Como ya lo hemos comentado en otra de nuestras secciones, la locomotora diesel-eléctrica no es otra cosa que una "planta de corriente eléctrica sobre ruedas" que dota de energía a los motores de tracción ubicados en cada uno de los ejes de sus trucks. El motor diesel mueve un generador (cuando se trata de corriente directa) o un alternador (cuando es corriente alterna), mismo que produce la electricidad que inmediatamente es enviada a cada uno de los motores de tracción. En realidad, los motores que mueven a la locomotora son de fuerza motriz eléctrica.

Pues bien, a partir de la invención de este tipo de locomotora y su fabricación comercial en 1927 por la Ingersoll Rand, con motor Irving McIntosh (después adquirido por la American Locomotive Company o ALCO), todas las locomotoras diesel-eléctricas fueron propulsadas por motores de tracción de corriente directa o DC, como también se le conoce. Y se eligió la corriente directa por que técnicamente y al menos por mucho tiempo, fue considerada la más segura, con un polo positivo y uno negativo o uno de ida y otro de regreso. Además, era mucho más fácil poder controlar el aumento de amperaje o voltaje, según se requiriera, mediante reóstatos o potenciómetros. Por su parte, la corriente alterna era considerada mucho más peligrosa, su generación era más difícil y no se podía controlar tan eficientemente como la directa, sobre todo para realizar cambios de más amperaje (para mayor potencia) o voltaje (mayor velocidad).

No obstante lo anterior, a mediados de la década de los 1970’s, la American Locomotive Company (ALCO) hizo un experimento que puso en la mente de los fabricantes de locomotoras, al motor de tracción de corriente alterna. Según ALCO, este motor eventualmente sustituiría al motor de corriente directa en todas las locomotoras. Así, crearon la C-640 (Modelo Century 640, es decir, trucks de seis ejes y potencia de 4,000 caballos de fuerza). Al parecer en las pruebas tuvo algunas dificultades, lo que la hizo un modelo no viable en ese entonces. Se enfrentaron al problema de regular las "crestas y los valles" de la corriente alterna que era proporcionada a los motores de tracción. Al no poder controlar esta frecuencia en forma correcta, los motores de tracción no podían desarrollar su plena potencia. La tecnología en ese entonces requería que para poder tener corriente alterna de "alta calidad" (con frecuencias bien controladas) se requería de un equipo que físicamente era muy grande para ser colocado dentro de la locomotora. El proyecto fue abandonado y posteriormente, ALCO fue vendida.

Con la aparición de las computadoras personales y le microprocesador, el problema que enfrentó la ALCO 20 años atrás, pudo ser subsanado mejor de lo que se esperaba. En la década de los 1990’s, surgen las primeras locomotoras con motores de tracción de corriente directa. La Electro Motive Division de la General Motors lanza al mercado su modelo SD70MAC mientras que su contraparte, la General Electric, produce la AC4400. Ambas locomotoras demostraron ser eficientes y eran propulsadas totalmente por motores de tracción de corriente alterna.

La diferencia principal del motor de corriente alterna sobre el de corriente directa se traduce en lo siguiente:

En el motor de corriente directa, la electricidad ingresa al "rotor" (parte móvil del motor) a través de contacto físico, mediante "escobillas" o "cepillos" que mediante carbones, alimentan al conmutador. En el motor de corriente alterna, la corriente ingresa mediante "inducción" (fuerza electromagnética) sin existir contacto físico entre el conmutador del rotor y los campos eléctricos. Al no existir contacto físico entre la fuente de alimentación de corriente en los motores de corriente alterna, se cuenta con las siguientes ventajas:

• El desgaste por fricción se reduce significativamente. El mantenimiento que debe darse al motor de tracción por desgaste se puede reducir de seis meses o un año a dos años o más. Debido al espaciamiento de los mantenimientos, estos se hacen más económicos.
• En los mantenimientos se reducen piezas de remplazo ya que no existen (no hay cepillos o escobillas).
• Al no haber contacto directo como en el motor de tracción, la velocidad mínima se reduce prácticamente a "0" kilómetros por hora. En los motores de tracción de corriente directa, la velocidad mínima continuada varía de no menos de 13 kilómetros por hora, a riesgo de "quemar" los conmutadores y rotores de los motores de tracción.

Muy bien, ahora que conocemos las "bondades" de los motores de tracción de corriente alterna, ¿Qué se requiere para que esto sea posible?.

Para que una locomotora produzca la corriente alterna necesaria para ser usada en los motores de tracción, se tiene que seguir un proceso no muy sencillo que digamos, trataremos de ser lo más sencillos que se pueda.

Al igual que los motores de tracción, los alternadores, que son generadores de corriente alterna, carecen de escobillas o cepillos para poder producir la corriente. La misma se genera mediante inducción. En otras palabras, no hay contacto físico, no hay limitación en revoluciones por minuto mínimas. El motor diesel mueve el rotor del alternador principal y este, produce la corriente alterna. Sin embargo, esta corriente alterna tal como es generada, no puede ser usada inmediatamente por los motores de tracción. El motor diesel, al ser un motor de combustión interna, no tiene una marcha "uniforme" para efectos de corriente. En forma casi imperceptible aumenta o disminuye sus revoluciones por minuto, lo que impacta en la corriente que general el alternador principal. Aunque pareciera que el motor diesel tiene una marcha uniforme y continua y aunque los tacómetros nos manifiesten una lectura "uniforme", la realidad es otra muy diversa. Puede haber variaciones de más o menos 10 revoluciones por minuto que impactan en forma seria a la corriente que se genera.

Este fue el problema al que se enfrento Alco en los 70’s, no contar con "corriente alterna de alta calidad". Pero la tecnología de los 90’s, "vino al rescate" con los microprocesadores.

La respuesta sería la siguiente, el motor diesel mueve al alternador que genera corriente alterna. Esta corriente alterna es rectificada y convertida en corriente directa. Esta corriente directa es enviada a unos "inversores" de corriente que la transforman en corriente alterna nuevamente. Pero aquí es donde viene la tecnología, los inversores de corriente, son controlados mediante microprocesadores, lo que trae por consecuencia que la corriente alterna producida sea una de "alta calidad", óptima para el funcionamiento y operación de los motores de tracción. A medida que los motores de tracción requieren de mayor amperaje para desarrollar más potencia, los inversores envían la corriente necesaria óptima, sin variaciones de crestas y valles. Lo mismo ocurre cuando se requiere mayor voltaje, para desarrollar velocidad. Así entonces, lo complejo de la locomotora diesel-eléctrica no solo es producir corriente, sino que la misma, es de calidad óptima para operar sin problemas.

Además de las ventajas ya mencionadas con anterioridad (mantenimiento), ¿qué hace más atractiva a una locomotora con motores de corriente alterna sobre una de corriente directa?.

Como ya mencionamos antes, los motores de corriente directa, por su forma de operar y contacto físico con los cepillos y carbones, no permite que sus revoluciones por minuto disminuyan de un mínimo. Si un motor de corriente directa es obligado a trabajar a muy bajas revoluciones, con amperaje muy alto, la cantidad de corriente quemará el conmutador del rotor y podría hasta quemar los campos del estator del motor. A diferencia, el motor de corriente alterna, al no tener contacto directo y ser alimentada la corriente por inducción, no es imposible pero sí mucho muy difícil que eso ocurra. Por ello es que las velocidades mínimas de operación de los motores de corriente alterna son muy bajas o nulas. Yo en lo personal, viajando en 2004 en un directo Sufragio-Guadalajara, precisamente en la Pendiente de Roseta, me toco atestiguar el ir subiendo a una velocidad de 9 k.p.h. por un período de más de una hora a bordo de locomotoras General Electric AC4400. Nada malo ocurrió y subimos sin problema.