SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO: julio 2008

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA
UNEFA

Mt/3 (EJ) LUIS M. PRADO C.
DAVID QUIJIJE
MALTHA MANZANO
RICHARD DIAZ

INTRODUCCION

SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO SU MARCO HISTORICO

SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO A VAPOR

SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO ELECTRICA

SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO LEVITACION MAGNETICA

El nacimiento del ferrocarril, fue el primer vehiculo terrestre movido por una fuerza de tracción los principales mecanismos del sistema de tracción ferroviario, fueron ruedas y fuerza motriz, la cual utilizo una maquina de vapor. Estos elementos fueron combinados por primera vez por el ing. Richard trevithick.; la primera locomotora utilizada con éxito la locomotora de trevithick.

Una de las características principales del sistema de tracción del ferrocarril es el rozamiento casi nulo que ofrece la rodadura de la rueda sobre el carril.

Todas estas locomotoras fueron ideadas para arrastrar vagones de carbón a poca velocidad, utilizando sistema de tracción a vapor después de haberse utilizado con éxito reconocido, en esa clase de trabajo, continuaron los vagones destinados a pasajeros siendo arrastrados por la fuerza de tracción a vapor,

SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO Y SU MARCO HISTORICO

El nacimiento del ferrocarril, el primer vehículo terrestre movido por una fuerza no procedente de un animal, se encuentra estrechamente ligado a la invención de la máquina de vapor, ideada en el siglo xvii por james watt

En el marco histórico de los sistemas de tracción ferroviario, se puede decir que los egipcios persas y romanos fueron los primeros antecesores que usaron caminos: con dos fajas de piedra dura a la separación conveniente, para disminuir el rozamiento de arrastre, resultando más fácil el movimiento de los carruajes de madera en los caminos.
estos son unos de los antecedentes mas antiguos que se tienen del sistema de tracción sobre sistemas similares a rieles.

Los dos principios mecánicos del sistema de tracción ferroviaria, 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 el sistema de tracción adatada a 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. por hora arrastrando cinco vagones, cargados con 10 t de acero y 70 hombres sobre una vía de 15 km. de longitud 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 soportaban el peso de una locomotora de vapor. la potencia necesaria para arrastrar trenes, en lugar de uno o dos vagones, se aseguró colocando una locomotora de vapor sobre dos o más ejes con las ruedas unidas mediante bielas.

Hacia fines de la década del 20' y principios de la del 30', el ferrocarril sud comienza a incorporar dentro del rol de locomotoras que en ese momento prestaban servicios, que eran de tracción a vapor, la tracción eléctrica.

Sistema de tracción ferroviario y su marco histórico

IMPLEMENTACIÓN DE UN NUEVO SISTEMA DE TRACCIÓN EN EL FERROCARRIL SUD
el día 30 de enero de 1929, con asistencia de los representantes de las distintas empresas de transporte del país, instituciones comerciales, federal, se realizó el ensayo del nuevo sistema de tracción eléctrica que el ferrocarril sud se propone adoptar para los servicios de sus líneas suburbanas, teniendo en cuenta que el sistema de tracción a vapor, resultará insuficiente para el transporte de las grandes masas de pasajeros que viajan a diario.

SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO

Una de las características principales del sistema de tracción del ferrocarril es el rozamiento casi nulo que ofrece la rodadura de la rueda sobre el carril. esto permite un gran ahorro de energía, ya que con pocos kilos de esfuerzo de tracción, se pueden arrastrar toneladas de peso sea cual fuere el sistema de tracción.
La imagen demuestra que con unos pocos kilogramos de esfuerzo, sea cual fuere el sistema de tracción, es posible mover varias toneladas. ello se debe a la fina rodadura de la rueda sobre el carril, casi sin rozamiento. si bien estas dos personas seguramente sudaron lo suyo, está claro que el esfuerzo que pueden desarrollar dos seres humanos es pequeño pero suficiente para mover un vagón de 7 ton.

Igual fenómeno ocurre cuando el trazado del ferrocarril alcanza terrenos con pendiente, y se precisa un esfuerzo de tracción mucho mayor para elevar el peso que hasta ahora solo debíamos arrastrar. aumentando el esfuerzo de tracción se verá reducida la adherencia de la locomotora, por lo que el gradiente también se verá muy limitado.

SISTEMA DE TRACCION A VAPOR

Hacia el fin del siglo xviii , la máquina de vapor había llegado a ser un factor real y positivo en la industria, y se habían hecho distintas tentativas para aplicarla a los vehículos de carretera. el mérito de llevar a cabo la construcción de la primera locomotora que marchó sobre carriles corresponde al ingeniero de minas inglés Richard trevithick, quien el 24 de febrero de 1804 logró adaptar el sistema de tracción a la máquina de vapor, que se utilizaba desde principios del siglo xviii para bombear agua, para que tirara una máquina locomovible que hizo circular a una velocidad de 8 km/h

Sistema de tracción a vapor

LA LOCOMOTORA DE TREVITHICK

La caldera era de hierro colado con horno interior, y los productos de la combustión pasaban a una chimenea situada en el mismo extremo que la boca del horno. la máquina de vapor, es decir, el cilindro con el pistón, estaba dispuesta verticalmente, y las barras conector se hallan representadas en la figura por la d, que hace de biela, y la l, conectada con el eje motor.

el vapor, después de haber operado, escapaba por la chimenea para aumentar el tiro, y en este sistema se dependía de la fricción de las ruedas motrices sobre los carriles para asegurar suficiente poder de tracción. la presión del vapor era de 40 libras por pulgada cuadrada; de forma que en rigor era una máquina de alta presión. la válvula de seguridad, e, impedía una presión excesiva en la caldera. esta locomotora funcionó bien; pero sus resultados económicos no fueron satisfactorios.
La siguiente tentativa fructuosa para obtener una locomotora a vapor fue hecha por blenkinsop en 1812.

La máquina de blenkinsop fue seguida, en 1813, por otra denominada "puffing billy"

Locomotora "puffing billy" , construída en 1813 por william hedley, fue utilizada en las minas para arrastrar vagones de carga con objeto de ahorrar trabajo de caballos

Todas estas locomotoras fueron ideadas para arrastrar vagones de carbón a poca velocidad, utilizando sistema de traccion a vapor. desde las minas de propiedad particular, y durante mucho tiempo, después de haberse utilizado con éxito reconocido, en esa clase de trabajo, continuaron los vagones destinados a pasajeros siendo arrastrados por la fuerza de traccion a vapor, y solamente a fuerza de persistencia consiguió stephenson que se le permitiera construir tres locomotoras para el nuevo ferrocarril de stockton y darlington, del cual fue nombrado ingeniero-jefe en 1823, y que fue construido con el propósito de utilizar caballos como medio de tracción. la primera vía férrea pú
blica del mundo, la línea stockton-darlington, en el noreste de inglaterra, dirigida por george stephenson, se inauguró en 1825. durante algunos años esta transportó carga; en ocasiones también utilizaba caballos como fuerza de tiraje. la primera vía férrea pública para el transporte de pasajeros y de carga que funcionaba exclusivamente con locomotoras de traccion a vapor fue la de liverpool-manchester, inaugurada en 1830.

SISTEMA DE TRACCION ELECTRICA
La tracción eléctrica en los ferrocarriles es muy antigua: data de principios del siglo xx y su esquema básico se ha mantenido inalterado desde entonces.

Originalmente todos los sistemas de alimentación eléctrica de tracción fueron de corriente continua, básicamente con el objeto de alimentar en forma directa los motores de tracción de los trenes, también de corriente continua, capaces de desarrollar velocidades variables y grandes torques iniciales.

Posteriormente, con el desarrollo de rectificadores simples y de menor costo, se generalizó la alimentación en corriente alterna a voltajes más elevados, la cual es rectificada en la locomotora para alimentar los motores de tracción en corriente continua.
El desarrollo posterior de motores de tracción de corriente alterna con características de velocidad variable y alto torque inicial no ha cambiado este esquema.

CIRCUITO DE TRACCIÓN

El circuito de tracción esta compuesto por una fuente de energía, la subestación eléctrica; una línea de contacto, catenaria o barra de alimentación; el vehículo ferroviario que consume la energía, y un conductor de retorno que cierra el circuito, normalmente los rieles. Contrariamente a lo habitual en los circuitos eléctricos, este circuito se deforma, ya que su longitud varía según el desplazamiento del tren. según la naturaleza del sistema ferroviario, este circuito puede ser muy largo: 10, 20, 30, 40 y hasta 50 km.

SISTEMAS DE TRACCIÓN EN LOS TRENES
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA
Los motores de corriente continua tienen un estator recorrido por corriente continua y un rotor también recorrido por corriente continua, a través del colector.
En los equipos clásicos, el control de la tensión de alimentación de los motores se efectúa mediante el uso de resistencias y distintas combinaciones de motores (serie-paralelo). Con la aparición de los tiristores se desarrolló el "chopper" que es básicamente un convertidor continua-continua que permite un muy preciso control de la tensión de alimentación de los motores.
Los motores de corriente continua son simples y confiables; tienen un alto torque inicial y son de fácil control. por otra parte, requieren de mantenimiento, en especial en los colectores, y son pesados y voluminosos.

SISTEMA DE TRACCION LEVITACION MAGNETICA

Por lo años 1960, en japón se empezó a desarrollar un tren que lograba altas velocidades con poca pérdida de energía debido a que no hacía contacto con los rieles. así se inició la era de los trenes de levitación magnética (maglev).

Los primeros trenes de este tipo se movían a velocidades de 270 km/h. ya para 1994 otros países habían logrado desarrollar sus propios ferrocarriles maglev, entre ellos estados unidos, francia alemania, italia y españa. en estos momentos su velocidad ha superado los 300 kilómetros por hora.
Este tipo de transporte terrestre se ha estado perfeccionando con miras a que sea el transporte del futuro, ya que no presenta problemas de contaminación, alcanza velocidades competitivas con el transporte aéreo, y no genera pérdidas de energía por rozamiento. su mantenimiento es relativamente cómodo.
A finales del siglo xx los trenes de levitación magnética son los que marcan el camino del desarrollo ferroviario. este modelo sigue evolucionando y ha generado la puesta en servicio de un tren controlado automáticamente. las computadoras que controlan este servicio pueden corregir el horario de un tren o modificar la ruta de alguno que venga fuera de su plan original. en 1989 se puso en funcionamiento el metro de lille, en francia, gracias a esta renovada tecnología.

¿Qué es levitación magnética?
La levitación magnética se presenta cuando se enfrentan dos campos magnéticos de polaridades iguales, pero está presenta una tercera fuerza que es la gravitacional.
Si se enfrenta un imán con su polaridad norte encima de otro imán de polaridad norte también, los dos imanes se repelen entre sí, pero al estar uno encima de otro, el que se encuentra arriba experimenta la fuerza gravitacional hacia abajo y la fuerza magnética hacia arriba.
Estas dos fuerzas actuando sobre el mismo cuerpo provocan un equilibrio y el imán no cae pero tampoco sube por la fuerza magnética. el imán se verá como suspendido, esto suspensión se denomina levitación. el término magnético se origina por la presencia de los campos magnéticos del imán.

SISTEMA DE TRACCION FERROVIARIO

jueves, 31 de julio de 2008

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