locomotora eléctrica

Una locomotora eléctrica es una máquina de arrastre ferroviario cuyos motores de tracción obtienen energía eléctrica de un suministro externo en lugar de quemar diésel o vapor. La energía llega a través de un pantógrafo que presiona contra un cable de catenaria elevado, o mediante un patín que contacta con un tercer riel montado junto a la vía. A diferencia de las locomotoras diésel, las eléctricas no producen emisiones de escape en el punto de uso y entregan el par motor completo instantáneamente desde parado, lo que las hace preferidas para el tránsito urbano, el ferrocarril de cercanías y el transporte de carga pesada en líneas principales donde la infraestructura de capital justifica la electrificación.

El sistema de catenaria aérea domina en Europa y en muchas redes de carga en todo el mundo. Los voltajes típicos son de 15 kV o 25 kV CA en las líneas principales; los sistemas de CC (600 V a 3 kV) son comunes en los ferrocarriles metropolitanos y en las redes urbanas más antiguas. El pantógrafo, un marco en forma de diamante o cuadrilátero en la parte superior del techo de la locomotora, mantiene el contacto eléctrico a medida que el tren se mueve, adaptándose al movimiento vertical de la catenaria. Un transformador y un rectificador convierten la CA a CC para los motores de tracción, o los motores de CA se accionan directamente. Los sistemas de tercer riel, utilizados ampliamente en el metro de Londres y en algunas redes de cercanías, transportan corriente viva a bajo voltaje (típicamente 630 V CC) en un riel de contacto; esta disposición ahorra costos, pero limita las velocidades y es peligrosa para los trabajadores de mantenimiento.

El almacenamiento de energía a bordo, como baterías de iones de litio o supercondensadores, alimenta las locomotoras en ramales no electrificados o permite la operación cuando no hay catenaria. Estas máquinas híbridas o solo de batería sacrifican la capacidad de carga por la autonomía y son adecuadas para servicios de corta distancia donde la electrificación completa de la línea principal no es económica. La energía almacenada se agota por el mismo alto consumo de energía que hace que las eléctricas sean eficientes en las líneas aéreas.

Las locomotoras eléctricas requieren una infraestructura de red intensiva en capital: subestaciones, instalación de catenaria y mantenimiento continuo de los sistemas de contacto. La nieve, el hielo y la sal corroen la catenaria y los pantógrafos en climas adversos. El costo inicial por unidad supera al diésel, pero el costo operativo por kilómetro es menor debido a la electricidad más barata y al mantenimiento reducido. Los operadores de carga en rutas no electrificadas deben usar diésel; las líneas de tráfico mixto requieren ambos tipos o híbridos diésel-eléctricos. Las decisiones de electrificación dependen de la densidad del tráfico, la distancia y los costos de energía locales.

Las locomotoras eléctricas modernas varían de 4 a 9 MW de potencia continua; algunos tipos de carga pesada superan los 10 MW. La adherencia (agarre rueda-riel) más que la potencia del motor a menudo limita la aceleración de arranque en rieles secos. El frenado regenerativo, donde el motor de tracción se convierte en un generador durante el frenado, devuelve energía a la catenaria, reduciendo el desgaste por calor de los frenos mecánicos y disminuyendo el consumo de energía entre un 10 y un 30 por ciento en rutas con paradas frecuentes.