotoras diesel y locomotoras eléctricas que son las encargadas de traccionar el material remolcado, mientras que en material autopropulsado si estamos 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.

Debemos conocer qué ventajas e inconvenientes presenta cada material (material remolcado frente a material autopropulsado):

- El material autopropulsado posee todos los elementos necesarios para desplazarse y para frenarse en él, ya que en el remolcado es la locomotora la que le produce el movimiento y la que genera el aire comprimido que acciona los frenos.

- El material autopropulsado tiene una relación peso/eje menor que una locomotora, o sea, es menos agresivo a la vía pues lleva los elementos anteriores (tracción/freno) repartidos a lo largo de la composición, mientras que en una locomotora todo se concentra en ella.

- El material autopropulsado presenta la ventaja de tener dos cabinas en una misma composición, con lo cual los procesos de inversión de marcha (cambios de sentido) se realizan rápidamente, por contra, en material remolcado hay que pasar la locomotora de cabeza a cola de la composición para invertir el sentido de la marcha.

- Otra ventaja que presenta el material autopropulsado es la sencillez del enganche de varias unidades o de varios automotores entre sí, pues poseen enganche automático (llamado Scharfenberg), por el contrario, el material remolcado presenta unas operaciones de enganche manual al estar formado por un gancho y un tensor el elemento de enganche. Además, debido a esta forma de engancharse, el material autopropulsado no necesita topes pues es el Scharfenberg el que además de enganche, hace de tope entre composiciones.

Pero hasta ahora hemos estado viendo ventajas de un tipo de material sobre el otro, analicemos las desventajas:

- En material autopropulsado, la inutilización de un coche, hace que se quede inútil toda la composición, mientras que en remolcado, se segrega el vagón o coche averiado y el tren puede seguir su marcha.

- Otro problema que se presenta es la rigidez de las composiciones autopropulsadas (son indeformables, salvo en taller), ya que siempre están formadas por un mismo número de coches, mientras que en material remolcado, se pueden ir agregando coches o vagones paulatinamente. Ello nos lleva a que ante situaciones puntuales (salida y retorno de vacaciones, fiestas nacionales, etc.), el material autopropulsado no se llegue a adaptar del todo bien a la demanda existente (overbooking). Este hecho también se puede comprobar a diario con los trenes de Cercanías o de Metro, donde en hora punta van llenos, mientras que en horas valle, verdaderamente, sobra composición.

- También hay que notar que en caso de circular material autopropulsado en doble o triple composición, están incomunicadas las composiciones, ya que no hay elementos que permitan el paso de una a otra, bueno sí, esperar a que pare en una estación, bajarse y subirse en la otra/s. Actualmente esto no ocurre en las composiciones de TRD (Tren Regional Diesel, serie 594 Renfe) en las cuales, el frontal (parte delantera o trasera de la composición) es abatible.

3. ELEMENTOS DEL MATERIAL FERROVIARIO:

Llegado a este punto, describimos a continuación los elementos que componen todo vagón, coche o locomotora y que son los siguientes:

- Caja

- Bogie o carretón

- Ejes y ruedas

Empezaremos desde los elementos que están abajo hasta llegar al que está arriba:

- Ejes (o semiejes) y ruedas: La descripción de estos elementos es muy intuitiva y de sobra por todos conocida, pero hay que notar que estos elementos son los que entran en juego directamente con nuestra vía, estos, y no otros. Aquí cabe recordar los conceptos que se vieron sobre rueda calada y rueda no calada.

- Bogie: Estructura en la que se alojan los ejes y sobre la que se apoya la caja. La unión entre un eje y el bogie se materializa mediante la caja de grasa. En el bogie también se encuentran los motores de tracción, el reductor (elemento que une el motor de tracción con un eje), los mecanismos de freno, los areneros y la suspensión.

- Caja: Constituye el esqueleto o soporte en el que están instalados todos los equipos (colgados o apoyados) que correspondan según el caso, aparte de ser el lugar donde van los viajeros o las mercancías y donde se encuentran las cabinas de conducción. Va unida al bogie mediante un pivote. En las locomotoras y en el material autopropulsado encontramos en ella los siguientes equipos:

Transformador y/o reactancias

Compresor (para generar el aire comprimido que accione el freno)

Resistencias de freno

Baterías

Ventiladores

Topes

Pantógrafos (en caso de UT’s o locomotoras eléctricas)

4. RESISTENCIAS AL AVANCE:

Una vez descritos los elementos, debemos saber que a una composición también se le presentan resistencias a su avance, las cuales vamos a analizar:

4.1 Resistencia al avance en línea recta y terreno horizontal:

Está modelizada mediante una ecuación cuadrática con la siguiente forma:

R = A + B*V + C*V2 (N/t)

donde:

A: representa el rozamiento en las cajas de grasa y el que existe en el contacto rueda-carril.

B: representa el esfuerzo de rozamiento entre pestaña y carril.

C: representa la resistencia al aire.

V: velocidad (km/h).

4.2 Resistencia en las curvas:

Debida fundamentalmente a dos factores; el primero es el inherente que se produce entre pestaña y carril y el segundo es debido a los posibles deslizamientos que puedan ocurrir entre rueda y carril (en rueda calada).

4.3 Resistencia en las rampas:

Este es el típico problema de plano inclinado.

5. MOTORES. EVOLUCIÓN DEL SISTEMA:

Como bien sabemos, el comienzo de la tracción ferroviaria se basó en la utilización de la máquina de vapor, pero este tipo de tracción era incapaz de resolver problemas específicos y puntuales, como eran fuertes rampas y largos túneles. En España se electrificó por primera vez en 1911 la línea comprendida entre Gergal y Santa Fe (Almería) y en 1925 la línea del Puerto de Pajares (Asturias-León), y desde aquí quiero transmitir que es una de las grandes obras de ingeniería de nuestro Estado debido a la complejidad que supuso el poder salvar el desnivel existente entre el Cantábrico y la Meseta con los medios técnicos y humanos existentes por aquel entonces. Esta línea se electrificó en corriente continua (C.C.) a 3000 V (como el resto de líneas (de ancho ibérico) que se electrificaron después), el porqué, vamos a intentar entenderlo, pues como

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