Mecanismo de locomoción de los trenes (página 2)

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Así pues, según nuestros actuales conocimientos, parece que la idea de hacer un camino especial para carruajes la tuvo un mesopotamio, y que el empleo de la rueda de pestaña sobre riel se debe a un alemán desconocido. Las vagonetas se llamaban en alemán antiguo hunte (perros). En el siglo XVIII hubo dos sistemas rivales: el de la rueda de pestaña sobre carril ordinario (la forma actual) y el de las ruedas ordinarias sobre riel con reborde o con un surco. Este último, formado por barras de hierro fundido en forma de "L" y apoyadas en piedras, daba una vía dura, pero útil, cuando las cargas no eran excesivas. Durante todo el siglo se construyeron numerosos ferrocarriles mineros en toda Europa, sobre todo en Gales y en el noroeste de Inglaterra, donde la minería prosperaba. Es cierto que un caballo que arrastra una vagoneta sobre unos carriles no es un tren, pero sin los rieles, el animal no hubiese podido arrastrar más que un sólo vehículo, y con ellos remolcaba varias vagonetas. El tren moderno surge al sustituir la tracción animal por la máquina.

Exceptuando los modelos simples y clásicos en los siglos XVI y XVII, podemos considerar que no hay máquinas. Años más tarde decimos que la ingeniería mecánica es más moderna que las obras públicas.

3) Ocaso del vapor. Nuevas energías:

Un inconveniente de la locomotora de vapor es la interrupción de servicio por las paradas técnicas que impone su frecuente mantenimiento. Por esta causa y por la fuerte competencia del transporte por carretera surgida en la segunda mitad del siglo XX, el transporte por ferrocarril tuvo que reajustar sus costes, operación que se vio favorecida con la utilización de nuevas energías como alternativa al vapor. Así empieza la era de las locomotoras equipadas con motor diesel, que precisan menor tiempo de mantenimiento y sobre todo las de tracción eléctrica, que pueden funcionar sin descanso durante días. Con estas técnicas la explotación de una línea llega al máximo rendimiento, al hacer los trenes mayor número de viajes con tiempo mínimo de entretenimiento, lo que equivale a mantener las líneas con una máxima ocupación. Este índice se ve más favorecido cuando el tren está remolcado por una locomotora eléctrica que cuando lo está por una de vapor. Con este principio económico, empezó la decadencia del vapor en favor del desarrollo del diesel y de la electrificación de las líneas.

NOTA: hoy en día no se usa el vapor ni el carbón como antiguamente eran ampliados para tomar la energía de estos como combustible, ahora son utilizados la energía eléctrica y hasta el revolucionario magnetismos para darle movimiento a los trenes, metros, entre otros.

4) engranajes para el movimiento:

Se llama tren de engranajes a aquella transmisión en la que existen más de dos engranajes.

Los trenes de engranajes se utilizan cuando:

La relación de transmisión que se quiere conseguir difiere mucho de la unidad.
Los ejes de entrada y de salida de la transmisión están muy alejados.
Se quiere que la relación de transmisión sea modificable.

Los trenes de engranajes se pueden clasificar en trenes simples, si existe sólo una rueda por eje; y compuestos, si en algún eje hay más de un engranaje. También se puede diferenciar entre trenes reductores y multiplicadores, según que la relación de transmisión sea menor o mayor que la unidad. La relación de transmisión entre el eslabón conductor y el conducido es:

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En los trenes de engranajes a la relación de transmisión se le atribuye signo positivo si los sentidos de giro de entrada y de salida son iguales, y negativo si son opuestos. Además, en los trenes de engranajes los ejes de entrada y de salida pueden ser paralelos, cruzarse o cortarse en el espacio. Los trenes de engranajes que se han considerado hasta ahora se caracterizan porque los ejes de todas las ruedas están fijos mediante cojinetes al bastidor; por eso, se dice que son trenes de engranajes ordinarios.

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Pero existen trenes de otro tipo, en los que el eje de alguna rueda no está fijo al bastidor, sino que se puede mover. A esta clase de ruedas se las conoce como ruedas satélites, y a los trenes de engranajes que tienen alguna rueda de este tipo se les denomina trenes epicicloidales, planetarios o de ruedas satélites.

En la ilustración se representa un ejemplo de tren planetario, en el que la rueda B es una rueda satélite, puesto que su eje de rotación se puede mover gracias a una barra fijada entre su centro y el de la rueda A. Un tren de engranajes ofrece varias posibilidades en lo que respecta a la relación de transmisión. Por ejemplo, en el tren de la figura se puede fijar la rueda A al bastidor y considerar la relación de transmisión entre el giro de la rueda C y el de la barra que sujeta a la rueda B. O se puede anclar la rueda C al bastidor, y considerar la relación de transmisión entre el giro del engranaje A y el de la barra que sujeta a la rueda B. Si se anda el eje de giro del engranaje B al bastidor, el tren de engranajes pasa a ser ordinario. O incluso se puede proporcionar al tren dos movimientos de rotación en los engranajes A y C, y tener la salida en la barra; de esta forma, se dispone de un mecanismo de ligazón libre.

B) Caja de velocidades:

La caja de velocidades (o caja de cambios) es un tren de engranajes con dentado helicoidal, que se utiliza para variar la relación de transmisión entre dos ejes de rotación. En la figura se puede apreciar cómo es el aspecto de una caja de velocidades. Consta básicamente de dos ejes: el motriz, que se suele denominar eje primario; y el de salida, acoplado a las ruedas, que se denomina eje secundario.

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El eje primario va provisto de una serie de engranajes que giran solidarios con el mismo, mientras que los engranajes existentes en el eje secundario giran locos, sin relación con el eje de salida. En el eje secundario existen también unos manguitos, que disponen de unas estrías interiores con las que se adhieren al eje y que les permite deslizarse linealmente sobre él, y de otras estrías exteriores que encajan en los engranajes que antes giraban locos en el eje secundario, fijándolos al eje de salida.

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En las cajas de velocidades que se utilizan en la industria automovilística, cuando en un vehículo se quiere cambiar de marcha es necesario hacer uso del embrague. En cada marcha sólo estará fijado un engranaje del eje secundario. En la ilustración se muestra el esquema de conexión de los engranajes del eje secundario, correspondientes a cada velocidad. En algunas ocasiones (marcha atrás), es preciso poder invertir el sentido de giro del eje de salida; para ello, basta colocar un tercer piñón que engrane con los que están fijos a los ejes primario y secundario, pero de manera que estos dos últimos no estén unidos mecánicamente entre si.

NOTA: este sistema de engranajes, es la base mecánica para la traslación de los vagones.

Podemos denotar que este entramado de mecanismos produce un movimiento cinético de los engranajes y las ruedas, que dan como resultado la traslación del cuerpo. Con una fuerza normal equivalente a el peso de la maquina sumado con el de los pasajeros o carga que este transportando. La fuerza de rose de estos trenes no tiene un gran impacto debido a que posee ruedas.

5) El tren como transporte dependiendo de las distancias:

Trenes de corta distancia:

– Tren suburbano y regional

Tren metropolitano:

Se denomina así a los «sistemas ferroviarios de transporte masivo de pasajeros» subterráneo o elevado y en algunos casos parcialmente en la superficie y por carril tipo trinchera que operan en las grandes ciudades para unir diversas zonas de su término municipal y sus alrededores más próximos, con alta capacidad y frecuencia, y separados de otros sistemas de transporte con pasos a desnivel.

Trenes de larga distancia:

Tren de alta velocidad:

Los TAV (trenes de alta velocidad) son trenes, que como su nombre indica, circulan a velocidades superiores a 200-250 km/h. por líneas diseñadas para este fin. Una de las primeras líneas de esta clase de trenes se inauguró en Japón en 1964 llamada "Nuevo Tokaido", que unía Tokio y Osaka; su tren alcanzaba una velocidad de 240 km/h.

En Francia el TGV es uno de los trenes que en abril de 2007 obtuvo un récord mundial de velocidad: 574,8 km/h. Sin embargo, el récord mundial de trenes lo tiene el japonés Maglev, de levitación magnética, que en diciembre de 2003 obtuvo una velocidad máxima de 581 km/h. Otro tren de alta velociad en Francia es el AGV (Automotriz a Gran Velocidad) mucho más moderno. En Japón, además del Maglev, están los Shinkansen que alcanzan velocidades de más de 300 km/h. de la serie 500 en la estación de Kioto. En Alemania el ICE (Inter City Expréss) fue desarrollado en el año 1985.

En España el AVE (Alta Velocidad Española) alcanza velocidades superiores a 300 km/h. Su primer servicio fue entre Madrid y Sevilla en 1992. En Italia los ETR o Pendolinos son trenes capacitados para bascular o "pendular" a altas velocidades en curvas cerradas de rieles vías tradicionales, un precedente de los pendolino puede encontrarse en el TALGO español.

Otros sistemas de trenes:

Tren ligero:

El tren ligero es un tren de la familia de los tranvías, en ciertos casos de piso alto con estaciones con plataformas, que circula en segmentos parcial o totalmente segregado del tránsito vehicular, con carriles reservados, vías apartadas y en algunos casos por túneles en o en la superficie del centro de la ciudad. Tren ligero en Edmonton, Alberta, Canadá.

Tren de levitación magnética:

El tren de levitación magnética es un tren suspendido en el aire por encima de una vía por levitación magnética

Monorraíl:

El monorraíl o monorriel fue desarrollado para satisfacer la demanda de tráfico mediano en el transporte público en zonas urbanas.

6) Propuestas para un futuro próximo:

A mediados del siglo XX se difundió la errónea idea según la cual los trenes (y con ellos el ferrocarril) eran un sistema de transporte "obsoleto" que pronto sería reemplazado por el automóvil y por el avión. La refutación de tales ideas quedó de manifiesto en la primera crisis de la energía de los años 70: un tren tradicional puede transportar con mayor velocidad y seguridad así como con menos gastos energéticos a más gente que varios automóviles o que varios autobúses (el menor gasto energético se explica fácilmente: un tren con solo un sistema de tracción motriz puede transportar la carga de varios camiones o buses que utilizan —cada uno— tracciones por separado). En cuanto a la competencia con el tráfico aéreo la misma casi no existe si de cortas y medianas distancias (hasta aproximadamente 1000 km) se trata al haberse incrementado la velocidad de los trenes y al haberse congestionado peligrosamente el espacio aéreo (principalmente en Europa Occidental, Estados Unidos, Japón y sus adyacencias).

En Suiza se ha propuesto un sistema llama Swissmetro, una especie de trenes de cercanías "alejadas". Se trataría de trenes de Alta Velocidad que circularían por dos túneles paralelos (ida y retorno) con la particularidad de que el aire dentro de ellos circularía a una velocidad semejante a la de los trenes (también con ida y retorno), lo que eliminaría el rozamiento, con gran ahorro de energía. En un principio se pensó en poner trenes de levitación magnética, pero luego se cambió a trenes de alta velocidad normales para que pudieran circular trenes internacionales por las mismas vías.

Los trenes generan
50 veces menos CO2 que los aviones
40 veces menos CO2 que los automóviles

Las propuestas "futuristas" (que es posible realizar en un futuro próximo) incluyen trenes cuyas locomotoras son movidas por potentes motores de célula de hidrógeno en lugar de los conocidos motores diésel. Sheldon Weinbaum y Bruce Logan son algunos de los principales investigadores y diseñadores de grandes motores que utilizarían el hidrógeno como combustible de los motores de las nuevas locomotoras; Logan lleva la propuesta ecológica a la obtención del hidrógeno a partir de la electrólisis inducida mediante bacterias en residuos biodegradables.

Frank Randak, observando las grandes congestiones de tránsito automotor que se producen en las rutas (principalmente en las autopistas) propone un sistema llamado AVT (Advanced Vehicle Transport / Transporte Vehicular Avanzado) que consistiría en grandes y veloces trenes que llevarían a gran cantidad de automóviles con sus pasajeros (de un modo semejante al sistema ya probado con eficaces resultados en el túnel bajo el Canal de La mancha). Este sistema AVT substituiría en gran medida a las autopistas especialmente en los tramos interurbanos en los cuales existen grandes atascos o mucho riesgo de accidentes de tránsito.

Robert Pullam propone un ultramoderno e ingenioso sistema al cual denomina Tubular Rail o TRI, en éste se prescindiría de los sistemas de rieles los cuales son onerosos de construir y mantener, en su lugar los rieles serían suplantados por estructuras espaciadas y elevadas a través de las cuales circularían velozmente trenes. Tales trenes estarían en parte de su recorrido practicamente "volando" unas decenas de metros; se considera que el Tubular Rail o "riel" tubular podría tener varios niveles de modo que por éste podrían circular a la vez aunque en paralelo varios veloces trenes.

El ITC es otra propuesta de tren elevado, sus principales características son el uso de una tecnología MAGLEV y, especialmente, la existencia de paneles fotovoltaicos en todo el tramo de su recorrido, las grandes extensiones de paneles fotovoltaicos permitirían producir energía eléctrica adicional en lugar de solo consumirla.

NOTA: los paneles fotovoltaicos, son láminas que adsorben la luz solar (energía renovable) pata su almacenamiento y futuro uso.

Los proyectos de aerotrén que parecieron ser archivados en los 1980 se han reactivado particularmente con las propuestas de Yasuaki Kohama.

Mucho más inverosímil y con la tecnología actual totalmente imposible es todo proyecto de tren gravitacional (Gravity train que no debe confundirse con el Gravity railroad), sistema que se basa en la hipotética construcción de prolongadísimos túneles subterráneos con tramos a gran profundidad, tales hipotéticos túneles estarían "al vacío" para evitar la fricción que frenaría la aceleración inicial provocada utilizando la fuerza de gravedad natural del planeta.

7) Metro de Caracas:

El Metro de Caracas es un ferrocarril metropolitano, considerado actualmente como el sistema de transporte público vial más importante, rápido, económico, extenso y confiable que sirve a la ciudad de Caracas, Venezuela. Fue inaugurado el 2 de enero de 1983 con 6,7 km. Su finalidad es contribuir al desarrollo del transporte colectivo en Caracas, mediante la planificación, construcción y explotación comercial de un sistema integrado de transporte.

Conclusión

Podemos concluir que, los países más desarrollados del mundo vuelcan enormes sumas de dinero en el ferrocarril, el único sistema de transporte terrestre que tiene enorme capacidad de transporte de personas y/o cargas sin atacar el medio ambiente, con muy poco consumo de combustible no renovable, sin accidentes y alta seguridad en el traslado.