miércoles, 22 de octubre de 2014

Las locomotoras sin hogar y su uso en los tranvías de vapor

Recientemente se ha abierto un hilo de debate en la página Forotrenes sobre las locomotoras sin hogar en España. Creemos que se trata de una buena excusa para hablar de este tipo de locomotoras y sus posibles aplicaciones en los tranvías de vapor, pues por sus principales características (falta de emisión de chispas, etc., tal y como establecía la legislación vigente), eran, teóricamente, muy adecuadas para este tipo de ferrocarriles.

Siguiendo lo expuesto en uno de los maravillosos y exhaustivos tratados de finales de siglo sobre tranvías, el titulado La traction mecánique des tramways. Étude des différents systèmes, comparaison et prix de revient, del ingeniero francés Raymond Godfernaux, de 1898, los tranvías con tracción mecánica se pueden dividir en tres categorías según el origen de la fuente de tracción:
  • «Tranvías en que la energía se produce directamente en el carruaje mismo». Incluye básicamente la tracción vapor, excepto aquellos vehículos sin hogar.
  • «Tranvías en que se toma la energía de una estación central y se almacena en el vehículo, de modo que éste pueda efectuar cierto trayecto, al cabo del cual tiene que volver á la fábrica para renovar su provisión de energía». Incluye los tranvías sin hogar, los de aire comprimido, los de gas y los eléctricos de acumuladores.
  • «Tranvías en las que la energía se produce en una estación central, pero se distribuye á los coches por medio de conductores, á medida de las necesidades». De este tipo son los tranvías funiculares y todos los eléctricos, independientemente del modo en que el fluido eléctrico es trasladado (cable aéreo, subterráneo, etc.).

Si nos centramos en el segundo tipo de locomotoras descrito, uno de los diseños con mayor éxito a la hora de reducir o eliminar completamente la emisión de humos y chispas fue el uso de locomotoras sin hogar («sans foyer» en francés), diseño debido al ingeniero estadounidense Edouard Lamm. Se trataba, básicamente de unidades sin caldera para la producción de vapor, a las que se inyectada agua a gran temperatura, procedente de una caldera de vapor fija, para la generación de vapor en la propia locomotora, la cual, obviamente, tenía una autonomía limitada. 


Esquema de una locomotora sin hogar, tipo Francq-Lamm. Archivo autor


El principio físico en el que se basa este tipo de locomotoras es el siguiente:

Cuando la presión á la que se somete una masa de agua en ebullición disminuye sucesivamente, se produce un desprendimiento de vapor que puede accionar sobre motores.

La locomotora diseñada por Lamm se experimentó por primera vez en la línea de St. Austin-Neuilly de Nueva Orleans en 1871. Tras la muerte de éste, acaecida poco después, la introducción de su locomotora en Europa y su perfeccionamiento se debe al ingeniero francés M. Léon Francq, que en 1875 patentó su propio diseño.

Esquema de una locomotora sin hogar, tipo Francq-Lamm. Archivo autor

Entre las ventajas de dichas locomotoras, el propio inventor relacionaba las siguientes: a) la producción de vapor a bajo precio en calderas fijas, utilizando el carbón ya que proviene de las minas, b) la reducción de peso muerto, ya que la máquina no tiene combustible, c) el uso de una fuerte presión para subir las rampas, d) la reducción de personal, pues un hombre basta para conducir y controlar la locomotora, pudiendo prescindir de la figura del fogonero. La teórica economía que se deriva del uso de este tipo de locomotoras se puede cuantificar en los siguientes términos:

El gasto de jornales y material consumido en las locomotoras sin fuego es menos de 25 céntimos de peseta por kilómetro, y en las locomotoras de tranvías ordinarios asciende á 34 céntimos, ó sea un 36 por 100 más caro. Y sin embargo de ser el capital necesario para establecer una línea con locomotoras sin fuego tan sólo el 75 por 100 del que se precisa para las otras, las utilidades de las líneas cuyo sistema describimos son de cuarenta á cincuenta por ciento mayores que las obtenidas por el sistema ordinario.

Como hemos afirmado en la introducción, a causa de sus características, entre las que destacan la reducción de ruido y de chispas así como la emisión de humos, y su relativa corta autonomía, hizo de estas locomotoras un modelo ideal para el uso en las redes tranviarias, de trazados por zonas urbanas de no muy largo recorrido. Así, las pruebas de la locomotora primitiva de Francq se desarrollaron en el trazado del tranvía parisino de Saint-Augustin al boulevard Binea, de unos 4 kilómetros de longitud y, aunque no fueron muy exitosas —a causa de la fuga de gran cantidad de vapor—, el desarrollo posterior de dicho modelo tuvo cierto cierta difusión en la líneas tranviarias francesas, pues varias unidades fueron usadas en las redes de París (desde 1877), Lille (1878), Lión (1888) y Marsella (1893).


Dos vistas de locomotgoras sin hogar circulando por las calles de París. Fuente: wikipedia

Los constructores de dicho modelo fueron los fabricantes franceses Cail y Fives Lille, que construyeron una treintena de locomotoras de dos ejes, con un diámetro de ruedas de 762 milímetros y cuyos ejes estaban separados por una distancia de 1.300 mm, lo que permitía la inscripción de la locomotora en curvas de hasta 15 metros de radio.

Locomotora sin hogar tipo Francq-Lamm construida por Fives Lille. Fuente: wikipedia

La influyente Gaceta de los Caminos de Hierro publicó el año 1881 un interesante artículo en el que se detallan las características de estas locomotoras y que reproducimos a continuación:

Los proyectos para la construcción de tranvías hechos durante el último decenio han ocasionado también muchos para la de locomotoras destinadas á servir especialmente para la tracción de los coches de esos mismos tranvías en las calles de las poblaciones.

Para evitar los inconvenientes del fuego ordinario en las máquinas de los tranvías, se han hecho nuevos experimentos, y algunos de ellos que han dado resultados bastante satisfactorios. De todos los sistemas ensayados, resultan de valor el aire comprimido y el que toma el vapor de una caldera fija, para almacenarlo en el depósito de la locomotora. Los ingenieros Francq y Lamm, de París, han construido locomotoras de este segundo sistema, que están prestando servicio en los tranvías de París (entre Marly [Rueil] et Marly le Roi) y en Lille, cuya explotación está dando los resultados más satisfactorios.

La locomotora consiste en un depósito de forma cilíndrica, hecho de planchas de acero, que sirve de caldera, y el mecanismo de la máquina está colocado entre las dos gualderas longitudinales de un modo muy parecido en la construcción á la de las locomotoras ordinarias.

Antes de la salida del tren, se llena el dicho depósito de agua y se pone en comunicación con el tubo de vapor de una caldera fija establecida en la estación, ó en una casilla especial construida exprofeso para la colocación de esta caldera; y, por medio de una presión proporcionalmente alta, se calienta el agua muy pronto á una elevada temperatura. Después, se quita el tubo de vapor perteneciente á la caldera fija, y la locomotora está lista para hacer servicio. La presión disminuye poco á poco, y se forma el vapor que sirve para el movimiento de la locomotora. La uniformidad de la presión se regula de una manera muy ingeniosa, de modo que tenga 16 atmósferas al tiempo de salir y 3 al llegar á su destino. De esta manera, se regula la presión, para que tenga siempre 3 atmósferas detrás del émbolo de los dos cilindros de vapor. Pero si hay pendientes en el trayecto de la línea el maquinista puede mover la palanca y, con un solo movimiento, toda la presión se acumula en el émbolo. La disminución del calor es extraordinariamente pequeña, pues si la temperatura del aire es de 0 grados (punto de hielo) y la máquina está parada en esta temperatura cuatro horas, la disminución del calor no resulta más que de una sola atmósfera. El vapor no se escapa al aire, sino que es precipitado en un condensador de aire formado por 600 tubos aproximadamente.

Para la construcción y venta de este tipo de locomotoras D. Francq constituyó la «Compagnie continentale d’explotation des locomotives sans foyer», representada en España por el ingeniero Otto Peine.

En varias de las fuentes bibliográficas consultadas se ha afirmado, erróneamente, que algunos de los tranvías de vapor de Barcelona —especialmente la línea de San Andrés— usaron locomotoras «sans foyer» de este tipo. Desconocemos el origen de la confusión, sin duda trasmitida de autor a autor, pero lo cierto es que todas las locomotoras de vapor usadas en los tranvías de la Ciudad Condal ―y en España― eran de tipo convencional, con hogar.


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Para más información sobre este tipo de locomotoras, recomendamos la lectura de la obra FRANCQ, Léon (1892), La locomotora sin hogar. Estudio comparativo de los diversos sistemas de locomotora propuestas para la tracción de los ferrocarriles vecinales y tranvías, que se conserva en la biblioteca del Palacio Real de Madrid.

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