¿Cómo se mueve un tren diésel?

En esta segunda entrada de la serie ¿Cómo se mueven los trenes? de Encarrilando, podrás aprender los principios básicos que permiten a un tren moverse usando un motor de explosión, también conocido como térmico o diésel; por el tipo de combustible que utiliza.

Principio básico del motor de explosión

Este tipo de motores generan el movimiento gracias a la explosión del combustible dentro de su cuerpo, en unas cámaras llamadas cilindros. Al igual que en el motor de vapor, cada cilindro tiene un pistón.

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Si tenemos un cilindro vertical, al estar su pistón en su posición más elevada y producirse la explosión en la parte superior, éste sale con fuerza hasta su posición mínima. Este trabajo generado se transmite al exterior del motor a través de un cigüeñal que, aparte de servir de mecanismo biela-manivela, permite que varios pistones trabajen de manera solidaria.

Este trabajo en conjunto es necesario en grupos de dos ya que, mientras un pistón está en la parte superior, el otro está en la inferior. De esta manera, con la explosión y gracias al cigüeñal, cuando uno se desplaza hacia abajo el otro se desplaza hacia arriba.

Animación sobre el funcionamiento del cigüeñal (rojo) realizada por la NASA, en la que se aprecia el desplazamiento de los émbolos (gris) en los cilindros (azul) y su trabajo solidario.
Animación sobre el funcionamiento del cigüeñal (rojo) realizada por la NASA, en la que se aprecia el desplazamiento de los émbolos (gris) en los cilindros (azul) y su trabajo solidario.

Para que se produzca la explosión y el movimiento, tiene lugar un ciclo que consiste en cuatro fases (admisión, compresión, explosión y escape) que se pueden hacer en dos tiempos (dos movimientos lineales del pistón) y en cuatro tiempos (cuatro movimientos lineales del pistón). Como no es propósito de este artículo ahondar en el funcionamiento de los motores, se recomienda visitar los dos enlaces anteriores, que llevan a páginas en las que se explica de forma sencilla.

Transmisión del movimiento en un tren diésel

En todo tren diésel, la energía cinética se genera en el motor de explosión. Sin embargo, al igual que en los automóviles, es necesario que esta energía se transmita a las ruedas mediante algún mecanismo.

Transmisión mecánica

El cigüeñal está unido directamente a las ruedas mediante sistemas mecánicos (engranajes, cárdanes, etc.) con una caja de cambios y embrague intermedios. Por decirlo de alguna manera, este tipo de trenes son mecánicamente como autobuses con ruedas ferroviarias.

No obstante, debido a la enorme fuerza que necesita un tren para moverse y la fragilidad que puede tener un sistema de estas características la transmisión mecánica es poco común. En España, el único tren diésel de transmisión mecánica que sigue en funcionamiento es el Tamagochi 596 de Renfe, sacado a partir del Camello 593 cuyo talón de aquiles fue, precisamente, la transmisión.

"Tamagochi" Renfe 596-001, el único tren diésel-mecánico de Renfe, estacionado en Ávila. Foto: Miguel Bustos
“Tamagochi” Renfe 596-001, el único tren diésel-mecánico de Renfe, estacionado en Ávila. Foto: Miguel Bustos

Transmisión eléctrica

En este caso, el cigüeñal está unido a un generador que se encarga de alimentar motores eléctricos que están mecánicamente unidos a las ruedas. Básicamente es un tren eléctrico con un electrógeno a bordo.

Es una de las transmisiones más utilizadas en locomotoras a nivel mundial, en gran parte debido a su robustez, fiabilidad y a su omnipresencia en las locomotoras de diseño estadounidense y sus derivadas. Por ejemplo, todas las locomotoras General Motors, EMD, AlCo y General Electric son diésel-eléctricas.

Entre sus ventajas destaca que elimina totalmente las cajas de cambios y muchos elementos mecánicos que pueden resultar muy costosos de mantener y permite aprovechar al máximo las innovaciones del motor eléctrico.

Transmisión hidráulica

Basada en los principios de Pascal y Bernoulli, utiliza un fluido (generalmente aceite) encerrado dentro de un circuito que se encargará de mover las ruedas gracias al accionamiento de los émbolos de unos cilindros unidos a las mismas. Gracias a una bomba hidráulica, el motor de explosión se encarga de hacer que este fluido adquiera energía cinética o de movimiento y se accione el mecanismo.

La presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

B. Pascal.

La energía total de un sistema de fluidos permanece constante a lo largo de la trayectoria de flujo.

D. Bernoulli.

La mayoría de transmisiones hidráulicas suelen ser más bien hidromecánicas, ya que incorporan dos o más marchas para hacer su trabajo.

Si bien un sistema de transmisión hidráulica para mover un tren o cualquier otro tipo de maquinaria pesada tiende a ser el más eficiente, tiene grandes desventajas. El sistema ha de ser muy preciso, no debe tener fugas y el fluido suele ser inflamable. Todo esto supone que el mantenimiento de la transmisión ha de ser exhaustivo.

Locomotoras españolas como las usadas por Talgo (series 352, 353 y 354) han sufrido diversos incendios debido a este problema y las locomotoras de la serie 340 (ex-4000) eran conocidas por ser grandes consumidoras de aceite.

Locomotora alemana V200 diesel-hidráulica en el Museo Técnico Alemán en Berlín. Foto: Matthew Black.
Locomotora alemana V200 diesel-hidráulica en el Museo Técnico Alemán en Berlín. Foto: Matthew Black.

En la actualidad, las transmisiones hidromecánicas aplicadas al tren diésel tienen una fuerte hegemonía en los vehículos autopropulsados y un papel anecdótico en las locomotoras.

Los trenes diésel de Renfe

En los trenes autopropulsados domina la transmisión hidromecánica, siendo la usada en todos los vehículos salvo en la mencionada serie 596 que mantiene su sistema puramente mecánico.

Por su parte, todas sus locomotoras diésel son del tipo eléctricas. Su diseño mecánico es predominantemente americano, ya que todas usan la tecnología de General Motors-EMD. No obstante, en vía ancha sigue quedando en servicio una serie de dos locomotoras, la 355 (cabezas tractoras del Talgo XXI), que tienen transmisión hidromecánica; pero éstas son propiedad de Adif.

Fuentes: EcuRed, ingeMecanica, manual de mecánica Arias Paz y Automecanico.

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2 comentarios en “¿Cómo se mueve un tren diésel?”

    • No es objeto de este artículo profundizar demasiado, ya que no es una página de mecánica y está orientado a personas que no conocen mucho la materia. Más adelante posiblemente publiquemos más artículos sobre la materia con un mayor nivel técnico.

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