Análisis del sistema eléctrico y control para mejorar el desempeño de las locomotoras Diesel eléctrica - Santos Olivera, Harry (2009)
Los típicos motores eléctricos son los motores DC, cuyo inconveniente es que sólo pueden ser alimentados con tensión continua, por lo que requieren de un sistema de rectificación. Pero, a su vez, se caracterizan por su simplicidad, elevado par de arranque y fácil control de velocidad en rangos amplios, por lo que son de amplia aplicación en la industria. El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotativo. Los motores de tracción son motores de corriente continua excitados en serie y son adecuados para aplicaciones de media y baja velocidad. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motores eléctricos que no producen movimiento rotatorio, si no que con algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales. Además, con la aplicación de Electrónica de Potencia, son los que mejor se adaptan a las aplicaciones modernas. En la presente tesis se hace un análisis histórico y comparativo de existencia de locomotoras diesel y mediante un adecuado análisis e implementación de sistemas modernos, existentes en el mercado mundial, se propone mejorar su desempeño y a su vez que permita un ahorro de combustible. Para ello, se hace un resumen teórico práctico de lo que son los motores DC y AC y fundamentalmente lo que son los motores de tracción. La problemática planteada es ¿cuál debe ser el sistema eléctrico y de control que permita mejorar el desempeño de las locomotoras diesel?. A su vez, se estable la necesidad de conocer lo que es la excitación eléctrica, aplicación de Electrónica de Potencia, sistema de tracción eléctrica y oportunidades de ahorro de energía posibles. Para poder absolver la problemática planteada, se establece la hipótesis de mejorar el desempeño de las locomotoras diesel mediante la implementación de un sistema capaz de complementar el hardware eléctrico y de control y disponga de un software capaz de optimizar su control y supervisión. Por tanto, el objetivo de la presente tesis es brindar información adecuada y dirigida respecto a los diferentes componentes que conforman una locomotora diesel y otros tipos de locomotoras y las oportunidades de ahorro de energía existentes, así como la protección del medio ambiente. La metodología empleada es la de investigación bibliográfica referida a los manuales técnicos, su análisis detallado y su planteamiento de mejora en el desempeño mediante la implementación de sistemas modernos de control y otros que permitan el logro del objetivo. Los resultados obtenidos son acordes con la hipótesis planteada, en lo referido al control, sistema eléctrico y ahorro de energía. El sistema de control Q-Tron QES-III permite lograr los objetivos y permite ajustar la corriente de campo de los motores de tracción al valor necesario para producir la corriente de frenado requerido. Además, esta tarjeta electrónica Q-Tron QES-III permite variar la velocidad de transición dentro de un pequeño rango para evitar el riesgo de varias locomotoras haciendo una transición repetidamente al mismo tiempo. El Q-Tron QES-III suministra de transición digital en base a: 0 = Abierto y 1 = cerrado. Es decir, la propuesta y análisis del sistema El Q-Tron QES-III en la presente tesis, es que dicha tarjeta de control a nivel de electrónica de potencia está especialmente diseñada para mejorar el performance de las locomotoras y a su vez para aumentar la corriente y cuyo control de la locomotora es realizada por un microprocesador basada en Unidad de Control Electrónico. Es decir, el elemento básico propuesto, al implementarse permite lograr el objetivo de mejor y mayor control, optimización eléctrica y capacidad de mejorar en el ahorro de energía mediante el control digital y moderno. En la modernización de las locomotoras Diesel se recurren al uso de los sistemas rectificadores controlados implementados con Tiristores, Triac´s, transistores IGBT y Mosfet´s, los que demuestran buena capacidad para entregar voltaje variable. Del mismo modo son de mucha utilidad los excitadores y alternadores para el ahorro de energía y combustible. Las locomotoras Diesel emplean un sistema de manejo eléctrico mediante los motores de tracción y mediante controles electrónicos. También, tienen los mismos sistemas auxiliares para refrigeración, iluminación, calentamiento y frenado.