Voy a intentar dar unos apuntes sobre este tan aparentemente sencillo sistema de transmisión, pero de compleja explicación sin caer en jerga técnica que haría aburrido el conocimiento de este sistema de transmisión.
En España la transmisión hidrodinámica se ha utilizado en locomotoras como la serie 4000 (340) de vía ancha así como en sus primas las talgas y algunas otras.
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| Ciudad Real 1983. Foto Philip Worlmald |
También, y es aquí donde se explotó las capacidades de la transmisión en líneas de duro perfil y grandes cargas como la línea de Ojos Negros a Sagunto de la compañía Sierra Menera.
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| Locomotora 1002 (Henschel DH1200) en la linea Ojos Negros Sagunto del Sierra Menera |
La casa Woith se ocupo de los turbo transmisores de sistema hidrodinámicos desde los años 30 del siglo pasado basándose en los trabajos del Profesor Foettinger, aplicando sus estudios teóricos, los ingenieros de Voith, desarrollaron un tipo de transmisión hidrodinámica de gran fiabilidad que aún perdura hoy en día como un sistema perfectamente válido.
Los turbo transmisores hidrodinámicos Voith se aplican, aun hoy en día, a toda clase de vehículos movidos por motores de combustión, desde automotores, locomotoras diesel así como vehículos de carretera y tractores.
Los elementos esenciales de un turbo transmisor hidrodinámico son el convertidor de par y el embrague hidráulico.
El convertidor de par motor.
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| Convertidor de par. |
El principio de la transmisión que nos ocupa es el mismo que el de todas las maquinas hidrodinámicas, por la aceleración de una masa liquida, el convertidor asume un momento de giro M1 en su árbol de entrada (rojo) y por la construcción en forma de turbina del convertidor, un momento de giro M2 es transmitido al eje de salida (azul). En el convertidor, el momento de giro M1 (entrada) no sufre variación aunque varíe el momento de giro M2 (salida) y aunque se aplique un arranque brusco en el árbol de entrada (rojo) el fluido y el sistema constructivo de turbina, se encarga de transmitir el esfuerzo de giro de manera suave.
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| Ruedas con álabes de un convertidor de par motor. |
Con este sistema, la velocidad de la salida, no influye sobre el árbol de entrada, por lo que una locomotora puede aumentar su velocidad (cuesta abajo) sin transmitir esa aceleración al árbol de entrada, aunque por la forma constructiva de la turbina del transmisor de par, el fluido se encargaba de frenar el árbol de salida.
El embrague hidráulico.
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| Embrague hidrodinámico. |
El embrague consiste en dos piezas solamente, carcasa P que recibe directamente la tracción del motor y la carcasa T como rotor. El funcionamiento es parecido al convertidor de par, sin embargo el momento de giro de entrada es igual en todo momento al de salida, aunque cuando comienza a rotar la carcasa P (entrada) la fuerza centrifuga lleva el fluido a la periferia exterior de la carcasa T (salida) y por lo tanto las velocidades de giro de entrada y salida se igualan.
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| Ruedas con álabes y caja de un embrague hidráulico. |
Todo ello conlleva que con 0% de diferencia entre rotación de entrada y salida no se transmite ningún momento de giro, o sea entrada y salida giran a igual velocidad, sin embargo cuando hay diferencias de entre 2 a 3% entre entrada y salida es cuando comienza a transmitirse la tracción desde la entrada a la salida.
El turbo transmisor Voith.
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| Turbo transmisor hidrodinámico de un embrague y un convertidor de par. |
En general, es insuficiente un solo convertidor de par motor para satisfacer las demandas cuando se exigen grandes esfuerzos de tracción para el arranque y el remolque en grandes rampas. Por este motivo, los turbo transmisores hidrodinámicos Voith son la unión de embrague y convertidor de par, o en algunos casos la unión de varios convertidores de par, en los cuales cada sistema esta coordinado a una diferente escala de velocidad.
La conexión y desconexión de los diferentes sistemas de un turbo transmisor se realizan con el llenado o vaciado de las turbinas de los sistemas (embrague o convertidor) por lo que se facilita el mando múltiple de varios vehículos desde un solo puesto de mando.
La siguiente imagen representa un turbo transmisor Voith de caja abierta con convertidor de par y dos embragues hidráulicos:
En los años sesenta del siglo pasado, la casa Voith tenía instalados turbo transmisores hidrodinámicos que daban servicio a mas de dos millones de caballos de vapor, siendo la media el trasmitir la potencia de motores diesel de 1400 CV.
Aunque la transmisión hidrodinámica es levemente inferior a la transmisión mecánica, la gran ventaja de este sistema es la fiabilidad, ya que al no haber contacto mecánico entre las partes, carece casi por completo de desgaste y por lo tanto, con un adecuado mantenimiento, la transmisión se puede considerar de altamente fiable. Sirva como ejemplo una locomotora de maniobras con transmisión hidrodinámica que estuvo funcionando desde 1937 hasta 1957 con una carga media de 4000 horas anuales y que se desguazó sin abrir la transmisión y sin el más leve fallo mecánico en la transmisión. Informes alemanes dan a entender que las transmisiones Voith en automotores de cercanías eran revisadas cada millón de kilómetros lo que da una idea de la fiabilidad del sistema.
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Además las ventajas más evidentes son que al transmitir la fuerza por la energía cinética de un fluido y no haber contacto mecánico alguno, los golpes y vibraciones propias de otros sistemas, son inexistentes. También hay que tener en cuenta que por el sistema descrito, es casi imposible calar el motor por sobrecarga y la tracción, es recibida por el turbo transmisor de manera suave acomodando la velocidad automáticamente a la resistencia de tracción.
Al ser un sistema tan, en cierto modo simple, su estructura es mínima y por lo tanto se aligera el peso y no olvidemos que al ser la trasmisión hidráulica, la eliminación del calor de pérdidas depende únicamente del tamaño del refrigerador lo cual hace posible marchar por toda la línea continuamente con plena carga a plena potencia.
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Locomotora Henschel DH1200 de transmisión hidrodinámica que presto servicio en el FFCC de Ojos Negros a Sagunto de la compañia Sierra Menera transportando grandes cargas de mineral de hierro y rocas para su exportación y el suministros a los altos hornos de Sagunto. |
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