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MONTAJE EN 3D DE UNA LOCOMOTORA DE VAPOR 131 , CONEL PROGRAMA DE CAD RHINOCEROS .
Guía de ejecución tutorada
Descripción tutorada , paso a paso , de el modelo indicado .
Manuel Hidalgo Herrera Arquitecto y Geómetra
Madrid 2009
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INTRODUCCION
Este trabajo indica una manera de montar un modelo 3D , de locomotora de vapor 131 Británica , con un programa de CAD usual . En nuestro desarrollo se ha efectuado con el conocido programa RHINOCEROS , pero naturalmente puede ser ejecutado con cualquier otro , que posea 3D , sólidos , superficies y mallas . Igualmente la posibilidad de aplicar texturas , materiales y luces con sombras .
Toda documentación gráfica será válida para el comienzo del análisis formal . Las fotografías y perspectivas , en general no suministrarán cómodamente , relaciones métricas de medidas , proporciones y otro tipo de datos similares .
Acompañamos aquí , una posible documentación mínima , que el lector deberá complementar con toda la que esté a su alcance .
LOCOMOTORA DE VAPOR 131 DE LAS LINEAS BRITÁNICAS “ LMS “
Planos de planta , frente y alzado .
Estos planos ( generalmente en líneas ) ,pueden ser ampliados con otros en otras infografías , que aclararán más la forma y partes del modelo real .
Con detalles texturas , colores , materiales y acabados , así como letreros originales y demás
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PRIMER ANÁLISIS FORMAL DEL MODELO
Este tipo de locomotoras , está básicamente integrado por dos partes :
ELEMENTO TRACTOR TENDER DE COMBUSTIBLE .
A su vez el elemento tractor ( locomotora ) , integra las siguiente partes principales :
TRACTOR : 1 CALDERA Y HOGAR ( fuego y generador de vapores ) 2 DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR . 3 GENERADORES DE EMBOLO ( pistones y cilindros ) 4 GENERADORES DE MOVIMIENTOS ( bielas ) 5 RUEDAS MOTRICES . 6 RUEDAS AUXILIARES ( boggies de dirección y traseros ) 7 CABINA DE CONDUCCIÓN . 8 ELEMENTOS DE EXPULSIÓN Y RECUPERACIÓN ( chimeneas y Recuperadores vapor ) . 9 INFERESTRUCTURAS DE RUEDAS Y CONEXIÓN CON LOS OTROS .
10 ELEMENTOS DE LUZ ( focos y faroles )11 ELEMENTOS AUXILIARES ( topes , areneros , tuberías , escaleras ...... )12 DEPOSITOS DE AGUA .
TENDER : 12 DEPÓSITOS DE COMBUSTIBLES ( carbón , gasóleo ....... )13 PLATAFORMA .14 BOGGIES ( ó ruedas acopladas )15 ELEMENTOS AUXILIARES .
En las siguientes láminas , se indican las posiciones y ubicación de estos elementos , en el prototipo que tratamos .
PARTES BASICAS DE UNA LOCOMOTORA DE VAPOR .
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CALDERA Y HOGAR :
Este par de elementos , suelen formar el más grande ( largo generalmente ) del tractor ó locomotor , del conjunto . Están naturalmente adosados . La caldera suele tener forma cilíndrica y el hogar esta adosado a ella entre este y la cabina . Desde esta hay acceso directo a el hogar , para suministrar combustible , desde el tender .
Dentro de la caldera y en contacto con el hogar , se encuentran multitud de tubos , donde se genera el vapor . Naturalmente estos NO se ven , van recubiertos por la parte de carcassa cilíndrica . Por tanto NO figurarán en nuestro modelo .
Su función será por tanto la de generar el vapor .
PISTONES Y CILINDROS : El vapor empujará los émbolos que harán deslizarse m las bielas a las ruedas y estas girarán .
Es importante , distinguir que hay dos cilindros ó pistones a cada lado , y generalmente uno superpuesto al otro . El superior de menor diámetro y el inferior ( a las ruedas motrices , mediante las bielas principales ) directo . El secundario tiene por misión distribuir y cambiar la entrada y salida del vapor . Debe ir sincronizado con el inferior . De esta sincronización ( como veremos después ) , se encarga un sistema de bielas secundario , que giran según uno de los ejes de ruedas motrices , generalmente el central , como ocurre en nuestro caso ) .
Simultáneamente , se expulsa el vapor ( en unos casos directamente por la chimenea , en otros al recuperador , que se encarga de APROVECHAR que este sale caliente y de esta manera NO se pierde calor , ó se pierde menos ) .Este conjunto singulariza a la locomotora y constituye siempre un elemento formal , fácilmente distinguible .
RUEDAS TRACTORAS :
Inicialmente fue un par , y de gran tamaño , después dos , tres , cuatro ó más . El embielado se complica y deben aparecer articulaciones en las bielas principales ( también a veces doble sistema , como en las mallet , por ejemplo ) .
Todas las locomotoras de vapor , se definen numéricamente con un número ABC . El primero A , indica el número de ejes del boggie delantero ( en nuestro caso 1 ). El segundo B , el número de ejes tractores ( en nuestro caso 3 ) y el tercero C , el número de ejes del boggie trasero ( en nuestro caso 1 también ) . Por este motivos nuestra locomotora lleva el 131 .
BIELADO :
PRIMARIO : Va desde el cilindro principal , a las ruedas Motrices . Transmite el movimiento de ida y vuelta a unos de rotación .
SECUNDARIO : Se encarga , por el giro de las ruedas de abrir y cerrar alternativamente , la entrada de vapor al pistón principal .
Suele poder maniobrarse , desde cabina , para conseguir acelerar ó frenar a la locomotora .
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CABINA :
Suele estar situada al final del conjunto caldera –hogar , aunque determinadas locomotoras Americanas , lo sitúan al principio , con evidentes mejores visiones de la vía . Esta interconectando hogar y tender a fin de facilitar el suministro de combustible . Tiene cabida para dos ó tres operarios .
INFERESRUCTURA DE RUEDAS Y CONEXIÓN CON TENDER :
Es la base de fijación de ruedas , frenos , pistones , boggies .... e interconexión con el tender ( plataforma del tender ) .
ELEMENTOS ACCESORIOS :
Prácticamente el resto de elementos ( chimeneas , areneros , recuperadores , tuberías , portillos , faroles y focos . topes y enganches , escaleras .. etc ) .
CUERPO DEL TENDER :
Receptáculo de combustible , y que se apoya en la plataforma de este tender .
BOGGIES :
Ruedas del tender . En los pequeños suelen ser de dos ejes , articulados . En los grandes de tres ( es decir de seis ejes , doce ruedas ) .
Pueden ser integradas en la infraestructura del tender ( 3 ejes ) , acopladas sin posibilidad de giro ( como la de nuestro caso ) . Necesitan vías de radio mínimo , por tanto .
ELEMENTOS ACCESORIOS :
Los mismos que en tractor .
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ORDEN DE EJECUCIÓN DE ELEMENTOS :
Es importante el orden de ejecución y jerarquía de estos , ya que unos están supeditados a los otros .Hemos indicado que toda locomotora ( Europea ) suele venir nombrada por tres números , que indican el número de ejes que integran el boggie delantero , las ruedas tractoras y el boggie trasero . En nuestro simple caso 1 3 1 .
El modelo depende , por tanto de este dato inicialmente , dado que el núero de ruedas ( tipo y tamaño ) , determina el resto de los elementos y su integración ó composición con ellos .
En nuestro caso , el 3 significan tres ejes ( seis ruedas ) tractoras . Debemos por tanto definir esas ruedas y su posición . Normalmente son de tres tamaños : pequeñas ( 1 metro de diámetros ) , medias ( 1.20 metros de diámetro )Y grandes ( de más de 1.50 metros de diámetro ) .
Hay varios tipos , pero se reducen a DOS , Americanas y Europeas .
RUEDAS TRACTORAS :
En general , podemos aceptar dos tipos de ruedas tractores , en locomotoras de vapor :
LAS EUROPEAS Y LAS AMERICANAS Ambas llevan excéntricas y contrapesos ( opuestos respecto al centro ) Las Europeas llevan radios , pero las Americanas , están aligeradas por alvéolos .
Aunque en el modelo primero representado , se suponen Europeas , en el detallado , vamos a suponerlas Americanas . La disposición de esa ruedas , no suele ser equidistante , por razones que después aparecerán .
Además esa disposición , vamos a componerla con el número Phi ( ó razón Áurea ) .
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Aparecen aquí dos fáciles maneras de hacerlo y además pueden estar también en relación con el radio ó diámetro de estas ruedas .
Veremos que si tomamos estas relaciones el efecto será más armonioso . EN la realidad , también aparecen esas relaciones , por cuestiones mecánico-físicas , que la propia naturaleza incorporaría .
De los tres bulones que las excéntricas llevan , definiríamos esa pieza básica ó biela principal . Se indican los pasos para hacerla y se han realizado con SOLIDOS .
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Además se han suministrado , material ( rojo para la caña y plateado para el resto ) . Deben haberse supuesto DOS CAPAS , al menos : la de ruedas motrices y la de bielas . Una tercera capa podría también suponerse : GEOMETRÍAS , donde situaríamos ésas relaciones y su construcción , para hacerlas aparecer en el momento deseado .
Resultado final de las tres ruedas tractores y la biela principal , del lado izquierdo de la inferestructura , vista desde el frente de la locomotora
Los cilindros ó pistones , integran dos embolo ( al menos ) , uno de ellos se encarga de abrir y cerrar , y expulsar el vapor en el cilindro superior . El otro de
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enviar a la biela secundaria ,el impulso móvil , que traslada a la biela principal y a las ruedas motrices .
.
El conjunto queda representado en la lámina . Hay un abiela pequeña , que mediante una excéntrica , traslada al embolo superior el movimiento engranado de apertura y cierre de entrada y salida del vapor al cilindro primero , fuerza .Esta pequeña pieza es esencial en la mecánica y debe estar sincronizada , para que la maquina de vapor funcione correctamente . En este modelo se han utilizado preferentemente sólidos y las necesarias operaciones booleanas . Esos solidos admiten los achaflanados y redondeados perfectos .Después se han descompuesto en superficies y en algunos casos para aplicarles deformaciones ( curvados , torcidos , ahusados .... etc ) se han pasado a mallas , más fácilmente deformables .
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En esta lámina se representan los DOS laterales .
Estas dos partes , se encuentran fijadas , por una inefrestructura , que ademas fijan los boggies delantero y trasero y sujetan la superestructura y cabina .
El boggie delantero , tiene la finalidad de suavizar los golpes de ariete , que la locomotora daría en las curvas ( paso de racta a curva ó viceversa ) . El trasero tendría una finalidad parecida ,pero en la parte trasera del elemento locomotor .
Desde un principio se han establecido en capas , con colores , texturas y materiales definitivos , al objeto del montaje final .
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Aquí se representa el conjunto de todas esas partes definidas con anterioridad .
El elemento superior ó superestructura , alojaría la caldera , el hogar , la cabina , areneros , cubre ruedas ( si los lleva , en nuestro caso si ) , las chimeneas y demás accersorios ya enunciados . En esta carcasa , también se han utilizado inicalmente sólidos y operaciones booleanas . Posteriormente se han explotado ó descompuesto en superficies y finalmente algunos de estos elementos se han pasado a mallas . Por ejemplo las tuberías adosadas a la caldera , se han pasado a mallas para sus deformaciones y ajustes al cuerpo de esta .
Es conveniente que cada conjunto de elementos , tengan sus capas propias para ser maniobrados con facilidad e independencia .
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EL TENDER :En nuestro caso hemos elegido un tender , tipo Inglés , con tres ejes acoplados . Por consiguiente NO tiene boggies ( 2 normalmente ) . El usuario puede componerle con estos boggies .Tiene una carcasa superior , que contendrá carbón , leña ó gasoleo , agua y elementos auxiliares .Esta carcassa se basamente en la inferestructura que aguanta los tres ejes .Son elementos ya de fácil construcción y el lector ó usuario , no tendrá dificultades para su montaje . Sus ruedas son evidentemente más simples , no llevan contrapesos de inercia y suelen ser algo mayores que las de los boggies .
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En estas dos láminas anteriores se representa esa infraestructura , muy simplificada . Pueden adicionarse , todos los elementos de auxiliares , que normalmente llevan : caja de herramientas , faroles , escalerillas , pasamanos ... etc .
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BOGGIES del tractor y el tender: Las funciones de los boggies , ya hemos indicado que son para evitar los golpes de ariete ( cabezadas ) de la locomotora , cuando pasa de recta a curva ó a la inversa . Hacen por tanto más suave el movimiento de estas máquinas .Suelen ser de un eje , dos ó incluso hasta tres . En las locomotoras de vapor aparecen de uno ó de dos . En los ténderes de dos ó de tres . la denominación de la locomotora ( su número de tipo ) tendrá un uno delante y un uno detrás , si ambos son de un solo eje ( 131 , 141 .... ) ó bien un dos ó un dos ( 232 , 231 ., 132 ... ) silos alternan
Un tender de un solo eje ( como en nuestro caso ) , suele tener las ruedas de menor radio delante y de mayor detrás , con ruedas caladas ó macizas , en función de este radio .
Los del tender aparecen en otras láminas posteriores .
Los de tres ejes , suelen estar en grandes ténderes .
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Finalmente reproducimos un modelo completado . Obsérvese que lleva las ruedas tractoras tipo Americano , lo que le da otro aspecto , al del comienzo del trabajo . El lector puede hacerlo a su gusto Fácilmente incorporaría otra cuarta rueda de tracción y ampliaría la biela principal .
Para cualquier aclaración , se pueden remitir a mi Email :
Agradeciéndoles la paciencia de lectura ...
Manuel Hidalgo Herrera
Madrid Enero 2009
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