LOCOMOTORAS ELÉCTRICAS.-



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GENERALIDADES.-


Las locomotoras con impulsión eléctrica, tanto si recrean modelos eléctricos como diésel son una opción muy recomendable especialmente para modelistas que comienzan, y que ayudan a adquirir mas experiencia antes de acometer futuros proyectos mas complejos, como por ejemplo las de vapor.

Estas unidades pueden disponer de bogies o, con mas frecuencia de ejes (2, 3 ó mas) al ser mayor su sencillez de construcción, pudiendo en éste último caso llevar también bielas acopladas montadas normalmente con un decalaje a 90° siguiendo las mismas normas utilizadas para las locomotoras de vapor.

Algunas máquinas utilizan ruedas con radios, por lo que pueden usarse castings para locomotoras de vapor, eligiendo para ello el tipo y tamaño más estético o adecuado de entre la gran oferta existente. Si se usan ruedas macizas se suele encargar a un almacén especializado el corte de las pastillas de acero necesarias para después mecanizarlas, o bien comprar poleas industriales de un tamaño idóneo y luego re-mecanizarlas en el torno a las medidas y pestañas necesarias, ahorrando con ello dinero y mucho trabajo. Algunas ya disponen de rodamientos de bolas instalados. Estos solo pueden ser aprovechados para los ejes locos que no tengan que hacer tracción, fabricando los ejes a su medida.

Genéricamente, y a menos que se trate de un KIT, no existen piezas específicas para la construcción de las carrocerías, ciertas transmisiones, chasis, etc. Por ello lo primero será desarrollar un proyecto viable y confeccionar unos planos amoldándose a los materiales que se puedan obtener

Según el modelo, los componentes y/o accesorios generales empleados pueden varíar tanto que sería imposible hacer una lista predeterminada de los mismos. Por ello el modelista acude normalmente a los almacenes industriales, empresas tratantes en metales o a herreros. También en ferreterías y grandes superficies del ramo se encuentran mil y una piezas u objetos cotidianos que, tanto por si mismos como previamente modificados en el taller proporcionan excelentes piezas, tanto estructurales como decorativas. Valgan de ejemplo ciertos tacos plásticos que una vez modificados y pintados proporcionaron unos excelentes aisladores para la base de un pantógrafo.

Hay también algunos accesorios de los utilizados para el vapor, como topes, mangueras, placas, planchas y similares que también pueden servir en el caso presente. Otros pueden hacerse en el taller, o bien visitar el almacén donde todos los modelistas antes o después solemos acudir, el de la imaginación. Consultar por tanto la sección TABAJOS ADICIONALES en el apartado de locomotoras de vapor para ver que piezas podrían servir.

Existen otra serie de productos que si se pueden comprar ya hechos, tales como circuitos, elementos eléctricos o electrónicos, motores, piñones, cadenas, etc, y que pueden encontrarse en los distribuidores del ramo en cuestión.

Concretando lo dicho, podríamos dividir éste capítulo en varias secciones principales que serían las siguientes:


  • Chasis y otras mecanizaciones.

  • Motores.

  • Electrónica e instalación eléctrica en general.

  • Baterías.


NOTAS ANEXAS AL SUMARIO:

Temas como la mecanización en general, suspensiones, diseños de la transmisión, carrocería, pintura, etc , son comunes a los diferentes tipos de locomotoras, por lo que aparecen recogidos en secciones genéricas.


CHASIS Y OTRAS MECANIZACIONES.-


Las mecanizaciones básicas en el torno o en la fresadora son en este caso mas sencillas y limitadas que para otros tipos de tracción, reduciéndose a los ejes, ruedas, eje intermedio de transmisión y sus soportes, cajas de grasa, las ranuras en el chasis para alojarlas y poco mas.

El chasis puede construirse con dos planchas laterales junto a dos testeros, todo ello fabricado en chapa de entre 3 y 5 m/m de grosor (dependiendo del modelo), y que podrán ser soldados, o si no se dispone del equipo o la experiencia, unirlos por medio de ángulos y tornillería, alojando perpendicularmente otras piezas transversales (tirantes) intermedias de pletina de entre 5 a 10 m/m y que darán una gran rigidez al conjunto. Todo ello deberá ser montado sobre un trozo de vidrio muy grueso que proporcionará una base barata y absolutamente plana para que finalmente todo el conjunto quede bien ajustado y nivelado.

La soldadura con electrodo es todo un arte y hay que ir con cuidado ya que al generarse muy altas temperaturas las planchas se pueden curvar o distorsionar, con lo que la pieza final (en éste caso el chasis), podría quedar revirada y luego nada encajará correctamente.

Es mejor ir alternando los puntos de soldadura en diagonal, y siempre son preferibles cordones cortos o incluso puntos espaciados, que no una sola soldadura larga que casi con toda seguridad producirá distorsión.




MOTORES Y TRANSMISIONES.-


La elección inicial del o los motores vendrá condicionada por el espacio disponible, potencia requerida o sin van a ir montados en los bogies o bien directamente sobre el chasis.

Por su tamaño la escala de 5 pulgadas es la que puede presentar mas limitaciones por su menor tamaño, por ello todo lo expuesto se hace en base a ella, ya que la de 7 y ¼ permitirá muchas mas posibilidades.

Cuando la motorización va alojada sobre el chasis, puede usarse un solo motor, normalmente de 1 H.P. o bien dos sincronizados en aquellos modelos mas grandes donde sea requerida mas potencia.

También se pueden utilizar varios mas pequeños (normalmente 3 ó 4) y montados en cascada, es decir donde la misma cadena primaria los engarze a todos. Hay muchos modelistas que en éste caso utilizan motores recuperados del desguace, como los de electro-ventilador de automóvil, o bien nuevos como los empleados en los arrancadores para aeromodelos.

En ciertas ocasiones puede convenir la instalación de motores directamente en el bogie. Para ello hay nuevos y potentes motores en base a la electrónica y de muy reducido tamaño, aunque suelen ser elementos caros. En cualquier caso, ésta opción puede presentar mayor dificultad de diseño y construcción por el problema del poco espacio disponible en el propio bogie, así como de los reenvios necesarios para la toma final sobre el eje motor (consultar la sección de transmisiones).


ELECTRÓNICA E INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN GENERAL.-


El control de la alimentación del o los motores puede hacerse por medio de un clásico circuito regulador de velocidad tipo CHOPPER, que proporciona un arranque suave y economiza el gasto de las baterías, o bien por medio de un reóstato, sistema mas sencillo pero que eleva el consumo de corriente.

Los circuitos chopper pueden adquirirse en las tiendas de electrónica en forma de placas ya hechas o incluso en forma de KIT. En cualquier caso han de ser apropiadas para los consumos necesitados, y deberán ser montadas en lugares bien protegidos de la humedad, suciedad o salpicaduras de aceites.

Mencionar finalmente que éstos circuitos de control de potencia llevan un paso final con transistores Mosfet o similares, y que pueden disipar bastante calor, por lo que es muy conveniente instalarlos sobre un buen radiador de aluminio y, adosado a éste un ventilador del tipo ordenador para mantener su temperatura lo más baja posible.

Los reóstatos funcionan por puntos, donde en el primero la corriente debe atravesar las resistencias del resto de puntos, lo que provoca una gran caída de tensión para obtener un arranque suave. Luego, conforme vamos pasando a los puntos siguientes se van eliminando resistencias por lo que el voltaje irá aumentando en consecuencia dando por tanto mas potencia y velocidad a los motores. Los reóstatos pueden fabricarse fácilmente en el taller usando resistencias de alta disipación, o bien buscar algo similar en el mercado de la electrónica.

Otro montaje muy común son los relés tipo automóvil para poder gobernar frenos, bocina, luces, etc. Estos sin embargo pueden producir micro subidas de tensión al funcionar, con lo que los transistores finales del circuito de regulación, así como otras electrónicas podrían sufrir esporádicas subidas o picos de tensión que pueden destruirlos. Para ello es imperativo montar pequeños diodos entre las patas de alimentación y condensadores entre la entrada y salida para evitar dichos picos.


Voltaje de trabajo.-

Los cables de conexión para luces, electrónica, relés, accesorios y similares pueden ser finos (1,5 m/m o menos de sección), pero los que alimentan los motores, el amperímetro, el interruptor magnetotérmico general, o aquellos que conectan las baterías deben ser lo más cortos posible a la vez que gruesos (entre 4 y 6 m/m de sección como mínimo dependiendo del voltaje de trabajo), pues aunque el cobre es un buen conductor, tiene una resistencia interna que provoca recalentamiento y una pérdida de voltaje significativos, especialmente al trabajar con las bajas tensiones de las baterías.

El voltaje elegido determinará también las características de los distintos elementos tales como motores, luces, circuitos, etc, que deberán ser los apropiados al voltaje escogido. Lo contrario provocará con total seguridad el peligro de averiarlos o quemarlos.

Para los que estén menos familiarizados con la electricidad, mencionar que lo que produce recalentamiento en los conductores no es el voltaje sino el amperaje, que es simplemente la cantidad de corriente (amperios) que pasa a través de un hilo conductor en una unidad de tiempo.

Una locomotora de 12 V. con un motor de, por ejemplo 1 H.P (746 Watios), arrastrando un tren cargado de pasajeros y con algo de rampa de subida en las vías, tendría un consumo de 60 amperios o mas, corriente que precisará de cables de conexión gruesos so pena de recalentarlos e incluso fundirlos.

De esta forma se deduce una relación inversa (basada en la ley de OHM), por la cual decimos que para un mismo consumo (por ejemplo un motor de 1 H.P.), a mayor voltaje de trabajo, menor amperaje y viceversa, por lo que trabajando a 24V la corriente será la mitad que si se trabaja a 12 V.

La elección del voltaje vendrá también condicionada por el espacio disponible en la locomotora, así como la potencia y autonomía deseadas, ya que para disponer de 24 V. será necesario conectar dos baterías en serie.

Comentar por último que las pequeñas locomotoras con una sola batería trabajan bien siempre que no se las sobrecargue, pero que otra trabajando a 24 V con dos baterías nos dará mucha más autonomía, menos recalentamientos y también mucho más peso adherente para una mejor tracción.




Mandos de control.-

Dependiendo del modelo y del espacio, suelen ser instalados a través de un panel metálico o de metacrilato dentro de la cabina simulada, creando una base estética que los sostiene a la vez que oculta y protege todos los cableados internos.

Los accesorios más comunes suelen ser potenciómetros para el acelerador cuando se utilizan circuitos chopper, o mandos selectores para gobernar un reóstato de resistencias. También se usan otros interruptores, selectores o conmutadores para gobernar luces, frenos eléctricos, interruptor parcial o general, en éste último caso se instala un interruptor magnetotérmico mono o bipolar de un amperaje adecuado tanto para la total desconexión de la locomotora como para proteger y evitar sobrecargas. Otros accesorios pueden ser pulsadores para la bocina, luz de cabina u otros servicios que se deseen instalar.

Así mismo en el panel de control de la cabina se montan dos relojes medidores: Un voltímetro y un amperímetro. El primero nos dará lectura directa del voltaje disponible, teniendo en cuenta que si marca aproximadamente por debajo de 11 V. es signo de que la batería comienza a estar descargada. La conexión de éste reloj puede ser hecha con cabe fino de 1,5 m/m o menos.

El amperímetro nos indicará el consumo de corriente en un momento dado, teniendo en cuenta que los motores eléctricos siempre producen un pico fuerte de consumo al arrancar, descendiendo luego una vez alcanzan velocidad. Una indicación mas o menos continua de alto amperaje es también síntoma de que la locomotora o bien va frenada, sobrecargada por exceso de peso, o de que la rampa de las vías es excesiva. El amperímetro debe soportar la carga total de corriente por lo que su instalación requerirá cables gruesos.

Hay modelos que por motivos estéticos o de espacio disponen de un control remoto montado en una caja unida por cable a la locomotora y que el maquinista lleva en las manos o instalada en el vagón de apoyo. Su efecto es el mismo para el control y manejo de la unidad. También hemos visto algunos modelos dirigidos por radio-control, opción perfectamente respetable aunque deja automáticamente de ser modelismo tripulado para pasar a ser modelismo tele-dirigido.


PLANOS DE CIRCUITOS PARA UNA LOCOMOTORA TRABAJANDO A 24 VOLTIOS.-


Pulsando el siguiente icono se accede a todos los datos y planos de una sencilla instalación eléctrica y electrónica para un modelo que trabaje a 24 Voltios.

Los mismos datos pueden también servir para otra locomotora que funcione a 12 voltios. Solo será necesario tener en cuenta algunos detalles, y/o cambiar o variar algunos componentes.


BATERÍAS.-


Las baterías para éstas locomotoras pueden ser las normales de plomo y electrolito ácido empleadas en los vehículos (de unos 45 amperios/hora como mínimo), y con el tamaño que la envergadura de la locomotora permita. Las hay de todos los precios y capacidades, y su gran peso es un factor muy importante a la hora de darle a la locomotora un lastre muy necesario para ganar adherencia.

Casi todas las baterías se fabrican con la polaridad de las bornas en ambos sentidos, factor importante a la hora de reducir la longitud del cableado de conexión, o para poder conectar dos baterías en serie (+ con -) con un cable puente muy corto.

Nunca debe dejarse descargar completamente una batería ni tampoco cargarlas con alto amperaje. Es mejor darles una carga lenta durante mas tiempo, por ejemplo: 2 Amperios. durante 1 ó 2 días, y vigilar su estado en períodos fríos donde se descargan con facilidad y pueden dañarse. En aquellas baterías con mantenimiento es conveniente comprobar periódicamente la densidad por medio de un densímetro o aparato en forma de jeringuilla grande transparente y que dispone de un flotador interior y de una pera de goma en su extremo para poder absorber electrolito de cada vaso. Al llenar el densímetro el flotador nos indicará en su escala en qué estado de carga se encuentra cada elemento de la batería.

Las baterías llevan ácido sulfúrico, elemento muy corrosivo por lo que no estará de mas montar algún tipo de protección allí donde vayan a ir alojadas, además nunca se debe fumar, producir chispas o fuego cerca de ellas, especialmente al cargarlas ya que expulsan gas hidrógeno que es altamente explosivo.

Muchas baterías disponen de un respiradero para evacuar los gases y para permitir la salida de electrolito en caso de exceso de nivel o de recalentamiento. Puede ser recomendable instalar un fino tubo de plástico flexible que llegue hasta la parte inferior del chasis para desalojar los derrames sobre las vías y evitar la corrosión en la unidad.







 





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