Tutorial descarga capacitiva (por condensador) para desvios
#1
Viendo que hay cierta confusión con esquemas, planos e información acerca del sistema de "descarga capacitiva" me he decidido a escribir un mini-tutoral que intente explicar el asunto y aportar soluciones practicas.
En primer lugar, quiero confesar, estais hablando (bueno, leyendo jeje) con un fanático de este sistema y que cree que no sólo es el mejor, sino el más conveniente. Este tutorial está dirgido a principiantes.

Un poco de teoría!

Que las cosas no vale sólo hacerlas, también es muy interesante comprenderlas, por ejemplo para adqurir conocimiento (este argumento por si sólo ya bastaría) o también para la expansión de las posibilidades y mejoras. O para personalizarlo a nuestra manera.

Bien, para empezar y ni que sea trivial, ¿Que es un desvio? Por supuesto, ;-) sabemos que es un aparato que puede bifurcar un via en dos. Pero ¿cómo es? ¿como funciona?

Vamos a ver una foto tomada por nuestro jefe Nacho del interior de un desvio muy típico, un Roco:

http://www.escalan.es/attachment.php?aid=4210

Como podemos ver, se trata de dos bobinas que por medio del electromagnetismo transforma la enegia eléctrica en mecánica.
O visto con otras palabras, dos arrollamientos de hilo de cobre que configuran un imán, dicho rápido y mal. Y de aqui puede venir la primera pregunta, quizá la más común entre los principiantes: ¿Cómo debo alimentar a los desvios con tensión continua o con alterna? Como seguramente conocemos, normalmente se hace con alterna, pero no hay ninguna razón especial. Pueden funcionar tanto en AC como en DC, la inducción electromagnética se producirá igual, a los efectos de crear un electroimán (es decir un metal que se convierte en imán solo cuando está en presencia de tensión, cancelando el efecto cuando la corriente desaparece) tanto si es en continua como en alterna.

(obviamente suceden muchas más cosas y hay diferencias muy importantes cuando se somete a una bobina a DC o AC, esto es sólo una aproximación ;-).

(A mi se me ocurre pensar que los fabricantes tienen la típica salida para alterna sólo .. por economia y ahorrar componentes. Si ya funciona con alterna, para que tengo que gastar en rectificaciones y demás?) (menos componentes, menos averias menos servicio técnico).

Ok, tenemos entonces dos bobinas colocadas simetricamente para conseguir sendos campos magnéticos cuyo trabajo efectuado moverá los espadines de los desvios ahora una posición ahora otra.

Todos conocemos que metiendo un cable mondo y lirondo directamente conectado a una pila o bateria haremos un cortocircuito como una casa. Es normal puesto que ese hilo tiene una resistencia practicámente cero. Una bobina son unas cuantas vueltas más de ese cable mondo y lirondo, configurando una resistencia muy baja. Por ejemplo, mis desvios Roco 22249 y 22251 presentan una resistencia de unos 6 - 7 ohms.

(Aqui estamos tratando a las bobinas de los desvios sólo en corriente continua o alterna de baja frecuencia, las cosas son totalmente diferentes con el comportamiento de las bobinas a altas frecuencias)

Bien, ahora si conectamos un desvio Roco a una bateria o un alimentador que nos proporcione 15 - 16V, la corriente que circulará sera (ley de ohm) entre 2,5 y 3 amperios. No es un cortocircuito ... pero es una importante corriente, ciertamente elevada. Lo suficiente para que si sometemos el desvio a un tiempo más largo que unos segundos y si el desvio no esta protegido, lleguemos a destruir por calentamiento el hilo que forma su bobina, dado que para que ella sea de pequeño tamaño (no queremos armatostes en los sufridos desvios), está compuesta por vueltas de hilo muy fino.

Es por ello que tradicionalmente los fabricantes implementan maneras para impedir la destrucción de los desvios, por mala manipulación o inexperiencia del aficionado.

Una es ofrecer los pupitres de control y accionamiento de los desvios mediante pulsadores, confiando en que el aficionado sólo presione durante el tiempo (necesariamente corto) que dure el cambio del desvio. Otra es implementar en los mismos desvios interruptores "final de carrera" que cortan la alimentación a la bobina una vez efectuado el trabajo de mover vias.

Ambas soluciones son buenas pero! no ideales. En electrónica (o incluso en todos los ambitos de la vida) es muy raro encontrarse con situaciones 'ideales' simplemente porque eso significaria encontrarse con la misma 'perfección' y bien sabemos que en el mundo real eso no existe. Siempre hay pegas, efectos no deseados o secundarios. A lo más que podemos llegar es una aproximación lo más cercana a esa situación ideal.

Bien, pues alegremonos! para asegurar una confiabilidad total y protección al desvio, a la par que un funcionamiento impecable, hemos hallado una de esas rarisimas ocasiones en que un componente o un método se aproxima mucho a esa perfección!

Y ese método no es otro que el protagonista de este tutorial. El sistema de descarga por condensador.

Muchos aficionados dada la considerable corriente que es necesaria para mover un desvio usan grandes transformadores, que necesariamente serán caros, pesados y voluminosos. Y por supuesto deben asegurar la integridad de los desvios ya sea presionando el tiempo justo para que accione el desvio y no 'queme' la bobina, o confiando en que los fines de carrera de los desvios estén siempre en estado de revista (y eso … ¿cómo lo pòdemos saber si el motor del desvio no esta accesible o a la vista?

No parece natural. Por eso a alguien se le ocurrió, seguramente dejando de lado herramientas, materiales y esquemas, y sólo pensando o mirando, observando que era lo que sucedia cuando se pone un desvio en marcha. Estimados compañeros, creo que la persona que ideó este sistema de descarga por condensador merecería el Nobel de modelismo. Dió con una solución casi perfecta!

Porque asi es. El accionamiento de un desvio no es otra cosa que casi un cortocircuito. Ni siquiera parece recomendable alimentar a un desvio con complejas fuentes como las ahora muy tipicas de ordenadores debido a que tienen demasiadas protecciones y controles que no sólo son redundantes para un desvio sino que puede que finalmente nos perjudiquen! aunque parezca contadictorio. (sucede igual con algun software comercial escrupuloso, blindan tanto su producto que a veces no es el pirata que no puede acceder sino el mismo usuario legitimo!)

Pero eso es normal, las fuentes de ordenador fueron diseñadas para controlar de manera muy precisa las delicadas tensiónes, altamente estables, que se necesitan para los circuitos digitales. Ello por supuesto no quiere decir que no se usen, antes al contrario, para circular trenes pueden ser muy adecuadas, pero no tanto para el tema desvios. ¿Y por qué no para los desvios? Porque, insistimos ;-) accionar un desvio es practicamente algo muy cercano a un cortocircuito. Este hecho, esa particularidad es la clave.

Si por ejemplo movemos tres desvios a la vez tendremos cerca de los 10A .. en un instante breve, caso que los desvios tengan finales de carrera. En estas condiciones, yo, si fuera una fuente de PC tendria muchas dudas si lo que tengo delante no es un cortocircuito ... asi que igual y por si acaso ya que me han programado de manera conservadora, cogería e interrumpiria el voltaje diciendole al usuario, "lo siento por tus datos pero apañate porque aqui yo he visto algo raro, un peazo de pulso muy cercano y breve ... no me ha hecho gracia y no he tenido más remedio que pararlo todo, no sea que haya un incendio y la fastidiemos tu y yo".

Dicen que una de las bromas o novatadas típicas en FP o primer año de ingenierias consiste en la vieja putada de lanzar un condensador recien cargado a la tensión de la red (220V) a las manos del novato. No es muy agradable! O seguro, segurisimo, los que cacharreamos en alguna ocasión hemos pegado un salto cuando por lo que sea un electrolítico de alta capacidad ha hecho corto. Menudo chispazo suelta el condenado! Menos mal que dura nada!

Pues eso es lo que necesitamos! suenen las trompetas! Es lo que 'desea' el desvio! le hemos comprendido.

La mejor solución para un desvio, que es una bobina de `hilo de pocos ohms, que necesita crear un instantáneo electroimán y que realice un trabajo mecánico de manera firme, lo mejor es soltarle una 'andanada' de corriente en un tiempo muy corto.
En mi opinión ;-)

PARTE PRACTICA


Los circuitos no son originales puesto que estan basados en todo lo que me he documentado por la red. Son circuitos probados y funcionan. En los años 80, habia una serie de libros (lo que se aprendia con esos textos ...) que publicaba la editoral Rede, se subtitulaban "circuitos comprobados" (fuera de la temática que fuera, HI-FI, automatismos ...). Es decir, el editor afirmaba -y comprometia necesariamente su prestigio- y daba fe que los circuitos eran realmente efectivos y utilizables. Pues aqui lo mismo ;-). Fuera bromas, los circuitos los he comprobado no solo teórica sino practicamente.

Vamos al tema ya de una vez, a ver circuitos prácticos!

Sólo una última cosa, para elegir directamente cual deseemos montar, veremos cuatro esquemas tanto eléctricos ("ortodoxos") y practicos, serán:

- Versión corriente alterna sin leds
- Versión corriente alterna con leds
- Versión corriente continua con leds
- Versión corriente contínua con leds

VERSIÓN CORRIENTE ALTERNA SIN LEDS


Esquema teòrico ("ortodoxo")

[Imagen: turns-CA-sense-leds.jpg]

Esquema práctico:

[Imagen: grafic-AC-sense-leds.jpg]

Conexionado de los desvios:

[Imagen: grafic-turn-AC.jpg]


VERSIÓN CORRIENTE ALTERNA CON LEDS


Esquema teòrico:

[Imagen: turns-CA-amb-leds.jpg]

Esquema práctico:

[Imagen: grafic-AC-amb-leds.jpg]

El conexionado de los desvios se hace igual que para el circuito sin leds.

En opinión del que escribre, se trata del mejor sistema y que personalmente ha elegido. Tiene la ventaja de necesitar tan sólo un cable por desvio (más el común). Aunque se trate de la versión AC, en realidad esto se refiere a la entrada de alimentación, que carga la batería de condensadores. A los desvios les llega efectivamente DC, puesto que tenemos dos diodos que rectifican a media onda, cargando a los condensadores. Podemos observar que los leds van 'directos', conectados a la tensión alterna. Esto no supone ninguna anomalia, y se ha hecho por pura economía de componentes, cierto que los leds, como todo buen diodo se pondra a rectificar y lucirá 50 veces por segundo (frecuencia de la red doméstica) pero ello no supondrá ninguna molestia, siendo casí imperceptible. Si todavía deseamos más minimalismo, podemos escoger la versión sin leds, puesto que si usamos conmutadores de palanca, su misma disposición ya nos indicará de manera visual la posición del desvio.


VERSIÓN CORRIENTE CONTÍNUA SIN LEDS


Esquema teòrico:

[Imagen: grafic2-DC-sense-leds.jpg]



VERSIÓN CORRIENTE CONTÍNUA CON LEDS


Esquema teòrico:

[Imagen: turns-DC-amb-leds.jpg]

Esquema práctico:

[Imagen: grafic-DC-amb-leds.jpg]

La versión para contínua, como podemos ver, es un poco más simple debido a que la rectificación ya nos la proporciona el alimentador. De hecho es prácticamente la misma que para alterna, si nos fijamos bien.


¿Se pueden usar pulsadores? se puede, sólo es necesario seguir este conexionado con dos de ellos:

[Imagen: grafic-pulsadors.JPG]

Comentarios para cuestiones típicas de los valores de los componentes electrónicos. En los esquemas he aplicado los valores usuales, que se ven por la red. La teoria nos dice, al respecto de las resistencias limitadoras, que aumentando su valor la corriente que circulará y cargará a los condensadores (la "residual") será más pequeña y nominalmente menos 'peligrosa'. Seria conveniente entonces lo más alta que se pueda para minimizar 'costes'. Pero tiene la desventaja que llevará más tiempo cargar los condensdores y el tiempo de espera para activar de nuevo un desvio aumentará. Si su valor es más bajo, las cosas irán mejor para el usuario pero no para la corriente "residual" indeseada que será más alta. Por lo tanto tenemos un compromiso. El valor común típico es de 1Kohm y ciertamente los valorés prácticos se mueven por ahi, entre 820 y 1,8K. Personalmente tengo una de 1,5Kohm porque soy algo maniático. En todo caso a gusto y elección.

Para el caso de los condensadores ... la verdad es que se ven de hasta 10.000 uF o incluso aficionados que usan una bateria de condensadores por cada desvio! Creo que es exagerar. Y no está del todo claro, que en la practica tanta capacidad no pueda causar algún daño. Por mis pruebas, dos condensadores de 1.000 uF son ya suficientes para mover tres desvios. En mi caso he utilizado una bateria de tres condensadores de 1.000 uF (3000 total) con resultados totalmente satisfactorios y sin practicámente tiempos de espera. Incluso, retirando la alimentación a los condensadores, éstos acumulan tanta energía que son capaces de accionar hasta tres veces seguidas los desvios. Insisto, con la alimentación quitada.




Un poco más ...

Fijemonos en el esquema de la versión DC:

[Imagen: turns-residual.jpg]

Viendo el recorrido del color verde en el esquema, si, hay un circuito cerrado, que suele inquietar a quien no está familiarizado con este sistema. Si, están circulando, a 12-15V y con 1Kohm como resistencias limitadoras unos 10 mA. Ciertamente que esta corriente "se pierde" pero no perjudica de ninguna manera a las bobinas. Es absolutamente inocua.

Esto hace al sistema de descarga por condensador garantizar la perfecta integridad de los desvios.


RESUMEN: ventajas e inconvenientes del sistema de descarga por condensador

Ventajas:

- Protección total al desvio.
- Se puede usar un transformador tan pequeño como de 0.4A directamente y sin necesidad de rectificar.
- Se pueden utilizar conmutadores normales de palanca, económicos
- Una sola bateria de condensadores es válida para una gran cantidad de desvios
- En la versión corriente alterna es posible la reducción del cableado en la maqueta ya que sólo necesita un sólo hilo por desvio.

Inconvenientes:

- hay que esperar un pequeño tiempo a la recarga de la bateria de condensadores. (normalmente menos de un segundo y diría que en maquetas no muy grandes hasta cero espera. No lo he podido comprobar pero estoy convencido)
- circula una pequeña corriente "residual" del orden de miliamperios. Por supuesto incapaz de cualquier daño.

Ejem ... sin más comentarios


Salutacions!

Responder
#2
Excelente tutorial Carles, creo que te habrás quedado sin "tinta" en el teclado, extenso y detallado.
En el último apartado que citas, en que la corriente "se pierde", recordar que todos los aparatos que no llevan desconexión física de la red, tele, ordenador, equipo multimedia, etc., tienen un consumo que también es energia que "se pierde" y no les pasa nada.
Responder
#3
Gracies Jordi,

Como comentabamos ayer, se trataba de poner recopilado y en forma un poco más ordenada lo que hemos estado hablando estos dias, este tuto tiene las aportaciones de todos.

Bona nit :-)
Responder
#4
Enorme!!!
En tu linea ... genial.
Gracias.
1 abrazo.
Salu2.

Antonio.
Responder
#5
Gracias Antonio ;-)

La verdad es que si que ha salido largo ... igual hay erratas, la idea también es un poco que sea una guia básica, que sirva para explicar e implementar el sistema. Por mi parte, por supuesto, lo declaro abierto :-)

Tnx!!
Responder
#6
Carai Carles como te explicas, te lo as currado he. Gracias por tan extensa explicación.

Ya voy empezando a comprender como funciona el sistema.

Un saludo.
Pepe
Responder
#7
Felicidaades y gracias Carles. Ya he guardado la copia correspondiente.
un saludo
Responder
#8
Que curro te has pegado, joroba si tubiesemos que pagar los tutoriales nos arruinaban, menos mal que son buenos chicos y además de hacer un trabajo de matrícula no nos cobran nada. Muchas gracias por la aportación didáctica.
Jaime
Responder
#9
Gracias, Pepe, Jose, Jaime :-)

jejeje, Jaime, nada aún pagandolos, el agradecimiento de los compañeros o lograr que se pueda no sólo utilizar sino comprender y conocer bien un sistema, el que sea, eso no tiene precio ;-)

Ademas mi idea es "lanzar la piedra" sin esconder la mano, no deseo que este "tocho" se termine ahi, sino más aportaciones, más ideas, más ... el mejor tutorial de este sistema para nuestro foro.

Lo que más cuesta en los tutoriales, hablando asi en general son los gráficos. El texto del tuto en este caso, lo he tenido despachado en poco tiiempo, mucho de él ya estaba escrito y descrito, ademas jejeje reconzco que personalmente rollo rollo .. no me falta, pero los gráficos .. si no eres demasiado buen dibujante como es mi caso .. por ejemplo! ideas para ampliar el tuto, se podrían sustituir los pésimos gráficos de los esquemas 'practicos' por algo un poco mejor facturado ... ;-)
Y por supuesto, si alguien se anima, abandono la autoria y lo firmamos todos.

Sucede que este sistema me ha gustado tanto, me ha convencido tanto, que ahora toca la fase de "proselitismo". XD.

tnx!!! a todos.
Responder
#10
Muchas gracias Carles por ese tutorial. Es perfecto, simple, y muy pedagogo, son eso tipos de tutoriales que nos hacen ir a delante, yo el primero!!!.
Todo el mundo puede armar un kit.
Basta con soldar una pieza,
Luego otra ......
Aun momento...
No quedan piezas.
OUAHHHH..
El kit esta acabado!!!!.

Carlos
Responder
#11
Carles más o menos ya lo tenía claro entre tus explicaciones y las de Jordi, pero con este último tutorial creo que ya no habra duda ninguna tanto en corriente continua como en alterna, gracias.
Responder
#12
Muchas gracias Oscar, Juan Carlos ;-). también agradezco la mención a Jordi, como bien comentas, Juan Carlos. El tutorial es no poca e imporante parte fruto de lo hablado con él, en los otros hilos.

;-)
Responder
#13
O mejor dicho, el punto estará antes del 040 en la escala de 2000

Me inclino a pensar que el valor es de 40.6 ohmios.
Salu2.

Antonio.
Responder
#14
Seguramente, Antonio :-)

son unos 400 ohms de resistencia, lo que imaginaba. La desenganchadora es como un relé. A nuestros tipicos 12-16 V circularán unos 30-40 mA. Una corriente muy normal para un relé y por lo que se ve también usual para las desenganchadoras.

Si comparamos, los Roco 22249 tienen una resistencia de sólo unos 7 ohms. Imagino que los desvios, para asegurar su confiabilidad y que muevan bien las bifurcaciones, necesitan hacer una fuerza relativamente grande.

No hay problema en alimentar a las desenganchadoras. permamentemente incluso (me atrevo a decir)

Salutacions gracias por el test :-)
Responder
#15
Nos hemos cruzado, es raro que no haya punto.
Salu2.

Antonio.
Responder
#16
Oops! tienes razón Antonio! 40 ohms

Las cosas cambian!

40 ohms, serian unos 300 mA .... y esto ya es una corriente que tira para arriba ... de todas maneras, no creo que pase nada por estar un rato más o menos largo con esa corriente.

Interesante asunto este de las desenganchadoras ...
Responder
#17
Bueno, perdón a los dos ... he terminado liándome

... o no HuhHuhHuhHuh
Salu2.

Antonio.
Responder
#18
400 ohms es un valor alto para una bobina. No sé que pensar ... estoy tomando como referencia a los relés, y sus bobinas tengo entendido no superan los 300 ohms .. yo diria que si son unos 40 ohms. Pero tomando otra vez la referencia de los reles, 40 ohms es un valor más bien bajo ... tienes razón Antonio, es importante saber donde está el punto decimal para acabar de decidirnos.
Responder
#19
Antes he escrito una respuesta, pero parece ser que se ha perdido por el camino, algo habrá pasado en el tablet, la vuelvo a repetir desde el oredenador.
No tengo a mano ninguna desenganchadora, pero mi teoria no difiere mucho de la de Carles, una desenganchadora lleva una bobina preparada para soportar durante más tiempo la corriente enviada, es un elemento que no tiene un funcionamiento instantáneo sino un tiempo algo más elevado, con su corriente nominal no debería tener problema en estar algunos segundos alimentada, pero es muy dificil tener esa nominal siempre en un valor estable, por ejemplo, si alimentamos en la franja de 12-16 v con 12 v, tendrá menos peligro y podrá mantenerse más tiempo activada, por el contrario con 16 v, el tiempo de seguridad se reducirá.
El ejemplo más cercano lo tenemos en automoción, las luces del coche funcionan a través de relé, que es accionado por el mando del volante, con el consumo de una de estas lamparas, sin relé a los 2 minutos saldría humo del volante, de noche circulamos horas con las luces encendidas y los relés son practicamente "eternos", pero la tensión de estos en condiciones normales está en 12 v + la carga del alternador que suele rondar 1, 6 v más de la batería, podemos decir que dentro de su margen de seguridad, es como los motores, uno de 12v, funciona con 10 y con 14 sin peligro, no se queman.
Por lo tanto estoy por asegurar que si podemos alimentar las desenganchadoras a través de condensadores efectuando las pertinentes pruebas capacidad/duración, en las mismas condiciones que los desvíos, con pulsador/interruptor.
Je, ya me parezco a Carles, quizá el tablet no ha enviado la respuesta por eso. Sonrisa
Responder
#20
jejeje, Jordi es que esto de los tablets y PDA ... personalmente los encuentro un poco rollo, nada como una gran pantalla y una conexión estable a la red :-)

gracias por la respuesta, super-interesante.

Yo creo que si son 40 ohms, y diria que si lo son, también concluiría como tu que se podría usar el sistema de descarga. Bueno, ahora que lo pienso, caso de no disponer de una desenganchadora, puedo probar a usar un rele, tengo unos cuantos, y elegiré el que tenga la menor resistencia. Lo conectaré a las salidas de mi sistema de descarga y os cuento, a ver lo que sale.

Tnx compañeros!!!
Responder


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