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LOCOMOTORAS CARGUÍO Y TRANSPORTE

Profesor: Felipe Espinoza Cortés Paralelo: 244 B Alumna: Flavia Ortiz Troncoso Fecha de Entrega: 9 / 11 / 201

RESUMEN

Las locomotoras fueron una revolución para la industria, el transporte y las comunicaciones del siglo XlX. Siguen su funcionamiento, pero ¿cómo son las maquinas que se mantienen vigentes hasta el día de hoy? Gracias al desarrollo de las locomotoras a vapor el sector minero adquirió el poder movilizar grandes cantidades de minerales a bajos los costos de producción y las personas tuvieron la posibilidad de recorrer grandes distancias. Surgieron así, las locomotoras diésel y eléctrica que son utilizadas hasta el día de hoy impulsado el desarrollo y las economías de las ciudades. El presente informe cuenta los orígenes, su evolución en el tiempo y la importancia de este medio de transporte. Describe sus partes y funcionamiento, además de, clasificar los tipos de locomotora que existen.

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ÍNDICE

RESUMEN.................................................................................................................2 ÍNDICE.......................................................................................................................3 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................4 ¿QUÉ ES UNA LOCOMOTORA?.............................................................................5 ORIGEN DE LAS LOCOMOTORAS.........................................................................5 Condiciones técnicas..............................................................................................7 TIPOS DE LOCOMOTORAS....................................................................................9 LA LOCOMOTORA DE VAPOR............................................................................9 Funcionamiento de la caldera.............................................................................9 funcionamiento del motor..................................................................................13 LA LOCOMOTORA DIESEL................................................................................16 Transmisión diesel eléctrica..............................................................................18 transmisión diesel hidraulica.............................................................................19 LA LOCOMOTORA ELECTRICAS......................................................................20 CONCLUSIONES....................................................................................................23 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................24

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INTRODUCCIÓN El desarrollo de un proyecto minero comienza con las exploraciones geológicas de la corteza y superficies terrestres. Los yacimientos de minerales con fácil acceso ya han sido explotados. Por lo que acceder a nuevas masas mineralizadas, hoy por hoy, tiene una mayor complejidad, sea por la profundidad, las grandes distancias a las que se encuentran, los m.s.n.m o las irregularidades físicas del terreno, entre otros factores. Estos, pueden llegar a ser inviables para un proyecto si no se cuenta con la infraestructura adecuada y un acceso efectivo, desde la mina a los mercados regionales y mundiales. A partir de la modificación de las maquinas da vapor, nació la primera locomotora. Revolucionó el transporte de minerales al remolcar, sobre rieles, vagones que cargaban de grandes volúmenes. Así, el ferrocarril en los grandes proyectos de minería, trajo con su implementación mayores capacidades de carga y rutas más directas que las disponibles en la redes de caminos de la época. A continuación, se describirán las características y el funcionamiento de las locomotoras.

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¿QUÉ ES UNA LOCOMOTORA? Se denomina de este modo a la máquina que se utiliza para dar tracción a los trenes, siendo, por tanto, una parte fundamental de éste. La palabra "locomotora" proviene del latín "loco", ablativo de "locus", que significa lugar y del latín medieval "motivus", que significa provocar movimiento.

ORIGEN DE LAS LOCOMOTORAS En el siglo XVIII, los mineros de Europa descubrieron que las vagonetas cargadas se trasladaban con facilidad si las ruedas giraban guiadas por un carril hecho con planchas de metal, ya que de esa forma se reducía el rozamiento. Los carriles para los vagones, servían para trasladar los rocas hasta los ríos cercanos, que eran la principal forma de transportar grandes volúmenes. Los otros medios mecánicos y de transporte conocidos eran los caballos, carretas y norias. Que para volúmenes menores y otras tareas cumplían la función de mover y trasladar recursos, materiales y personas Los dos principios mecánicos, guiado de ruedas y uso de fuerza motriz, fueron combinados por primera vez por el ingeniero de minas inglés Richard Trevithick, quien el 24 de febrero de 1804 logró adaptar la máquina de vapor, que se utilizaba desde principios del siglo XVIII para bombear agua, para que tirara de una locomotora que hizo circular a una velocidad de 8 km/h arrastrando cinco vagones, cargados con 10 toneladas de acero y 70 hombres, sobre una vía de 15 km de la fundición de Pen-y-Darren, en el sur de Gales. Transcurrieron dos décadas durante las cuales se desarrollaron los raíles de hierro fundido, que para una locomotora eran inapropiados por su peso. La potencia necesaria para arrastrar trenes, en lugar de uno o dos vagones, se aseguró

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colocando una locomotora de vapor sobre dos o más ejes con las ruedas unidas mediante bielas. En 1825, George Stephenson construiría su primera locomotora, la Locomotion nº 1. Hasta ese año, la utilización de locomotoras a vapor fue exclusiva de líneas férreas en minas de carbón. Algunas locomotoras de vapor estaban diseñadas para rodar sin necesidad de rieles, por caminos y carreteras, se denominaban Locomóviles, estaban dotadas de ruedas de tractor y eran empleadas para encarrilar los vagones que se salían de las vías en accidentes, arrastre de maquinaria pesada, o en los trabajos de instalación de los raíles. etc. La primera vía férrea pública del mundo, fué dirigida por George Stephenson se llamó Stockton-Darlington, en el noreste de Inglaterra, en 1825. Esta solo transportó carga; y a veces utilizaba caballos como fuerza motora. La primera vía férrea pública para el transporte de pasajeros y de carga que funcionaba exclusivamente con locomotoras de vapor fue la de Liverpool-Manchester, inaugurada en 1830. Dirigida por el mismo ingenioso inventor. Esta vía alcanzó tal éxito que transformó el concepto de vías férreas, y no sólo en Gran Bretaña. Antes se veía como medio para cubrir recorridos cortos, beneficioso sobre todo para la minería, se consideraba ahora capaz de revolucionar el transporte de largo recorrido, abrió las puertas a los pasajeros con la idea de conocer y recorrer el mundo, cosa que para la época requeria de tiempo y dinero. Las primeras señales mecánicas instaladas a lo largo de la vía aparecieron en 1830. El uso y control de esta vía de transporte debía controlarse desde una central y que era preciso mantener una distancia segura entre los trenes mediante algún sistema de señalización. En una autentica fiebre constructora, todos los países tecnológicamente avanzados se lanzaron a tender miles de kilómetros de vía, y el ferrocarril paso a ser parte imprescindible de la civilización moderna. No solo eso, pasó a ser el símbolo del progreso, de manera que para los habitantes de los primeros años del siglo XX, el ferrocarril tenía la misma imagen de modernidad y progreso 6

tecnológico que hoy puede tener para nosotros una nave espacial de las que orbitan la tierra. El ferrocarril cambió el modo de vida de la gente. Permitió viajar cómoda y rápidamente a cualquier parte, permitió acercar las materias primas a los centros de producción, permitió distribuir bienes y productos con rapidez y seguridad a cualquier lugar de la tierra. Algo que hasta entonces era impensable, y hoy lo vemos habitual e imprescindible.

CONDICIONES TÉCNICAS Distancia entre rieles En Europa y Estados Unidos esta medida fue de 1.435 mm (56 pulgadas y media), originada en la separación de las ruedas de las vagonetas de minas, usadas en el pueblo de origen de Stephenson. Dicha separación correspondía a un diseño estable para ser arrastrado por medios humanos o con caballos. Posteriormente, en la Conferencia de Berna sobre el transporte público en 1887, se estableció como norma internacional Condiciones de la conducción Es muy importante considerar adherencia al suelo. en el movimiento de un tren. Normalmente se toma como valor medio del coeficiente de adherencia el valor 0,2 que se relaciona a un esfuerzo de tracción de por ejemplo 60 x 0,2 = 12 toneladas. Esta es la máxima fuerza que puede realizar la locomotora, y si se pretende pasar de ese punto, las ruedas patinarán. Se recomienda evitar al máximo las pendientes, de modo que todas las líneas de ferrocarril se diseñan con pendientes mínimas. Un 2% de pendiente ya es mucho para un ferrocarril. Esta circunstancia tiene el efecto favorable de que así las locomotoras pueden trabajar a un régimen de carga muy constante y sin requerir un cambio de marchas.

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Otra consecuencia es que las aceleraciones y deceleraciones tienen que ser muy suaves, si pretendemos frenar un tren demasiado rápidamente, lo que nos ocurrirá será que se bloquearán las ruedas y patinarán sobre los raíles. Infraestructura El uso de las locomotoras, requiere de infraestructuras básicas. a. La vía, el diseño dependerá de la superficie del terreno y de las condiciones geométricas del mismo para circulación de vehículos tales como los peraltes, inclinación en rasantes, entrevía, nivelación, etc. b. La señalización, tiene por objetivo la seguridad, evitar colisiones y desplazamientos inadecuados de los aparatos. Así, como también la regularización de la circulación de los carros c. La alimentación, dependerá del tipo de tracción al que se requiera por equipo, puede ser el combustible o la electricidad. d. Subestaciones, puntos de paso de la energía para alimentar la línea de contacto. Esta transfiere y transforma desde la red de alta tensión a los puntos de salida que alimentará la corriente de tracción. Tiene un sistema de mando centralizado que debe cumplir y garantizar la total seguridad y fiabilidad de toda línea ferroviaria. e. Estaciones, es el punto en el que el ferrocarril desarrolla su plan de transporte de viajeros y mercancías

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TIPOS DE LOCOMOTORAS LA LOCOMOTORA DE VAPOR Hay que distinguir en toda locomotora de vapor, entre la caldera, y el motor. La primera produce vapor a presión, y el segundo utiliza ese vapor para producir movimiento. La imagen siguiente es un esquema de la caldera

Figura 1. Secciones de una locomotora a vapor Como vemos, la caldera se divide en tres partes, que de atrás hacia delante son "Caja de fuego", "Cuerpo cilíndrico" y "Caja de humos"

FUNCIONAMIENTO DE LA CALDERA

La caja de fuego es en su mayor parte un gran espacio vacío llamado "Hogar" en el cual se produce la combustión del carbón. Por la parte de la cabina, hay una puerta que el fogonero abre para echar paletadas de carbón. Este carbón queda repartido sobre el emparrillado, que es una rejilla, sobre la cual el carbón arde. Debajo de este emparrillado hay una zona llamada cenicero que recoge la escoria que deja el carbón al arder. 9

La parte delantera del cenicero está cerrada por una rejilla a través de la cual entra el aire. Este aire aporta el oxigeno para la combustión del carbón. Una bóveda de ladrillo refractario hace de escudo para que la llama de la combustión no incida directamente en la pared del hogar, lo que podría llegar a fundirla. Toda la caja de fuego tiene una doble pared y en el hueco que deja entre esa doble pared tenemos agua. Este agua recoge el calor que de otra forma se perdería irradiado al exterior, con lo cual la pared exterior de la caja de fuego está a una temperatura no demasiado alta. Entre ambas paredes hay una serie de pernos que mantienen la separación y la forma, y que en el grabado se denominan tirantes. El cuerpo cilíndrico es la parte central de la caldera y es un gran espacio cilíndrico recorrido por multitud de tubos. Cada uno de estos tubos se ajusta en uno de los agujeros del tabique que lo separa del hogar, y en su otro extremo por un tabique análogo que lo separa de la caja de humos. Estos tubos están vacíos en su interior, pero están sumergidos en agua. Este agua llena por lo tanto todo el cuerpo cilíndrico casi en su totalidad. Cuando la caldera funciona, como decíamos, los gases calientes producidos en la combustión son aspirados a través de esos tubos, entrando desde el hogar, atravesando por el interior de los tubos todo el cuerpo cilíndrico, y saliendo a la caja de humos En su recorrido por los tubos ceden casi todo su calor a los tubos, y éstos a su vez, como están rodeados de agua, hacen que ésta se caliente. A la entrada de los tubos la temperatura de los gases puede ser de unos 1000º C y a la salida será del orden de 350º C. Con ello la temperatura del agua de la caldera sube y se comienza a producir vapor el cual aumenta la presión en el interior de la caldera. Cuando la presión alcanza un determinado valor, es posible ya extraer vapor para dirigirlo a los cilindros y poner en marcha la locomotora. En la parte de arriba de la caldera se acumula el vapor. Precisamente en la zona más alta, existe una válvula denominada regulador que es la que acciona el maquinista par dar salida a un mayor o menor caudal de vapor hacia los cilindros

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Perfeccionamiento de la caldera

En las locomotoras antiguas, denominadas de vapor saturado, el vapor extraído de la válvula del regulador era conducido directamente a los cilindros. Sin embargo, uno de los perfeccionamientos de la locomotora, seguramente el más importante en toda su historia, fue la introducción del vapor recalentado. El rendimiento de una máquina térmica aumenta cuanto mayor es la diferencia entre el foco caliente y el foco frío, por lo que aumentar la temperatura del vapor incrementa el rendimiento. Además, el vapor recalentado es más seguro, ya que con vapor saturado, el más mínimo enfriamiento puede producir una condensación de agua líquida, con el peligro ya apuntado. Por contra el vapor recalentado podría enfriarse ligeramente sin producir condensado. En la práctica el recalentado incrementa la temperatura del vapor entre 100 y 150º C y con esto se consigue reducir el consumo de vapor entre un 20 y un 30 %.

Figura 2. Fotografía cuerpo cilíndrico Por eso, en la fotografía vemos que los tubos del cuerpo cilíndrico son de dos tamaños. Los de pequeño diámetro, situados normalmente en la parte baja son simplemente un tubo vacío para el paso de los gases calientes. Sin embargo, los

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tubos más gruesos, aparte de esa función, contienen en su interior una horquilla de un tubo más fino por la que circula el vapor que queremos recalentar. La caja de humos, es donde desembocan los gases calientes después de atravesar todos los tubos del cuerpo cilíndrico. Como ya hemos dicho no solo desembocan aquí, sino que son aspirados hacia aquí, lo cual produce un tiro forzado que no solo hace que los gases atraviesen los tubos de una forma eficiente sino que además produce una corriente de aire forzado que mantiene intensamente la combustión. Como es sabido la combustión del carbón es una reacción química entre el carbono presente en el mineral de carbón y el oxigeno presente en el aire. Si nos limitamos a encender carbón y dejamos que arda, el oxigeno del aire llega en cantidad insuficiente y la combustión es lenta y a temperatura no muy alta. Sin embargo si utilizamos un dispositivo que insufle una corriente de aire sobre el carbón, el aporte de oxigeno es mucho mayor, la reacción se acelera y la combustión es mas completa y eficiente y se alcanzan temperaturas superiores. Producir una corriente de aire puede lograrse mediante una chimenea suficientemente alta. La chimenea se llena de gases calientes y por tanto mas ligeros que el aire exterior que está más frío. Por lo tanto en la base de la chimenea, se forma una depresión debido a la ligereza de esta columna de gases calientes, y en consecuencia una corriente de aire que alimenta la combustión. Es lo que llamamos el “tiro” de una chimenea. Sin embargo una locomotora no puede tener una chimenea alta porque tiene que pasar bajo puentes y túneles, así que había que encontrar otro sistema de forzar el tiro, y esa forma es la que Stephenson incorporó en la Rocket.: utilizar el vapor del escape de los cilindros para dirigirlo al exterior a través de la chimenea, y así arrastrar los gases de combustión.

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FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR Del motor podemos decir que es propiamente la máquina. La caldera es la parte de la locomotora que genera el vapor, y la máquina está formada por una serie de aparatos que transforman el calor contenido en el vapor en trabajo de tracción; es decir, transforman la energía térmica en mecánica. Las partes que componen toda máquina de vapor son las siguientes: • El cilindro interior con un pistón o émbolo que realiza un movimiento rectilíneo alternativo. • Los dispositivos que distribuyen de manera uniforme el vapor por las dos caras del pistón, provocando el escape cuando el vapor ha logrado su cometido. • El mecanismo que convierte el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en movimiento circular continuo de los ejes y las ruedas, lo cual hace que la locomotora se mueva.

Figura 3. Distribución Walschaert La imagen anterior representa una distribución Walschaert en funcionamiento. A la derecha se puede ver el cilindro con su pistón moviéndose por impulso de la expansión del vapor en su interior. El vapor comprimido se muestra en rojo y el vapor expandido se muestra en azul. Podemos ver como el vástago del pistón se articula con la biela (gris) que se une a la muñequiña de la rueda central. produciendo el movimiento. Una barra de

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acoplamiento (blanca) une las tres ruedas para que el movimiento se transmita a las otras dos ruedas.

Figura 4. Esquema del funcionamiento de una locomotora de vapor. La acción motriz del vapor se da cuando el regulador está abierto, el vapor de la caldera penetra en la caja de vapor. El vapor se distiende, ocupando todo el espacio que se le presenta oprimiendo el pistón o émbolo. El vapor recogido en la cúpula de la caldera se introduce por el tubo de admisión a una cavidad llamada caja de vapor o capilla de la distribución. De ahí, el vapor se distribuye por las lumbreras de admisión alternativamente de izquierda a derecha del émbolo, que se mueve con movimiento de vaivén en el interior del cilindro de vapor, que se encuentra cerrado por sus dos extremos. Se observan salidas en las esquinas superiores que permiten al vapor salir a la atmósfera por el conducto, llamado lumbrera de escape o descarga. La imagen sólo presenta el movimiento en las posiciones extremas hacia delante y hacia detrás son posibles todas las posiciones intermedias. Las posiciones intermedias provocan que el corte de la admisión de vapor hacia el cilindro se produzca cada vez más pronto, y por lo tanto un menor consumo de vapor, y como consecuencia una marcha más económica que puede utilizarse cuando no sea necesario obtener toda la potencia de la locomotora.

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Las locomotoras tenían su propio sistema de frenado, independiente del resto del tren. Utilizaban grandes zapatas que presionaban contra la superficie de las ruedas motrices Estructura mecánica La parte mecánica de una locomotora se compone de caja, bastidor y tren de rodadura. El tren de rodadura, se compone de los ejes que soportan el chasis y lo guían por la vía, más un sistema de suspensión apropiado.

Figura 5. Sistema de suspensión de la locomotora S269-200 de RENFE El chasis y la caja son las partes que encierran todos los elementos relativos al control en la locomotora. La suspensión es lo que soporta el peso de la máquina; está formada por resortes en los ejes que transmiten el peso a las cajas de grasa. Transmisión del esfuerzo a las ruedas motrices, el motor tiene su eje paralelo al eje (o ejes) de la locomotora y entre ellos el nexo de unión es un tren de engranajes. Los ejes, con sus ruedas y cajas de grasa reposan sobre la vía. La

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caja y chasis de los bogies es la parte suspendida. De esta manera el motor puede instalarse de dos maneras El motor se puede colocar de dos maneras: a) Semisuspendido: el motor reposa sobre tres puntos: dos de ellos directamente sobre el eje por medio de cojinetes, el tercer punto es sobre el bastidor del bogie. b) Suspendido: en el bastidor de los bogies, solidario a la parte suspendida de la locomotora. El par del motor se transmite a través de una rueda dentada calada al eje o un piñón de ataque solidario del motor.

LA LOCOMOTORA DIESEL Tras un largo período de estudio de la máquina de vapor, en la que la mayoría de la energía no se transformaba en trabajo útil; Rudolf Diesel concibió un motor que quemaba el combustible en el interior del cilindro, inflamándolo por medio del calor producido por la compresión del aire. El primer motor construido por Diesel con resultados positivos fue en 1897. Estas locomotoras, utilizan como fuente de energía la producida por un motor de combustión interna de ciclo diésel, estos pueden ser de dos o cuatro tiempos, siendo muy utilizados los de dos tiempos. El rendimiento del motor, el consumo y aprovechamiento energético de la locomotora de vapor pierde ante la diesel, alcanzando un 6-8% mientras que la segunda puede llegar al 30% de rendimiento de energía transformada en movimiento. La tracción diesel tiene ventajas al compararlos a otros sistemas de tracción, es independiente, no necesita de ninguna otra instalación, aparte de la vía, para circular. Los trenes diesel frente al vapor, son más limpios, livianos, veloces, económicos, equivalentes en potencia.

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La explosión de combustible y el movimiento, se realiza a través de un ciclo que consiste en cuatro fases 1. 2. 3. 4.

Admisión Compresión Explosión Escape

Figura 6. Funcionamiento del cigüeñal Este tipo de motores generan el movimiento gracias a la explosión del combustible dentro de su cuerpo, en unas cámaras llamadas cilindros. Al igual que en el motor de vapor en cada cilindro tiene un pistón. Este trabajo generado se transmite al exterior del motor a través de un cigüeñal. La transmisión mecánica funciona cuando el cigüeñal que está unido directamente a las ruedas por medio de sistemas mecánicos (engranajes, cárdanes, etc.) se mueve con una caja de cambios y embrague intermedios. Los actuales llegan hasta los 3500 kW (5000 CV) y 750 – 1800 r.p.m. Las partes de la transmicion mecanica son: El embrague: Permite transmitir el par motor a los ejes a partir de una velocidad nula de estos, y con ello arrancar el tren. La caja de cambios: Se denomina así al conjunto de engranajes, con relaciones diferentes, que dan distintos valores del par de salida modificando su velocidad.

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El inversor: Formado por un piñón cónico mas dos coronas dentadas; sólo una de las dos coronas engrana con el piñón. El inversor gira siempre en un solo sentido. En locomotoras de mayor potencia, la transmisión mecánica no es adecuada y se sustituye por la transmisión hidráulica o eléctrica

TRANSMISIÓN DIESEL ELÉCTRICA Esta transmisión tiene instalado un generador trifásico denominado principal, unido al motor de combustión interna (que puede usar diésel, tanto fósil como biodiesel); desde el cual se produce la energía eléctrica que es transmitida a los motores eléctricos de tracción, los que se acoplan por engranajes a los ejes del vehículo y a los ventiladores del radiador para refrigerar el motor diésel. El motor diésel suministra la energía para el funcionamiento de los equipos auxiliares. Mientras que la energía eléctrica se obtiene de generadores auxiliares, con el fin de obtener energía eléctrica a tensión constante para circuitos de baterías, iluminación, motores, etc. A la vez debe suministrarse energía a tensión variable y de magnitud adecuada para la regulación de la potencia, Se considera el medio de tracción para ferrocarriles más indicado cuando las condiciones son adversas: temperaturas bajo cero, fuertes pendientes y trenes de gran tonelaje.

Figura 7. Locomotora diésel-eléctrica S3 construida por Montreal Locomotive Works en 1957 18

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TRANSMISIÓN DIESEL HIDRAULICA Por lo general, se trata de locomotoras pequeñas, aptas para maniobras y trenes ligeros. El acoplador o embrague hidráulico funciona al utilizar un fluido (usualmente aceite) encerrado dentro de un circuito con volumen constante y condiciones de presión, donde el fluido, se transmitirá con igual intensidad en todas las direcciones. El motor de explosión se encarga de hacer que este fluido, con dicho comportamiento, adquiera energía cinética o de movimiento y se accione el mecanismo, al hacer El convertidor de par llegar la potencia de forma gradual y activar los émbolos de los cilindros unidos a las ruedas para salir del reposo. Se puede usar para mover maquinaria pesada ya que tiende a ser el más eficiente, pero requiere de un cuidadoso y constante mantenimiento, para conservar la precisión, evitar las fugas, líquidos inflamables e incendios. Por eso, sólo se usaron para hacer maniobras en estaciones o para automotores. Las ventajas de la transmisión hidráulica, son la posibilidad de poner el motor a potencia plena con una amplia gama de velocidades y la sencillez de manejo de este tipo de transmisión.

Figura 8. Locomotora de maniobras diesel-hidráulica Tiene dos ejes motores, peso total 40 Ton, velocidad de 35 km/h, convertidor de par, una cabina con doble puesto de conducción con gran visibilidad, freno de aire comprimido y de estacionamiento para la locomotora y de vacío para el tren. 20

LA LOCOMOTORA ELECTRICAS El nacimiento de la tracción eléctrica se produce en 1879, la sociedad Siemens y Halske construyo un locomotora eléctrica para remolcar vagones con carbón en la minas alemanas, haciendo un trayecto circular de 300 m. y recogiendo la corriente de un carril especial situado en el eje de la vía. En 1905, la locomotora eléctrica es autónoma similar a la de vapor, su energía surge de un motor eléctrico continuo que acumula la energía en una especie de pilas o acumuladores de alimentación. Con el tiempo se desarrolla el transformador de corriente alterna, las maquinas pueden utilizar alta tensión para funcionar. Pero la corriente se produce en lugares alejados, perdiendo su autonomía, surgen tipos de electrificaciones de corriente continua o alterna. Finalmente, aparecen los convertidores que transforman la corriente alterna en continua, dentro de la locomotora. Con Motores de tracción acoplados a los ejes que transforman la energía eléctrica en mecánica. El funcionamiento de este tipo de locomotoras a partir del Arranque, regulación de la velocidad, frenos y la de reversa la marcha. Se consigue por medio de contactos que se abren y cierran, dentro del circuito eléctrico de potencia, en la locomotora. Esto desde la cabina de la locomotora, la cual debe disponer de Protección automatizada contra sobretensiones y sobre intensidades. Frente a la otros mecanismos, vapor y diésel, los trenes eléctricos son más limpios, livianos, rápidos, potentes, menos ruidosos y menos contaminantes que los diésel. Las locomotoras eléctricas requieren de la captación de corriente satisfactoria y permanente. La línea de contacto puede adoptar dos sistemas: por tercer carril y por catenaria. El tercer carril, utiliza un conductor en forma de perfil de acero laminado paralelo a la vía colocado sobre apoyos aislados, los cuales reposan en las traviesas de la vía. Este presenta una gran rigidez y soporta bien el paso del tiempo sin deformarse. Pero trae ciertos inconvenientes como; Riesgo de electrocución para las personas y animales, interrupción por aparatos de vía (cruces y traviesas) y la influencia de agentes atmosféricos sobre los rieles.

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Figura 9. Diferentes tipos de contacto en el tercer carril Las catenarias, son las líneas de contacto aéreas de las que el vehículo motor toma la corriente por medio del pantógrafo. Consta de un hilo portador suspendido, con elementos intermedios y el hilo de contacto y un aparato encargado de captar la corriente de línea, ubicado en el techo de la locomotora, aislado de la misma por un material de porcelana. Este se divide a diferentes sistemas de electrificación. Monofásicas de 15 Kv/16 Hz, Continua de 3000V y Continua de 1500 v. Los agentes atmosféricos influyen en la instalación y mantención de este sistema; el viento, el hielo y el peso de la estructura definen la distancia entre los postes de la línea de la catenaria y el uso de contrapesos para mantener la tensión de los cables eléctricos.

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Figura 10 locomotora eléctrica Siemens de Sociedad Nueva Montaña 1904 Esta locomotora perteneció a uno de los ferrocarriles mineros enlazaba las minas de Camargo con la factoría siderúrgica de Nueva Montaña Los equipos eléctricos que tiene toda locomotora son: El pantógrafo: es el aparato encargado de captar la corriente de línea. Ubicado sobre el techo, consta de un armazón articulado con forma romboideal, que hacen ascender o descender las mesillas que captan directamente la corriente Elementos de protección: son los pararrayos, fusibles, bobina voltimétrica y amperimétrica, relé e interruptor. Contactares: ubicados en la cabina permiten realizar los acoplamientos entre motores Electroválvulas y servomotores: Consta de un circuito electromagnético que establece o interrumpe un circuito neumático para el funcionamiento del servomotor, el cual acciona un cilindro, electroválvulas y pistones que establecerá o interrumpirá circuitos eléctricos Resistencias de arranque: Esta se reduce a medida que el motor adquiere la velocidad normal de giro. Elementos de mando y maniobra: el regulador principal, rodillo, árbol de circuitos, el combinador de motores y la inversión de la marcha. Dispositivos de seguridad: Dispositivo de hombre-muerto, sistema de comunicación continua con el conductor, si no se logra, se activa frenado automatico de emergencia y el Sistema ASFA que asiste al maquinista en condiciones de difícil conducción, si se sobrepasan normas de seguridad se provoca automáticamente el frenado de urgencia.

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CONCLUSIONES La invención de la locomotora de vapor durante la revolución industrial supuso un gran avance en la categoría de los transportes, las distancias se acotaron y el desarrollo industrial fue el primer gran beneficiado. El sector minero adquirió el poder movilizar grandes cantidades de minerales sin emplear a muchas personas, lo que bajo los costos de producción. Las personas vieron en esta máquina la posibilidad de conocer el mundo, este medio de transporte alcanzó gran popularidad y se exporto a todo el mundo. Este informe describió el funcionamiento de las locomotoras de vapor, que resolvieron las necesidades de la época. Pero la eficiencia de la maquina requirió mejoras ante la creciente demanda. Este modelo presentaba inconvenientes, debido al gran consumo de agua, el gasto de carbón, las energías para encenderlas y guardarlas eran muy elevados, sin mencionar las fallas por la presión, la corrosión y el desgaste de los equipos. Surgieron así, las locomotoras diésel y eléctrica. Cada una tiene ventajas, de hecho, hasta el día de hoy son utilizadas. Luego de conocer el funcionamiento de la locomotora diésel y eléctrica, se pueden contrastar sus características. Los trenes diésel frente al vapor, son más limpios, livianos, veloces, económicos, equivalentes en potencia y no necesita de ninguna otra instalación, aparte de la vía, para circular. En contraste tenemos las locomotoras eléctricas que requieren de una fuente eléctrica para funcionar. La alimentación de corriente puede ser por tercer carril y por catenaria, la primera con riesgos de electrocución y la segunda con un mayor costo de instalación. Pero es la que menos contaminación genera y eficiencia en su funcionamiento.

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