Esfuerzo tractor para niños
El esfuerzo tractor es un término que se usa en ingeniería para describir la fuerza que un vehículo ejerce para moverse o para arrastrar algo. Imagina un tren: el esfuerzo tractor es la fuerza que la locomotora usa para tirar de los vagones.
En el mundo de los trenes, el esfuerzo tractor es muy importante porque nos dice qué tan potente es una locomotora para mover cargas pesadas. En los coches, también existe, pero se le llama "fuerza de tracción" y se refiere a la fuerza que el motor envía a las ruedas para que el coche avance.
El valor del esfuerzo tractor de un vehículo puede calcularse con fórmulas o medirse en pruebas especiales. Este artículo se enfoca en cómo funciona esta fuerza en vehículos que se mueven gracias a la fricción de sus ruedas con el suelo, como los trenes o los coches.
Contenido
¿Qué es el Esfuerzo Tractor?
El esfuerzo tractor es la fuerza que un vehículo aplica para superar las resistencias y moverse. Piensa en un coche que arranca o un tren que tira de muchos vagones; necesitan una fuerza grande para empezar a moverse.
Esta fuerza depende de varios factores importantes:
- El par (o giro) que el motor aplica a las ruedas.
- El tamaño de las ruedas.
- La fricción (o agarre) entre las ruedas y la superficie (carretera o vía).
- El peso que recae sobre las ruedas que impulsan el vehículo.
La fricción y el peso sobre las ruedas son clave. Si no hay suficiente agarre, las ruedas pueden patinar sin mover el vehículo.
Tipos de Esfuerzo Tractor
El esfuerzo tractor se puede clasificar en diferentes tipos, según el momento y las condiciones en que se mide:
Esfuerzo Tractor Inicial
Es la fuerza máxima que un vehículo puede generar cuando está parado para empezar a moverse. En los trenes, esta cifra es vital porque determina el peso máximo de vagones que una locomotora puede arrancar desde cero.
Esfuerzo Tractor Máximo
Es la fuerza más alta que se puede producir sin dañar el vehículo. Generalmente, esta fuerza se alcanza a velocidades bajas y a menudo es igual al esfuerzo tractor inicial.
Esfuerzo Tractor Continuo
Es la fuerza que un vehículo puede mantener de forma indefinida sin que sus sistemas (como el motor) se sobrecalienten. A diferencia del esfuerzo tractor máximo, que solo se puede mantener por un tiempo limitado, el esfuerzo continuo es para viajes largos.
La relación entre la potencia (P), la velocidad (v) y la fuerza (F) es importante aquí: 
o 
Esto significa que, a una potencia constante, si la velocidad aumenta, el esfuerzo tractor disminuye. Por eso, los vehículos tienen menos fuerza para acelerar a altas velocidades.
¿Cómo se Muestra el Esfuerzo Tractor?
Las especificaciones de las locomotoras a menudo incluyen "curvas de esfuerzo tractor". Estas son gráficos que muestran cómo cambia el esfuerzo tractor a medida que la velocidad del vehículo aumenta.
En estos gráficos, verás que el esfuerzo tractor es muy alto al principio (cuando el tren arranca) y luego disminuye a medida que la velocidad aumenta. También se suelen añadir líneas que muestran la resistencia que el tren debe vencer (como la resistencia del aire o la fricción). El punto donde la línea de esfuerzo tractor se cruza con la línea de resistencia indica la velocidad máxima que el tren puede alcanzar en un terreno plano.
Esfuerzo Tractor en Vehículos Especiales
Para que un tren empiece a moverse y acelere, la locomotora debe generar suficiente esfuerzo tractor para vencer varias resistencias:
- La fricción de los ejes y las ruedas.
- La resistencia del aire, que aumenta mucho con la velocidad.
- La gravedad, si el tren va cuesta arriba.
Una vez que el tren está en movimiento, si sigue acelerando, llegará un punto en que el esfuerzo tractor de la locomotora será igual a la resistencia total. En ese momento, el tren dejará de acelerar y mantendrá una velocidad constante. Esta velocidad máxima será mayor si el tren va cuesta abajo (la gravedad ayuda) y menor si va cuesta arriba (la gravedad se opone).
La "potencia sobre el carril" es un término ferroviario que se refiere a la potencia que realmente tiene la locomotora para mover el tren.
Esfuerzo Tractor en Locomotoras de Vapor
En las locomotoras de vapor, el esfuerzo tractor se genera por la presión del vapor que empuja unos cilindros. Estos cilindros mueven unas bielas que hacen girar las ruedas.
Para una locomotora de vapor con dos cilindros, se puede estimar el esfuerzo tractor con una fórmula que considera:
- El diámetro de los cilindros.
- La carrera (distancia que se mueve) del pistón dentro del cilindro.
- La presión del vapor en la caldera.
- El diámetro de las ruedas motrices.
Históricamente, se usaban diferentes constantes en estas fórmulas (como 0.85 o 0.6) para ajustar los cálculos a la realidad de cada tipo de locomotora.
Las locomotoras de vapor más grandes y potentes, como las famosas "Big Boy" de Union Pacific, tenían un esfuerzo tractor inicial muy alto, lo que les permitía arrancar trenes de carga extremadamente pesados. Sin embargo, algunas locomotoras con un esfuerzo tractor inicial altísimo no podían mantenerlo a velocidades elevadas porque la caldera no producía suficiente vapor.
Esfuerzo Tractor en Locomotoras Diésel y Eléctricas
En las locomotoras diésel y eléctricas, el esfuerzo tractor inicial se calcula a partir del peso sobre las ruedas motrices, la fuerza de los motores de tracción, la relación de los engranajes y el diámetro de las ruedas.
La relación entre la potencia (P) y el esfuerzo tractor (t) en estas locomotoras se puede expresar como: 
Donde E es la eficiencia, que considera las pérdidas de energía entre el motor y las ruedas.
Las locomotoras de carga están diseñadas para tener un esfuerzo tractor inicial mucho mayor que las locomotoras de pasajeros, incluso si tienen una potencia similar. Esto se debe a que los trenes de carga son mucho más pesados y necesitan más fuerza para arrancar. Para lograr esto, las locomotoras de carga tienen engranajes que favorecen la fuerza a expensas de la velocidad máxima. Las locomotoras de pasajeros, en cambio, tienen engranajes que les permiten alcanzar velocidades más altas, aunque con menos fuerza inicial.
Algunas locomotoras eléctricas tienen engranajes de dos velocidades. Esto les permite tener un esfuerzo tractor alto para trenes de carga (a menor velocidad) y un esfuerzo tractor menor para trenes de pasajeros (a mayor velocidad).
Galería de imágenes
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Esfuerzo tractor y resistencias en una rampa de ferrocarril.
Véase también
En inglés: Tractive effort Facts for Kids
