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Esta locomotora Metra EMD F40PHM-2 utiliza una transmisión diesel-eléctrica diseñada por Electro-Motive Diesel

Una transmisión diesel-eléctrico , o del sistema de propulsión diesel-eléctrica es un sistema de transmisión para vehículos propulsados por motores diesel en la carretera , ferroviario , y marine transporte . La transmisión diésel-eléctrica se basa en la transmisión gasolina-eléctrica , un sistema de transmisión muy similar al utilizado para los motores de gasolina .

Transmisión diesel-eléctrica se utiliza en los ferrocarriles por locomotoras diesel-eléctricas y múltiples unidades diesel-eléctricos , como los motores eléctricos son capaces de suministrar completo de par a 0 RPM . Los sistemas diesel-eléctricos también se utilizan en el transporte marítimo , incluidos los submarinos, y en algunos vehículos terrestres.

Descripción [ editar ]

La característica definitoria de la transmisión diesel-eléctrica es que evita la necesidad de una caja de cambios , al convertir la fuerza mecánica del motor diesel en energía eléctrica (a través de una dinamo ) y usar la energía eléctrica para impulsar los motores de tracción , que impulsan el vehículo. mecánicamente. Los motores de tracción se pueden alimentar directamente o mediante baterías recargables , lo que convierte al vehículo en un tipo de vehículo eléctrico híbrido . Este método de transmisión a veces se denomina transmisión eléctrica , ya que es idéntico a la transmisión eléctrica de gasolina , que se utiliza en vehículos propulsados ​​por motores de gasolina, y paratransmisión eléctrica de turbina , que se utiliza para turbinas de gas .

Ventajas y desventajas [ editar ]

La ausencia de una caja de cambios ofrece varias ventajas, ya que elimina la necesidad de cambios de marcha, eliminando así el desnivel de aceleración causado por el desembrague de un embrague .

Barcos [ editar ]

Propulsores azimutales Siemens Schottel
USCGC Healy utiliza un sistema de propulsión diesel-eléctrico diseñado por GEC-Alsthom

El primer motor diesel fue también el primer barco diesel-eléctrico, el petrolero ruso Vandal de Branobel , que fue botado en 1903. La propulsión eléctrica con turbinas de vapor ha estado en uso desde la década de 1920 ( acorazados de la clase Tennessee ), utilizando centrales eléctricas diesel en buques de superficie ha aumentado últimamente. Los barcos finlandeses de defensa costera Ilmarinen y Väinämöinen, establecidos en 1928-1929, estuvieron entre los primeros barcos de superficie en utilizar transmisión diésel-eléctrica. Más tarde, la tecnología se utilizó en rompehielos con motor diésel . [ cita requerida ]

En la Segunda Guerra Mundial, la Armada de los Estados Unidos construyó buques de guerra de superficie diesel-eléctricos. Debido a la escasez de maquinaria, las escoltas de destructores de las clases Evarts y Cannon eran diesel-eléctricas, con la mitad de la potencia diseñada (las clases Buckley y Rudderow eran eléctricas con turbinas de vapor de potencia completa). [1] Los rompehielos clase Wind , por otro lado, fueron diseñados para propulsión diesel-eléctrica debido a su flexibilidad y resistencia al daño. [2] [3]

Algunos barcos modernos diesel-eléctricos, incluidos los cruceros y los rompehielos, usan motores eléctricos en cápsulas llamadas propulsores azimutales debajo para permitir una rotación de 360 ​​°, lo que hace que los barcos sean mucho más maniobrables. Un ejemplo de esto es Symphony of the Seas , el barco de pasajeros más grande a partir de 2019. [4]

Las turbinas de gas también se utilizan para la generación de energía eléctrica y algunos barcos utilizan una combinación: el Queen Mary 2 tiene un conjunto de motores diesel en la parte inferior del barco más dos turbinas de gas montadas cerca del embudo principal; todos se utilizan para generar energía eléctrica, incluidos los que se utilizan para impulsar las hélices. Esto proporciona una forma relativamente sencilla de utilizar la salida de alta velocidad y bajo par de una turbina para impulsar una hélice de baja velocidad, sin la necesidad de un engranaje de reducción excesivo. [ cita requerida ]

Submarinos [ editar ]

La mayoría de los primeros submarinos utilizaban una conexión mecánica directa entre el motor de combustión y la hélice, cambiando entre motores diésel para funcionamiento en superficie y motores eléctricos para propulsión sumergida. Este era efectivamente un tipo de híbrido "paralelo", ya que el motor y el motor estaban acoplados al mismo eje. En la superficie, el motor (impulsado por el motor) se utilizó como generador para recargar las baterías y suministrar otras cargas eléctricas. El motor se desconectaría para la operación sumergida, con baterías que alimentan el motor eléctrico y también suministran el resto de la energía. [5]

En una verdadera configuración de transmisión diesel-eléctrica, por el contrario, la hélice o hélices siempre son impulsadas directamente o mediante engranajes reductores por uno o más motores eléctricos , mientras que uno o más generadores diesel proporcionan energía eléctrica para cargar las baterías y accionar los motores. Si bien esta solución presenta desventajas y ventajas en comparación con la conexión mecánica directa entre el motor diesel y la hélice que inicialmente era la disposición más común, finalmente se descubrió que las ventajas eran más importantes. Una de varias ventajas importantes es que aísla mecánicamente el ruidoso compartimento del motor del casco de presión exterior y reduce la firma acústica.del submarino cuando salió a la superficie. Algunos submarinos nucleares también utilizan un sistema de propulsión turboeléctrico similar , con turbogeneradores de propulsión impulsados ​​por vapor de la planta del reactor. [6]

Entre los usuarios pioneros de la verdadera transmisión diésel-eléctrica se encontraba la Armada sueca con su primer submarino, HMS Hajen (más tarde rebautizado como Ub no 1 ), lanzado en 1904 y originalmente equipado con un motor semidiésel (un motor de bulbo caliente destinado principalmente a ser alimentado por queroseno), luego reemplazado por un verdadero diesel. [7] Entre 1909 y 1916, la Armada sueca lanzó otros siete submarinos en tres clases diferentes ( segunda clase , Laxen clase , y Braxen clase ), todo ello utilizando la transmisión diesel-eléctrico. [8]Si bien Suecia abandonó temporalmente la transmisión diesel-eléctrica cuando comenzó a comprar diseños de submarinos en el extranjero a mediados de la década de 1910, [9] la tecnología se reintrodujo inmediatamente cuando Suecia comenzó a diseñar sus propios submarinos nuevamente a mediados de la década de 1930. A partir de ese momento, la transmisión diésel-eléctrica se ha utilizado constantemente para todas las nuevas clases de submarinos suecos, aunque complementada con la propulsión independiente del aire (AIP) proporcionada por los motores Stirling a partir del HMS Näcken en 1988. [10]

Otro de los primeros en adoptar la transmisión diesel-eléctrica fue la Armada de los Estados Unidos , cuya Oficina de Ingeniería de Vapor propuso su uso en 1928. Posteriormente se probó en los submarinos de clase S S-3 , S-6 y S-7 antes de ser puesto en producción con la clase marsopa de la década de 1930. A partir de ese momento, siguió utilizándose en la mayoría de los submarinos convencionales estadounidenses. [11]

Aparte de la clase U británica y algunos submarinos de la Armada Imperial Japonesa que usaban generadores diesel separados para el funcionamiento a baja velocidad, pocas armadas además de las de Suecia y Estados Unidos hicieron mucho uso de la transmisión diesel-eléctrica antes de 1945. [12] Después La Segunda Guerra Mundial, por el contrario, se convirtió gradualmente en el modo de propulsión dominante para los submarinos convencionales. Sin embargo, su adopción no siempre fue rápida. En particular, la Armada Soviética no introdujo la transmisión diesel-eléctrica en sus submarinos convencionales hasta 1980 con su clase Paltus . [13]

Locomotoras de ferrocarril [ editar ]

Durante la Primera Guerra Mundial , hubo una necesidad estratégica de motores ferroviarios sin columnas de humo sobre ellos. La tecnología diésel aún no estaba lo suficientemente desarrollada, pero se hicieron algunos intentos precursores, especialmente para las transmisiones de gasolina y eléctricas por parte de los franceses (Crochat-Collardeau, patente de 1912 también utilizada para tanques y camiones) y británicos ( Dick, Kerr & Co y British Westinghouse ). Aproximadamente 300 de estas locomotoras, de las cuales solo 96 eran de ancho estándar, estaban en uso en varios puntos del conflicto. Incluso antes de la guerra, el boxcab a gas y eléctrico GE de 57 toneladas se había producido en los EE. UU. [ cita requerida ]

En la década de 1920, la tecnología diesel-eléctrica vio por primera vez un uso limitado en conmutadores (o shunters ), locomotoras utilizadas para mover trenes en los patios ferroviarios y ensamblarlos y desmontarlos. Una de las primeras empresas que ofrecía locomotoras "Oil-Electric" fue la American Locomotive Company (ALCO). La serie ALCO HH de conmutadores diesel-eléctricos entró en producción en serie en 1931. En la década de 1930, el sistema se adaptó para los streamliners , los trenes más rápidos de su época. Las centrales eléctricas diésel-eléctricas se hicieron populares porque simplificaron enormemente la forma en que se transmitía la fuerza motriz a las ruedas y porque ambas eran más eficientes.y había reducido considerablemente los requisitos de mantenimiento. Las transmisiones de transmisión directa pueden volverse muy complejas, considerando que una locomotora típica tiene cuatro o más ejes . Además, una locomotora diésel de transmisión directa requeriría un número de marchas poco práctico para mantener el motor dentro de su banda de potencia; acoplar el diesel a un generador elimina este problema. Una alternativa es utilizar un convertidor de par o un acoplamiento de fluido en un sistema de transmisión directa para reemplazar la caja de cambios. Se afirma que las transmisiones hidráulicas son algo más eficientes que la tecnología diesel-eléctrica. [14]

Carreteras y otros vehículos terrestres [ editar ]

Autobuses [ editar ]

Nuevo autobús eléctrico-diésel DE60LF de Flyer Industries con baterías en la azotea
Prototipo de autobús eléctrico diésel MCI con baterías debajo del piso

También se han producido autobuses eléctricos diesel, incluidos sistemas híbridos capaces de funcionar y almacenar energía eléctrica en baterías. Los dos principales proveedores de sistemas híbridos para autobuses de tránsito diésel-eléctricos incluyen Allison Transmission y BAE Systems . New Flyer Industries , Gillig Corporation y North American Bus Industries son los principales clientes de los sistemas híbridos Allison EP, mientras que Orion Bus Industries es uno de los principales clientes del sistema BAE HybriDrive. Mercedes-Benz fabrica su propio sistema de propulsión diésel-eléctrico, que se utiliza en su Citaro. El único autobús que funciona con una sola transmisión diésel-eléctrica es el concepto de autobús de piso bajo Mercedes Benz Cito que se introdujo en 1998.

Camiones [ editar ]

El dumper Liebherr T282 de motor diésel eléctrico

Ejemplos incluyen:

  • Grandes máquinas mineras, como el camión volquete Liebherr T 282B o la cargadora de ruedas LeTourneau L-2350 .
  • Los enormes transportadores de orugas de la NASA .
  • Camión comercial Mitsubishi Fuso Canter Eco Hybrid .
  • Camión diesel-eléctrico International DuraStar Hybrid. [15]
  • Dodge está realizando pruebas de flota de una versión diesel-eléctrica del Dodge Sprinter . [16] [17]

Conceptos [ editar ]

En la industria del automóvil, se están desarrollando motores diésel en combinación con transmisiones eléctricas y energía de batería para futuros sistemas de propulsión de vehículos. La Asociación para una Nueva Generación de Vehículos fue un programa de investigación cooperativo entre el gobierno de los Estados Unidos y los fabricantes de automóviles "Los Tres Grandes" ( DaimlerChrysler , Ford y General Motors ) que desarrollaron automóviles híbridos diésel. [ cita requerida ]

  • "Third-Millennium Cruiser", un intento de comercializar un automóvil diesel-eléctrico a principios de la década de 1980. [ cita requerida ]
  • Precepto de General Motors
  • Ford prodigio
  • Dodge Intrepid ESX
  • Ford Reflex es un prototipo de automóvil híbrido diésel. [18]
  • Zytek desarrolla un sistema de propulsión híbrido diésel [19] [20]
  • Peugeot 307 híbrido HDi
  • Citroën C-Cactus [21]
  • Opel Flextreme
  • Top Gear Hammerhead-i Eagle Thrust (empuje de águila)
  • Rivian Automotive está desarrollando un motor diesel-eléctrico que debería alcanzar aproximadamente 90 millas por galón en la ciudad y más de 100 millas por galón en la carretera [22]

Vehículos militares [ editar ]

La propulsión diésel-eléctrica se ha probado en algunos vehículos militares , como los tanques . Los prototipos de tanques superpesados TOG1 y TOG2 de la Segunda Guerra Mundial utilizaban generadores gemelos impulsados ​​por motores diésel V12. Los prototipos más recientes incluyen el vehículo blindado modular SEP y el T95e . Los tanques del futuro pueden usar motores diesel-eléctricos para mejorar la eficiencia del combustible y reducir el tamaño, el peso y el ruido de la planta de energía. [23] Los intentos de propulsión diésel-eléctrica en vehículos militares con ruedas incluyen los fallidos vehículos robóticos armados ACEC Cobra , MGV y XM1219 . [cita requerida ]

Ver también [ editar ]

  • Transmisión eléctrica (mecánica)
  • Transmisión gasolina-eléctrica
  • Transmisión turbina-eléctrica
  • Transmisión turbo-eléctrica
  • Sistema de distribución de CC (propulsión de barcos)

Referencias [ editar ]

  1. ^ Silverstone, Paul H (1966). Buques de guerra estadounidenses de la Segunda Guerra Mundial . Doubleday and Company. págs. 153-167.
  2. Silverstone (66), página 378
  3. ^ "Rompehielos de la USCG" . Historia del cortador de la Guardia Costera de EE. UU . Guardacostas de Estados Unidos . Consultado el 12 de diciembre de 2012 .
  4. ^ "Clase Oasis | Cruceros más grandes del mundo | Royal Caribbean Cruises" . Clase Oasis . Consultado el 25 de enero de 2021 .
  5. ^ Friedman, Norman (1995). Submarinos estadounidenses hasta 1945: una historia ilustrada del diseño . Prensa del Instituto Naval. págs. 259-260. ISBN 978-1-55750-263-6.
  6. ^ "Detalles de reemplazo de la clase Ohio" . Instituto Naval de Estados Unidos . 1 de noviembre de 2012 . Consultado el 26 de mayo de 2020 .
  7. ^ Granholm, Fredrik (2003). Från Hajen hasta Södermanland: Svenska ubåtar por debajo de 100 år . Marinlitteraturföreningen. págs. 12-15. ISBN 9185944-40-8.
  8. ^ Granholm, Fredrik (2003). Från Hajen hasta Södermanland: Svenska ubåtar por debajo de 100 år . Marinlitteraturföreningen. págs. 18-19, 24-25. ISBN 9185944-40-8.
  9. ^ Granholm, Fredrik (2003). Från Hajen hasta Södermanland: Svenska ubåtar por debajo de 100 år . Marinlitteraturföreningen. págs. 16-17, 20-21, 26-29, 34-35, 82. ISBN 9185944-40-8.
  10. ^ Granholm, Fredrik (2003). Från Hajen hasta Södermanland: Svenska ubåtar por debajo de 100 år . Marinlitteraturföreningen. págs. 40–43, 48–49, 52–61, 64–67, 70–71. ISBN 9185944-40-8.
  11. ^ Friedman, Norman (1995). Submarinos estadounidenses hasta 1945: una historia ilustrada del diseño . Prensa del Instituto Naval. págs. 259-260. ISBN 978-1-55750-263-6.
  12. ^ Friedman, Norman (1995). Submarinos estadounidenses hasta 1945: una historia ilustrada del diseño . Prensa del Instituto Naval. págs. 259-260. ISBN 978-1-55750-263-6.
  13. ^ Никoлaeв, AC "Проект" Пaлтyc "(OTAN-" Kilo ")" . Энциклопедия отeчествeннoгo подводнoгo флотa . Consultado el 2 de junio de 2020 .
  14. ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 6 de marzo de 2009 . Consultado el 30 de junio de 2008 .Mantenimiento de CS1: copia archivada como título ( enlace )
  15. ^ "Internacional comienza la producción de híbridos - eTrucker" . Archivado desde el original el 6 de mayo de 2008 . Consultado el 8 de diciembre de 2007 .
  16. ^ "Motor1.com - análisis de coches, noticias y análisis de automoción" . Motor1.com . Archivado desde el original el 7 de agosto de 2007.
  17. ^ "Sitio oficial de Dodge - Muscle Cars y deportivos" . www.dodge.com . Archivado desde el original el 19 de noviembre de 2007.
  18. ^ "Coche de concepto híbrido diésel también aprovecha el sol" . 10 de enero de 2006. Archivado desde el original el 12 de marzo de 2008.
  19. ^ "Primer sistema de propulsión híbrido diésel asequible del mundo" . www.gizmag.com . Archivado desde el original el 20 de octubre de 2012.
  20. ^ "La empresa británica Zytek desarrolla un sistema híbrido diésel asequible Ultra eficiente" . Archivado desde el original el 2 de enero de 2011.
  21. ^ "Auto News: noticias de última hora e informes de primera unidad" . La conexión del coche . Archivado desde el original el 6 de mayo de 2008.
  22. ^ "Rivian Automotive - olas de cambio" . Automoblog. 11 de agosto de 2011. Archivado desde el original el 28 de agosto de 2011 . Consultado el 11 de agosto de 2011 .
  23. ^ "Vehículos eléctricos / híbridos de accionamiento eléctrico para aplicaciones militares", Tecnología militar (Moench Verlagsgesellschaft mbH) (9/2007): 132-144, septiembre de 2007, págs. 132-144

Enlaces externos [ editar ]

  • Cómo funcionan los híbridos a diésel en HowStuffWorks
  • EERE Clean Fleet Guide por tipo de vehículo
  • Hybrid-Vehicle.org: información sobre la historia, la tecnología y la aplicación práctica de los vehículos híbridos en un amplio espectro de vehículos
  • Novedades Diesel Hybrid