A principios de la década de los ochenta, se empezó a planificar en RENFE cómo se procedería a la sustitución de casi todo el parque existente de máquinas de maniobras, el cual ya se acercaba al final de su vida económica, que es aproximadamente de unos 30 años de servicio activo, pasados los cuales se consideran las máquinas económicamente amortizadas.
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| Tres máquinas de la Serie 311 junto con una vieja diésel de la Serie 2100 (310), que ha sido sustituida en servicios de maniobras en muchas estaciones por estas nuevas locomotoras. |
Se consideró la necesidad de
desarrollar o de adquirir algunos prototipos de locomotoras de maniobras, las
que posteriormente constituirían las Series 309, 310 y 311, para resolver el
problema que se iba a plantear.
Las soluciones organizativas y
técnicas escogidas por RENFE fueron muy distintas entre sí, para cada uno de
los tres diseños.
Aquí trataremos del modelo que
constituiría la Serie 311, cuya novedad principal era estar dotada de motores
eléctricos trifásicos, cuyas curvas características de funcionamiento son muy
aptas para la tracción ferroviaria, y con control por microprocesador.
El encargo del prototipo por RENFE
se hizo en 1982 al amparo del Plan PID, con ayuda del CEDETI (Centro de
Desarrollo Tecnológico Industrial) a tres empresas españolas del INI, constructoras
de material ferroviario: la Maquinista Terrestre y Marítima (MTM) de Barcelona,
Babcock Wilcox Española (BWE) de Galindo en Vizcaya y Aplicaciones Técnicas
Industriales (ATEINSA) de Villaverde Bajo en Madrid.
En la actualidad, tanto MTM como
ATEINSA pertenecen al grupo multinacional franco británico Gec-Alsthom, estando
a la espera actualmente de la venta, a un grupo privado, de Babcock Wilcox
Española, empresa en pésimo estado económico, y con notables problemas
organizativos debido a su propiedad estatal.
En el pliego de condiciones de la
nueva locomotora, se indicaba que debía ser de tipo mixto, es decir apta para
maniobras y para arrastrar trenes de pequeño peso en línea, tener unos 700 kW
de potencia, disposición de ejes de tipo Bo-Bo, es decir dos bogies de dos
ejes montados cada uno con un motor eléctrico por eje, un peso de unas 80 Tn,
90 km/h de velocidad máxima y ser del tipo diésel-eléctrica con motores
eléctricos trifásicos, como requisitos principales.
Los ingenieros y técnicos de RENFE
e ITF (Instituto Tecnológico Ferroviario) realizaron numerosas visitas a los
talleres de mantenimiento de locomotoras de maniobra, tanto de la propia RENFE
como incluso de otros ferrocarriles, para conocer toda la problemática que
debía superar la nueva locomotora.
Todo esto llevaría a la
construcción de una Unidad prototipo, denominada Mabi (311-001), debido a las
siglas de las empresas españolas que la diseñaron y construyeron, comenzando
las pruebas en 1985, y no empezándose a construir la Serie, numerada como
311-101 a 160 hasta 1989.
El prototipo estuvo pintado en
color naranja con diversos adornos durante cuatro años hasta que su pintura fue
unificada con el resto de la Serie, en colores rojo y gris, básicamente.
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| Entre 1995 y 1996, Gec-Alsthom, propietaria ya de este proyecto de locomotora, construyó en sus factorías de Valencia (España) y Villeurbane (Francia), en colaboración con la suiza SLM, que hizo los bogies, 30 locomotoras para los Ferrocarriles Federales Suizos, constituyendo la Serie Am 841. En la foto, se puede ver a la Am 841 012-8 en Portbou (Girona), colocada sobre bogies de ancho español, durante su transporte hacia Suiza. |
Descripción de la locomotora
Bastidor
Bastidor
No presenta características
singulares, salvo la buena visibilidad y el gran confort que tiene el
maquinista, debido al acertado diseño de la cabina, la cual está sobreelevada
y colocada de forma asimétrica con respecto a sus dos capós.
Debajo del capó largo, se
encuentra el conjunto del motor diésel y el alternador principalmente, mientras
que debajo del capó corto están los equipos eléctricos y neumáticos.
Bogies
Los bogies son bimotores,
disponiendo cada eje de su propio motor eléctrico. Es de diseño sencillo y muy
resistente, teniendo un bastidor propio en forma de H, con sus dos extremos
abiertos y hecho mediante chapa soldada, es decir como un gran “recortable de
chapa de acero” pegado posteriormente.
La resistencia del bastidor del
bogie fue probada en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de
Bilbao. Los motores eléctricos están “suspendidos por la nariz”, disposición en
la que el motor se sujeta entre el bastidor del bogie y el propio eje al que
mueve, a través de un piñón en el motor y una corona en dicho eje. Es la
primera vez que se emplean en RENFE rodamientos para el apoyo de los motores de
tracción sobre el eje montado.
El frenado de la máquina se
realiza a través de zapatas dobles, accionadas por el mismo cilindro de freno
de cada rueda. La mitad de éstos tienen freno de estacionamiento, mediante un
muelle de accionamiento automático. Finalmente, este bogie dispone de
areneros y acoplamientos neumáticos de freno.
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Locomotora prototipo numerada como
311-001-2 durante su larga época de
destino en Fuencarral (Madrid- Chamartín), donde se comprobaron y ensayaron en servicio normal todos sus
elementos de diseño. Se diferencia de la verdadera Serie de locomotoras 311 en
numerosos detalles, como los faros, escaleras de los extremos, falsa chimenea
del lado del morro corto, decoración...
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Motor diésel y alternador
En general, las locomotoras diésel-eléctricas
poseen un motor térmico que acciona un generador de energía eléctrica de
diversos tipos, el cual alimenta los motores eléctricos que mueven los ejes.
El motor diésel es de diseño y
fabricación parcial de MTU (Motoren und Turbinen Union) de Alemania,
concretamente del modelo 396 8V TC 13, montado y fabricado parcialmente por la
Empresa Nacional Bazán en Cartagena (Murcia), que poseía la licencia para
España. Estos motores se destinan, normalmente, a la motorización de barcos,
aunque MTU tiene gran experiencia en aplicaciones para locomotoras. Posee 8
cilindros en V.
Un hecho importante, a efectos de
la gestión de repuestos de este tipo de motor, era el que motores de la misma
familia de MTU están montados en las locomotoras de la Serie 354 de los trenes
Talgo (16 cilindros) y en las de la Serie 309 de maniobras (6 cilindros), ambas
de RENFE.
Este motor diésel era el de
dimensiones más pequeñas, dentro de los que, dando la potencia deseada, se
construían parcialmente en España.
El motor diésel está unido al
generador eléctrico trifásico directamente, y éste es el encargado de general
la electricidad que consumen los cuatro motores eléctricos existentes en los
dos bogies.
En el frontal del motor diésel,
está el radiador, protegido por unas persianas que se abren automáticamente
con la puesta en marcha del ventilador. Cuando el motor está al relentí, la
bomba de inyección sólo suministra combustible a 4 de los 8 cilindros que
tiene.
Con el fin de evitar desgastes
prematuros del motor diésel, éste arranca cuando el agua de la refrigeración
está a 40°, poseyendo para esto un equipo denominado Webasto, de calentamiento
del agua.
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| Típica maniobra entre los andenes de la estación de Chamartín y el centro de tratamiento de material de Fuencarral. Esta tarea está encomendada actualmente a tres máquinas de la Serie 311. En la foto, con el expreso Estrella Galicia, hacia el depósito de Fuencarral. |
Cabina
La cabina de conducción está
soldada sobre el bastidor, disponiendo de dos pupitres de conducción y todo el
equipo eléctrico de control auxiliar. Los pupitres están en la parte derecha,
según el sentido de conducción, delante de las ventanillas perpendiculares al
sentido de marcha, y el resto de los equipos en las partes frontales del
interior de la cabina.
El pupitre de conducción se ha
simplificado al máximo para que su manejo sea muy fácil, sin que tenga que
prestar casi atención a los mandos, y el maquinista centre su atención en las
maniobras, especialmente en el personal que engancha y desengancha vagones y coches,
caracterizado por sus monos amarillos.
En la parte horizontal del
pupitre, están los mandos de maniobra, que son el inversor, manipulador de
tracción y de freno eléctrico, etc., así como los mandos de freno neumático y
parada del motor diésel.
En la parte vertical del pupitre,
están los aparatos de medida y de señalización.
Dado que se trata de una máquina
básicamente de maniobras, se ha diseñado de forma que el cambio de conducción
del maquinista de un pupitre al situado enfrente sea muy sencillo y rápido,
para lo cual se han separado adecuadamente los mandos.
Para evitar que los mandos de los
dos pupitres estén operativos simultáneamente, pudiendo existir mandos
activados a la vez, existe un enclavamiento entre ambos que evita automáticamente
que se puedan producir estas situaciones, quedando sólo activo el mando del
freno neumático en ambos pupitres para poder producir frenazos de emergencia
con gran acceso para el maquinista.
Equipo de tracción
Esta locomotora tiene un
alternador, es decir, produce corriente eléctrica alterna en vez de continua
como casi todas las anteriores locomotoras de maniobras de RENFE, las cuales
estaban y están dotadas de una dinamo.
El alternador está unido
directamente al motor diésel y es autoventilado, siendo su temperatura máxima
de trabajo de 120°C. Al hacer que funcione siempre así, el alternador dura
mucho más tiempo y tiene menos averías. Está situado junto con el motor diésel
en el morro largo de la locomotora.
En el morro corto de la misma, se
encuentran los diversos armarios de equipos eléctricos, ventilados por la
turbina que refrigera los motores de tracción.
Los motores de tracción son del
tipo asíncrono trifásico, con rotor en jaula de ardilla, siendo muy rápidos en
su giro y con menor entrehierro (distancia entre estator y rotor) que lo
habitual.
Aunque, en la actualidad, los
motores trifásicos se emplean en RENFE en la Serie 252 y en algunas Unidades de
Cercanías, tales como las de la Serie 447 y las Ramas de 2 Pisos; la locomotora
prototipo de la Serie 311 (Mabi) fue la primera en utilizarlos, impulsando a
los ingenieros de RENFE por este camino. Lógicamente, toda la Serie 311 está
dotada de motores trifásicos.
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| La resistencia del bastidor del bogie fue probada en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Bilbao. |
Tracción
El control de marcha de la
locomotora manda la excitación del alternador y este último genera una
corriente alterna senoidal de frecuencia variable, que posteriormente origina
tres corrientes alternas desfasadas 120°, las cuales mueven los cuatro motores
trifásicos de los dos bogies.
Tanto la tracción como el frenado
se mandan a través de un microprocesador denominado Sibas 16, que realiza
además todos los demás controles. Este microprocesador es similar al de las
locomotoras de la Serie 252 de RENFE.
La locomotora Mabi, prototipo de
esta Serie, también tiene actualmente instalado el microprocesador Sibas 16.
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| Detalle de la cabina de esta máquina, la cual ha sido diseñada con un cuidado total para que el maquinista tenga siempre la máxima visibilidad. |
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Características Generales
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Tipo de locomotora: Bo-Bo.
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Peso en servicio: 80 Toneladas.
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Longitud entre topes: 14.200 mm.
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Anchura: 2.900 mm.
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Altura: 4.250 mm.
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Distancia entre pivote de
los bogies: 7.450 mm.
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Empate del bogie: 2.300 mm.
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Diámetro de las ruedas: 1.100 mm.
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Potencia nominal: 504 kW.
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Velocidad Máxima: 90 km/h.
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Tipo de Bogie: Bimotor y Monoreductor.
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Cabinas de conducción: Una, con dos pupitres.
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Capacidad de combustible: 2.200 litros.
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Señalización en cabina: ASFA.
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Motor diésel: Uno, con 8 cilindros en V, modelo 396 8V TC 13.
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Potencia nominal UIC del motor: 785 kW.
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Potencia de servicio del motor: 705 kW.
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Revoluciones máximas del motor: 1.800 rpm.
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Transmisión: Eléctrica trifásica/trifásica.
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Equipo eléctrico: Alternador Ni 4535 A-6.
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Convertidor F-118.
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Cuatro motores de tracción: 1TB 2329.
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Freno: Reostático
y neumático.
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Control: Microprocesador Sibas 16.
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| Maniobra pesada con un largo tren de automóviles en el apartadero existente en Fuencarral, en Madrid. Este tipo de servicios, en los que se precisa un gran esfuerzo de tracción a baja velocidad, supone un gran calentamiento de los motores eléctricos, problema al que responde muy bien este diseño de máquina. |
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| Testero del lado largo de la máquina, con las rejillas dotadas de persianas que se abren automáticamente con la puesta en marcha del ventilador del motor diésel. |
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