
El freno de vacío es un sistema de frenado utilizado en trenes e introducido a mediados de la década de 1860. Una variante, el sistema de freno de vacío automático , se generalizó en el material rodante británico y en países influenciados por esta práctica. Los frenos de vacío también gozaron de un breve período de adopción en Estados Unidos, principalmente en ferrocarriles de vía estrecha . Sus limitaciones provocaron su progresiva sustitución por sistemas de aire comprimido, comenzando en el Reino Unido a partir de la década de 1970. El sistema de freno de vacío está ahora obsoleto; no se utiliza a gran escala en ninguna parte del mundo, salvo en Sudáfrica , donde ha sido sustituido en gran medida por frenos de aire .
Introducción
En los albores del ferrocarril, los trenes se frenaban o detenían mediante la aplicación manual de frenos en la locomotora y en los vagones de freno, y posteriormente mediante frenos de vapor en las locomotoras. Esto resultaba claramente insatisfactorio, dados los tiempos de respuesta lentos e imprecisos (cada freno era accionado individualmente por un miembro de la tripulación en respuesta a las señales del maquinista, que podían pasar por alto por diversos motivos, y necesariamente de forma secuencial en lugar de simultánea cuando había más frenos que tripulantes, lo que hacía que el frenado de emergencia fuera extremadamente ineficaz) y la potencia de frenado extremadamente limitada (la mayoría de los vagones del tren no tenían frenos, y la potencia de todos, excepto los de la propia locomotora, dependía de la fuerza del brazo de un miembro de la tripulación sobre una manivela), pero la tecnología existente no ofrecía ninguna mejora. Se desarrolló un sistema de frenado por cadena, que requería una cadena acoplada a lo largo de todo el tren, pero era imposible lograr una fuerza de frenado uniforme en todo el tren.
Un avance importante fue la adopción de un sistema de frenado por vacío, en el que se conectaban tuberías flexibles entre todos los vagones del tren, y los frenos de cada vagón podían controlarse desde la locomotora. El primer sistema consistía en un sencillo freno de vacío, en el que se creaba vacío mediante una válvula en la locomotora; el vacío accionaba los pistones de freno de cada vagón, y el conductor podía aumentar o disminuir la intensidad del frenado. Se prefería el vacío al aire comprimido porque las locomotoras de vapor pueden equiparse con eyectores ; dispositivos Venturi que crean vacío sin piezas móviles.
El sencillo sistema de vacío tenía el grave defecto de que, en caso de que una de las mangueras que conectaban los vehículos se desplazara (debido a la división accidental del tren, a un acoplamiento descuidado de las mangueras o a cualquier otra causa), el freno de vacío de todo el tren quedaba inutilizado.
En respuesta a este defecto evidente, se desarrolló posteriormente el freno de vacío automático. Este se diseñó para activarse completamente si el tren se dividía o si una manguera se desplazaba. El freno de vacío automático era ligeramente más caro de fabricar e instalar que el sistema simple, debido a que requería un mayor número de piezas mecanizadas, y generaba mayores costos operativos, ya que el eyector funcionaba continuamente (con un costo en vapor y, por lo tanto, en combustible y agua) para mantener el vacío mientras el tren estaba en marcha, en lugar de usarse solo al frenar, como en el sistema simple.
La oposición a la instalación del freno automático por motivos de coste (en particular por parte de la LNWR y su presidente Richard Moon ; como una de las mayores compañías británicas, la negativa de la LNWR a adoptar el freno automático fue un factor importante en contra de su uso generalizado por otras compañías, especialmente aquellas que intercambiaban tráfico con la North Western) hizo que fuera necesario un grave accidente en Armagh en 1889 para que la legislación obligara a la adopción del sistema automático. En este accidente en Armagh, una parte de un tren se desprendió de la locomotora en una pendiente pronunciada y se descontroló, causando la muerte de 80 personas. [ 1 ] El tren estaba equipado con el sencillo freno de vacío, que resultó inútil en la parte desconectada del tren. Era evidente que si los vehículos hubieran estado equipados con un freno automático continuo, el accidente casi con toda seguridad no habría ocurrido, y la preocupación pública por la magnitud del accidente impulsó la legislación que obligaba al uso de un freno automático continuo en todos los trenes de pasajeros.
En Europa continental, el freno de vacío a veces se denominaba freno Hardy.en honor a John George Hardy de Vacuum Brake Co, 7 Hohenstaufengasse, Viena. [ 2 ]
Operación


En su forma más simple, el freno de vacío automático consiste en una tubería continua —la tubería del tren— que recorre toda la longitud del tren. En condiciones normales de funcionamiento, se mantiene un vacío parcial en la tubería y los frenos se liberan. Cuando se introduce aire en la tubería, este, a presión atmosférica, actúa contra los pistones de los cilindros de cada vagón. Se mantiene un vacío en la otra cara de los pistones, de modo que se aplica una fuerza neta. Un mecanismo transmite esta fuerza a las zapatas de freno, que actúan sobre la banda de rodadura de las ruedas.
Los accesorios necesarios para lograr esto son:
- una tubería de tren: una tubería de acero que recorre la longitud de cada vagón, con mangueras de vacío flexibles en cada extremo de los vehículos y acopladas entre vehículos adyacentes; al final del tren, la manguera final se asienta sobre un tapón hermético;
- un eyector en la locomotora, para crear vacío en la tubería del tren;
- controles para que el conductor active el eyector y admita aire en la tubería del tren; estos pueden ser controles separados o una válvula de freno combinada;
- un cilindro de freno en cada vehículo que contiene un pistón, conectado mediante un sistema de acoplamiento a las zapatas de freno del vehículo; y
- un manómetro de vacío (presión) en la locomotora para indicar al conductor el grado de vacío en la tubería del tren.
El cilindro de freno está alojado en una carcasa más grande, lo que proporciona una reserva de vacío durante el funcionamiento del pistón. El cilindro oscila ligeramente durante su funcionamiento para mantener la alineación con las manivelas del sistema de freno, por lo que se apoya en cojinetes de pivote y la conexión del tubo de vacío es flexible. El pistón del cilindro de freno cuenta con un anillo flexible que permite el paso de aire desde la parte superior a la inferior del cilindro si fuera necesario.
Cuando los vehículos han estado parados, de modo que el freno no está cargado, los pistones de freno habrán descendido a su posición inferior en ausencia de un diferencial de presión (ya que el aire se habrá filtrado lentamente en la parte superior del cilindro, destruyendo el vacío).
Cuando una locomotora se acopla a los vagones, el conductor mueve el control de freno a la posición de "liberación" y se expulsa el aire del tubo de escape, creando un vacío parcial. El aire de la parte superior de los cilindros de freno también se expulsa del tubo de escape a través de una válvula de bola antirretorno .
Si el conductor mueve ahora el control a la posición de "freno", se introduce aire en la tubería del tren. Según cómo manipule el control, se eliminará parte o la totalidad del vacío. La válvula de bola se cierra y la presión del aire es mayor debajo de los pistones de freno que encima de ellos; esta diferencia de presión empuja el pistón hacia arriba, aplicando los frenos. El conductor puede controlar la intensidad del frenado introduciendo más o menos aire en la tubería del tren.
Consideraciones prácticas
El freno de vacío automático descrito representó un avance técnico considerable en el frenado de trenes. En la práctica, las locomotoras de vapor contaban con dos eyectores: uno pequeño para la marcha (para mantener el vacío parcial al nivel correcto frente a las inevitables fugas de aire en la tubería del tren y sus conexiones) y uno grande para liberar los frenos. El eyector pequeño consumía mucho menos vapor que el grande, pero no podía generar el vacío en la tubería del tren con la suficiente rapidez para fines operativos, especialmente en trenes largos. Posteriormente, la Great Western Railway (GWR ) optó por utilizar una bomba de vacío en lugar del eyector pequeño. Esta bomba se instalaba en una de las crucetas de la locomotora y, por lo tanto, no consumía vapor, con la desventaja de que solo funcionaba cuando la locomotora estaba en movimiento. La GWR prefería este sistema debido al uso de sistemas de frenado que funcionaban con un nivel de vacío superior al de otras compañías ferroviarias (véase más adelante), lo que habría requerido un eyector pequeño relativamente grande y de alto consumo de vapor.

La mayoría de las locomotoras de vapor de la época utilizaban frenos de vapor directos en sus propias ruedas (donde se introducía presión de vapor en los cilindros de freno para aplicar los frenos), mientras que el freno de vacío se utilizaba exclusivamente en el tren. En tal caso, ambos sistemas solían operarse proporcionalmente mediante un único control, de modo que la reducción del vacío en el sistema de freno del tren abría la válvula que suministraba vapor al freno de la locomotora. Era inusual que se dispusiera de un control dedicado exclusivamente al freno de vapor; incluso cuando circulaba sin tren, el maquinista controlaba los frenos de vapor de la locomotora ajustando el sistema de freno de vacío mediante los eyectores de la locomotora y el extremo de la tubería del tren. Esto permitía al maquinista de la locomotora principal controlar directamente los frenos de cualquier locomotora que la siguiera (así como los del propio tren) cuando circulaba en doble tracción .
Con la introducción de locomotoras diésel y eléctricas por parte de British Railways a partir de principios de la década de 1950, se mantuvo esta misma disposición básica. El Plan de Modernización de BR de 1955 contemplaba, entre otras cosas, el objetivo a largo plazo de cambiar a frenos de aire tanto para el material rodante de pasajeros como para el de mercancías. El material rodante estándar Mark 1 se había diseñado y adquirido antes de que se tomara la decisión de cambiar a la tracción moderna y a los frenos de aire, por lo que la mayoría del material rodante estaba equipado con frenos de vacío tradicionales. Los vagones de mercancías con frenos de aire se introdujeron progresivamente a partir de mediados de la década de 1960 (empezando con las tolvas tipo HAA para los nuevos trenes de tipo " carrusel ") y el material rodante Mark 2a con frenos de aire se construyó a partir de 1967. Las locomotoras diésel y eléctricas, naturalmente, no podían utilizar el eyector tradicional accionado por vapor para generar vacío. Las locomotoras más pequeñas tenían extractores o bombas de vacío accionados directamente por su motor principal, mientras que las más grandes tenían máquinas similares montadas por separado y accionadas por motores eléctricos dedicados. Era práctica habitual en las locomotoras de línea principal instalar dos extractores (y dos compresores de aire para el sistema de freno neumático) para mayor redundancia. Al igual que las locomotoras de vapor tenían un eyector pequeño y uno grande, las diésel y eléctricas (la mayoría de las cuales tenían equipos de frenado suministrados por British Westinghouse o Davies and Metcalfe ) tenían sus controles de freno configurados para hacer funcionar un extractor continuamente para generar y mantener el vacío en el sistema (análogo al eyector pequeño), y el segundo se ponía en marcha cuando la maneta de freno se colocaba en su posición de "Liberación" para proporcionar una respuesta más rápida (la misma función que el eyector grande). Un interruptor en la cabina de la locomotora permitía al conductor elegir qué extractor cumpliría cada función.
Los cilindros de freno cuentan con válvulas de liberación. Al accionarlas, generalmente tirando manualmente de un cordón cerca del cilindro, se introduce aire en la parte superior del mismo. Esto es necesario para liberar el freno de un vehículo que se ha desacoplado de un tren y que necesita moverse sin conexión de freno con otra locomotora, por ejemplo, para realizar maniobras.
En el Reino Unido, las compañías ferroviarias anteriores a la nacionalización estandarizaron sus sistemas para que funcionaran con un vacío de 21 pulgadas de mercurio (533,4 Torr ; 71,1 kPa ; 10,3 psi ) , con la excepción de Great Western Railway , que utilizaba 25 inHg (635,0 Torr; 84,7 kPa; 12,3 psi) . La presión atmosférica a nivel del mar es de aproximadamente 30 inHg (762,0 Torr; 101,6 kPa; 14,7 psi) , dependiendo de las condiciones atmosféricas.
Esta diferencia en los estándares podía causar problemas en los servicios de larga distancia a través del país cuando una locomotora de la GWR era reemplazada por una de otra compañía, ya que el gran eyector de la nueva locomotora a veces no podía liberar completamente los frenos del tren. En este caso, las válvulas de liberación de cada vagón del tren debían liberarse manualmente antes de que el freno se recargara a 21 pulgadas. Este proceso, que consumía mucho tiempo, se veía con frecuencia en grandes estaciones de la GWR como Bristol Temple Meads .
La instalación de una tubería de aire que recorría todo el tren permitía accionar el freno de vacío automático en caso de emergencia desde cualquier punto del tren. Cada compartimento del guarda disponía de una válvula de freno, y el aparato de comunicación para pasajeros (conocido popularmente como "el cable de comunicación") también permitía la entrada de aire a la tubería de aire al final de los vagones equipados con este sistema.
Cuando una locomotora se acopla por primera vez a un tren, o si se desacopla o se añade un vagón, se realiza una prueba de continuidad de los frenos para garantizar que las tuberías de freno estén conectadas a lo largo de todo el tren.
Limitaciones
El progreso que supuso el freno de vacío automático, sin embargo, conllevaba algunas limitaciones; entre las principales se encontraban:
- El límite práctico en el grado de vacío alcanzable implica que se requiere un pistón y un cilindro de freno muy grandes para generar la fuerza necesaria en las zapatas de freno; cuando una parte de la flota británica de vagones ordinarios fue equipada con frenos de vacío en la década de 1950, las dimensiones físicas del cilindro de freno impidieron que los vagones operaran en algunos apartaderos privados que tenían espacios reducidos;
- Por la misma razón, en un tren muy largo, se debe introducir un volumen considerable de aire en la tubería para aplicar el freno por completo, y se debe expulsar un volumen considerable para liberarlo (si, por ejemplo, se desactiva repentinamente una señal de peligro y el conductor necesita reanudar la velocidad). Mientras el aire circula por la tubería, los pistones de freno en la cabeza del tren ya han respondido a la aplicación o liberación del freno, pero los de la cola responderán mucho más tarde, lo que genera fuerzas longitudinales indeseables en el tren. En casos extremos, esto ha provocado la rotura de los acoplamientos y la división del tren.
- La presencia de vacío en la tubería del tren puede provocar la succión de residuos. En la década de 1950, cerca de Ilford, se produjo un accidente debido a una frenada insuficiente. Se descubrió un periódico enrollado en la tubería, lo que aisló la parte trasera del tren del control del maquinista. La obstrucción debería haberse detectado si se hubiera realizado una prueba de continuidad de frenos adecuada antes de que el tren iniciara su recorrido.
Un avance introducido en la década de 1950 fue la válvula de admisión directa , instalada en todos los cilindros de freno. Estas válvulas respondían al aumento de presión en la tubería del tren al aplicarse el freno y admitían aire atmosférico directamente a la parte inferior del cilindro de freno.
En Estados Unidos y Europa continental, los sistemas de freno neumático se habían preferido durante mucho tiempo, siendo el sistema Westinghouse el modelo más utilizado . Este sistema presentaba varias ventajas, como cilindros de freno más pequeños (debido a la mayor presión de aire que se podía emplear) y una respuesta de frenado algo más rápida. Sin embargo, requería una bomba de aire. En las locomotoras de vapor, esta solía ser un compresor alternativo accionado por vapor, bastante voluminoso y mucho más complejo y con mayor necesidad de mantenimiento que el eyector de vacío, que era compacto y carecía de piezas móviles. La forma distintiva del compresor y el característico sonido de resoplido al soltar el freno (ya que la tubería del tren debe recargarse con aire) hacen inconfundibles a las locomotoras de vapor equipadas con el freno Westinghouse. Otra desventaja de los primeros sistemas de freno neumático (aunque posteriormente superada) era la imposibilidad de realizar una liberación parcial. El freno de vacío permite una liberación parcial muy sencilla, restableciendo parte del vacío (pero no todo), sin necesidad de soltar completamente los frenos. Por otro lado, los sistemas de frenos de aire originales no lo permitían; la única forma de liberar parcialmente el freno era liberarlo por completo y luego volver a aplicarlo hasta el ajuste deseado.
Una consecuencia de esto fue que el sistema de freno de vacío estándar, utilizado entre las décadas de 1860 y 1940, no podía mantener fácilmente un nivel constante de aplicación. El conductor podía extraer aire de la tubería del tren mediante el eyector o la válvula de freno, pero no había forma de ajustar el freno a un nivel fijo de vacío entre la presión atmosférica y la máxima capacidad de generación de vacío del eyector ( 21-25 inHg (71-85 kPa) , véase más arriba). La única manera de lograrlo era equilibrar cuidadosamente el ajuste de la válvula de freno y el pequeño eyector, lo cual era difícil de conseguir en la práctica e incluso imposible en algunos sistemas que combinaban ambos en un solo control. Esto significaba que el frenado se producía mediante una serie de aplicaciones y liberaciones controladas, perfectamente adecuadas para detener un tren de forma segura, pero que requerían una gestión constante para mantener la velocidad en una pendiente descendente. Por el contrario, incluso los primeros sistemas de frenos de aire de Westinghouse podían ser "regulados": el sistema mantenía los frenos a un nivel constante, según lo establecido por el conductor. Los sistemas de frenos de vacío posteriores, instalados en las locomotoras diésel y eléctricas y en las unidades múltiples de British Railways en la década de 1950, utilizaban extractores o bombas de vacío accionados mecánicamente que incluían válvulas reguladoras que permitían al conductor establecer el vacío deseado en la tubería del tren, el cual era mantenido por el sistema mediante la admisión o extracción de aire según fuera necesario.
En el Reino Unido, el Great Eastern Railway , el North Eastern Railway , el London, Chatham and Dover Railway , el London Brighton and South Coast Railway y el Caledonian Railway adoptaron el sistema de aire comprimido de Westinghouse. También era estándar en el sistema ferroviario de la Isla de Wight. Esto generó problemas de compatibilidad al intercambiar tráfico con otras líneas. Era posible proporcionar tuberías de paso para el sistema de frenado no instalado en ningún vehículo en particular para que pudiera circular en un tren que utilizara el "otro" sistema, permitiendo el control de paso de los vehículos instalados detrás de él, pero sin esfuerzo de frenado propio; o bien, equipar vehículos con ambos sistemas de frenado. Las cuatro grandes compañías formadas en 1923 optaron por adoptar el freno de vacío como nuevo estándar para la mayoría del material rodante, con el mismo vacío operativo de 21 inHg (71 kPa), con la continua excepción del GWR (y muchas unidades múltiples eléctricas introducidas en este período utilizaron variaciones del freno de aire automático). Una gran parte del material rodante con frenos de aire heredado había sido retirado o convertido a frenos de vacío al estallar la Segunda Guerra Mundial , y con la formación de British Railways en 1948, el sistema de frenos de vacío de 21 inHg se convirtió en el nuevo estándar. Sin embargo, el material rodante con frenos de aire y tracción a vapor permaneció en servicio en las antiguas líneas suburbanas de Great Eastern Railway desde London Liverpool Street hasta el fin de la era del vapor en GE en 1962.
Produciendo el vacío
eyectores

Los frenos de vacío se prefirieron inicialmente a los frenos de aire debido a la facilidad para generar el vacío. Un eyector de vacío era un dispositivo más simple y fiable, en comparación con la bomba de pistón. [ 3 ]
Normalmente se instalan dos eyectores, uno grande y otro pequeño. El eyector grande se utiliza para liberar los frenos, generando vacío, y luego se apaga. El eyector pequeño se mantiene funcionando continuamente para mantenerlo. [ 4 ] El eyector Gresham & Craven 'Dreadnought' era un eyector combinado, con eyectores grandes y pequeños dentro del mismo cuerpo. [ 5 ] El vacío producido dependía del número total de vagones en el tren y de la suma de sus diversas fugas menores. Un tren de vagones que requerían mantenimiento podía dificultar el mantenimiento del vacío, incluso requiriendo el uso intermitente del eyector grande durante el funcionamiento. El eyector Super-Dreadnought, ampliamente utilizado, combinaba un eyector grande con dos eyectores pequeños en uno. [ 6 ] Si era necesario, dos de las boquillas más pequeñas podían generar más vacío, pero eran más eficientes en el uso del vapor que una sola boquilla más grande. [ 3 ]
El Great Western Railway se caracterizó por sus peculiaridades, entre ellas el uso de un vacío de freno mayor que el de otras líneas. Para mantenerlo sin un consumo excesivo de vapor en un eyector, también favorecieron el uso de una bomba mecánica accionada por la cruceta . [ 6 ]
Extractores
Las locomotoras diésel se introdujeron en una época en la que los frenos de vacío aún estaban muy extendidos. Los eyectores no son prácticos, por lo que se utilizan bombas mecánicas o «extractores». Se trata de una pequeña bomba rotativa de paletas , similar a algunos tipos de bombas de vacío . El cuerpo es una pieza cilíndrica de metal fundido con un rotor cilíndrico en su interior, pero los dos ejes están desfasados. El rotor contiene varias paletas deslizantes, normalmente seis. A medida que el rotor gira, las paletas se mantienen contra las paredes del cuerpo cilíndrico. Los orificios de entrada y salida en la parte superior e inferior del cilindro, donde el rotor está más alejado y más cercano a la pared, proporcionan un efecto de bombeo de vacío. [ i ] Las paletas se mantienen contra el cilindro mediante un anillo de leva interno [ ii ] o mediante resortes. Se lubrican mediante una alimentación de aceite al extractor. Como el extractor está lubricado con aceite, el aire de escape está lleno de gotas de aceite y, por lo tanto, pasa a través de un separador de aceite antes de ser expulsado a la atmósfera. Una simple válvula de retención en la entrada evita fugas por reflujo si el extractor se detiene. [ 7 ]
En comparación con el compresor de un freno neumático, el extractor es un dispositivo más sencillo y fiable. No tiene válvulas, por lo que tiene menos piezas móviles. No requiere control de presión, ya que el bombeo por vacío es autolimitante. El extractor funciona a menor temperatura debido a la baja compresión del aire bombeado. Los sellos de la bomba son más simples, debido a la menor presión, y no hay anillos de pistón que puedan atascarse.
Los extractores suelen ser accionados por el motor y funcionan de forma continua. Si una locomotora o vagón tiene dos motores, normalmente se instalan dos extractores. Son dispositivos económicos, la capacidad de bombeo adicional puede ayudar a liberar los frenos más rápidamente y su redundancia reduce el riesgo de que una avería provoque la detención del tren. [ 7 ] En las locomotoras eléctricas , los extractores son accionados eléctricamente.
Algunos de los primeros autobuses y autocares con motor diésel, fabricados entre las décadas de 1930 y 1950, también utilizaban extractores accionados por el motor. Estos se diseñaron con sistemas de frenado por vacío o servofreno , basados en modelos anteriores con motores de gasolina . Dado que los motores de gasolina generan vacío en el colector de admisión , [ iii ] los sistemas de vacío se pueden añadir fácilmente. Los motores diésel carecen de mariposa o venturi en el colector de admisión, por lo que no proporcionan una fuente de vacío utilizable. Los camiones y los autobuses posteriores utilizaban frenos neumáticos accionados por compresor.
Frenos dobles
Los vehículos pueden equiparse con frenos duales, de vacío y de aire, siempre que haya espacio para instalar el equipo duplicado. En un vehículo con frenos duales, habría un cilindro de vacío y uno o más cilindros de freno de aire, todos funcionando en el mismo sistema para aplicar los frenos en las ruedas del vehículo. Algunos vagones Mk1 de BR se construyeron con frenos duales (todos contaban con vacío de serie) y gran parte del resto de la flota ya tenía frenos duales en la década de 1980, por lo que podían ser operados por locomotoras con frenos de aire o de vacío, ya que el cambio de vacío a aire se produjo entre 1970 y principios de la década de 1990.
En un vehículo más pequeño, como un vagón de mercancías tradicional de cuatro ruedas , es mucho más fácil instalar un solo tipo de freno con una tubería para la continuidad del otro. La tripulación del tren debe tener en cuenta que los vagones mal equipados no contribuyen al esfuerzo de frenado y realizar ajustes en las pendientes descendentes según corresponda. Muchas de las primeras clases de locomotoras diésel utilizadas en British Railways (y locomotoras eléctricas hasta la Clase 86 inclusive) estaban equipadas con sistemas duales para permitir el uso completo del material rodante de BR heredado de las compañías privadas que tenían sistemas diferentes según la compañía de origen del material.
Los frenos de aire requieren una válvula para sellar la manguera en los extremos del tren. Si estas válvulas no se cierran correctamente, puede producirse una pérdida de fuerza de frenado, lo que podría provocar un descarrilamiento peligroso. Con los frenos de vacío, el extremo de la manguera se puede conectar a un tapón que la sella por succión. Es mucho más difícil obstruir la manguera que en los frenos de aire.
Sistemas de tuberías dobles
Los frenos de vacío pueden funcionar en modo de doble tubería para acelerar la aplicación y liberación. [ 8 ] Los sistemas de vacío de doble tubería eran estándar en las Unidades Múltiples Diésel de British Rail de primera generación que reemplazaron a los trenes de pasajeros remolcados por locomotoras de vapor en muchas líneas secundarias y ramales en la década de 1960. La segunda tubería de "alto vacío" y los depósitos y válvulas asociados se usaban como un medio para aumentar la velocidad de liberación del freno. [ 9 ] Los extractores de vacío en estas unidades eran accionados mecánicamente por el motor; como el motor normalmente solo estaría al ralentí cuando se requería la liberación del freno, la liberación habría sido extremadamente lenta si se hubiera empleado el sistema convencional de tubería única. Este problema no ocurrió en las locomotoras diésel de BR, ya que sus extractores eran accionados eléctricamente y, por lo tanto, podían funcionar a alta velocidad para liberar el freno independientemente de la velocidad del motor.
Uso actual de los frenos de vacío
Actualmente, los mayores operadores de trenes equipados con frenos de vacío son Indian Railways y Transnet Freight Rail (Sudáfrica). Sin embargo, también se utilizan trenes con frenos de aire y frenos duales. South African Railways (Spoornet) opera más de 1000 vagones eléctricos de unidades múltiples (EMU) equipados con frenos de aire comprimido. El sistema electrovacío utiliza una tubería de tren de 2 pulgadas (51 mm) y un sistema básico de freno de vacío automático, con la adición de válvulas de aplicación y liberación controladas eléctricamente en cada vehículo. Estas válvulas aumentan considerablemente la velocidad de generación y destrucción del vacío en la tubería del tren, lo que, a su vez, incrementa notablemente la velocidad de aplicación y liberación del freno. El rendimiento de los frenos electrovacío en los EMU de SAR es equivalente al de los EMU con frenos electroneumáticos de edad similar.
Se cree que otros ferrocarriles africanos siguen utilizando el freno de vacío. Otros operadores de frenos de vacío son los ferrocarriles de vía estrecha en Europa, el mayor de los cuales es el Ferrocarril Rético .
Los frenos de vacío han sido completamente reemplazados en el sistema ferroviario de Network Rail en el Reino Unido (los trenes British Rail Clase 121 fueron los últimos trenes de línea principal en utilizarlos, ya que fueron retirados en 2017), aunque todavía se usan en la mayoría de los ferrocarriles históricos de ancho estándar . También se pueden encontrar en un número cada vez menor de trenes especiales de época en las líneas principales.
Iarnród Éireann (el operador ferroviario nacional de la República de Irlanda) utilizó material rodante British Railways Mark 2 con frenos de vacío en trenes de pasajeros hasta finales de marzo de 2008 [ 10 ] y todavía opera trenes de mercancías con frenos de vacío (al menos en el caso del transporte de mineral de Tara Mines ). Todos los trenes históricos de línea principal funcionan con frenos de vacío; toda la flota actual de locomotoras de Iarnród Éireann cuenta con frenos de aire y de vacío.
El ferrocarril de la Isla de Man utiliza frenos de vacío en todos sus vagones y coches, al igual que los ferrocarriles de Ffestiniog y Welsh Highland . La mayoría de las demás líneas británicas de vía estrecha utilizan frenos de aire, ya que no se les exigió instalar frenos continuos hasta el último cuarto del siglo XX, momento en el que los equipos de freno de vacío dejaron de fabricarse y eran difíciles de conseguir.
Altura
Los frenos de vacío son menos efectivos a gran altitud. Esto se debe a que dependen de la creación de un diferencial de presión; la presión atmosférica es menor a gran altitud, por lo que el diferencial máximo también es menor.
Véase también
Referencias
- ↑ La salida está en la parte inferior, de modo que arrastra consigo el aceite lubricante que se drena.
- ↑ Consulte el compresor Powerplus para ver una bomba de paletas similar con control preciso de la posición de las paletas.
- ↑ Esto funciona de forma similar a un eyector de vacío.
- ↑ Currie, JRL (1971). El tren desbocado: Armagh 1889. Newton Abbot: David & Charles . págs. 109, 129–130 . ISBN 0-7153-5198-2.
- ↑ "John George Hardy" . www.gracesguide.co.uk .
- 1 2 Bell (1948) , págs. 168–169.
- ↑ Hollingsworth (1979) , págs. 81–82.
- ↑ Gresham & Craven. "Expulsor de acorazado" (PDF) .
- 1 2 "El freno automático de vacío" . Historia del ferrocarril de Mike .
- 1 2 Manual de tracción diésel (1962) , págs. 223–224.
- ↑ "Sistema de frenos dobles de doble tubo" (PDF) . indianrailways.gov.in .
- ↑ Mackay, Stuart. "Frenos de vacío" . www.railcar.co.uk .
- ↑ "Material rodante". Revista de la Sociedad Irlandesa de Registros Ferroviarios . 23 (166): 312– 313. Junio de 2008.
- British Transport Commission , Londres (1957:142). Manual para maquinistas de locomotoras de vapor ferroviarias .
- Manual de tracción diésel para maquinistas . Ferrocarriles Británicos. 1962.
- Bell, A. Morton (1948). Locomotoras . Vol. 1 (6.ª ed.). Virtud.
- Hollingsworth, Brian (1979). Cómo conducir una locomotora de vapor . Astragal. ISBN 0-906525-03-9.
Lecturas adicionales
- El freno de vacío automático (PDF) . BRB (Residuary) Ltd. Enero de 1967.
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Enlaces externos
- Winchester, Clarence, ed. (1936). "El freno automático de vacío". Maravillas ferroviarias del mundo . págs. 386–391 . Descripción ilustrada del freno automático de vacío
- frenos de ferrocarril