RUEDAS, BULONES Y DECALADOS.

INTRODUCCIÓN.-

Las ruedas para las locomotoras de vapor suelen hacerse casi siempre a partir de castings de fundición, piezas que presentan la enorme ventaja de tener ya conformados los radios y contrapesos, así como de tener la misma estética que las unidades a tamaño real, facilitando con ello la construcción de un modelo. Pueden encontrarse tipos para muchas clases de locomotoras y en varias escalas.

Si no se encuentra la rueda adecuada o el modelista prefiere hacerlo todo por si mismo, se pueden fabricar a partir de pastillas o cortes de redondo de acero, aunque el trabajo de fresado será enorme y llevará mucho tiempo. En ambos casos los costos serán similares ya que el precio del acero, el corte de la pieza y el desgaste de herramientas iguala bastante los costos finales. Todo lo anterior se aplica exactamente igual a las ruedas para los ténderes, solo que éstas no tendrán contrapesos y su cuerpo central es redondo.

En la sección de "mecanizados" se pueden encontrar muchas pautas para facilitar los trabajos. En cualquier caso decir que el mecanizado de las piezas de fundición no es difícil y suele dar muy buenos acabados, trabajándose siempre en seco, con velocidades medias pero siendo imprescindible utilizar una herramienta de Widea, sobre todo en el primer corte.

MECANIZADOS.-

Para empezar lo mejor es sujetar la pieza en el cabezal de tres garras por la zona de la futura llanta. De ésta forma podemos refrentar su parte trasera, cilindrar el diámetro máximo del borde de la pestaña, terminando con una primera perforación piloto del agujero central (unos m/m mas pequeña que el diámetro final para la entrada del futuro eje).

Seguidamente se fabrica un árbol de sujeción a partir de un trozo de redondo de acero, haciéndole en uno de sus extremos un rebaje que encaje perfectamente en el taladro piloto antes descrito, y con una longitud 1 m/m menor que el grosor de la futura rueda. Luego, y en el mismo extremo, se le hace un taladro de unos 30 m/m de fondo y roscado a métrica entre 8 a 10 m/m.

Sujetando el árbol en el plato, se inserta el casting por la cara refrentada fijándola al eje con una arandela (de un diámetro ligeramente superior al hueco) y un tornillo bien apretado. Con la rueda bien trabada y centrada se refrenta la cara exterior de la llanta hasta el grosor definitivo, siguiendo con la banda de rodaje de la misma, la pestaña y el pequeño chaflán en el borde de la llanta. La pestaña se perfila con cuidado con la herramienta y se termina a mano en el torno usando limas y esmeriles. Esta operación requiere mucha precaución para no tener un accidente, usando siempre limas con mango y protección en los ojos. El brazo izquierdo sostendrá la lima por la punta y quedará inmóvil y bien apoyado sobre la carcasa "volando" sobre el cabezal del torno. Será la mano derecha la que moverá la lima para los acabados. Si es necesario se saca mas el eje de sujeción de la rueda para separarla del cabezal.

El contrapeso (normalmente con forma de gajo de naranja), y el cuerpo central (parecido al cuerpo de una guitarra) suelen ser de mayor grosor que la llanta. Para refrentar el cuerpo central retrasaremos el avance de la herramienta para proceder a su mecanizado hasta el borde mismo de la arandela de sujeción, y si el grosor del contrapeso fuera menor que el del cuerpo central, se mecanizan ambos a la medida de éste último, y luego se termina el contrapeso (de menor grosor) hasta donde el centro nos lo permita, completando el resto de su mecanizado con cortes finos girando el torno a mano ¼ de vuelta con un movimiento de vaivén avante y atrás para no golpear el centro.

Desmontando la rueda del árbol se le da la vuelta fijándola por la llanta en el cabezal para mandrinar el taladro central que debe ajustar perfectamente con el eje. Este mandrinado normalmente será suficiente para eliminar la pequeña corona circular que quedó bajo la arandela y el tornillo de fijaciónen usados en el mecanizado del lado opuesto, en caso contrario se voltea de nuevo la rueda y se fija por la llanta en el cabezal procurando que gire bien centrada y se termina el refrentado central.

Comentar finalmente que siempre ha habido polémica sobre si tornear las llantas cónicas o rectas. El torneado cónico no es ni crítico ni complicado, salvo que hay que descentrar la torreta sobre el carro transversal entre 1 y 3 grados (consultar los planos). Realmente muchísimos modelistas las hacen paralelas, ya que prácticamente no afecta en las 5 pulgadas, siendo solo relativamente recomendable en la escala de 7 y ¼ o superiores y siempre que el carril sea del tipo Vignol con cabeza curvada y no pletina rectangular. Queda pues a la opción de cada modelista.

BULONES.-

Son las piezas metálicas cilíndricas que sobresalen del cuerpo de las ruedas y a una cierta distancia de sus centros. Sirven para engarzar las cabezas de las bielas acopladas que unifican el giro de todos los ejes motores, y de la biela maestra en uno de ellos para proporcionar movimiento desde los motores.

Los bulones se pueden fabricar con redondos de acero, pero para ahorrar los cilindrados es mejor partir de una varilla calibrada del diámetro que se necesite. Los bulones son rectos pero con un receso de menor diámetro en uno de sus extremos para insertarlos en el cuerpo de la rueda, receso que tendrá una longitud igual al del cuerpo de la rueda, mientras que por el lado opuesto presentará un taladro roscado, o una rosca tallada en el propio buón. Ambos sistemas son para impedir que las bielas se salgan durante el movimiento por medio de un tornillo o una tuerca respectivamente.

El fijado del bulón a la rueda es similar al de los ejes, usando el mismo sellador y un pin o redondo trasero de trabado (ver párrafo del decalado). Los bulones deben quedar bien trabados, especialmente el de la biela maestra ya que en su extremo se alojará la manivela excéntrica para la distribución (en distribuciones Walschaerts y similares), y cuya variación de posición causaría un completo desajuste del mecanismo y que los motores pudieran dejar de funcionar.

ESPACIADO DE LOS BULONES.-

La distancia entre los centros de la rueda y del bulón vendrán especificados en el plano, y deberá ser exactamente la misma para todas las ruedas motoras, ya que de no serlo las bielas golpetearán y el tren de rodaje puede quedar trabado. El siguiente proceso es muy sencillo, pero requiere la máxima exactitud en todos sus pasos.

Para lograr siempre la misma distancia se fabrica un molde (JIG) consistente en un trozo de pletina de unos 25 ó 30 m/m de ancho y unos 40 ó 50 m/m mas larga que la distancia entre los centros. Se le traza una línea central sobre la que se marcan, punchan y taladran con precisión dos agujeros con una separación igual a la distancia entre los citados centros, y con unos diámetros de 10 y 5 m/m respectivamente.

Se traza otra línea bien centrada en el cuerpo de la rueda haciendo que pase por el centro de su agujero. Luego se tornea un trozo de redondo calibrado de una longitud igual a la suma de los grosores de la rueda y de la pletina, y con un diámetro igual al del agujero piloto central. Por su lado opuesto se le tornea un rebaje de 5 m/m de diámetro con una longitud igual al grosor de la pletina. Se fija bien el redondo a la pletina y ya tenemos hecho el molde.

Introduciéndo el redondo en la parte central de la rueda, se va girándo la pletina (el molde) hasta que la línea marcada en la rueda aparezca exactamente a través del taladro de 5 m/m.

Se fija entonces el molde a la rueda con un sargento y se procede a hacer el taladro, donde el molde guiará con precisión la entrada de la broca, repitiendo el proceso con todas ellas. Con ello todos los taladros estarán exactamente a la misma distancia de sus respectivos centros. Se desmonta el molde y se agrandan los taladros de 5 m/m hasta un diámetro ½ décima menor que el de los bulones, los cuales después serán encajados y fijados a la rueda como de costumbre. Es imprescindible que la rueda esté perfectamente horizontal sobre la mesa del taladro o fresadora para que el agujero entre completamente vertical en ella, ya que si el bulón queda torcido tendremos de nuevo problemas con el giro de las bielas.

DECALADO DE LOS EJES MOTORES.-

GENERALIDADES.-

Es un ajuste esencial para cualquier locomotora que disponga de bielas acopladas, pero en las de vapor proporciona además la geometría que posibilita el arranque tanto avante como en reversa. Existen varios métodos, entre ellos algunos que usan complejos moldes desmontables. En aras de la simplicidad solo mencionamos el efectuado con el torno y que es también muy exacto.

Para aquellos no tan familiarizados con éstas mecánicas decir que las ruedas principales van unidas por una o mas bielas acopladas engarzadas en los bulones laterales de las mismas, para de ésta forma hacer que el movimiento de los motores actúe sobre todos los ejes a la vez y se gane en tracción. El bulón del eje motor es el único que tendrá tres bielas juntas, la acoplada, mas cercana al cuerpo de la rueda, y sobre ella la maestra que conecta con el pistón del motor. Ambas giran libres entorno al citado bulón.

La tercera es una manivela con una longitud especial, y fijada fuertemente y en una posición muy precisa en el extremo del bulón. Al girar la rueda la manivela describirá un movimiento circular y excéntrico que crea una oscilación de vaivén en la llamada biela excéntrica que actúa a su vez sobre la válvula de la distribución.

El decalado por tanto significa que el bulón de la rueda derecha de cada eje va adelantado al de la izquierda. Mirando la locomotora desde arriba y en el sentido de la marcha, los bulones de la parte derecha siempre irán 90° adelantados a los de la izquierda, es decir, si los primeros apuntan por ejemplo hacia adelante, los de la izquierda lo harán hacia arriba. Éste avance es normalmente de 90° para las locomotoras con dos cilindros. Con tres sería a 120°, existiendo otros para mapas motores distintos.

En éste apartado nos referiremos siempre al de 90°, que es la configuración más sencilla y clásica en las locomotoras con dos cilindros exteriores. En el caso de las locomotoras mallet o garrat con cuatro cilindros exteriores la configuración es la misma, ya que cada par de motores conforman un grupo tractor independiente, es decir, como si fueran dos locomotoras montadas en un mismo bastidor.

Desviarse de los 90° hará perder efectividad en el arranque, sin embargo el decalado no es un ajuste crítico ya que puede ser un poco mas o menos (por ejemplo 89'5° ó 90'5°). Lo realmente imprescindible es que todos los ejes tengan los mismos grados de avance, en caso contrario las bielas tenderán a trabarse y/o golpetear, creando desgastes en los casquillos o rodamientos, pudiendo llegar incluso a trabar todo el tren de rodaje impidiendo su giro.

OPERACIÓN.-

NOTA PRELIMINAR IMPORTANTE.-

La fijación permanente de las ruedas a los ejes puede hacerse por presión utilizando una prensa hidráulica, o bien empleando un sellador para bloqueo de ejes. El primero requiere obligatoriamente el uso de un JIG o patrón, debiendo tener además mucho cuidado para que todos los ejes queden igual, pues una vez embutido el eje ya no podrá ser girado para corregir errores. El uso del sellador, si la tolerancia es la adecuada, es un sistema que permite ligeros ajustes a mano antes del fraguado del producto.

SELLADORES.-

Existen varias marcas de buenos productos para sellar y bloquear mecanismos, pero en base a nuestra experiencia comentamos los de la marca Locktite, un fabricante que ofrece una extensa gama de productos.

Para una unión permanente se puede utilizar el 603, aunque el 638 es aún mas fuerte. No debe usarse el 542 que es un bloqueador que permite en un momento dado desmontar los componentes, característica no deseable en el caso que nos ocupa.

PROCESO.-

Usando el torno, se trata de colocar el eje con sus dos ruedas entre puntos, de manera que un bulón quede horizontal a la bancada y el otro vertical a 90°. Como cada torno es distinto y con sus propias características, las siguientes instrucciones son solo orientativas, siendo cada mecánico el que debe aplicar éste concepto a su propia máquina (ver fotografías).

Los puntos en el torno serán: uno fijo situado en el cabezal, o bien en su lugar un trozo de redondo calibrado con un torneado cónico terminado en punta en uno de sus extremos y sujeto en el plato de 3 garras. El segundo será uno fijo o giratorio montado en el contrapunto.

Se puede desmontar el portaherramientas del carro transversal para usar su superficie plana como apoyo. También puede utilizarse la propia bancada colocando una pletina calibrada apoyada sobre una o las dos guías prismáticas (según sea el torno). Finalmente habrá que medir exactamente la altura entre la superficie de apoyo elegida sobre la bancada y el punto central del torno.

Conociendo ésta distancia, se toma un trozo de redondo calibrado de un diámetro aproximado de entre 15 y 20 m/m, y se mecaniza (refrentando ambos extremos) para que tenga una longitud igual a la distancia antes citada menos la mitad del diámetro del bulón de la rueda, apoyándola sobre la suerficie de referencia. Seguidamente se coloca y fija de alguna manera una buena escuadra sobre la base del portaherramientas u otra del torno que nos pueda convenir, elevándola si hace falta con espaciadores o trozos de pletina calibrada, para seguidamente alinear su borde vertical con el centro del torno por medio del mando de control de avance del carro transversal. Se retrasa entonces el mismo mando exactamente la mitad del diámetro del bulón y se traba el carro.

El nonius del mando del carro nos indicará éste retroceso con precisión, pero habrá que tener en cuenta que cuando se cambia el sentido del mando su rosca siempre tiene un poco de arrastre muerto que puede inducir a error (backlash). Terminados los ajustes, tanto el redondo como la escuadra no deberán ser tocados.

El proceso continúa fijando primero de forma permanente la rueda derecha al eje, y una vez seco se intercalan las cajas de grasa o excéntricas que deban ir ensartadas en el mismo. Se coloca entonces la otra rueda sin sellador, y todo el conjunto se instala entre los dos puntos del torno con la rueda derecha hacia el cabezal, girando las ruedas con las manos hasta que un bulón descanse sobre el redondo apoyado (paralelo a la bancada) mientras que el otro rozará el borde de la escuadra (perpendicular a la bancada) con aproximadamente 90° de decalado entre ellos.

Ésta es una operación preliminar solo para comprobar que todo encaja y que se puede colocar o retirar el eje fácilmente sin complicaciones, ya que una vez puesto el sellador en la segunda rueda, se dispondrá de poco tiempo para girar y ajustar el conjunto antes de que comience el proceso de catalizado del sellante.

Una vez retiremos el conjunto del torno, el paso final será aplicar el sellante en la segunda rueda y colocar rápidamente de nuevo el conjunto en el torno de la forma que antes hemos practicado, apretando ligeramente el contrapunto para que el eje quede bien centrado. Inmediatamente se giran las ruedas a mano hasta que los bulones hagan tope, dejándolo todo sin alterar durante 24 horas.

La tolerancia entre el diámetro de la rueda y el del eje ha de ser de un máximo de 1 décima o menos, justo lo suficiente para poder moverlos a mano y permitir que el producto entre bien entre ambos. Una mayor tolerancia debilitará la unión, ya que el poder de bloqueo del sellador tiene también un límite.

Para retirar el conjunto del torno se afloja la fijación del contrapunto a la bancada y se retrasa sobre ella para liberar el eje, procediendo de modo inverso para colocarlo. De ésta manera no se varía la posición del redondo ni de la escuadra de referencia, que permanecerán listos para el ajuste de los siguientes ejes.

Antes de aplicar el sellador hay que limpiar y desengrasar muy bien las superficies a unir por medio de disolvente universal no graso, y una vez colocado el sellante se retira el exceso con un trozo de paño empapado en disolverte, o con un cutter o similar si ya está seco.

COMPROBACIÓN FINAL.-

Si montados todos los ejes y sus bielas en el bastidor, y unidos por medio de las falsas bielas de prueba (ver sección "bielas, sector y crucetas") el conjunto gira adecuadamente, se procede entonces a la operación final del trabado de seguridad, consistente en hacer un pequeño taladro de unos 3 m/m de diámetro bien centrado en el borde de unión entre la rueda y el eje, y con una profundidad algo menor a la del grosor de la propia rueda. Aplicando sellante en el taladro se clava un trozo de redondo calibrado o inox del mismo diámetro que el agujero, retirando el exceso de producto. De ésta forma, aunque el sellante entre rueda y eje se aflojara el pasador trabará ambos componentes impidiéndoles el giro y que se altere el decalado.