Descubrí los diferentes sistemas de propulsión que se utilizan en los trenes, desde los tradicionales hasta los más innovadores.
Los trenes representan una pieza imprescindible en las redes de transporte de todo el mundo. Para garantizar un rendimiento óptimo, dependen en gran medida de los sistemas de propulsión, que pueden incluir componentes como el motor, los sistemas de transmisión, las hélices y los depósitos de combustible.
A lo largo de la historia de los ferrocarriles, se han utilizado distintos tipos de tracción: animal, vapor, diésel, eléctrica, híbrida. Cada uno ha sido el reflejo del momento histórico, adaptándose a las necesidades específicas de cada época.
En este artículo te contamos cómo estos sistemas han dejado su huella y allanado el camino para un mejor funcionamiento del transporte ferroviario.
Tipos de sistemas de propulsión
Hoy en día existen distintos sistemas de propulsión de trenes, resultado de años de investigación y desarrollo, con el objetivo de tener un sistema más eficiente y bajar los costos de combustible, sin dejar de lado el desempeño del transporte.
Tracción diésel
Los trenes con tracción diésel tienen motores que utilizan combustible para generar la energía. En el mundo ferroviario, este tipo de tracción es la típicamente utilizada a lo largo de la historia.
Actualmente su uso persiste en áreas donde la electrificación completa no es posible, o en trenes de carga que deben moverse por rutas cambiantes.
Su versatilidad es una de sus mayores ventajas, funcionando en distintas condiciones y terrenos, siendo ideales para recorrer largas distancias o llegar a regiones remotas.
Sin embargo, como veremos, suelen ser menos eficientes y más contaminantes que los sistemas eléctricos de propulsión.
Tracción eléctrica
Al día de hoy, la tracción eléctrica es uno de los sistemas de propulsión más comunes en los trenes.
Con este sistema, obtienen su energía de catenarias o terceros rieles electrificados y los motores eléctricos convierten esta energía en movimiento, haciendo que los trenes sean altamente eficaces y respetuosos con el medio ambiente.
En 1916, se inauguró el primer tren eléctrico de Argentina y de Sudamérica, que conecta Capital Federal con la localidad de Tigre.
Un siglo después, en el 2015 comenzaron a utilizarse trenes eléctricos para el transporte de pasajeros en la línea Roca, en la zona sur del Área Metropolitana de Buenos Aires.
Los trenes de tracción eléctrica han ganado popularidad en los últimos años en varias ciudades del mundo, sobre todo por su capacidad de tener una aceleración suave y una mayor velocidad.
En comparación con los trenes de tracción diésel, estos son más silenciosos, contribuyendo a que los pasajeros tengan un viaje más placentero.
Desde el punto de vista operativo, los trenes eléctricos tienen mejores velocidades que los de tracción diésel, llegando a 300 km/h y, en el caso del tren bala, hasta los 320 km/h.
Además, al no depender directamente de las fluctuaciones del precio del petróleo, ofrecen una mayor rentabilidad y una gestión más eficiente de los recursos. A su vez, al tener un diseño más simple, con menos piezas, estos sistemas requieren un mantenimiento más económico.
Otro aspecto importante es la contaminación del medio ambiente. En este sentido la tracción eléctrica tiene grandes ventajas frente al diésel, ya que disminuye la contaminación sonora y la huella de carbono
En definitiva, la tracción eléctrica ha revolucionado el mundo ferroviario, ofreciendo una alternativa sustentable y ultra eficiente.
Tracción híbrida
Entre lo tradicional y lo moderno, nos encontramos con la tracción híbrida, una fusión de la tracción eléctrica y diésel.
Con este sistema, los trenes pueden cambiar entre energía eléctrica y diésel según sea necesario, brindando más flexibilidad.
¿Cuáles son sus ventajas? Por un lado, puede optimizar la eficiencia de los trenes y reducir las emisiones de gases contaminantes.
Además, recuperan energía que se pierde durante el frenado, almacenándola para su uso posterior y elevando aún más la eficiencia energética.
Estos trenes están equipados con sistemas de control sofisticados que les permiten monitorear distintos parámetros, como el consumo de energía y rendimiento del motor, lo que ayuda a optimizar el rendimiento del tren y minimizar el impacto ambiental.
Al igual que los trenes eléctricos, son más silenciosos que los motores diésel.
Funcionamiento de los sistemas de propulsión
Motores
Los motores son el principal elemento de los sistemas de propulsión.
En el caso de las locomotoras diésel, el motor es de combustión interna, a diferencia del motor de combustión externa de las locomotoras a vapor.
En cambio, si hablamos de tracción eléctrica del ferrocarril, los motores pueden dividirse según el tipo de corriente que utilizan: corriente continua, alterna (asíncronos) y síncronos de imanes permanentes.
Durante casi un siglo, los trenes eléctricos utilizaron casi en exclusiva motores de corriente continua. Sin embargo, debido a la evolución de los motores de corriente alterna y sus sistemas electrónicos de control, en la actualidad todos los trenes nuevos utilizan motores asíncronos.
En un tren híbrido, el motor principal es el diésel que acciona el generador principal responsable de producir electricidad para los motores de tracción acoplados a los ejes motores.
Sistemas de transmisión
Los sistemas de transmisión son los responsables de transmitir la potencia generada por los motores a las ruedas del tren. En la mayoría de los trenes, se utilizan sistemas de transmisión mecánicos que pueden ser bastante avanzados. La correcta transmisión de la potencia es esencial para garantizar una aceleración suave y una operación eficiente.
Los trenes pueden utilizar tres tipos de transmisión:
- Transmisión mecánica: el cigüeñal del motor está conectado directamente a las ruedas mediante sistemas mecánicos, como engranajes, con una caja de cambios y embrague intermedios. Se asemejan a los de un autobús, aunque con transmisiones más complejas ya que deben coordinar la acción de varios embragues.
- Transmisión eléctrica: en este caso el cigüeñal está vinculado a un generador de electricidad que alimenta motores eléctricos unidos mecánicamente a las ruedas. Este sistema ofrece fiabilidad, eliminando la necesidad de cajas de cambio y componentes mecánicos costosos. Es común en locomotoras como las de General Motors y General Electric.
- Transmisión hidráulica: generalmente utiliza aceite para mover las ruedas a través de émbolos y cilindros. A pesar de su eficiencia, este sistema requiere de un mantenimiento exhaustivo debido a las posibles fugas y la inflamabilidad del fluido.
Sistemas de frenado
Por último, veamos los sistemas de frenado de los trenes, que permiten que el tren se detenga de manera controlada y segura.
El llamado freno ferroviario es el freno que se utiliza con el fin de desacelerar un tren, controlar su aceleración cuando va en bajada o mantenerlo inmovil cuando está estacionado. Si bien a simple vista son similares a los de los autos, sus características operativas son más complejas debido a que necesitan controlar múltiples remolques enlazados.
Veamos algunos sistemas clave utilizados a lo largo de la historia ferroviaria:
- Frenos de apriete: confiaban en el rozamiento entre zapatas y ruedas al aplicar una fuerza de compresión. Estuvieron presentes desde los inicios de los ferrocarriles a vapor, pero han ido evolucionando para tener un control más preciso.
- Frenos mecánicos: son similares a los de los automóviles, utilizan aire comprimido para aplicar pastillas a las ruedas, disminuyendo su velocidad.
- Frenos hidrodinámicos: basados en principios hidráulicos, utilizan un fluido para mover las ruedas a través de cilindros. Aunque son eficientes, requieren un mantenimiento meticuloso.
- Frenos electrodinámicos: en este caso los motores pasan a actuar como generadores. Estos frenos desconectan la alimentación eléctrica de los motores, generando una resistencia magnética al enviar una corriente inversa.
El freno regenerativo convierte la energía cinética en electricidad, que se puede almacenar o devolver a la red eléctrica.
- Frenos de emergencia: son usados en situaciones críticas, como descarrilamientos o amenazas a la seguridad. Si bien no pueden garantizar detener inmediatamente un tren que va a altas velocidades, son vitales para minimizar los daños.
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