Construcción de trenes: bogie

En este artículo vamos a tratar los aspectos básicos de construcción de un tren de LEGO con el actual sistema de tracción Power Functions. Este sistema de tracción y control de trenes salió en 2009, y desde entonces han salido dos trenes con este sistema: el 7939 Tren de Mercancías (del cual hicimos una review en un artículo anterior) y el 7938 Tren de Pasajeros. Aún así, han salido otros trenes que no tienen tracción pero que se podrían adaptar para hacerlos radiocontrol, con un poco de imaginación y técnica.
Se trata de modelos como el 7597 Tren del Oeste, de Toy Story; el 4841 Hogwarts Express, de Harry Potter o el 10194 Emerald Night. Este último está pensado para añadirle una serie de piezas propuestas por LEGO para controlarlo, aunque se puede hacer de muchas formas diferentes.

10194 Emerald Night

Empezaremos con la parte fundamental de todo vehículo: las ruedas. En los trenes, existen generalmente dos formas de sujección de las ruedas, el eje simple o el bogie.

Eje simple:

Eje simple de una vagoneta.

El eje simple es el sistema más antiguo, que tiene su origen en las vagonetas de minería. Se trata de un eje soldado a las ruedas, que está anclado a la estructura principal (a veces con algún sistema de amortiguación). En los inicios del ferrocarril éste era el sistema empleado para los vagones, y se siguió empleando sobre todo para las locomotoras, facilitando la transmisión del giro del motor a las ruedas.

Vagón de mercancías con ejes simples.

Bogie:

El bogie, también llamado en español boje o carretón, es un conjunto de dos o tres ejes paralelos, montados sobre una estructura. Esta estructura está conectada a la base del vagón o locomotora por el pivote, que es un eje vertical en el centro del bogie.

Bogie de vagón del metro de Londres de 1973

El pivote permite el giro del bogie sobre la estructura del vagón, que puede ser más largo y puede describir curvas más cerradas que con los ejes simples.

Comparación de los dos sistemas.

Generalmente, cada eje descansa sobre un sistema de amortiguación que elimina parte del traqueteo en el vagón, minimiza el efecto de la fuerza centrífuga y favorece la durabilidad de ruedas y vías.

Bogie con potentes muelles. Tranvía moderno ucraniano.

Los bogies pueden ser tractores o remolcados. Hablamos de bogie tractor cuando incorpora un sistema de tracción, ya sea externo al bogie o se aloje dentro de la estructura del bogie. Por el contrario, el bogie remolcado es aquél que no proporciona ningún movimiento, sino que facilita el desplazamiento del tren.

Bogie tractor moderno. Vagón de metro.

Tradicionalmente, cada vagón de tren posee dos bogies, uno en la parte delantera y otro en la trasera. Este sistema se sigue empleando hoy en día en trenes de metro. En vagones de mercancías también encontramos este método, que permite soportar grandes pesos. En trenes muy largos, y generalmente en trenes de alta velocidad, la configuración es diferente. El cada vagón comparte el bogie delantero con el vagón anterior, y el bogie trasero con el vagón posterior. De este modo, con menos bogies repartidos a lo largo del tren podemos conseguir una mayor eficiencia y velocidad.

Bogies compartidos. Electroliner: línea Chicago-Milwakee.

Desde la aparición de las líneas de alta velocidad, la tecnología de los bogies se ha desarrollado de forma considerable. Un tren de alta velocidad tiene que hacer frente al rozamiento y a la fuerza centrífuga. Por ello se desarrollaron sistemas como los “bogies blandos” (o “soft bogies”). En este caso los ejes dentro del bogie pueden cambiar su paralelismo, para adaptarse mejor al trazado de la vía y así reducir el rozamiento en curvas y favorecer la tracción. También existen sistemas hidráulicos que inclinan la estructura del vagón respecto al bogie, para contrarrestar la fuerza centrífuga en las curvas.

Diferencia entre bogie convencional y bogie blando.

Sistema hidráulico de inclinación.

Trenes en Lego:

El sistema de construcción de trenes ha sufrido muchos cambios desde el primer modelo. El sistema actual emplea ciertas piezas características y hace uso del sistema de motores Power Functions para dar tracción a los trenes. En cuanto a la electrónica, la configuración básica necesaria para hacer un tren teledirigido sería:

  • Alimentación: caja de pilas pequeña o batería recargable. Son bloques pensados para la construcción con planchas y ladrillos, ya que tienen espigas y anclajes en la parte superior e inferior. Su tamaño más pequeño nos permite alojar estos elementos dentro del tren, a diferencia de la caja de pilas 8881, que es más grande. La opción más cómoda es la batería recargable, ya que con las cajas de pilas generalmente hay que desmontar el tren en parte para sacar la caja y poder cambiar las pilas.
  • 8878 batería recargable.

  • Control: para poder controlar remotamente el tren necesitamos un receptor y un mando. El 8884 Receptor de Infrarrojos Power Functions puede recibir órdenes de dos mandos: el 8885 Control Remoto IR Power Functions o el 8879 Control Remoto de velocidad IR Power Functions. Cada uno de los mandos puede enviar señales a dos motores diferentes en cada uno de los cuatro canales. Lo lógico es que cada tren tenga un sólo motor, o varios conectados al mismo canal, así que con un sólo mando podemos controlar hasta ocho trenes diferentes.

    En cuanto al funcionamiento existen diferencias entre uno y otro. Al mover cada uno de las palancas del Control Remoto IR, éste envía la señal y el motor se pone en funcionamiento, siempre al máximo de velocidad. En cuanto se suelta la palanca, vuelve a la posición inicial y se detiene el movimiento del motor. Por el contrario, en el Control Remoto de velocidad IR disponemos de unas ruedas, y al girar un punto la rueda se envía la señal al receptor y se activa motor. Si giramos otro punto la rueda se envía una nueva señal y el motor aumenta la velocidad. Disponemos de siete niveles de velocidad en cada sentido. Además disponemos de un botón debajo de cada rueda que para el motor. Por tanto, el mando más adecuado para controlar trenes es el segundo, ya que nos permite hacer que los trenes circulen a diferentes velocidades y tenemos un botón para el freno de emergencia. Además no tendríamos que estar empujando la palanca continuamente para hacer que ande el tren.

  • Movimiento: existe un motor Power Functions específico para trenes. Se trata del x1688a Motor de tren Power Functions. Este tren está preparado para conectar unos ejes y unas ruedas y ya tendríamos un bogie con tracción completo.

    Aunque tenga un montaje muy sencillo, este motor es difícil de encontrar, y su uso es demasiado específico para poder usarse en otros montajes, por lo que no encaja muy bien con la filosofía de Lego. Preferimos el uso de los otros motores de Power Functions, que podemos combinar con engranajes u otras transmisiones de Technic para propulsar los trenes. Estos motores son el 8882 Motor XL Power Functions y el 8883 Motor M Power Functions. El motor XL es más grande y tiene más potencia que el motor M: 14.5 Ncm de par frente a 3.63 Ncm. Por el contrario, el motor M es más rápido que el motor XL: 275 rpm frente a 146 rpm. El motor XL pesa 69 gramos, y el motor M 31 gramos.

  • Una vez elegida la configuración de la electrónica, el problema es cómo transmitir el movimiento de los motores con las ruedas del tren. A continuación mostramos un sencillo bogie tractor que hemos construido.

    Es importante seguir la configuración de los engranajes, ya que colocados de otra forma podría hacer que los dos ejes se movieran en sentidos opuestos. Como todos los engranajes tienen el mismo número de dientes, la relación de giro entre el eje de entrada y las ruedas es de 1 a 1; si quisiéramos variar esa relación deberíamos hacerlo antes de llevar el giro al bogie.

    A continuación mostramos las imágenes de un bogie remolcado que hemos construido siguiendo la misma configuración que el bogie tractor.

    Los azulejos blancos permiten que el bogie se deslice debajo de la base y que tenga una superficie de apoyo mayor que el eje vertical. En la siguiente imagen, mostramos una base de locomotora con un bogie tractor y otro remolcado, con una base estándar de tren 4093a, un motor M, receptor de Infrarrojos, y batería recargable.

    También podemos hacer una locomotora con más de un bogie tractor. En este caso hemos conectado los bogies al mismo eje, y un motor M para dar la tracción.

    Y aquí podéis ver el vídeo del funcionamiento de ambos sistemas:

    Estos ejemplos que mostramos son una de las muchas configuraciones básicas que se pueden hacer para la construcción de trenes. Tras construir la base, ya sólo quedaría montar el resto de la locomotora, que en su interior alojaría el motor, el receptor y la alimentación. Para haceros una idea de la estética y las técnicas que se emplean en otros modelos de tren podéis consultar otros artículos relacionados.

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