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domingo, 28 de febrero de 2021

Funiculí funiculá

 


Seguramente los lectores de este artículo, estarán sorprendidos por el título, y seguramente aún más por la imagen de cabecera de este artículo. Sin embargo, todo está relacionado, ya que esa imagen corresponde a lo que veníamos llamado "puentes colgantes" hasta que una famosa película les cambió el nombre y ahora decimos "puentes de Indiana Jones"

El traer aquí esta imagen, viene a cuento de que este tipo de puente es un ejemplo clásico, de lo que en teoría de construcción se denomina "estructura funicular"  que corresponde a una estructura (y un puente lo es, sin duda) formada por elementos flexibles, como cables o cuerdas. No hay muchos ejemplos, de este tipo de estructuras, aunque cada vez se hacen más como en cubiertas de estadios (el estadio olímpico de Munich, por ejemplo)  y otras grandes superficies. 

Funicular de Igueldo  -  San Sebastián
La palabra "funicular" resulta un tanto ambigua, porque ha pasado a generalizarse referida a los "ascensores inclinados" que se utilizan para salvar pendientes, formados por dos carros o cabinas que circulan por un vía muy inclinada, y son arrastrados mediante un cable que une dos cabinas, de forma que cuando una sube la otra baja. Esto desde luego no es una estructura funicular, aunque parece que se aplica el nombre por ese cable que une las cabinas (en latín funicula es cuerda o cable). o sea que el nombre completo sería ferrocarril funicular, haciendo alusión a que es un ferrocarril arrastrado por cable.

 Por cierto, el título del artículo hace alusión a una canción italiana, creada con motivo de la inauguración de un funicular para subir al Vesubio

Y todo esto ¿a qué viene?. Pues viene a que vamos a hablar de los pórticos funiculares. En el ferrocarril, es sabido que cuando se hace una línea electrificada, se suspende por encima de la vía un cable (llamado cable de contacto) que se alimenta con electricidad, y que las locomotoras eléctricas reciben con un frotador llamado pantógrafo, Con objeto de que este cable se mantenga horizontal entre los postes que lo soportan se añade un segundo cable por encima (llamado cable portante) que si que adopta una curva entre poste y poste, pero que va unido al cable de contacto en intervalos cortos  con unos tirantes (llámados péndolas) que compensan la curvatura del cable portante, haciendo que el de contacto quede recto.  La curva que adopta el cable portante entre poste y poste, se denomina en matemáticas "catenaria" (de cadena), pero este nombre, en el caso del ferrocarril se extiende a todo el sistema de cables e incluso postes, que pasa a llamarse catenaria.

Como decía todo este sistema de cables y péndolas va soportado por postes, situados junto a la vía y que están separados a unas distancias de unos 60 m en rectas. Estos postes llevan en la parte superior una ménsula que sujeta los cables para que mantengan su forma y posición correctas.  Normalmente en líneas de doble vía se ponen postes a ambos lados, de manera que cada vía tiene sus propios cables y sus propios postes de sustentación.

El problema viene cuando en las estaciones lo que eran dos vías pasan a cuatro, seis, o muchas más. Mantener un sistema de postes para cada vía haría que se crease un bosque de postes e incluso podría ocurrir que no hubiese espacio para los postes en algunos puntos, como cruces, desvíos etc. Asi que en cuanto se pasa de dos o tres vías se recurre a colgar los cables de las catenarias, de unas estructuras suspendidas entre postes más altos y mucho más separados que los normales en plena vía. Estas estructuras se denominan pórticos funiculares y efectivamente están formados por cables, que adoptan la forma adecuada para soportar los cables de las catenarias en la altura y posición adecuadas.

Marklin tiene a la venta, desde el inicio de los tiempos de la escala Z una serie de elementos para modelizar todo este tema de las catenarias. Hay postes para utilizarlos en plena vía, ya sea solos para vía única o en parejas para via doble, y columnas más altas para colgar los pórticos funiculares. También tienen piezas para reproducir los cables de catenaria y para reproducir los pórticos funiculares.

Hay otra empresa (http://www.hos-modellbahntechnik.de/) que aparece en algunos sitios como fabricante de piezas de catenaria para la escala Z, pero curiosamente, en su página no aparece nada de esto. Es posible que tenga cedida la exclusiva de venta a alguna tienda, como 1 Zu 220 (https://www.1zu220-shop.de/)

De esta segunda opción no puedo opinar, porque no he visto más que unas fotografías diminutas, pero si voy a hacerlo de la de Marklin. En primer lugar una imagen de un antígüo catálogo:



 

Como puede verse la reproducción de lo que deberían ser cables de catenaria, es una especie de pletina troquelada, lo que resulta totalmente antiestético. Sin embargo lo peor no es eso: lo peor es que cuando llegamos a una curva, para que los pantógrafos no se salgan completamente de debajo de la catenaria, es necesario curvar ésta, siguiendo el trazado de la curva.  Naturalmente las catenarias reales están hechas de cables atirantados, así que cada tramo va perfectamente recto de poste a poste. Lo que ocurre es que como las curvas del tren real, son proporcionalmente mucho más amplias, basta reducir un poco la distancia entre postes para que el cable de contacto quede siempre sobre el pantógrafo. Así que este problema, no tiene solución, a menos que hagamos maquetas con curvas de radios mucho más grandes, y eso solo sería posible con maquetas enormes.

Asi que lo que hacen muchos maquetistas, en escala N y casi todos en escala Z es sencillamente no poner los cables de catenaria, y si en cambio poner los postes. Esto puede parecer un grave fallo, puesto que entonces estaríamos perdiendo realismo, pero es que lo que ocurre es que los cables, si los ponemos a la escala correcta, sencillamente no se verían, así que si no los ponemos no perdemos nada. 

Como dato: los cables de catenaria del tren real , son en el caso de mayor grosor (la llamada catenaria C-220) de 15 mm de diámetro el portante y de 11,5 mm de diámetro los de contacto, que son dos. Esto, traducido a escala Z serían unos hilos de 0,07 mm y 0,05 mm de diámetro (o sea 70 y 50 micras respectivamente). Si pusiéramos hilos de estos espesores, sencillamente no los veríamos salvo que acercásemos la nariz hasta casi tocar las vías. Como realmente los trenes tendemos a verlos con una cierta perspectiva. es un esfuerzo inútil hacer toda una telaraña de filamentos invisibles sobre las vías.

Así que si no ponemos los hilos de catenaria, y si que ponemos los postes, obtenemos un efecto visual muy real y nos evitamos un montón de problemas, desde el mencionado de que los cables se desborden de los pantógrafos al hecho de poner una maraña de fínisimos hilos sobre las vías que impiden limpiar las vías o intervenir ante un incidente.

¿Y que hacemos con los pórticos funiculares? Yo soy partidario de ponerlos, porque dan un ambiente muy ferroviario a las estaciones y como es un tema restringido a las estaciones, no supone demasiado esfuerzo y además si en la línea ponemos los postes, en la estación debemos poner lo equivalente que son los pórticos. De nuevo tenemos la opción de utilizar las piezas prefabricadas de Märkiln, pero para mi tienen inconvenientes: En primer lugar hay dos anchos solamente, de modo que nos obligamos s poner los postes en sitios determinados, además, como están pensados para soportar su catenaria de pletinas, son demasiado gruesos y por cierto de color plateado. 

Yo lo que he hecho, es construir sobre los postes de Märklin , una estructura ("funicular", claro) de hilos negros. He utilizado sencillamente hilo de costura, de manera que seguramente son algo más gruesos de lo debido, aunque hay que tener en cuenta que los cables con los que se hacen estos pórticos en la realidad son bastante más gruesos que los de la catenaria.


En la figura anterior, podemos ver uno de estos pórticos hechos con hilo en primer plano (y se intuyen otros dos más atrás). A mi me gusta cómo ha quedado.

Por cierto, que inicialmente compré una bobina de hilo de costura de los llamados "invisibles". Pero al tratar de usarlo para ésto, me di cuenta de que, aparte de era muy incómodo de manejar, el resultado era exactamente tal como podía esperarse: invisible. Seguramente el grosor del hilo era muy real, pero yo quería que se vieran los pórticos, así que cambié al hilo normal de costura. Luego, este hilo invisible me sirvió para hacer que se movieran las barreras en el paso a nivel que comenté en el artículo anterior.

Una cuestión es que si no hay catenarias, los pantógrafos de las locomotoras se extenderán a toda su altura, tropezando con las ménsulas de los postes normales y con los hilos transversales de estos pórticos. La solución, que ya se ha comentado aquí (por un pelo)  es limitar la extensión de los pantógrafos a lo que sería la altura del hilo de contacto, y para ello se puede usar un hilo finísimo (como el famoso invisible) o incluso un cabello, pegado de forma que impida que el pantógrafo se extienda totalmente.

En la imagen siguiente vemos un tren con locomotora eléctrica parado justo antes de alcanzar el cable del pórtico. Como se ve, el pantógrafo no tropieza con el cable. 


Hacer esto en escala Z parece una labor de chinos, y ciertamente hay que tener paciencia, pero no más que para otros muchos temas en esta escala. El método que yo he usado ha sido ir poniendo hilos y tensarlos con gomas sujetas a chinchetas clavadas en la base sin atar ningún hilo a ningún otro ni a los postes. Una vez todos los hilos puestos en su lugar, con un trozo de hilo adicional hago una lazada que haga que se unan los hilos que se cruzan en un punto. Por ejemplo las péndolas se unen a los hilos horizontales así.  La imagen siguiente muestra un momento de este proceso:


Una vez que todos los hilos estaban en tensión y en su posición, he ido depositando una pequeñísima gota de pegamento de cianoacrilato en cada punto donde un hilo toca a otro y también en los puntos en que los hilos tocan los postes. Una vez el cianoacrilato perfectamente seco, he cortado todos los sobrantes y el pórtico queda terminado. Incluso alguna gotita de pegamento puede "hacer el papel" de un aislante de vidrio.

Asi ha quedado prácticamente terminada la estación, de modo que pronto voy a poder dejarla definitivamente en su lugar en la maqueta, y pasar a terminar de poner toda la vía.

domingo, 21 de febrero de 2021

Motorizacón del Paso a nivel FALLER 282730


Paso a nivel FALLER 282730 motorizado y con señalización

He pensado que voy a poner un paso a nivel en mi maqueta que está en construcción. Aunque muchas veces, este tipo de accesorios se pone cuando ya está todo probado y en funcionamiento, he preferido hacer el montaje al mismo tiempo que pongo la vía, con lo cual va a ser más fácil que tener que levantar o adaptar  parte de esta, cuando ya esté colocada. 

Como siempre, con la escala Z tenemos pocas opciones, así que creo que solo existen 2, la de Märklin  (8992) y la de Faller (282730).

Märklin 8992
Curiosamente se trata de dos soluciones muy distintas: por un lado, la de Márklin es un accesorio bastante mamotreto, y con un acabado poco realista, que (supongo) está motorizada con un motor de bobinas. En mi primitiva maqueta de escala H0, había uno de estos pasos a nivel de Märklin con motores de bobinas y tenía el fallo de que las barreras se levantaban y se bajaban a una gran velocidad, con lo cual el efecto era muy malo. Supongo que el modelo de paso a nivel para Z, que se sigue fabricando desde hace casi 50 años tiene el mismo defecto. Y además es muy caro: El precio de catálogo son 99 euros.
Buscando en YouTube he encontrado este video donde confirmamos que en efecto el movimiento de las barreras es irrealmente rápido

La otra opción es la de Faller, y en imagen siguiente vemos como queda el mismo una vez instalado. El realismo es infinitamente mejor que el de Marklin peeeeeero....¡no tiene movimiento! Claro, Faller es un fabricante de artículos de decoración para las maquetas, así que este paso a nivel es puramente decorativo.

Faller 282730

Curiosamente Faller fabrica un paso a nivel para la escala N con la referencia 222174 que es prácticamente idéntico a este y otro incluso más sencillo con la referencia 222173, ambos sin motorización, pero también tiene el modelo 222170 que si está motorizado. Por cierto, que mirando el manual de éste último modelo, me parece que han hecho un sistema muy complicado.

Así que si quería un paso a nivel bonito y motorizado para escala Z, tenía que resolver el tema por mi cuenta. La solución que he pensado es utilizar un servo de los usados en maquetas de barcos y aviones radiocontrolados que es una solución muy buena porque ya incluye un motor con su tren de engranajes y su sistema de control del motor. Ya he usado estos elementos para mover desvíos con un movimiento lento más realista que el clásico motor de bobinas. 

En el artículo  Llegan los servos describía un sencillo sistema para accionar un servo que realmente solo requiere un único circuito NE555 para producir la señal que activa el servo. Esto llevó a un circuito un poco más elaborado que aparecía en el el artículo Llegan los servos (y III) (de 20011) con un relé y el mismo NE555

Sin embargo estos circuitos adolecen del defecto de no poder controlar la velocidad a la que se mueve el servo. De hecho el servo se mueve siempre a la máxima velocidad que es capaz de adquirir, y como realmente lo que andamos buscando al utilizar un servo es tener un movimiento lento, no resulta una solución muy satisfactoria.

Así que seguí dándole vueltas al coco y en 2014 publiqué aquí otro artículo titulado Otro driver de servo en el cual aparecía ya un circuito capaz de controlar un servo permitiendo además controlar tanto la velocidad como la amplitud de movimiento.  En el siguiente video, grabado entonces, podemos ver su funcionamiento y su aplicación al movimiento de un desvío: SERV01B .

Tuve durante meses este servo a la venta en mi tienda, y lo comenté en los foros en que participo, pero parece que no tuve mucho éxito convenciendo a los compañeros de afición, ya que nadie pidió uno, así que acabé por descatalogarlo. (luego si me han pedido alguno, pero ya no he podido atender esas peticiones)

Curiosamente, el tema de mover desvíos con servos aparece con cierta frecuencia en los foros y hasta existen decodificadores para digital que manejan servos, pero en el campo analógico no hay nada que yo sepa. Las soluciones artesanales que se proponen para sistemas analógicos pasan por utilizar un Arduino para generar la señal que maneja el servo, lo cual a mi me parece matar pulgas a cañonazos, y además para modificar los valores de amplitud de movimiento y velocidad del servo hay que actuar sobre el programa del Arduino, mientras que con mi sistema, basta un simple destornillador para ajustar uno y otro parámetro, y por supuesto se puede hacer incluso mientras está funcionando. En fin... 😳

Bueno, pues me puse a buscar en la chatarra electrónica y encontré una placa de circuito del controlador de servos de 2014. No es exactamente la que aparece en el artículo anterior y en el video, sino un modelo ligeramente distinto que tenía un defecto, pero que para lo que yo yo quería, me resultó válida. Así que monté esa placa de circuito, y la probé con un servo que conservaba de la época, y funcionó todo perfectamente. 


Como se ve en el video, el montaje funciona, y además podemos ver en el osciloscopio conectado, la forma de onda del tren de pulsos que controla el servo. También se ve muy bien, como, actuando con un destornillador se varía la velocidad a la que gira el servo. Aunque no se ve en el video, el otro ajuste sirve para modificar la amplitud de giro. Así que si ponemos la velocidad en el mínimo, se puede obtener un movimiento lento de las barreras, y ajustando la amplitud de giro se controla hasta dónde se deben levantar las barreras,

Pero ahora viene lo malo. Hay que conseguir que mediante el movimiento de un servo se muevan las barreras, y desde luego el modelo de FALLER no está en absoluto preparado para nada parecido. Lo malo es que como hablamos de escala Z , todo lo que hagamos es a tamaño minúsculo así que había que buscar una solución simple y muy fácil de hacer, sin requerir una precisión de relojero.

Por si alguno de los lectores se anima. he grabado un vídeo con todo el proceso de montaje, que como se puede ver es bastante sencillo. De hecho, yo diría que para la escala N se puede hacer lo mismo en el FALLER 222174 y probablemente es más sencillo que adquirir el 222170 y montarlo con el sistema de FALLER.

Dicho en pocas palabras, el sistema consiste en ponerle a cada barrera, dos hilos (he utilizado un hilo de costura de los llamados "invisibles") uno que tira de la barrera hacia abajo, y el otro que está enganchado al contrapeso, que hace que la barrera se levante. Ambos hilos pasan a la parte inferior de la pieza de madera que sirve de base a todo el montaje, a través de dos finísimos agujeros.

Los hilos que tiran hacia abajo, se atan a unas gomas elásticas que por el otro extremo se enganchan a un alfiler clavado en la base. De este modo, las gomas, están ligeramente tensadas y hacen que las barreras tiendan siempre a estar bajadas.

El otro extremos de los hilos, se acaban uniendo en uno solo, y éste está unido a un "cabrestante" que enrolla el hilo cuando gira el servo. De esta forma, cuando el servo gira enrollando el hilo las barreras suben y tensan las gomas. Cuando el servo gira desenrollando el hilo, las gomas tiran de las barreras hacia abajo.

Un inciso: Podría haber movido directamente ese hilo con la excéntrica original del servo. Lo probé, pero eso tiene un inconveniente: Si conecto el hilo a la excéntrica, el movimiento no es uniforme, ya que cuando la posición del hilo es perpendicular a la de la excéntrica el movimiento es mucho más rápido que cuando excéntrica e hilo están en línea. En cambio si el hilo se enrolla sobre un carrete que gira, el movimiento es uniforme.

Como se ve, he buscado un mecanismo simple y la única dificultad es trabajar a la pequeñísima escala que tenemos entre manos.

Sin embargo, me he liado la manta a la cabeza, y después de comprobar el buen funcionamiento del mecanismo que mueve las barreras, he querido añadir un plus de realismo. Es sabido que en los pasos a nivel, cuando las barreras están bajadas, existe además una señalización visual, que, aunque no es igual en todos los países, suele consistir al menos en una o dos luces rojas intermitentes, y en muchos casos también algún timbre o campana. El paso a nivel de Marklin lleva unas luces rojas intermitentes que se encienden cuando las barreras están cerradas, y he querido hacer algo similar.

Pero claro, si quería poner unas luces en las señales del paso a nivel (las llamadas "cruces de San Andres") teniendo en cuenta el tamaño de las mismas tenía que poner leds SMD, y con el problema de llevar hasta ellos un finísimo cableado. Nunca he soldado un componente SMD, así que me daba bastante miedo hacer un estropicio.

Sin embargo, justamente cuando estaba buscando leds SMD en la web donde suelo pedir leds, porque tienen de todo en ese campo, (Shoptronica) encontré por casualidad que tenían a la venta filamentos de fibra óptica, lo cual me dio la idea de que podía usar un led de tamaño normal, y llevar uno de estos filamentos hasta cada señal, donde se vería la luz conducida por la fibra. Y no es más que un filamento flexible de unos 0,5 mm de diámetro, de manera que haciendo en cada señal un taladro de ese diámetro, si metía el filamento desde atrás, asomando la punta por delante, se vería la luz desde el frente.

Quedaba una duda: como "meter" la luz desde un led normal al filamento. Bueno, se me ocurrió que si hacía un pequeño taladro en la propia cápsula del led (como de 0,5 mm de de diámetro y otro tanto de profundidad) y metía en él la punta del filamento, pegada con cianoacrilato, quedaría suficientemente bien, pero una cosa es hacer un taladro para un filamento y otra hacer dos para los dos filamentos que quería. Afortunadamente conservo todavía unos leds que usaba bastante hace años que tienen la cápsula rectangular, con la parte de arriba plana. En ese tipo de cápsula es bastante fácil hacer este apaño, y en el video se ve como lo hice.

Pero faltaba una cosa: esas luces deberían ser intermitentes, y yo se cómo hacerlo, pero requiere un NE555 con su alimentación y toda la historia. Pero justamente, también encontré en la misma Shoptronica  que vendían un dispositivo diminuto (de aspecto muy parecido a los sensores Hall) que puede hacer que un led funcione de forma intermitente, así que pedí, unos cuantos para probar.

El resultado es excelente, y al final del video se ve como hice el montaje y como queda el resultado final. 


Bueno, pues aunque un poco largo, creo que ha quedado bien explicado. Cuando esté colocado en la maqueta, funcionando con trenes y con la decoración terminada, espèro poder poner una imagen del resultado final.