Transmisión diésel-eléctrica para niños
La transmisión diésel-eléctrica es un sistema especial que usan algunos vehículos, tanto en tierra como en el mar, para moverse. Imagina que es como el "cerebro" que decide cómo se usa la energía para que el vehículo avance.
Este sistema funciona así: un motor diésel (que usa combustible como los camiones) está conectado a un generador eléctrico. Este generador produce electricidad, que luego alimenta unos motores eléctricos que son los que realmente mueven las ruedas o las hélices. ¡No necesita un embrague como los coches normales!
Antes de que los motores diésel fueran tan comunes, se usaban sistemas parecidos con motores de gasolina o incluso turbinas de vapor. Por eso, a veces se le llama de forma más general "transmisión mecánico-eléctrica" o simplemente "transmisión eléctrica" cuando hablamos de vehículos.
Contenido
¿Cómo funciona la transmisión diésel-eléctrica?
Los motores de combustión (como los diésel) tienen un punto donde funcionan mejor y son más eficientes. Además, no tienen fuerza para mover algo cuando están parados. Para que un motor de combustión mueva un vehículo, necesita un embrague para arrancar y una caja de cambios para adaptar su velocidad a la que necesita el vehículo.
Los motores eléctricos son diferentes: tienen mucha fuerza desde el principio, incluso cuando están parados, y pueden funcionar bien en un rango muy amplio de velocidades. Además, son fáciles de controlar.
La idea de la transmisión diésel-eléctrica es que el motor diésel siempre funcione a su velocidad ideal, que es donde gasta menos combustible y rinde más. Este motor diésel solo se encarga de hacer girar el generador eléctrico. La electricidad que se produce se envía a los motores eléctricos, que son los que se conectan directamente a las ruedas o hélices. Estos motores eléctricos se adaptan mucho mejor a las necesidades de movimiento del vehículo.
Este sistema también permite añadir más potencia fácilmente. Si se necesita más fuerza, se pueden conectar más motores diésel con sus generadores al sistema. En cambio, en un sistema directo, añadir más motores es mucho más complicado.
¿Dónde se usa este sistema?
La transmisión diésel-eléctrica se usa mucho en los trenes, especialmente en las locomotoras diésel-eléctricas. Esto es porque los motores eléctricos pueden dar la máxima fuerza desde que el tren está parado, lo cual es perfecto para arrancar cargas pesadas. También se usa en submarinos, en algunos barcos grandes y en ciertos vehículos terrestres.
Aunque el motor diésel funcione de forma óptima, la transmisión diésel-eléctrica a veces es un poco menos eficiente que una conexión directa. Sin embargo, sus ventajas en el funcionamiento y la forma de construir los vehículos la hacen muy útil en muchos casos.
Existe un sistema parecido que usa la presión de un líquido en lugar de electricidad, llamado transmisión hidráulica. Durante un tiempo, fue más común que la eléctrica, pero con los avances en el control electrónico, la transmisión eléctrica se ha vuelto más popular y eficiente.
En algunos vehículos muy eficientes, la energía eléctrica se puede guardar en baterías recargables. Estos vehículos se consideran una clase de vehículo eléctrico híbrido, ya que combinan un motor de combustión con motores eléctricos y baterías.
Aplicación en barcos
Barcos de superficie
El primer barco diésel fue también el primer barco con transmisión diésel-eléctrica: el petrolero ruso Vandal, botado en 1903. En la década de 1920, algunos barcos de guerra usaban una versión con turbinas de vapor en lugar de motores diésel. Desde entonces, la transmisión diésel-eléctrica se ha usado en muchos barcos y su uso ha aumentado. El barco finlandés Ilmarinen, de 1929, fue uno de los primeros barcos de superficie en usarla. Más tarde, esta tecnología se usó en los motores diésel de los rompehielos.
Algunos barcos modernos, como cruceros y rompehielos, usan motores eléctricos en unas cápsulas especiales llamadas propulsores azimutales. Estas cápsulas pueden girar 360 grados bajo el barco, lo que hace que los barcos sean mucho más fáciles de maniobrar.
Las turbinas de gas también se usan para generar electricidad en barcos. Algunos, como el Queen Mary 2, combinan motores diésel y turbinas de gas para generar toda la electricidad que necesitan, incluyendo la que mueve las hélices. Esto permite usar la alta velocidad de las turbinas para mover las hélices a baja velocidad de forma sencilla.
Submarinos
Los primeros submarinos usaban una conexión directa entre el motor y la hélice. Cambiaban entre motores diésel para navegar en la superficie y motores eléctricos para ir sumergidos. Era como un sistema híbrido, donde los motores se conectaban al mismo eje. El motor diésel también podía cargar las baterías cuando el submarino estaba en la superficie.
En 1928, la Armada de Estados Unidos propuso una verdadera transmisión diésel-eléctrica para submarinos. En lugar de mover la hélice directamente en la superficie, el motor diésel del submarino movería un generador. Este generador podía cargar las baterías o mover el motor eléctrico. Esto significaba que la velocidad del submarino no dependía de la velocidad del motor diésel, permitiendo que el diésel funcionara a su velocidad más eficiente. Además, se podía apagar uno o más motores diésel para mantenimiento mientras el submarino seguía navegando con la energía de las baterías.
Este concepto se probó en 1929 en algunos submarinos de la Clase S. Después de 1945, otras armadas también adoptaron este sistema.
En un sistema diésel-eléctrico directo, la hélice (normalmente una sola) es movida directamente por un motor eléctrico. Dos o más generadores diésel proporcionan la energía eléctrica para cargar las baterías o para mover el motor eléctrico. Esto ayuda a aislar el ruido del motor del resto del submarino, haciéndolo más silencioso. Algunos submarinos nucleares también usan un sistema parecido, donde el vapor del reactor mueve turbogeneradores para producir electricidad.
Ferrocarril
En la década de 1920, la transmisión diésel-eléctrica empezó a usarse en locomotoras de maniobras, que son las que mueven los trenes en las estaciones. Una de las primeras empresas en ofrecer "locomotoras eléctricas de petróleo" fue la American Locomotive Company (ALCO). En 1931, ALCO empezó a producir en serie sus locomotoras diésel-eléctricas.
En la década de 1930, este sistema se adaptó a los trenes aerodinámicos, que eran los más rápidos de su época. La transmisión diésel-eléctrica se hizo muy popular porque simplificaba mucho la forma de llevar la fuerza a las ruedas. Además, era más eficiente y necesitaba menos mantenimiento. Una locomotora diésel con transmisión directa necesitaría muchísimos engranajes para que el motor funcionara bien. Al conectar el diésel a un generador, este problema desaparece.
Vehículos terrestres
Hubo algunos intentos tempranos de usar la transmisión diésel-eléctrica en vehículos militares, como en prototipos de tanques durante la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, estos desarrollos militares no tuvieron éxito.
La aplicación en vehículos civiles llegó más tarde, aunque Ferdinand Porsche ya trabajó en un coche con transmisión eléctrica y motor de gasolina en 1901. Donde primero se usó fue en maquinaria muy pesada, como en la minería: en grandes camiones como el Liebherr T282 o en palas cargadoras gigantes como la LeTourneau L-2350. También se usa en vehículos espaciales, como el transporte sobre orugas de la NASA, donde los engranajes necesarios serían demasiado grandes.
En vehículos más pequeños, como coches o autobuses, no se usó hasta que la gente empezó a pedir vehículos más eficientes y que contaminaran menos. Esto impulsó el crecimiento de los vehículos híbridos, que combinan la transmisión eléctrica con la capacidad de almacenar electricidad en baterías.
Véase también
En inglés: Diesel–electric powertrain Facts for Kids
