El transporte ferroviario permite trasladar grandes cargas a largas distancias con mayor eficiencia. La principal ventaja de este tipo de equipo es la seguridad, ya que la incidencia de robos y accidentes en el transporte de cargas en locomotoras es menor comparado, por ejemplo, con el transporte por carretera.
Según datos de la Agencia Nacional de Transportes Terrestres, en 2023, la red brasileña de transporte ferroviario transportó 531 millones de toneladas de carga, lo que representa cerca de 390 billones de TKU (toneladas kilómetro útil). Siendo así, la red ferroviaria brasileña aún es una de las mayores de América Latina.
Tipos de locomotoras
Las locomotoras son los vehículos ferroviarios que proporcionan la fuerza necesaria para mantener los trenes en movimiento. Estos activos pueden clasificarse según la fuente de energía utilizada para su funcionamiento.
El tipo de locomotora más utilizado para el transporte de cargas es a diésel-eléctrica, cuya fuente de energía primaria es un motor diésel. O sea, el motor está acoplado a un generador de energía eléctrica, el cual convierte la energía mecánica rotacional del motor en energía eléctrica, que alimenta los motores eléctricos de tracción que, en última instancia, accionan los ejes y ruedas.
De este modo, la energía eléctrica producida por el generador puede ser de corriente alterna o continua. En locomotoras que utilizan alternadores con motores de tracción DC, también hay una etapa de rectificación de onda.
Este sistema complejo está representado en la siguiente imagen.
Además, en algunas locomotoras utilizadas para operaciones auxiliares en el patio de maniobras, se emplea el sistema diésel-mecánico. En este sistema, el motor diésel acciona un conjunto de engranajes, responsables de transmitir la energía mecánica a los ejes y ruedas.
Componentes de locomotoras Diésel-Eléctricas
Algunos de los componentes más importantes de las locomotoras diésel-elétricas son:
Motor Diésel
Es el componente responsable de transformar la energía química contenida en el gasóleo en energía mecánica para accionar el generador de energía eléctrica.
Generador
Este componente es accionado por el eje del motor y su función es transformar la energía mecánica de rotación en energía eléctrica, que abastece de electricidad a los motores de tracción de la locomotora.
Motor de tracción
Es el componente que convierte la energía eléctrica en energía mecánica y la transmite directamente a los ejes y ruedas de la locomotora mediante un sistema de piñón y corona. Éste es accionado por el generador principal mediante cables eléctricos y transforma la energía eléctrica en energía mecánica para hacer rotar su eje, haciendo que la locomotora se mueva sobre los rieles.
Bogies
Los bogies tienen la función de distribuir el peso de la locomotora entre los ejes y ruedas y transmitir los esfuerzos de tracción y frenado a los rieles. Además, estos componentes alojan los motores de tracción y los ejes con ruedas, que están formados por un eje, ruedas de acero, un engranaje y rodamientos situados en los extremos del eje. En los ejes con ruedas hay una corona que se acopla al piñón del motor de tracción. De este modo, el piñón gira con su eje y hace girar la corona, accionando todo el eje con ruedas cuando el motor de tracción está en funcionamiento.
Bombas de agua, aceite y combustible
Forman parte de los sistemas de enfriamiento, lubricación e inyección de combustible, respectivamente, y funcionan alrededor del motor diésel, siendo accionadas directamente por él o por un motor eléctrico específico, como ocurre con la bomba de combustible.
Controlador maestro
Es el componente donde están situados los controles de freno automático, freno dinámico, freno manual, freno independiente, inversor de marcha (define el sentido de marcha del vehículo), velocímetro y bocina.
Además de éstos, otros componentes como ventiladores, sopladores, radiadores y compresores trabajan para mantener la locomotora en condiciones de funcionamiento saludables y seguras.
Fallas en el motor de tracción de las locomotoras
Como ya se ha mencionado, se trata de uno de los componentes más importantes de las locomotoras. Los problemas en el motor de tracción representan una pérdida considerable de eficiencia para el vehículo. Algunos modos comunes de falla en el motor de tracción están asociados con el desgaste en el acoplamiento entre la corona del eje y ruedas y el piñón del motor, que generalmente se puede notar por el aumento de la vibración.
A su vez, una vibración anormal es un factor que contribuye a la aparición de otras fallas en locomotoras. Los golpes y las vibraciones de frecuencia elevada pueden causar graves daños al acoplamiento corona-piñón. De este modo, desvíos del piñón o de la corona provocan variaciones en la rotación de los engranajes, lo que produce un aumento de la carga sobre los dientes de los engranajes y el torque de los ejes de la armadura y del eje de ruedas. Además, el desgaste en los cojinetes del eje con ruedas también es una causa común de desalineación entre la corona y el piñón.
Las fallas en el sistema aislante de los motores de tracción también figuran entre las causas comunes de problemas en este componente. Los problemas de aislamiento pueden provocar degradación térmica, daños por contaminación, abrasión o perforaciones.
Ventajas del monitoreo del estado de las locomotoras
Al realizar el monitoreo continuo de vibración y temperatura de los componentes de las locomotoras, es posible identificar con antelación tendencias en los niveles de vibración y otros indicios de fallas. Esto permite prevenir averías en el equipo y reducir los costos de mantenimiento correctivo. También evita que la máquina permanezca parada durante largos periodos. El seguimiento frecuente de las variables de rendimiento y desempeño también mejora la eficiencia del equipo y maximiza su vida útil.
Solución Dynamox para el monitoreo de Locomotoras
PitStop
Es una solución para supervisar el estado de las locomotoras en formato “Drive-in”. Su objetivo es reducir la exposición al riesgo por parte del inspector y proporcionar rapidez en la adquisición de datos. En esta solución, los datos de vibración y temperatura se recolectan mediante sensores posicionados en los componentes mientras la locomotora está parada para su inspección. De este modo, las formas de onda recolectadas permiten un análisis detallado del estado de los diversos componentes de la locomotora.
DynaTrigger
Se trata de una solución para monitorear el estado de los activos en funcionamiento. La solución funciona sobre la base de la lectura de señales que representan una condición específica para la realización de las recolecciones de datos de vibración.
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