Se las conoce como locomotoras diesel-eléctricas y son llamadas asi debido a que convierten de manera eficaz energía mecánica en energía eléctrica a través de un motor diesel acoplado directamente a un generador eléctrico. Este generador eléctrico produce energía eléctrica que es suministrada directamente a motores de tracción eléctricos que estan a su vez acoplados a los ejes de la locomotora por un par de engranajes ( un piñon en el motor de tracción y una corona en el eje en el cual esta montado ); y aquí es por donde esta tecnología nos proporciona la posibilidad de usar los motores de tracción como frenos cuando la situación lo requiera.
Breve descripción de los componentes principales ( tipicos ) del sistema tractivo de una locomotora diesel-electrica:
Motor de tracción ( típico de locomotora diesel eléctrica ):
Eje de la locomotora ( típico de locomotora diesel eléctrica):
Esquema muy básico describiendo el conexionado de los motores de tracción, el generador y las resistencias del freno dinamico, cuando este ultimo esta desconectado:
Principio de Funcionamiento del Freno reostático
El freno dinamico entra en funcionamiento cuando los motores de tracción ( normalmente de CC, aunque también los hay tambien de CA ) de una locomotora son usados como generadores para disminuir la velocidad del tren al utilizarlos como sistema de frenado, estando los campos de los motores de traccion conectados al generador principal, y los rotores conectados a un banco de resistencias. Se lo denomina freno reostatico cuando la electricidad generada es disipada en forma de calor por medio de resistencias, y freno regenerativo cuando la energía producida es devuelta a la línea de alimentación o es almacenada en baterías para uso futuro. El freno dinámico reduce el desgaste de los componentes del sistema de freno convencional y, adicionalmente, puede reducir el consumo de energía si es regenerativo. Pero en esta nota solo me referiré al freno dinamico del tipo reostatico.
Esquema muy básico del circuito del frenado dinamico cuando este esta conectado:
Para producir el frenado dinámico se necesita realizar un cambio en el conexionado eléctrico de los motores de traccion mediante el accionamiento de contactores. Al cambiar a frenado dinamico, los contactores cierran y abren circuitos para que la corriente del generador principal pase solamente por los campos del motor, y que sus rotores se conecten con el banco de resistencias del freno dinamico. O sea que, en la armadura han ocurrido dos cambios:
1) Se cortó el paso de corriente que venía desde el generador.
2) Se cerró circuito con las resistencias del frenado dinamico y por tanto hemos separado el campo de la armadura.
Si la locomotora está en movimiento, las ruedas están girando y por tanto hará lo propio la armadura conectada a las resistencias para que están consuman esa energía producida. En términos eléctricos tenemos un generador con excitación separada y con un artefacto de consumo. La dirección del flujo de corriente, en el caso de los campos tiene exactamente la misma que en la función de tracción, no así en las armaduras que han invertido su dirección.
En el frenado dinámico se establecen los siguientes hechos:
1.- Cuanta más corriente fluya a través del campo del motor (dentro de ciertos límites) mayor será la corriente de frenado que se obtiene.
2.- Cuanto más baja sea la resistencia del frenado, más alta es la corriente de esta.
3.- A mayor velocidad de la armadura, mayor es la corriente de frenado.
4.- Mientras más alta es la corriente de frenado, mayor es el poder de frenado que se consigue.
Operacion
El frenado dinámico no es un sustituto de los frenos de aire (con control electrónico o de otra manera), sino un sistema complementario que proporciona un medio adicional de control de velocidad del tren.
En efecto, el generador principal suministra corriente al campo del motor de tracción y como esta corriente queda bajo control del maquinista por medio de un controlador de ocho muescas similar al acelerador, o bien en el sentido inverso al acelerador en sistemas con joystick ( como las C44-9W ),tiene asi el control de frenado del tren de acuerdo a la necesidad. Se entiende que todas las operaciones pertinentes del frenado dinámico quedan sometidas al criterio del maquinista, quien con su experiencia y conocimientos debe considerar todos los factores para accionar lo que sea preciso y en el momento oportuno, para la seguridad del servicio. A una alta velocidad se necesita un campo débil para retener la corriente de frenado a un valor razonable, lo que requiere una pequeña potencia del generador principal. Al revés, a una baja velocidad se necesita un campo fuerte para lograr una adecuada corriente de frenado.
Manija de freno dinamico en una locomotora GM
Controller tipo joystick de una locomotora GE C44-9W
La resistencia del campo del motor actúa como un freno para la locomotora, causando que disminuya la rotación de los motores. Variando la excitación en los campos de los motores y la cantidad de resistencia impuesta al circuito por medio del banco de resistencias, se puede frenar en forma efectiva hasta una velocidad de entre 4 u 8 km/h, todo controlado por el maquinista. Al mismo tiempo la corriente eléctrica generada por los motores en el modo de frenado dinámico se disipa en forma de calor a través de los bancos de resistencias situadas en el llamado banco de resistencias, ( o´´blister´´ en modelos GM), del freno dinamico. Son necesarios grandes ventiladores ( de unos 18 HP ) para enfriar las resistencias y evitar daños por recalentamiento. Los sistemas modernos tienen monitoreo electrónico de la temperatura, de tal forma que si esta alcanza valores excesivos es desconectado.
´´Blister´´ del freno dinamico en una locomotora GM
Banco de resistencias desmontado
Ahora bien, se podría suponer que los frenos dinámicos hacen todo el trabajo, lo cual es verdad, hasta cierto punto. Aunque los frenos dinámicos pueden ser extremadamente eficaces en el frenado de un tren en velocidad, se vuelven cada vez más ineficaces en tanto la velocidad del tren va disminuyendo. Esto se debe a que los motores de tracción giran más lentamente, y por tanto convierten menos energía cinética en energía eléctrica. De hecho, a partir de los 16 kmh aproximadamente, los frenos dinámicos son esencialmente menos eficaces. Es en este punto es que el sistema de frenado mecánico ( de aire) entra en juego para detener el tren completamente.
Esencialmente, el frenado dinámico es una herramienta para el terreno montañoso, donde las zapatas de freno son propensas a recalentarse por el exceso de calor producido por la alta friccion frenando en una bajada larga. Las locomotoras diesel que operan en terreno a nivel, trenes relativamente livianos como los trenes de pasajeros, y locomotoras de patio o maniobras, no traen freno dinámico. Aunque finalmente, producto de satisfacer la necesidad de flexibilidad de servicios y mayor autonomía de frenado dinámico (se refiere a rangos de velocidad mas bajas de operacion), ha dado como resultado que haya equipos de freno dinamico operando satisfactoriamente a velocidades tan bajas como 9 kmh, dando como resultado la adopción de freno dinámico de serie para casi todas las nuevas locomotoras diesel actuales de via principal. Y muchas de las antiguas unidades sin freno dinamico hoy están en servicios locales y en patios de maniobras.
Reconocimiento de una locomotora con freno dinamico
Hay dos formas distintas de reconocer si una locomotora posee o no freno dinamico. La primera es auditiva, ya que el uso del frenado dinámico es audible para el observador en tierra en la forma de un zumbido o silbido particula, que es muy distinto del ruido producido por los motores de tracción operando bajo carga.
Y la segunda es la visual. Cuando se trata de identificarlas visualmente no es necesario que estén en movimiento y oirlas para advertir que poseen o no equipo de freno dinamico. Solo es cuestión de conocer el detalle y/o el indicio que nos indica que lo posee. No voy a describir todos los tipos de ventilación del freno dinamico en los distintos modelos de locomotoras porque seria muy extenso, asi que describiré los principales tipos.
Locomotora GM modelo F7
Clasico ´´blíster ´´ GM en una GP de CSX:
En los modelos SD50, SD60, SD70 ya no encontramos el ´´blister´´, sino que solo una parrilla de ventilación:
Los modelos SD70ACe, SD80 y similares se caracterizan por llevar la ventilacion en el extremo de la trompa larga:
Las locomotoras GM de exportación como la GT22CU, las GR12U, traen algo mas parecido al ´´blister´´ clásico:
GT22CU:
Una GM australiana, probablemente una G12U:
En las nuevas GE
FUENTES:
Archivos personales y recopilacion de la web.
http://hlmx.com/used-motive-parts.asp
http://***/_zUpjs5EKeHc/TNzATvvMVoI/AAAAAAAAATc/QD6QpCS_8fo/s1600/100_7696.JPG
http://es.wikipedia.org/wiki/Freno_din%C3%A1mico
http://slrailinfo.net63.net/html/terminology/DynBreaks.html
http://trn.trains.com/en/Railroad%20Reference/ABCs%20of%20Railroading/2006/05/Dynamic%20braking.aspx
http://img2.wikia.nocookie.net/__cb20120505035108/locomotive/images/b/b7/Diesel_Locomotive_Axle.jpg
http://www.blackdiamondmodels.com.au/tclass.html
http://tonysissons.zenfolio.com/p118278126/h1B62F2AF#h1b62f2af
Breve descripción de los componentes principales ( tipicos ) del sistema tractivo de una locomotora diesel-electrica:
Motor de tracción ( típico de locomotora diesel eléctrica ):
Eje de la locomotora ( típico de locomotora diesel eléctrica):
Esquema muy básico describiendo el conexionado de los motores de tracción, el generador y las resistencias del freno dinamico, cuando este ultimo esta desconectado:
Principio de Funcionamiento del Freno reostático
El freno dinamico entra en funcionamiento cuando los motores de tracción ( normalmente de CC, aunque también los hay tambien de CA ) de una locomotora son usados como generadores para disminuir la velocidad del tren al utilizarlos como sistema de frenado, estando los campos de los motores de traccion conectados al generador principal, y los rotores conectados a un banco de resistencias. Se lo denomina freno reostatico cuando la electricidad generada es disipada en forma de calor por medio de resistencias, y freno regenerativo cuando la energía producida es devuelta a la línea de alimentación o es almacenada en baterías para uso futuro. El freno dinámico reduce el desgaste de los componentes del sistema de freno convencional y, adicionalmente, puede reducir el consumo de energía si es regenerativo. Pero en esta nota solo me referiré al freno dinamico del tipo reostatico.
Esquema muy básico del circuito del frenado dinamico cuando este esta conectado:
Para producir el frenado dinámico se necesita realizar un cambio en el conexionado eléctrico de los motores de traccion mediante el accionamiento de contactores. Al cambiar a frenado dinamico, los contactores cierran y abren circuitos para que la corriente del generador principal pase solamente por los campos del motor, y que sus rotores se conecten con el banco de resistencias del freno dinamico. O sea que, en la armadura han ocurrido dos cambios:
1) Se cortó el paso de corriente que venía desde el generador.
2) Se cerró circuito con las resistencias del frenado dinamico y por tanto hemos separado el campo de la armadura.
Si la locomotora está en movimiento, las ruedas están girando y por tanto hará lo propio la armadura conectada a las resistencias para que están consuman esa energía producida. En términos eléctricos tenemos un generador con excitación separada y con un artefacto de consumo. La dirección del flujo de corriente, en el caso de los campos tiene exactamente la misma que en la función de tracción, no así en las armaduras que han invertido su dirección.
En el frenado dinámico se establecen los siguientes hechos:
1.- Cuanta más corriente fluya a través del campo del motor (dentro de ciertos límites) mayor será la corriente de frenado que se obtiene.
2.- Cuanto más baja sea la resistencia del frenado, más alta es la corriente de esta.
3.- A mayor velocidad de la armadura, mayor es la corriente de frenado.
4.- Mientras más alta es la corriente de frenado, mayor es el poder de frenado que se consigue.
Operacion
El frenado dinámico no es un sustituto de los frenos de aire (con control electrónico o de otra manera), sino un sistema complementario que proporciona un medio adicional de control de velocidad del tren.
En efecto, el generador principal suministra corriente al campo del motor de tracción y como esta corriente queda bajo control del maquinista por medio de un controlador de ocho muescas similar al acelerador, o bien en el sentido inverso al acelerador en sistemas con joystick ( como las C44-9W ),tiene asi el control de frenado del tren de acuerdo a la necesidad. Se entiende que todas las operaciones pertinentes del frenado dinámico quedan sometidas al criterio del maquinista, quien con su experiencia y conocimientos debe considerar todos los factores para accionar lo que sea preciso y en el momento oportuno, para la seguridad del servicio. A una alta velocidad se necesita un campo débil para retener la corriente de frenado a un valor razonable, lo que requiere una pequeña potencia del generador principal. Al revés, a una baja velocidad se necesita un campo fuerte para lograr una adecuada corriente de frenado.
Manija de freno dinamico en una locomotora GM
Controller tipo joystick de una locomotora GE C44-9W
La resistencia del campo del motor actúa como un freno para la locomotora, causando que disminuya la rotación de los motores. Variando la excitación en los campos de los motores y la cantidad de resistencia impuesta al circuito por medio del banco de resistencias, se puede frenar en forma efectiva hasta una velocidad de entre 4 u 8 km/h, todo controlado por el maquinista. Al mismo tiempo la corriente eléctrica generada por los motores en el modo de frenado dinámico se disipa en forma de calor a través de los bancos de resistencias situadas en el llamado banco de resistencias, ( o´´blister´´ en modelos GM), del freno dinamico. Son necesarios grandes ventiladores ( de unos 18 HP ) para enfriar las resistencias y evitar daños por recalentamiento. Los sistemas modernos tienen monitoreo electrónico de la temperatura, de tal forma que si esta alcanza valores excesivos es desconectado.
´´Blister´´ del freno dinamico en una locomotora GM
Banco de resistencias desmontado
Ahora bien, se podría suponer que los frenos dinámicos hacen todo el trabajo, lo cual es verdad, hasta cierto punto. Aunque los frenos dinámicos pueden ser extremadamente eficaces en el frenado de un tren en velocidad, se vuelven cada vez más ineficaces en tanto la velocidad del tren va disminuyendo. Esto se debe a que los motores de tracción giran más lentamente, y por tanto convierten menos energía cinética en energía eléctrica. De hecho, a partir de los 16 kmh aproximadamente, los frenos dinámicos son esencialmente menos eficaces. Es en este punto es que el sistema de frenado mecánico ( de aire) entra en juego para detener el tren completamente.
Esencialmente, el frenado dinámico es una herramienta para el terreno montañoso, donde las zapatas de freno son propensas a recalentarse por el exceso de calor producido por la alta friccion frenando en una bajada larga. Las locomotoras diesel que operan en terreno a nivel, trenes relativamente livianos como los trenes de pasajeros, y locomotoras de patio o maniobras, no traen freno dinámico. Aunque finalmente, producto de satisfacer la necesidad de flexibilidad de servicios y mayor autonomía de frenado dinámico (se refiere a rangos de velocidad mas bajas de operacion), ha dado como resultado que haya equipos de freno dinamico operando satisfactoriamente a velocidades tan bajas como 9 kmh, dando como resultado la adopción de freno dinámico de serie para casi todas las nuevas locomotoras diesel actuales de via principal. Y muchas de las antiguas unidades sin freno dinamico hoy están en servicios locales y en patios de maniobras.
Reconocimiento de una locomotora con freno dinamico
Hay dos formas distintas de reconocer si una locomotora posee o no freno dinamico. La primera es auditiva, ya que el uso del frenado dinámico es audible para el observador en tierra en la forma de un zumbido o silbido particula, que es muy distinto del ruido producido por los motores de tracción operando bajo carga.
Y la segunda es la visual. Cuando se trata de identificarlas visualmente no es necesario que estén en movimiento y oirlas para advertir que poseen o no equipo de freno dinamico. Solo es cuestión de conocer el detalle y/o el indicio que nos indica que lo posee. No voy a describir todos los tipos de ventilación del freno dinamico en los distintos modelos de locomotoras porque seria muy extenso, asi que describiré los principales tipos.
Locomotora GM modelo F7
Clasico ´´blíster ´´ GM en una GP de CSX:
En los modelos SD50, SD60, SD70 ya no encontramos el ´´blister´´, sino que solo una parrilla de ventilación:
Los modelos SD70ACe, SD80 y similares se caracterizan por llevar la ventilacion en el extremo de la trompa larga:
Las locomotoras GM de exportación como la GT22CU, las GR12U, traen algo mas parecido al ´´blister´´ clásico:
GT22CU:
Una GM australiana, probablemente una G12U:
En las nuevas GE
FUENTES:
Archivos personales y recopilacion de la web.
http://hlmx.com/used-motive-parts.asp
http://***/_zUpjs5EKeHc/TNzATvvMVoI/AAAAAAAAATc/QD6QpCS_8fo/s1600/100_7696.JPG
http://es.wikipedia.org/wiki/Freno_din%C3%A1mico
http://slrailinfo.net63.net/html/terminology/DynBreaks.html
http://trn.trains.com/en/Railroad%20Reference/ABCs%20of%20Railroading/2006/05/Dynamic%20braking.aspx
http://img2.wikia.nocookie.net/__cb20120505035108/locomotive/images/b/b7/Diesel_Locomotive_Axle.jpg
http://www.blackdiamondmodels.com.au/tclass.html
http://tonysissons.zenfolio.com/p118278126/h1B62F2AF#h1b62f2af