Los sistemas neumáticos para el sector ferroviario optimizan las aplicaciones para trenes de mercancías y pasajeros

Desde el tratamiento hasta el acondicionamiento del aire, los dispositivos neumáticos mejoran la operación de los trenes y la comodidad de los pasajeros, además de aumentar notablemente los intervalos de mantenimiento y reducir el tiempo fuera de servicio. Incluso pueden reducir los costes de mantenimiento y el consumo de energía.

Saber qué dispositivos neumáticos especificar para cada aplicación le permite beneficiarse de todas estas ventajas y muchas otras.

Los dispositivos neumáticos ferroviarios comienzan con una alimentación de aire seco fiable. La humedad puede eliminar lubricantes y provocar corrosión o acumulación de hielo a bajas temperaturas, que puede inutilizar los sistemas de accionamiento puertas o, todavía peor, congelar válvulas en el circuito de control del freno. Todo ello obligará a retirar los trenes del servicio.

La mayor parte de los secadores de aire utilizan un medio absorbente granular. Por desgracia, los golpes y vibraciones del funcionamiento del tren pueden provocar filtraciones, fugas de aire y generación de polvo o incluso la rotura de los lechos de granulados y una reducción importante del rendimiento deshumectante, que reduce la vida útil y obliga a sustituir el medio de absorción con más frecuencia.

Normalmente, el intervalo de servicio para los deshumidificadores de aire es inferior a dos años. No obstante, los nuevos avances en la tecnología de deshumidificación permiten ampliar esta vida útil y reducir los costes de mantenimiento además de aumentar el rendimiento. Por ejemplo, la gama de deshumidificadores de aire Aventics RDD de Emerson utiliza tecnología con desecante en rollos que ofrece una estructura porosa uniforme muy abierta en todo el medio, con un rendimiento de absorción de humedad superior. El deshumidificador de aire, resistente a las vibraciones y una carga de agua excesiva, funciona en orientación horizontal o vertical para aumentar la flexibilidad de instalación. Además, ofrece un intervalo de servicio de al menos ocho años (o más de 25.000 horas de funcionamiento) en vez de dos años.

El diseño se basa en dos carcasas que contienen el medio absorbente dentro de cartuchos fáciles de sustituir, donde una carcasa está siempre deshumidificando el aire mientras la otra se regenera mediante aire por flujo inverso. Cuando una carcasa se colmata y es necesario regenerarla, las válvulas de control alternan la alimentación de aire entre las dos carcasas. La elevada absorción de humedad y la cinemática optimizada reducen las pérdidas de purga en comparación con la tecnología convencional de deshumidificación del aire (<15 %), lo que reduce el consumo de aire y aumenta la eficiencia energética.

La seguridad es lo primero en la operación de trenes de pasajeros o mercancías. La tecnología utilizada para controlar la nivelación y los frenos, la suspensión del chasis y el pantógrafo debe ser muy robusta y fiable para resistir condiciones ambientales adversas y rangos de temperaturas extremas. Los componentes deben ser fáciles de mantener y ofrecer una larga vida útil. Los componentes neumáticos inteligentes, duraderos y de bajo mantenimiento resultan aquí ideales para satisfacer una amplia gama de aplicaciones ferroviarias.

El uso del aire para los frenos de los trenes se remonta a mediados del siglo XIX. Y 150 años después, los dispositivos neumáticos siguen siendo la mejor tecnología para el control de los frenos: fácil de mantener, muy fiable y con seguridad intrínseca.

Uno de los últimos componentes clave en el sistema de frenos de un tren para permitir un control de los frenos aún más preciso es el regulador de presión electroneumático (EP), que ofrece un control preciso de la presión y el caudal con regulación dinámica, especialmente importante para el control del freno de servicio.

En el regulador de presión electroneumático serie ED05 Rail de Emerson, el accionamiento electromagnético directo de la válvula de asiento integrada permite un control proporcional real y muy preciso con alta velocidad de caudal y combina dinámica, precisión y repetibilidad excelente con gran durabilidad. Incluye una tecnología de válvula de asiento robusta que no necesita ninguna calidad de aire especial. La gran sección transversal y el asiento de válvula proporcional de sellado suave permiten que la válvula sea duradera y resistente a la contaminación.

Algunos proveedores, como Emerson, también permiten solicitar fácilmente toda la unidad de control del freno neumático. Todos los componentes necesarios, como válvulas de seguridad, presostatos, válvulas de bola y sensores de presión, están preinstalados y probados en un montaje de control listo para instalar en la función de freno de servicio, de emergencia y de resorte en un tren.

Al seleccionar un secador de aire, es importante tener en cuenta si el medio de deshumidificación está integrado en un cartucho fácil de sustituir, lo que también reduce el tiempo de mantenimiento.

Además de los sistemas de frenos, los dispositivos neumáticos desempeñan una función clave en los sistemas de suspensión del chasis, como el control neumático de los muelles neumáticos. Una válvula de nivelación electrónica (ELV) ofrece ventajas significativas en comparación con las válvulas de nivelación manual convencionales. Se compone principalmente de una válvula proporcional, dos válvulas de conmutación y la electrónica de control con sensores. La interfaz de bus permite un sencillo control y monitorización del estado. La electrónica de control optimiza el control y el comportamiento de conmutación de las válvulas integradas, además de reducir el consumo de aire.

Puede resultar útil colaborar con un proveedor que pueda personalizar el hardware y software según los requisitos específicos de la aplicación. Estos conjuntos personalizados, listos para instalar, ofrecen ventajas frente a los componentes independientes que deben montarse y ajustarse por separado. Por ejemplo, un fabricante que diseña los vagones para el popular sistema de trenes de pasajeros de Londres necesitaba una alternativa más rápida a la suspensión de aire mecánica, compleja y a menudo laboriosa. Emerson personalizó un ELV que no solo ajusta más rápido la altura del tren al nivel del andén, sino que también reduce notablemente el consumo de aire y los costes operativos del tren.

En los trenes de tracción eléctrica, en términos del control y accionamiento del pantógrafo, no hay margen alguno para las concesiones. Los pantógrafos deben funcionar en cualquier condición y a cualquier velocidad. El principal reto es mantener constantemente el contacto entre el cable de catenaria y la banda de carbono del pantógrafo sin presionar contra las líneas aéreas con demasiada fuerza, lo que produciría un desgaste prematuro o incluso su rotura. Las soluciones de control neumático ofrecen el rendimiento neumático que requiere esta aplicación precisa. En comparación con las soluciones electromecánicas, las soluciones neumáticas de calidad están prácticamente exentas de desgaste.

Emerson, por ejemplo, suministra un conjunto neumático preinstalado para pantógrafos a una empresa suiza que lleva fabricando pantógrafos más de 100 años. La solución de control neumático, que se compone de una válvula, regulador de presión de precisión, cilindro de fuelle neumático y tratamiento de aire, empuja la banda de carbono del pantógrafo contra la línea aérea con la fuerza neumática suficiente justa para mantener el contacto, incluso cuando las vías son irregulares. Estos pantógrafos específicos están validados para velocidades de hasta aprox. 230 km/h, lo que realmente demuestra el nivel de efectividad de los conjuntos y soluciones neumáticas. Además, los nuevos avances en los reguladores de presión electroneumáticos han demostrado su rendimiento a velocidades de hasta aprox. 350 km/h.

Desde el momento en que los pasajeros suben a bordo del tren hasta que se bajan de él, una serie de componentes neumáticos garantizan que su experiencia sea lo más cómoda y segura posible.

Empezando por la puerta del tren, los cilindros neumáticos sin vástago proporcionan un accionamiento fiable de las puertas. Y para aquellos trenes que necesiten un peldaño para acceder de forma rápida y segura, los cilindros controlados por sensores en el peldaño deslizante ofrecen una extensión y retracción exactas para garantizar que los peldaños se alineen con el andén de manera precisa.

Cuando los pasajeros están en sus asientos, los componentes neumáticos accionan y controlan los sistemas de climatización para ofrecerles un viaje más cómodo. Los componentes neumáticos que cierran al instante la entrada de aire fresco protegen a los pasajeros contra los cambios de presión cuando los trenes de alta velocidad se cruzan con otros trenes o al entrar y salir de túneles. Si la entrada de aire fresco no se cierra debidamente y con rapidez, las ondas de presión podrían afectar a las cabinas de pasajeros.

Si los pasajeros deben dejar su asiento durante el trayecto para utilizar el lavabo, las electroválvulas de Emerson aseguran un correcto funcionamiento del inodoro. Las válvulas se utilizan para controlar varias funciones diferentes que ayudan a proporcionar una experiencia confortable en todo momento.

Con independencia del correcto funcionamiento de los componentes neumáticos, es igual de importante que cumplan las actuales normas y requisitos ferroviarios, que incluyen normas de compatibilidad electromagnética (EN 50121-3-2), resistencia a la corrosión, protección contra el fuego (EN 45545), golpes y vibraciones (EN 61373), temperatura y otras. Es esencial trabajar con un proveedor experto que conozca el sector y ofrezca asistencia y productos que cumplan las últimas normas internacionales para componentes separados o para subsistemas completos de conectar y listo.

Desde los frenos hasta los actuadores, pasando por el control o el caudal del aire, los sistemas neumáticos se encargan de todo. Tanto si necesita una solución para trenes nuevos o para un proyecto de actualización, los componentes neumáticos diseñados específicamente para el sector ferroviario le permiten estar seguro de cumplir todas las especificaciones con éxito.