sistema de frenando de traccion electrica

1. Se las conoce como locomotoras diésel-eléctricasyson llamadasasídebidoa que conviertende
maneraeficazenergíamecánicaenenergíaeléctricaatravés de un motor diésel acoplado
directamente aungeneradoreléctrico.Este generadoreléctricoproduce energíaeléctricaque es
suministradadirectamenteamotoresde traccióneléctricosque estánasu vezacopladosa losejes
de la locomotorapor unpar de engranajes (unpiñón enel motorde traccióny una corona enel
eje enel cual está montado);yaquí espor donde estatecnologíanosproporcionalaposibilidadde
usar losmotoresde tracción comofrenoscuandola situaciónlorequiera.
Breve descripciónde loscomponentesprincipales( típicos) del sistematractivode una
locomotoradiésel-eléctrica:
Motor de tracción( típico de locomotora diésel eléctrica):
Eje de lalocomotora( típicode locomotora diéseleléctrica):

2. Esquemamuybásicodescribiendoel conexionadode losmotoresde tracción,el generadorylas
resistenciasdel freno dinámico,cuandoeste últimoestadesconectado:
Principiode Funcionamientodel Frenoreostático
El frenodinámicoentraenfuncionamientocuandolosmotoresde tracción( normalmente de CC,
aunque tambiénloshay tambiénde CA ) de unalocomotorasonusadoscomo generadorespara
disminuirlavelocidaddel trenal utilizarloscomosistemade frenado,estandoloscamposde los
motoresde tracción conectadosal generadorprincipal,ylosrotoresconectadosaunbanco de
resistencias.Se lodenominafreno reostaticocuandolaelectricidadgeneradaesdisipadaen
formade calor pormediode resistencias,yfrenoregenerativocuandolaenergíaproducidaes
devueltaalalíneade alimentaciónoesalmacenadaenbateríasparauso futuro.El frenodinámico
reduce el desgaste de loscomponentesdel sistemade freno convencional y,adicionalmente,
puede reducirel consumode energíasi esregenerativo.Peroenestanotasolome referiré al
frenodinámico del tiporeostatico.

3. Esquemamuybásicodel circuitodel frenado dinámicocuandoeste estáconectado:
Para producirel frenadodinámicose necesitarealizaruncambioenel conexionadoeléctricode
losmotoresde tracción mediante el accionamientode contactares.Al cambiara frenado
dinámico,loscontactares cierranyabren circuitosparaque la corriente del generadorprincipal
pase solamente porloscamposdel motor,y que susrotoresse conectencon el banco de
resistenciasdel freno dinámico.Oseaque,enlaarmadura han ocurridodoscambios:
1) Se cortó el pasode corriente que veníadesde el generador.
2) Se cerrócircuitocon las resistenciasdel frenado dinámicoyportantohemosseparadoel campo
de la armadura.
Si la locomotoraestáenmovimiento,lasruedasestángirandoyportantohará lopropiola
armadura conectadaa las resistenciaspara que estaconsumaesa energíaproducida.Entérminos
eléctricostenemosungeneradorconexcitaciónseparadaycon unartefactode consumo.La
direccióndel flujode corriente,enel casode loscampostiene exactamentelamismaque enla
funciónde tracción,no así enlas armadurasque han invertidosudirección.

4. En el frenadodinámicose establecenlossiguienteshechos:
1.- Cuantamás corriente fluyaatravésdel campo del motor(dentrode ciertoslímites) mayorserá
la corriente de frenadoque se obtiene.
2.- Cuantomás baja seala resistenciadel frenado,másaltaeslacorriente de esta.
3.- A mayorvelocidadde laarmadura,mayor esla corriente de frenado.
4.- Mientrasmás altaes la corriente de frenado,mayoresel poderde frenadoque se consigue.
Operación
El frenadodinámiconoesunsustitutode losfrenosde aire (concontrol electrónicoode otra
manera),sinounsistemacomplementarioque proporcionaunmedioadicional de control de
velocidaddel tren.
En efecto,el generadorprincipalsuministra corriente al campodel motorde tracción y comoesta
corriente quedabajocontrol del maquinistapormediode uncontroladorde ochomuescassimilar
al acelerador,obienenel sentidoinversoal aceleradorensistemasconjoystick (comolasC44-
9W), tiene asíel control de frenadodel trende acuerdoa la necesidad.Se entiende que todaslas
operacionespertinentesdelfrenadodinámicoquedansometidasal criteriodel maquinista,quien
con su experienciayconocimientosdebe considerartodoslosfactoresparaaccionarlo que sea
precisoyen el momentooportuno,paralaseguridaddel servicio.A unaalta velocidadse necesita
un campodébil pararetenerlacorriente de frenadoaun valorrazonable,loque requiere una
pequeñapotenciadel generadorprincipal.Al revés,aunabaja velocidadse necesitauncampo
fuerte paralograr una adecuadacorriente de frenado.
Manija de freno dinámicoenunalocomotoraGM

5. Controllertipojoystickde unalocomotoraGE C44-9W
La resistenciadel campodel motoractúacomo un frenopara la locomotora,causandoque
disminuyalarotaciónde losmotores.Variandolaexcitaciónenloscamposde losmotoresyla
cantidadde resistenciaimpuestaal circuitopormediodel bancode resistencias,se puede frenar
enforma efectivahastaunavelocidadde entre 4u 8 km/h,todocontroladoporel maquinista.Al
mismotiempolacorriente eléctricageneradaporlosmotoresenel modode frenadodinámicose
disipaenformade calor a travésde losbancosde resistenciassituadasen el llamadobancode
resistencias,( o´´blister´´enmodelosGM),del frenodinamico.Sonnecesariosgrandes
ventiladores( de unos18 HP ) para enfriarlasresistenciasyevitardañosporrecalentamiento.Los
sistemasmodernostienenmonitoreoelectrónico de latemperatura,de tal formaque si esta
alcanzavaloresexcesivosesdesconectado.
´´Blister´´del freno dinámicoenunalocomotoraGM

6. Banco de resistenciasdesmontado
Ahorabien,se podría suponerque losfrenosdinámicoshacentodoel trabajo,locual esverdad,
hasta ciertopunto.Aunque losfrenosdinámicospuedenserextremadamente eficacesenel
frenadode untren envelocidad,se vuelvencadavezmás ineficacesentantolavelocidaddeltren
va disminuyendo.Estose debe aque los motoresde traccióngiranmás lentamente,yportanto
conviertenmenosenergíacinéticaenenergíaeléctrica.De hecho,apartir de los16 kmh
aproximadamente,losfrenosdinámicossonesencialmente menoseficaces.Eseneste puntoes
que el sistemade frenadomecánico (de aire) entraenjuegoparadetenerel trencompletamente.
Esencialmente,el frenadodinámicoesunaherramientaparael terrenomontañoso,dondelas
zapatas de frenosonpropensasa recalentarse porel excesode calorproducidoporlaalta fricción
frenandoenunabajada larga.Las locomotoras diésel que operanenterrenoanivel,trenes
relativamente livianoscomolostrenesde pasajeros,ylocomotorasde patioomaniobras,notraen
frenodinámico.Aunquefinalmente,productode satisfacer lanecesidadde flexibilidadde servicios
y mayor autonomíade frenadodinámico(se refiere arangosde velocidad másbajasde
operación),hadadocomo resultadoque hayaequiposde freno dinámicooperando
satisfactoriamente avelocidadestanbajascomo9 kmh, dandocomoresultadolaadopciónde
frenodinámicode serie paracasi todas lasnuevaslocomotoras diésel actualesde víaprincipal.Y
muchasde lasantiguasunidadessinfreno dinámicohoyestánenservicioslocalesyenpatiosde
maniobras.

7. Reconocimientode unalocomotoraconfreno dinámico
Hay dos formasdistintasde reconocersi unalocomotoraposee onofreno dinámico.Laprimeraes
auditiva,yaque el usodel frenadodinámicoesaudibleparael observadorentierraenlaforma de
un zumbido osilbido partícula,que esmuydistintodel ruidoproducidoporlosmotoresde
tracción operandobajocarga.
Y la segundaesla visual.Cuandose tratade identificarlasvisualmente noesnecesarioque estén
enmovimientoy oírlaspara advertirque poseenonoequipode freno dinámico.Soloescuestión
de conocer el detalle y/oel indicioque nosindicaque loposee.Novoyadescribirtodoslostipos
de ventilacióndel freno dinámicoenlosdistintosmodelosde locomotorasporque seríamuy
extenso, asíque describiré losprincipalestipos.
LocomotoraGM modeloF7
Clásico´´blíster´´ GM enuna GP de CSX:

8. En losmodelosSD50, SD60, SD70 ya no encontramosel ´´blister´´,sinoque solounaparrillade
ventilación:
Los modelosSD70ACe,SD80 y similaresse caracterizanporllevarla ventilación enel extremode la
trompa larga:

9. Las locomotorasGM de exportacióncomolaGT22CU, lasGR12U, traen algo más parecidoal
´´blister´´clásico:
GT22CU:
Una GM australiana,probablemente una G12U:

10. En las nuevasGE