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El corazón de una máquina de vapor es su caldera. Su tradicional forma de construcción la hace apta para trabajar a presiones de hasta unas 20 atmósferas. Normalmente se utiliza con carbón, aunque el petróleo se ha usado mucho, y también, en circunstancias especiales, la madera, los deshechos de la caña de azúcar y la turba. El combustible sólido se quema sobre la parrilla (1) en la parte interna del hogar (2). La carcasa exterior del hogar está rodeada de agua para absorber el calor emitido por el fuego. Con el fin de poder soportar la presión de la caldera, las envolturas exteriores e interior del hogar están unidas por cientos de cilindros de cobre o acero llamados virotillos. El aire requerido para la combustión llega por dos caminos diferentes. El aire primario entra por debajo de la parrilla y se controla con unas portezuelas regulables (3) en el cenicero, dirigiéndolo después hacia la parte inferior del fuego. Este sistema mantiene incandescente el combustible, pero no es suficiente para quemar todos los elementos que contiene el carbón. El aire secundario llega por encima del lecho de fuego, generalmente por la puerta del hogar, aunque a veces también lo hace a través de tubos o virotillos huecos colocados en las paredes del hogar. La bóveda (5), construida con hormigón o ladrillo refractario, tiene tres funciones: facilita, al estar incandescente, la combustión; hace que los gases recorran un camino más largo, aumentando así el tiempo de combustión; e impide que el aire frío secundario alcance los tubos. Los gases calientes son conducidos a través de tubos largos o haces tubulares (6), que están rodeados por agua en el cuerpo de la caldera, hacia la caja de humos (7). El vapor saturado producido se recoge sobre el agua de la caldera (8). Su paso hasta los cilindros es controlado por una válvula reguladora (9) que se maneja desde la cabina y está habitualmente en el domo (10), un recipiente de forma redondeada situado en el punto más alto de la caldera. Luego, sigue a través de la tubería principal de vapor hasta el recalentador (12), una caja dividida en dos espacios separados. El vapor saturado (a una presión de 17 atmósferas y una temperatura de 207°C) fluye por los tubos del recalentador (13), colocados dentro de otros tubos grandes hasta el lateral del mismo. Ahora, el vapor se ha transformado en vapor recalentado, con una temperatura que puede llegar a alcanzar entre 316 y 371°C. Después, sigue fluyendo por las tuberías de vapor (14), a través de las válvulas, hasta los cilindros (15). Los gases calientes, son expulsados al exterior por la chimenea (16). Esto se hace gracias al vapor de escape de los cilindros, que llega a la chimenea a gran velocidad a través de un pequeño orificio en el tubo de soplado (17), arrastrando los gases con él. De este modo se crea una depresión en la caja de humos que fuerza el tiro. Para mantener un nivel seguro de agua por encima del hogar, ésta se va reponiendo en la caldera por medio de inyectores o bombas. Si la presión sube por encima del nivel de seguridad, las válvulas de seguridad (18), que están situadas en la parte más elevada de la caldera, se abren para soltar vapor.
Fuente: El Mundo de los Trenes - Ediciones del Prado S.A. 1997 - Madrid (España)
Los bogies de los coches BR
a
Los coches Mark I de British Rail (BT) entraron en servicio a principios de los años 50, siendo fabricados en cantidades y tipos considerables hasta 1963. Iban provistos del bogie B1,el cual utilizaba ballestas para su suspensión primaria y demostró ser adecuado por su fiabilidad y eficacia. Sin embargo, con el tiempo fue cada vez más criticado, y a partir de 1961 muchos de los coches Mark I se equiparon con el bogie de fundición Commonwealth, de resorte helicoidal y más caro.
Los coches Mark I de British Rail (BT) entraron en servicio a principios de los años 50, siendo fabricados en cantidades y tipos considerables hasta 1963. Iban provistos del bogie B1,el cual utilizaba ballestas para su suspensión primaria y demostró ser adecuado por su fiabilidad y eficacia. Sin embargo, con el tiempo fue cada vez más criticado, y a partir de 1961 muchos de los coches Mark I se equiparon con el bogie de fundición Commonwealth, de resorte helicoidal y más caro.
El bogie Commonwealth fue una medida provisional hasta la introducción de un nuevo diseño. En 1963, apareció el bogie B4, con muelles helicoidales para suspensión primaria y secundaria. Se instaló en todos los coches Mark II y, retrospectivamente, en algunos vehículos Mark I.
El bogie B1 aún en uso, puede circular como máximo a 144 km/h, aunque, con un mantenimiento especial, algunos pueden llegar a los 160 km/h. El bogie B4 puede circular a 160 km/h.
Los coches Mark III de BR utilizan un diseño de bogie conocido como BT10, el cual puede circular a 200 km/h, aunque en algunas regiones se opera con una velocidad máxima menor. Emplea muelles helicoidales como sistema primario de suspensión, y un sistema neumático como secundario. La perfecta marcha de los coches Mark III se debe al bogie BT10.
Los últimos coches Mark IV utilizan un diseño suizo, el BT41. Este bogie tiene frenos de triple disco ventilado en cada eje, suspensión primaria con brazo oscilante y muelles helicoidales montados sobre goma, así como suspensión secundaria neumática. Esta tiene balonas que incorporan sus propios muelles de goma a fin de absorber las oscilaciones laterales. Puesto que la caja del coche descansa en esos muelles, en el caso de que las balonas se desinflen, los muelles mantienen cierto grado de confortabilidad. La suspensión neumática contribuye en gran manera a la suavidad de marcha de los nuevos coches Mark IV.
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| El bogie B1 entró en servicio a principios de los años 50 y se estuvo fabricando hasta 1963. Está dotado de muelles de ballesta para su suspensión primaria. Algunos de estos bogies están utilizándose aún, con una velocidad máxima de 144 km/h. |
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| En 1963, apareció el bogie B4, con muelles helicoidales para la suspensión primaria y secundaria. Se colocó en todos los coches Mark II y en algunos vehículos Mark I. Tienen una velocidad máxima de 160 km/h. |
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El bogie BT10 está instalado en todos los coches Mark III de BR, siendo capaz de circular a 200 km/h. Utiliza muelles helicoidales como soporte de suspensión primaria, con un sistema secundario neumático. |
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Los coches Mark IV utilizan el bogie BT41 de diseño suizo. Este bogie tiene frenos de disco en cada eje, muelles helicoidales montados sobre goma y suspensión secundaria neumática. |
La historia del bogie
Los bogies se utilizaron por vez primera en Inglaterra en 1873, en el ferrocarril de vía estrecha Ffestiniog, un año antes de que Midland Railway presentara un tren Pullman en el recorrido Londres Sant Pancras-Bradford. Los Pullman se habían desarrollado en América, específicamente para mejorar el confort de los pasajeros, incrementado previamente con los coches más cortos de armazón rígido de cuatro o seis ruedas. Los Pullman utilizaban bogies, lo cual les proporcionaba un recorrido superior al de los coches normales. Con la nueva década se introdujeron coches de bogies en Great Northern Railway, en la línea Londres-Brighton y en GWR.
Fuente: El Mundo de los Trenes - Ediciones del Prado S.A. 1997 - Madrid (España)
Suspensión neumática
Un sencillo eje puede deslizarse por los carriles con bastante suavidad, pero, a fin de amortiguar los golpes, reducir el desgaste tanto del vehículo como de la vía y proporcionar a los viajeros una marcha suave, se le coloca un sistema de suspensión. Con los años, los ingenieros han ido ideando diferentes dispositivos, pero, en la actualidad, la creencia general es que la naturaleza es quien proporciona la mejor suspensión: un cojín de aire. De hecho, algunos automóviles de lujo llevaban ese sistema desde hacía varias décadas, por lo que la idea de aplicarlo a los ferrocarriles no es nueva. Sin embargo, un sistema que quiera imponerse requiere un nivel tecnológico considerable para encontrar el grado de confort que demandan los trenes de hoy día.
Dos
sistemas de suspensión
El diseño del bogie de un coche varía según los requerimientos de éste, especialmente en lo que se refiere a su potencial de carga y velocidad, pero el principio de la suspensión neumática es el mismo.
Los bogies sobre los que circulan los coches modernos de BR utilizan una combinación de muelles y cojines de aire o "balonas". Los muelles actúan como suspensión primaria para amortiguar la mayor parte del golpe, y las balonas como suspensión secundaria.
La suspensión primaria es invariablemente de muelles helicoidales, con amortiguadores para reducir la tendencia natural del muelle a rebotar arriba y abajo. La suspensión secundaria tiene unas balonas sobre las que reposa la caja del coche. Esta es la característica visual más específica del sistema, la cual se asemeja bastante a una cámara de rueda de camión.
La balona se hincha con aire comprimido, y su volumen está controlado por una válvula de nivelación, la cual vigila constantemente la cantidad de aire en relación con el peso del tren al subir o bajar los viajeros. Cuando el peso varía, la caja del coche empuja más hacia abajo las balonas tendiendo a comprimirlas, o sube, dejando que se expandan. Una válvula de nivelación admite o expulsa el aire, a fin de permitir que la balona vuelva a su forma original. Este proceso mantiene el coche a una altura constante sobre el nivel del carril.
Si bien la suspensión neumática es más compleja que la convencional de muelles, además de ser más cara de instalar y mantener, el sistema tiene muchas ventajas. La balona mantiene separado de modo efectivo el coche del bogie, de modo que no sólo amortigua muy bien los golpes, sino que además reduce de modo considerable la transmisión de ruido al interior del coche, haciendo la marcha mucho más suave.
Los bogies sobre los que circulan los coches modernos de BR utilizan una combinación de muelles y cojines de aire o "balonas". Los muelles actúan como suspensión primaria para amortiguar la mayor parte del golpe, y las balonas como suspensión secundaria.
La suspensión primaria es invariablemente de muelles helicoidales, con amortiguadores para reducir la tendencia natural del muelle a rebotar arriba y abajo. La suspensión secundaria tiene unas balonas sobre las que reposa la caja del coche. Esta es la característica visual más específica del sistema, la cual se asemeja bastante a una cámara de rueda de camión.
La balona se hincha con aire comprimido, y su volumen está controlado por una válvula de nivelación, la cual vigila constantemente la cantidad de aire en relación con el peso del tren al subir o bajar los viajeros. Cuando el peso varía, la caja del coche empuja más hacia abajo las balonas tendiendo a comprimirlas, o sube, dejando que se expandan. Una válvula de nivelación admite o expulsa el aire, a fin de permitir que la balona vuelva a su forma original. Este proceso mantiene el coche a una altura constante sobre el nivel del carril.
Si bien la suspensión neumática es más compleja que la convencional de muelles, además de ser más cara de instalar y mantener, el sistema tiene muchas ventajas. La balona mantiene separado de modo efectivo el coche del bogie, de modo que no sólo amortigua muy bien los golpes, sino que además reduce de modo considerable la transmisión de ruido al interior del coche, haciendo la marcha mucho más suave.
Bogie moderno con unidad de suspensión neumática
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Este tipo de bogie se puede ver en los coches remolque de muchas de las últimas unidades de BR. La suspensión primaria consiste generalmente en muelles helicoidales, con amortiguadores para reducir el efecto que produce la tendencia natural de los muelles a rebotar arriba y abajo. La suspensión secundaria está formada por una balona sobre la que se asienta el bastidor de la caja. |
Unidad de suspensión neumática - sección transversal
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Frenado más suave
a
a
El frenado de
carga variable es relativamente fácil de conseguir una vez que se tiene
instalada la suspensión neumática. Dado que las bolsas de aire vigilan la
presión con relación al número de pasajeros, este parámetro se puede medir e
integrar en el sistema de frenado, de modo que la fuerza del frenado pueda
ajustarse de acuerdo con la carga.
Fuente: El Mundo de los Trenes - Ediciones del Prado S.A. 1997 - Madrid (España)
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