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Una locomotora o locomotora es un vehículo de transporte ferroviario que proporciona la fuerza motriz a un tren . Si una locomotora es capaz de transportar una carga útil, normalmente se la denomina unidad múltiple , autocar , vagón de ferrocarril o vagón motor ;
Tradicionalmente, las locomotoras tiraban los trenes por delante. Sin embargo, la operación push-pull se ha vuelto común, donde el tren puede tener una locomotora (o locomotoras) en la parte delantera, trasera o en cada extremo. Más recientemente, los ferrocarriles han comenzado a adoptar DPU o energía distribuida. El frente puede tener una o dos locomotoras seguidas de una locomotora central que se controla de forma remota desde la unidad principal.
La palabra locomotora se origina del latín loco 'de un lugar', ablativo de locus 'lugar', y del latín medieval motivus 'que causa movimiento', y es una forma abreviada del término locomotora , [1] que se usó por primera vez en 1814 [2] para distinguir entre máquinas de vapor autopropulsadas y estacionarias .
Antes de las locomotoras, la fuerza motriz de los ferrocarriles se generaba mediante diversos métodos de baja tecnología, como la fuerza humana, los caballos, la gravedad o motores estacionarios que impulsaban sistemas de cables. Hoy en día todavía existen pocos sistemas de este tipo. Las locomotoras pueden generar su energía a partir de combustible (madera, carbón, petróleo o gas natural) o pueden obtener energía de una fuente externa de electricidad. Es común clasificar las locomotoras por su fuente de energía. Los comunes incluyen:
Una locomotora de vapor es una locomotora cuya principal fuente de energía es una máquina de vapor . La forma más común de locomotora de vapor también contiene una caldera para generar el vapor utilizado por la máquina. El agua de la caldera se calienta quemando material combustible (normalmente carbón, madera o aceite) para producir vapor. El vapor mueve pistones alternativos que están conectados a las ruedas principales de la locomotora, conocidas como " ruedas motrices ". Tanto el suministro de combustible como el de agua se transportan con la locomotora, ya sea en la propia locomotora, en búnkeres y tanques (esta disposición se conoce como " locomotora cisterna ") o arrastrados detrás de la locomotora, en ténders (esta disposición se conoce como " locomotora ténder ").
La primera locomotora de vapor ferroviaria en funcionamiento a gran escala fue construida por Richard Trevithick en 1802. Fue construida para la ferretería Coalbrookdale en Shropshire , Inglaterra, aunque no ha sobrevivido ningún registro de su funcionamiento allí. [3] El 21 de febrero de 1804, el primer viaje ferroviario a vapor registrado tuvo lugar cuando otra de las locomotoras de Trevithick arrastraba un tren desde la ferretería Penydarren , en Merthyr Tydfil , hasta Abercynon en Gales del Sur. [4] [5] Acompañado por Andrew Vivian , tuvo un éxito desigual. [6] El diseño incorporó una serie de innovaciones importantes, incluido el uso de vapor a alta presión, que redujo el peso del motor y aumentó su eficiencia.
En 1812, la locomotora de cremallera de dos cilindros Salamanca de Matthew Murray circuló por primera vez en el ferrocarril de piñón y cremallera de Middleton Railway ; [7] Esta se considera generalmente como la primera locomotora comercialmente exitosa. [8] [9] Otra locomotora temprana muy conocida fue Puffing Billy , construida entre 1813 y 1814 por el ingeniero William Hedley para Wylam Colliery cerca de Newcastle upon Tyne . Esta locomotora es la más antigua que se conserva y se exhibe estáticamente en el Museo de Ciencias de Londres. George Stephenson construyó el Locomotion No. 1 para Stockton & Darlington Railway en el noreste de Inglaterra, que fue el primer ferrocarril de vapor público del mundo. En 1829, su hijo Robert construyó The Rocket en Newcastle upon Tyne. Rocket participó y ganó los Rainhill Trials . Este éxito llevó a la empresa a emerger como uno de los primeros constructores destacados de locomotoras de vapor utilizadas en los ferrocarriles del Reino Unido, EE. UU. y gran parte de Europa. [10] El ferrocarril de Liverpool y Manchester , construido por Stephenson, se inauguró un año después haciendo uso exclusivo de la energía de vapor para trenes de pasajeros y mercancías .
La locomotora de vapor siguió siendo, con diferencia, el tipo de locomotora más común hasta después de la Segunda Guerra Mundial . [11] Las locomotoras de vapor son menos eficientes que las modernas locomotoras diésel y eléctricas, y se requiere una fuerza laboral significativamente mayor para operarlas y darles servicio. [12] Las cifras de British Rail mostraron que el costo de tripular y alimentar una locomotora de vapor era aproximadamente dos veces y media mayor que el costo de mantener una locomotora diésel equivalente, y el kilometraje diario que podían recorrer era menor. [ cita necesaria ] Aproximadamente entre 1950 y 1970, la mayoría de las locomotoras de vapor fueron retiradas del servicio comercial y reemplazadas por locomotoras eléctricas y diesel-eléctricas. [13] [14] Si bien América del Norte pasó del vapor durante la década de 1950 y Europa continental en la década de 1970, en otras partes del mundo la transición ocurrió más tarde. El vapor era una tecnología familiar que utilizaba combustibles ampliamente disponibles y en las economías de bajos salarios no sufría una disparidad de costos tan amplia. Continuó utilizándose en muchos países hasta finales del siglo XX. A finales del siglo XX, casi la única energía de vapor que quedaba en uso regular en todo el mundo era la de los ferrocarriles patrimoniales .
Las locomotoras de combustión interna utilizan un motor de combustión interna , conectado a las ruedas motrices mediante una transmisión. Por lo general, mantienen el motor funcionando a una velocidad casi constante, ya sea que la locomotora esté parada o en movimiento. Las locomotoras de combustión interna se clasifican por su tipo de combustible y se subclasifican por su tipo de transmisión.
Las locomotoras de benceno tienen motores de combustión interna que utilizan benceno como combustible. Entre finales de los años 1890 y 1900, habían estado operando varios fabricantes comerciales de locomotoras de benceno. Esto comenzó con Deutz , que desarrolló un sistema operativo basado en un prototipo de diseño para una mina de manganeso en Giessen. Posteriormente, a principios de 1900, se vendieron para múltiples operaciones de minería y construcción de túneles. Después de 1900, no era necesario ni requerido su uso generalizado; su insuficiencia había aumentado con la existencia de locomotoras de gasolina y diésel.
Las locomotoras de queroseno utilizan queroseno como combustible. Fueron las primeras locomotoras de combustión interna del mundo, precediendo en algunos años a las locomotoras diésel y de petróleo. El primer vehículo ferroviario de queroseno conocido fue una draisina construida por Gottlieb Daimler en 1887, [15] pero técnicamente no era una locomotora, ya que transportaba una carga útil.
Los hermanos Priestman de Kingston upon Hull construyeron una locomotora de queroseno en 1894 para su uso en los muelles de Hull . Esta locomotora fue construida utilizando un motor tipo marino de doble efecto de 12 hp, que funciona a 300 rpm, montado sobre un chasis de vagón de 4 ruedas. Sólo podía transportar un vagón cargado a la vez, debido a su baja potencia, y no fue un gran éxito. [16] La primera locomotora de queroseno exitosa fue "Lachesis" construida por Richard Hornsby & Sons y entregada al ferrocarril del Arsenal de Woolwich en 1896. La compañía construyó cuatro locomotoras de queroseno entre 1896 y 1903, para su uso en el Arsenal.
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Las locomotoras de gasolina (EE. UU.: locomotoras de gasolina) utilizan gasolina ( gasolina ) como combustible. La primera locomotora de gasolina de éxito comercial fue una locomotora mecánica de gasolina construida por Maudslay Motor Company en 1902 para el mercado de ganado de Deptford en Londres . Se trataba de una locomotora de 80 CV con motor vertical de gasolina de 3 cilindros, con caja de cambios mecánica de dos velocidades.
El tipo más común de locomotora de gasolina son las locomotoras mecánicas de gasolina , que utilizan transmisión mecánica en forma de cajas de cambios (a veces en combinación con transmisiones por cadena ) para entregar la potencia del motor a las ruedas motrices, de la misma manera que un automóvil. . La segunda locomotora mecánica de gasolina fue construida por FC Blake de Kew en enero de 1903 para la Junta Principal de Alcantarillado de Richmond. [17] [18] [16]
Las locomotoras de gasolina y eléctricas son locomotoras de gasolina que utilizan transmisión eléctrica para entregar la potencia del motor a las ruedas motrices. Esto evita la necesidad de cajas de cambios al convertir la fuerza mecánica giratoria del motor en energía eléctrica mediante una dinamo y luego accionar las ruedas mediante motores de tracción eléctricos de varias velocidades . Esto permite una aceleración más suave, ya que evita la necesidad de cambios de marcha, sin embargo, es más cara, más pesada y, a veces, más voluminosa que la transmisión mecánica.
En 1913 se construyó una notable locomotora de gasolina-eléctrica para Minneapolis, St. Paul, Rochester y Dubuque Electric Traction Company . Pesaba 60 toneladas, generaba 350 CV y circulaba por un par de bogies en disposición Bo-Bo . [19] [20]
Las locomotoras diésel funcionan con motores diésel . En los primeros días del desarrollo de la propulsión diésel, se emplearon varios sistemas de transmisión con distintos grados de éxito, siendo la transmisión eléctrica la más popular.
Una locomotora diésel-mecánica utiliza transmisión mecánica para transferir potencia a las ruedas. Este tipo de transmisión generalmente se limita a locomotoras de maniobra (conmutación) de baja potencia y baja velocidad , unidades múltiples livianas y vagones autopropulsados . Las primeras locomotoras diésel eran diésel-mecánicas. En 1906, Rudolf Diesel , Adolf Klose y el fabricante de motores de vapor y diésel Gebrüder Sulzer fundaron Diesel-Sulzer-Klose GmbH para fabricar locomotoras diésel. Los Ferrocarriles Estatales Prusianos encargaron a la empresa una locomotora diésel en 1909. La primera locomotora diésel del mundo (una locomotora diésel-mecánica) se puso en funcionamiento en el verano de 1912 en el ferrocarril Winterthur-Romanshorn en Suiza, pero no fue un éxito comercial. . [21] Hasta mediados de la década de 1920 se produjeron pequeñas cantidades de prototipos de locomotoras diésel en varios países.
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Las locomotoras diésel-eléctricas son locomotoras diésel que utilizan transmisión eléctrica. El motor diésel impulsa un generador eléctrico de CC (generalmente, menos de 3000 caballos de fuerza (2200 kW) netos para tracción) o un alternador-rectificador eléctrico de CA (generalmente 3000 caballos de fuerza (2200 kW) netos o más para tracción), la salida de que proporciona energía a los motores de tracción que impulsan la locomotora. No existe conexión mecánica entre el motor diésel y las ruedas. La gran mayoría de locomotoras diésel actuales son diésel-eléctricas.
En 1914, Hermann Lemp , un ingeniero eléctrico de General Electric , desarrolló y patentó un sistema confiable de control eléctrico de corriente continua (Lemp también patentó las mejoras posteriores). [22] El diseño de Lemp utilizaba una sola palanca para controlar el motor y el generador de forma coordinada, y fue el prototipo para todo el control de locomotoras diésel-eléctricas . En 1917-18, GE produjo tres locomotoras diésel-eléctricas experimentales utilizando el diseño de control de Lemp. [23] En 1924, una locomotora diesel-eléctrica ( E el 2 número original Юэ 001/Yu-e 001) comenzó a funcionar. Había sido diseñado por un equipo dirigido por Yury Lomonosov y construido entre 1923 y 1924 por Maschinenfabrik Esslingen en Alemania. Tenía 5 ejes motrices (1'E1'). Después de varios viajes de prueba, transportó trenes durante casi tres décadas, desde 1925 hasta 1954. [24]
Las locomotoras diésel-hidráulicas son locomotoras diésel que utilizan transmisión hidráulica . En esta disposición, utilizan uno o más convertidores de par , en combinación con engranajes, con un mando final mecánico para transmitir la potencia del motor diésel a las ruedas.
El principal usuario mundial de locomotoras de transmisión hidráulica de línea principal fue Deutsche Bundesbahn , con diseños que incluían la DB Clase V 200 y la familia DB V 160 . British Rail introdujo una serie de diseños diésel-hidráulicos durante su Plan de Modernización de 1955 : inicialmente versiones construidas bajo licencia de diseños alemanes. En España, Renfe utilizó diseños alemanes bimotores de alta relación potencia-peso para transportar trenes de alta velocidad entre los años 1960 y 1990 (ver Renfe Clases 340 , 350 , 352 , 353 , 354 ).
Los sistemas de propulsión hidrostática también se han aplicado al uso ferroviario, por ejemplo, locomotoras de maniobras de 350 a 750 hp (260 a 560 kW) de CMI Group (Bélgica). [25] Los accionamientos hidrostáticos también se utilizan en máquinas de mantenimiento ferroviario, como compactadores y rectificadoras de rieles . [26]
Una locomotora de turbina de gas es una locomotora con motor de combustión interna formada por una turbina de gas . Los motores ICE requieren una transmisión para impulsar las ruedas. Se debe permitir que el motor siga funcionando cuando la locomotora esté parada.
Las locomotoras mecánicas de turbina de gas utilizan una transmisión mecánica para entregar la potencia de las turbinas de gas a las ruedas. Una locomotora de turbina de gas fue patentada en 1861 por Marc Antoine Francois Mennons (patente británica nº 1633). [27] No hay evidencia de que la locomotora fuera realmente construida, pero el diseño incluye las características esenciales de las locomotoras de turbina de gas, incluido el compresor, la cámara de combustión, la turbina y el precalentador de aire. En 1952, Renault entregó un prototipo de locomotora mecánica de turbina de gas de cuatro ejes y 1150 hp equipada con el sistema de producción de gas y aire comprimido de "turbina libre" Pescara, en lugar de un compresor coaxial de múltiples etapas integrado en la turbina. Este modelo fue sucedido por un par de locomotoras de seis ejes de 2400 hp con dos turbinas y alimentación Pescara en 1959. Kharkov Locomotive Works construyó varias locomotoras similares en la URSS . [28]
Las locomotoras eléctricas de turbina de gas utilizan una turbina de gas para impulsar un generador eléctrico o un alternador que produce corriente eléctrica y alimenta el motor de tracción que impulsa las ruedas. En 1939, los Ferrocarriles Federales Suizos encargaron a Brown Boveri el Am 4/6, un GTEL con una potencia máxima de motor de 1.620 kW (2.170 CV) . Se completó en 1941 y luego se sometió a pruebas antes de entrar en servicio regular. La Am 4/6 fue la primera locomotora eléctrica de turbina de gas. British Rail 18000 fue construida por Brown Boveri y entregada en 1949. British Rail 18100 fue construida por Metropolitan-Vickers y entregada en 1951. Una tercera locomotora, la British Rail GT3 , se construyó en 1961. Union Pacific tenía una gran flota de turbinas. locomotoras de carga propulsadas a partir de la década de 1950. [29] Estos se utilizaron ampliamente en rutas de larga distancia y fueron rentables a pesar de su escasa economía de combustible debido al uso de combustibles "sobrantes" de la industria petrolera. En su apogeo, el ferrocarril estimó que impulsaba alrededor del 10% de los trenes de carga de Union Pacific, un uso mucho más amplio que cualquier otro ejemplo de esta clase.
Una turbina de gas ofrece algunas ventajas sobre un motor de pistón . Hay pocas piezas móviles, lo que disminuye la necesidad de lubricación y potencialmente reduce los costos de mantenimiento, y la relación potencia-peso es mucho mayor. Una turbina de una determinada potencia también es físicamente más pequeña que un motor de pistón igualmente potente, lo que permite que una locomotora sea muy potente sin ser excesivamente grande. Sin embargo, la potencia y la eficiencia de una turbina caen drásticamente con la velocidad de rotación , a diferencia de un motor de pistón, que tiene una curva de potencia comparativamente plana. Esto hace que los sistemas GTEL sean útiles principalmente para recorridos de larga distancia y alta velocidad. Los problemas adicionales con las locomotoras eléctricas de turbina de gas incluían que eran muy ruidosas. [30]
Algunas locomotoras, normalmente en Francia e Italia, funcionaban con un generador de gas Wood . [31] [ fuente autoeditada ] [32] [ fuente generada por el usuario ]
Una locomotora eléctrica es una locomotora propulsada únicamente por electricidad. La electricidad se suministra a los trenes en movimiento con un conductor (casi) continuo que corre a lo largo de la vía y que generalmente adopta una de tres formas: una línea aérea , suspendida de postes o torres a lo largo de la vía o de estructuras o techos de túneles; un tercer carril montado al nivel de la vía; o una batería a bordo . Tanto los sistemas de cable aéreo como los de tercer riel generalmente usan los rieles de circulación como conductor de retorno, pero algunos sistemas usan un cuarto riel separado para este propósito. El tipo de energía eléctrica utilizada es corriente continua (DC) o corriente alterna (AC).
Existen varios métodos de recogida: un poste de carro , que es un poste largo y flexible que engancha la línea con una rueda o zapato; un arco colector , que es un marco que sujeta una larga varilla colectora contra el alambre; un pantógrafo , que es un marco articulado que sujeta las zapatas recolectoras contra el alambre en una geometría fija; o una zapata de contacto , que es una zapata en contacto con el tercer carril. De los tres, el método del pantógrafo es el más adecuado para operaciones a alta velocidad.
Las locomotoras eléctricas utilizan casi universalmente motores de tracción suspendidos, con un motor para cada eje motor. En esta disposición, un lado de la carcasa del motor está sostenido por cojinetes lisos que se desplazan sobre un muñón rectificado y pulido que es integral al eje. El otro lado de la carcasa tiene una protuberancia en forma de lengüeta que encaja en una ranura correspondiente en el soporte del camión (bogie), siendo su propósito actuar como un dispositivo de reacción de torsión, además de un soporte. La transferencia de potencia del motor al eje se efectúa mediante un engranaje recto , en el que un piñón en el eje del motor engrana un engranaje giratorio en el eje. Ambos engranajes están encerrados en una carcasa hermética que contiene aceite lubricante. El tipo de servicio en el que se utiliza la locomotora dicta la relación de transmisión empleada. Las relaciones numéricamente altas se encuentran comúnmente en unidades de carga, mientras que las relaciones numéricamente bajas son típicas de los motores de pasajeros.
La electricidad normalmente se genera en estaciones generadoras grandes y relativamente eficientes , se transmite a la red ferroviaria y se distribuye a los trenes. Algunos ferrocarriles eléctricos tienen sus propias estaciones generadoras y líneas de transmisión , pero la mayoría compra energía a una empresa de servicios públicos . El ferrocarril suele proporcionar sus propias líneas de distribución, interruptores y transformadores .
Las locomotoras eléctricas suelen costar un 20% menos que las diésel, sus costes de mantenimiento son entre un 25% y un 35% más bajos y su funcionamiento cuesta hasta un 50% menos. [33]
Los primeros sistemas fueron los sistemas DC . El primer tren de pasajeros eléctrico fue presentado por Werner von Siemens en Berlín en 1879. La locomotora estaba propulsada por un motor de 2,2 kW de bobinado en serie y el tren, compuesto por la locomotora y tres vagones, alcanzaba una velocidad de 13 km/h. . Durante cuatro meses, el tren transportó a 90.000 pasajeros en una vía circular de 300 metros de largo. La electricidad (150 V CC) se suministraba a través de un tercer carril aislado entre las vías. Se utilizó un rodillo de contacto para recoger la electricidad. La primera línea de tranvía eléctrico del mundo se inauguró en Lichterfelde, cerca de Berlín, Alemania, en 1881. Fue construida por Werner von Siemens (ver Gross-Lichterfelde Tramway y Berlin Straßenbahn ). El ferrocarril eléctrico Volk's se inauguró en 1883 en Brighton y es el ferrocarril eléctrico más antiguo que se conserva. También en 1883 se inauguraron los tranvías de Mödling y Hinterbrühl cerca de Viena, en Austria. Fue el primero del mundo en servicio regular alimentado desde línea aérea. Cinco años más tarde, en los EE. UU., los carros eléctricos fueron pioneros en 1888 en el Richmond Union Passenger Railway , utilizando equipos diseñados por Frank J. Sprague . [34]
La primera línea subterránea operada eléctricamente fue la City & South London Railway , impulsada por una cláusula en su ley habilitante que prohibía el uso de energía de vapor. [35] Se inauguró en 1890 y utilizó locomotoras eléctricas construidas por Mather & Platt . La electricidad se convirtió rápidamente en el suministro de energía elegido para los metros, instigado por la invención de los Sprague del control de trenes de unidades múltiples en 1897.
El primer uso de electrificación en una línea principal fue en un tramo de cuatro millas de la Baltimore Belt Line de Baltimore & Ohio (B&O) en 1895, conectando la parte principal de B&O con la nueva línea a Nueva York a través de una serie de túneles. alrededor de los límites del centro de Baltimore. Inicialmente se utilizaron tres unidades Bo+Bo , en el extremo sur del tramo electrificado; Se acoplaron a la locomotora y al tren y lo arrastraron a través de los túneles. [36]
DC se utilizó en sistemas anteriores. Estos sistemas fueron reemplazados gradualmente por AC. Hoy en día, casi todos los ferrocarriles principales utilizan sistemas de aire acondicionado. Los sistemas de corriente continua se limitan principalmente al transporte urbano, como los sistemas de metro, trenes ligeros y tranvías, donde los requisitos de energía son menores.
La primera locomotora eléctrica de CA práctica fue diseñada por Charles Brown , que entonces trabajaba para Oerlikon , Zürich. En 1891, Brown había demostrado la transmisión de energía a larga distancia, utilizando CA trifásica , entre una planta hidroeléctrica en Lauffen am Neckar y Frankfurt am Main West, una distancia de 280 km. Utilizando la experiencia que había adquirido mientras trabajaba para Jean Heilmann en diseños de locomotoras eléctricas de vapor, Brown observó que los motores trifásicos tenían una relación potencia-peso más alta que los motores de corriente continua y, debido a la ausencia de un conmutador , eran más sencillos de fabricar. y mantener. [a] Sin embargo, eran mucho más grandes que los motores de corriente continua de la época y no podían montarse en bogies bajo el suelo : sólo podían transportarse dentro de las locomotoras. [38]
En 1894, el ingeniero húngaro Kálmán Kandó desarrolló un nuevo tipo de motores y generadores eléctricos asíncronos trifásicos para locomotoras eléctricas. Los diseños de Kandó de principios de 1894 se aplicaron por primera vez en un tranvía corto de CA trifásico en Evian-les-Bains (Francia), que se construyó entre 1896 y 1898. [39] [40] [41] [42 ] [43] En 1918 , [44] Kandó inventó y desarrolló el convertidor de fase rotativo , que permitía a las locomotoras eléctricas utilizar motores trifásicos mientras se alimentaban a través de un solo cable aéreo, transportando la CA monofásica de frecuencia industrial simple (50 Hz) de las redes nacionales de alto voltaje. [45]
En 1896, Oerlikon instaló el primer ejemplo comercial del sistema en el tranvía de Lugano . Cada locomotora de 30 toneladas tenía dos motores de 110 kW (150 CV) accionados por corriente trifásica de 750 V 40 Hz alimentados por líneas aéreas dobles. Los motores trifásicos funcionan a velocidad constante y proporcionan frenado regenerativo , y se adaptan bien a rutas con pendientes pronunciadas, y las primeras locomotoras trifásicas de línea principal fueron suministradas por Brown (para entonces en sociedad con Walter Boveri ) en 1899 en el 40 km Burgdorf—línea Thun , Suiza. La primera implementación de suministro de CA monofásico de frecuencia industrial para locomotoras provino de Oerlikon en 1901, utilizando los diseños de Hans Behn-Eschenburg y Emil Huber-Stockar ; La instalación en la línea Seebach-Wettingen de los Ferrocarriles Federales Suizos se completó en 1904. Las locomotoras de 15 kV, 50 Hz, 345 kW (460 hp) y 48 toneladas utilizaban transformadores y convertidores rotativos para alimentar motores de tracción de CC. [46]
Los ferrocarriles italianos fueron los primeros en el mundo en introducir la tracción eléctrica en toda la longitud de una línea principal y no sólo en un tramo corto. El 4 de septiembre de 1902 se inauguró la línea Valtellina, de 106 km, diseñada por Kandó y un equipo de la fábrica de Ganz. [47] [45] El sistema eléctrico era trifásico a 3 kV 15 Hz. El voltaje era significativamente mayor que el utilizado anteriormente y requirió nuevos diseños para motores eléctricos y dispositivos de conmutación. [48] [49] El sistema trifásico de dos hilos se utilizó en varios ferrocarriles del norte de Italia y llegó a ser conocido como "el sistema italiano". Kandó fue invitado en 1905 a asumir la dirección de la Società Italiana Westinghouse y dirigió el desarrollo de varias locomotoras eléctricas italianas. [48]
Una locomotora eléctrica de batería (o locomotora de batería) es una locomotora eléctrica alimentada por baterías a bordo ; una especie de vehículo eléctrico de batería .
Estas locomotoras se utilizan allí donde una locomotora diésel o eléctrica convencional no sería adecuada. Un ejemplo son los trenes de mantenimiento en líneas electrificadas cuando se corta el suministro eléctrico. Otro uso es en instalaciones industriales donde una locomotora propulsada por combustión (es decir, a vapor o diésel ) podría causar un problema de seguridad debido a los riesgos de incendio, explosión o humos en un espacio confinado. Las locomotoras de batería se prefieren para minas donde el gas podría encenderse mediante unidades accionadas por carros que forman arcos en las zapatas colectoras, o donde podría desarrollarse resistencia eléctrica en los circuitos de suministro o retorno, especialmente en las uniones de los rieles, y permitir una fuga de corriente peligrosa al suelo. [50] Las locomotoras de batería en servicio de carretera pueden recargarse mientras absorben energía de frenado dinámico. [51]
La primera locomotora eléctrica conocida fue construida en 1837 por el químico Robert Davidson de Aberdeen , y funcionaba con celdas galvánicas (baterías). Más tarde, Davidson construyó una locomotora más grande llamada Galvani , exhibida en la Exposición de la Real Sociedad Escocesa de Artes en 1841. El vehículo de siete toneladas tenía dos motores de reluctancia de accionamiento directo , con electroimanes fijos que actuaban sobre barras de hierro unidas a un cilindro de madera en cada eje. y conmutadores simples . Arrastró una carga de seis toneladas a cuatro millas por hora (6 kilómetros por hora) durante una distancia de una milla y media (2,4 kilómetros). Se probó en el ferrocarril de Edimburgo y Glasgow en septiembre del año siguiente, pero la potencia limitada de las baterías impidió su uso general. [52] [53] [54]
Otro ejemplo fue en la mina de cobre Kennecott , Latouche, Alaska, donde en 1917 se ampliaron las vías de transporte subterráneas para permitir el trabajo con dos locomotoras a batería de 4+1 ⁄ 2 toneladas. [55] En 1928, Kennecott Copper encargó cuatro locomotoras eléctricas de la serie 700 con baterías a bordo. Estas locomotoras pesaban 85 toneladas y funcionaban con un cable de trole aéreo de 750 voltios con un alcance considerable mientras funcionaban con baterías. [56] Las locomotoras brindaron varias décadas de servicio utilizando tecnología de baterías de níquel-hierro (Edison). Las baterías fueron reemplazadas por baterías de plomo-ácido y las locomotoras fueron retiradas poco después. Las cuatro locomotoras fueron donadas a museos, pero una fue desguazada. Los demás se pueden ver en Boone and Scenic Valley Railroad , Iowa, y en el Western Railway Museum en Rio Vista, California. La Comisión de Tránsito de Toronto operó anteriormente una locomotora eléctrica de batería construida por Nippon Sharyo en 1968 y retirada en 2009. [57]
El metro de Londres utiliza periódicamente locomotoras eléctricas de batería para trabajos de mantenimiento general.
A principios de la década de 1950, Lyle Borst de la Universidad de Utah recibió financiación de varias líneas ferroviarias y fabricantes estadounidenses para estudiar la viabilidad de una locomotora de propulsión eléctrica, en la que un reactor atómico a bordo producía el vapor para generar electricidad. En aquella época no se entendía plenamente la energía atómica; Borst creía que el principal obstáculo era el precio del uranio. Con la locomotora atómica Borst, la sección central tendría una cámara de reactor de 200 toneladas y paredes de acero de 5 pies de espesor para evitar emisiones de radiactividad en caso de accidentes. Estimó el costo de fabricar locomotoras atómicas con motores de 7000 hp en aproximadamente 1.200.000 dólares cada una. [58] En consecuencia, los trenes con generadores nucleares a bordo generalmente se consideraban inviables debido a sus costos prohibitivos.
En 2002, se demostró en Val-d'Or , Quebec , la primera locomotora minera propulsada por hidrógeno (pila de combustible), de 3,6 toneladas y 17 kW . En 2007 entró en servicio el minihidrail educativo de Kaohsiung , Taiwán . La Railpower GG20B es, por último, otro ejemplo de locomotora eléctrica de pila de combustible.
Hay muchos tipos diferentes de locomotoras híbridas o de modo dual que utilizan dos o más tipos de fuerza motriz. Los híbridos más comunes son locomotoras electrodiésel propulsadas bien por electricidad o bien por un motor diésel a bordo . Estos se utilizan para garantizar viajes continuos a lo largo de rutas que sólo están parcialmente electrificadas. Los ejemplos incluyen el EMD FL9 y Bombardier ALP-45DP.
Hay tres usos principales de las locomotoras en las operaciones de transporte ferroviario : para transportar trenes de pasajeros , trenes de mercancías y para hacer transbordos (inglés británico: shunting).
Las locomotoras de mercancías normalmente están diseñadas para ofrecer un alto esfuerzo de tracción inicial y una alta potencia sostenida. Esto les permite arrancar y mover trenes largos y pesados, pero normalmente tiene el coste de velocidades máximas relativamente bajas. Las locomotoras de pasajeros generalmente desarrollan un menor esfuerzo de tracción inicial, pero pueden operar a las altas velocidades requeridas para mantener los horarios de los pasajeros. Las locomotoras de tráfico mixto (inglés estadounidense: locomotoras de uso general o de conmutación de carreteras) destinadas tanto a trenes de pasajeros como de carga no desarrollan tanto esfuerzo de tracción inicial como una locomotora de carga, pero son capaces de transportar trenes más pesados que una locomotora de pasajeros.
La mayoría de las locomotoras de vapor tienen motores alternativos, con pistones acoplados a las ruedas motrices mediante bielas, sin caja de cambios intermedia. Esto significa que la combinación del esfuerzo de tracción inicial y la velocidad máxima está influenciada en gran medida por el diámetro de las ruedas motrices. Las locomotoras de vapor destinadas al servicio de mercancías generalmente tienen ruedas motrices de menor diámetro que las locomotoras de pasajeros.
En las locomotoras diésel-eléctricas y eléctricas, el sistema de control entre los motores de tracción y los ejes adapta la potencia de salida a los carriles para el servicio de mercancías o pasajeros. Las locomotoras de pasajeros pueden incluir otras características, como energía de cabecera (también conocida como energía de hotel o suministro de tren eléctrico) o un generador de vapor .
Algunas locomotoras están diseñadas específicamente para trabajar en vías férreas con pendientes pronunciadas y cuentan con amplios mecanismos de frenado adicionales y, a veces, de piñón y cremallera. Las locomotoras de vapor construidas para ferrocarriles de cremallera y piñón empinados suelen tener la caldera inclinada con respecto al bastidor de la locomotora , de modo que la caldera permanece aproximadamente nivelada en pendientes pronunciadas.
En algunos trenes de alta velocidad también se utilizan locomotoras. Algunos de ellos funcionan en formación push-pull con vagones de control de remolque en el otro extremo del tren, que a menudo tienen una cabina con el mismo diseño que la cabina de una locomotora; ejemplos de este tipo de trenes con locomotoras convencionales son Railjet e Intercity 225 .
También muchos trenes de alta velocidad, incluidos todos los TGV , muchos Talgo (250/350/Avril/XXI), algunos Korea Train Express , ICE 1 / ICE 2 e Intercity 125 , utilizan vagones motorizados exclusivos , que no tienen plazas para pasajeros y Técnicamente son locomotoras especiales de un solo extremo. La diferencia con las locomotoras convencionales es que estos vagones de motor son parte integral de un tren y no están adaptados para funcionar con ningún otro tipo de vagones de pasajeros. Por otro lado, muchos trenes de alta velocidad, como la red Shinkansen , nunca utilizan locomotoras. En lugar de vehículos motorizados tipo locomotora, utilizan unidades múltiples eléctricas (EMU) o unidades múltiples diésel (DMU), vehículos de pasajeros que también tienen motores de tracción y equipos eléctricos. El uso de vagones con motor tipo locomotora exclusivos permite una alta calidad de conducción y menos equipo eléctrico; [59] pero las EMU tienen menos peso por eje, lo que reduce los costos de mantenimiento, y las EMU también tienen mayor aceleración y mayor capacidad de asientos. [59] Además, algunos trenes, incluidos el TGV PSE , el TGV TMST y el TGV V150 , utilizan tanto coches motorizados sin pasajeros como automóviles de pasajeros adicionales.
Las locomotoras ocasionalmente desempeñan una función específica, como por ejemplo:
La disposición de las ruedas de una locomotora describe cuántas ruedas tiene; Los métodos comunes incluyen la disposición de ruedas AAR , la clasificación UIC y los sistemas de notación Whyte .
En la segunda mitad del siglo XX, las locomotoras teledirigidas comenzaron a entrar en servicio en operaciones de maniobra, siendo controladas remotamente por un operador fuera de la cabina de la locomotora. El principal beneficio es que un operador puede controlar la carga de grano, carbón, grava, etc. en los vagones. Además, el mismo operador puede mover el tren según sea necesario. De este modo, la locomotora se carga o descarga en aproximadamente un tercio del tiempo. [ cita necesaria ]
Una ciudad del sur de Gales ha iniciado meses de celebraciones para conmemorar el 200 aniversario de la invención de la locomotora de vapor.
Merthyr Tydfil fue el lugar donde, el 21 de febrero de 1804, Richard Trevithick llevó al mundo a la era del ferrocarril cuando instaló una de sus máquinas de vapor de alta presión en los rieles del tranvía de un maestro del hierro local.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)Kando de Évian-les-Bains.
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