Tracción por inercia: Gyro bus

 

  Estábamos enfrascados en una nueva entrada de la serie "dimensionado de la red de tranvías", cuando se fue la luz...

No pretendemos ser una publicación de actualidad, habitualmente"nuestra  actualidad" tiene más de cien años, pero como a todo hijo de vecina, esta influye en nuestra forma de pensar y hacer.

El incidente del apagón, sus consecuencias y las explicaciones dadas por los técnicos, con referencia a las dificultades ante la recuperación del suministro energético, junto a la lectura de diversos artículos sobre una aplicación en el transporte público del volante de inercia, nos motivó a rescatar esta tecnología y dedicarle un espacio en "rails i ferradures".

Hace años un amigo y compañero de estudios, Antonio Zayas, divagando sobre las entonces embrionarias energías renovables, me habló de la energía mantenida por los volantes de inercia y su aplicación en el transporte.

El tema había pasado al cajón del olvido hasta  encontrar una fotografía de un autobús repostando energía en un poste, con un trole trifásico y una inscripción en el frontal del vehículo: GYRO BUS. La curiosidad motivó  buscar este término, dando un interesante resultado: el gyrobus era nada más y nada menos que una aplicación de la tecnología del volante de inercia en el transporte.

En proaktiva.eu, encontramos un extenso artículo que narra la historia y características de este vehículo.

El prototipo Gyrobus se construyó sobre el chasis de un camión FBW de 1932. El volante de inercia o giroscopio se situaba en el centro de este chasis, entre los ejes.

 Este disco, de 1,5 toneladas de peso y 1,6 m de diámetro, estaba encapsulado en una cámara hermética llena de gas hidrógeno a una presión reducida de 0,7 bares para reducir la resistencia del aire. El volante giraba a un máximo de 3000 rpm.

El principio de funcionamiento sería que el autobús se acoplaría a un pórtico elevado ubicado en paradas seleccionadas. Los troles de contacto se elevarían suministrando electricidad trifásica al volante de inercia a 380 V. Esta elección de voltaje permitía utilizar la red eléctrica normal, minimizando así las instalaciones técnicas necesarias. El volante de inercia también podía cargarse, enchufándolo a una toma de corriente. Este era el procedimiento de carga habitual en las cocheras.

El volante de inercia giraba mediante un motor asíncrono trifásico. Este mismo motor actuaba como generador al desconectarse de la toma de tierra. La elección de una máquina asíncrona sin escobillas contribuyó a reducir al mínimo la fricción dentro del conjunto del volante. Una vez en modo generador, la energía del volante alimentaba a un motor de tracción asíncrono de 52 kW, dispuesto longitudinalmente tras el eje trasero. Unos condensadores controlaban el par motor. La disposición podía invertirse, de modo que la energía recuperada por el motor durante el frenado o en descensos se devolviera al volante de inercia.(...) En condiciones normales, el Gyrobus podría cubrir de 5 a 6 km entre cargas (teniendo en cuenta las paradas y el tráfico). Una carga tomaría entonces de dos a cinco minutos. El autobús podría funcionar a hasta 55 km/h.

El chasis del prototipo fue carrozado por Carrosserie-Werken Aarburg (CWA), y las primeras pruebas se realizaron en varios lugares de Zúrich. El Gyrobus se inauguró en servicio público en las rutas de la VBZ en 1950.

Existieron, tres redes de gyrobus:

Yverdon a Grandson, (Suiza): gestada por la “Societé Anoyme Gyrobus Yverdon — Grandson (GYG) ” funcionó entre 1953 y 1960 en una línea de 4,5 km con cuatro puntos de recarga y tres coches.

Kinsasa, (República Democrática del Congo): La operadora, Société des transports en commun de Léopoldville (TCL), con una red de 4 líneas y 20 km de extensión y 12 gyrobuses, los mantuvo en servicio hasta la guerra de independencia de 1959.

Gante, (Bélgica). La empresa belga SNCV/NMVB. Explotó una línea entre Gante-Merelbeke con tres gyrobuses entre 1956 y 1959. Uno de estos vehículos se conserva en el museo del tranvía de Amberes.

Desgraciadamente, este sistema no consiguió abrirse en el mercado del transporte, lo que hubiera abaratado los costes de producción y consecuentemente mejorado su diseño, al mismo tiempo el bajo coste de los combustibles a finales de los cincuenta, (hasta la crisis del petróleo de los setenta), en comparación del coste de la electricidad, no favoreció su implantación.

El giroscopio, no dejaba de ser una peonza gigante, lo que genera una fuerza axial que estabiliza el vehículo. También este efecto giroscópico se materializaba en una conducción muy suave.

Otras aplicaciones del volante de inercia en el transporte.

El volante de inercia es un elemento básico que se usa como estabilizador energético en numerosos motores y generadores. Sus aplicaciones en el transporte son numerosas, una de ellas fue el monorraíl de Brenan.

En 1910, mucho antes que Gyrobus fuera concebido, Louis Brennan presentó en Londres un revolucionario tipo de ferrocarril.

Hace tiempo habíamos hablado de los monorraíles no suspendidos, que incluso tuvieron aplicaciones de tracción animal, donde el guiado y el soporte de la carga se realizaban sobre un único raíl, pero el vehículo precisaba de alguna rueda soporte adicional para impedir el vuelco. El ferrocarril de Brennan no solo era capaz de mantenerse perfectamente equilibrado en un solo riel, incluso completamente detenido, sino que también se inclinaba en las curvas para no perder velocidad.

Brennan presentó su primera patente de monorraíl giroscópico en 1903, y en 1907 consiguió completar su primer prototipo. En él un giroscopio le permitía mantener el equilibrio gracias al momento angular. Para mejorar su adscripción a las curvas, añadió un segundo giroscopio, conectando por un engranaje al primero para evitar que giraran en la misma dirección.

El monorraíl giroscópico estuvo listo en 1909, tenía más de 10 metros de largo, pesaba 22 toneladas y podía transportar hasta 15 toneladas.

Un motor de gasolina de 20 caballos de fuerza, proveía la energía de arranque y desplazamiento, accionando un generador que, alimentaba los motores eléctricos en los bogíes e impulsaba ambos giroscopios.

En 1910 fue presentado oficialmente al público en la Japan-British Exhibition, en Londres, pero no consiguió las inversiones necesarias para continuar. Uno de los inconvenientes de este sistema, era que cada vehículo precisaba de un giroscopio, no pudiendo remolcar otros sin él.

La firma suiza Oerlikon también fabricó locomotoras con tracción por volante de inercia para la tracción en zonas susceptibles a la presencia de atmósferas explosivas, como algunas industrias químicas, o la minería del carbón. La creación de motores eléctricos con blindaje especial para zonas con atmósferas explosivas, hizo innecesarias estas aplicaciones.

Finalmente, indicaremos que en la actualidad, existen aplicaciones de almacenamiento eléctrico basadas en volantes de inercia situados en subcentrales transformadoras, tienen la ventaja de que siendo completamente mecánicas, pueden actuar sobre equipos de corriente continua o alterna, no teniendo la limitación de las baterías que solo pueden operar en continua, además la naturaleza mecánica del sistema no genera residuos tan contaminantes como en el caso de las baterías de litio.