Sistemas de tracción

Antes de entar en materia, os comento que he ajustado un par de detalles de diseño del blog. He ajustado el ancho del texto para que coincida con las imágenes y así no salga descuadrado. Y además, he incluido una mención a los derechos de autor y la licencia para copiar/distribuir/compartir cualquier cosa que veáis por aquí. Es algo que tenía pendiente desde el principio. Pero vamos a lo que nos interesa.

Para mover los trenes hay varios sistemas. Vamos a profundizar un poquito en los más usados aunque hay otros cuyo uso es muy reducido. Esos sistemas son la tracción de sangre, la tracción vapor, la tracción diesel, la tracción eléctrica y luego el resto de sistemas testimoniales como aire comprimido, turbinas, hélices y otros inventos extraños.

Tracción de sangre

Eso de la tracción de sangre que suena un poco impactante no es otra cosa que trenes (más bien vagonetas o vagones) tirados por animales. Normalmente eran caballos o mulas. Fueron muchísimos los ferrocarriles mineros que usaron este tipo de tracción para sacar las vagonetas de las minas o para moverlas en el interior de ellas. Algunas vagonetas incluso eran traccionadas por los propios mineros. Pero esto no sólo se dio en las minas, sino que también hubo ferrocarriles de sangre en otros sitios, como por ejemplo, redes de tranvía en las ciudades. Los primitivos tranvías se movían gracias a animales que tiraban de los coches del tranvía. Lógicamente, la capacidad de tracción y la potencia eran limitadísimas para lo que el ferrocarril permite, así que, en cuanto la tecnología lo permitió, se pasó a usar otros tipos de tracción más potentes.

Tranvía de tracción de sangre de la London Tramways Company de la línea Tooting-Blackfriars Bridge alrededor de 1890. Foto extraída de http://commons.wikimedia.org/wiki/File:London_Tramways_Horse_tram.jpg, donde se especifica que es de dominio público al haber caducado los derechos de autor.

Tracción vapor

El origen de la máquinas de las máquinas de vapor se remonta al año 1698, cuando el ingeniero inglés Thomas Savery inventó una bomba para extraer el agua de las minas de carbón inglesas que generaba un vacío gracias al enfriamiento del vapor. Posteriormente, en 1712, el también inglés y también Thomas, pero de apellido Newcomen, mejora la máquina de Savery incluyendo un cilindro con un pistón que se movía alternativamente por el mismo principio de la expansión y compresión del vapor por su enfriamiento. Pero estas máquinas, por su funcionamiento, tenían unas pérdidas por calor enormes (su funcionamiento se basaba en enfriar el vapor) y un rendimiento bajísimo, además de que los depósitos de agua y vapor que se podían construir en la época eran bastante frágiles, y sufrían con los cambios de temperatura.

Máquina de vapor de Newcomen. Imagen extraída de http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Newcomens_Dampfmaschine_aus_Meyers_1890.png&filetimestamp=20091105213346, donde se especifica que procede del libro Meyers Konversationslexikon de 1885-90, por lo que los derechos de autor han caducado y se considera de dominio público.

Mientras escribía las anteriores líneas, consultando documentación, me encuentro con este artículo de la Wikipedia (http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_vapor) en el que se afirma que la primera patente que existe sobre una máquina de vapor perteneció al inventor español Jerónimo de Ayanz y Beaumont y data del año 1606, cosa que me ha sorprendido bastante, ya que en la memoria popular está que las máquinas de vapor las inventaron los ingleses. Además, se da la circunstancia de que dicha máquina se usaba para extraer el agua de las minas de Guadalcanal.

Con estas premisas el ingeniero James Watt (¿adivináis su nacionalidad? Inglés, por supuesto), introduce una serie de mejoras en la máquina de Newcomen analizando dónde se producían las pérdidas de calor, y reduciéndolas, ya que descubrió, que el vapor caliente tiene más potencial que el vapor más frío. En 1769, Watt patentó su primera máquina de vapor, que construyó en 1774. A partir de ahí, todas las mejoras sobre la máquina hasta la invención del cilindro de doble efecto (que se mueve cuando el vapor lo impulsa en las dos direcciones) se le han atribuido a él.

Máquina de vapor de Watt. Imagen extraída de http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Dampfma_gr.jpg&filetimestamp=20081029144637, donde se especifica que es de dominio público en países cuyos derechos de autor caducan a los 70 años de su muerte (entre ellos, la Unión Europea).

Así las cosas, en 1804, Richard Trevithick decide aplicar la máquina de vapor de Watt a un vehículo que se mueve sobre raíles de hierro para arrastrar las vagonetas de las minas, con lo que inventó la primera locomotora de vapor. Este invento, hasta 1825, sólo se usó en las minas, ya que ese año, el también inglés George Stephenson construyó la primera locomotora de vapor (que llamó Locomotion nº 1) para el ferrocarril de Stockton a Darlington, aunque sólo para mercancías. El primer ferrocarril en usar una locomotora de vapor para viajeros fue el Canterbury-Wishtable, y el primer ferrocarril considerado "moderno" (es decir, no tan primitivo como los otros) fue el Manchester-Liverpool (parece que hablamos de un partido de fútbol) que se abrió en 1830. Estos tres ferrocarriles usaron locomotoras construidas por el propio Stephenson.

Locomotora de vapor de Trevithick. Imagen extraída de http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Coalbrookdale_loco.jpg&filetimestamp=20090910082131, donde se especiofica que es una imagen propiedad del gobierno del Reino Unido, pero que es de dominio público.

La locomotora Locomotion No.1 de Stephenson en el Darlington Railway Centre and Museum, Reino Unido. Foto de Chris55 en http://en.wikipedia.org/wiki/File:Locomotion_No._1..jpg, distribuida bajo la licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Tracción eléctrica

Aunque parezca mentira, la tracción de trenes gracias a la electricidad es anterior a la tracción con motores térmicos (diesel, en su mayoría). Y es que, la primera locomotora eléctrica la inventó un escocés llamado Robert Davidson en 1837. Se movía gracias a celdas galvánicas (una especie de baterías muy primitivas) que daban muy poca potencia. Por eso, la gran locomotora que construyó en 1839 para el ferrocarril de Edimburgo a Glasgow quedó en el olvido. Lamentablemente, no hay imágenes de esta máquina.

No fue hasta 1879 cuando un alemán, Werner von Siemens (seguro que el apellido os suena de algo) inventó el primer tren eléctrico. Y si por tren eléctrico os estáis imaginando a un niño jugando con el "Ibertren" en el suelo de su habitación haciendo que un tren dé vueltas y más vueltas a un óvalo, eso es exactamente lo que inventó von Siemens. Bueno, exactamente no, pero muy parecido. Se trataba de un recorrido circular de 300 metros de longitud en el que se movía una locomotora con tres vagones y la gente se subía en él para dar una vuelta. Eso sí, fue el primer tren eléctrico en el que la fuente de alimentación era externa al propio tren, y es que la corriente la tomaba de un tercer carril instalado en el centro de la vía.

Reproducción del primer tren eléctrico, fabricado por Werner von Siemens. Foto mía en el Deutsches Museum, Munich, en septiembre de 2010.

Y aquí, la carrera la ganaron los alemanes, puesto que lo primeros trenes comerciales con tracción eléctrica fueron los tranvías de la ciudad de Lichterfelde en 1881, cómo no, construidos por Werner von Siemens. Dos años más tarde, en 1883 se inauguraba el primer ferrocarril eléctrico de Gran Bretaña.

Aquí también hay cierta controversia, pues, dependiendo de la fuente que se consulte, los primero tranvías eléctricos fueron los de la ciudad rusa de Sestroretsk, cerca de San Petersburgo. En la propia Wikipedia, dependiendo del idioma en el que se lea el artículo, aparecen ambos datos.

Tracción diesel

Una locomotora diesel es la que se mueve gracias a un motor de combustión interna de ciclo Diesel. Esto tan raro que he dicho es que lleva un motor diesel dentro, como el de cualquier coche que veáis por la calle, pero a lo bestia.

El origen de los motores de combustión interna se remonta al año 1853 en que dos italianos, Eugeni Barsanti y Felice Matteucci (un sacerdote y un ingeniero), describieron cómo debería de funcionar un motor capaz de generar movimiento al quemar un combustible dentro del mismo (por eso lo de combustión interna). Posteriormente, en 1862, el francés Alphonse Beau de Rochas hizo una serie de estudios para mejorar el rendimiento del motor de los italianos, que era paupérrimo. Pero fue un alemán, el ingeniero Nikolaus Otto, quien, en 1886 construyó un motor de combustión interna con un rendimiento aceptable basándose en los estudios de los anteriores. Pero la gasolina tenía un problema y es que puede reaccionar muy violentamente provocando una explosión. Así que otro alemán, Rudolf Diesel se dedicó a investigar con motores de combustión interna, pero que usaran un combustible alternativo menos peligroso. Así, en 1897, construyó para la firma MAN el primer motor Diesel, que quemaba "fuel-oil" ligero, un derivado del petróleo que hoy día llamamos gasóleo.

No vamos a entrar en detalle de cómo son los motores, su ciclo de funcionamiento y demás, porque nos desviaríamos totalmente del tema de los trenes, pero sólo aclarar que en el motor Otto, o motor de gasolina, es necesaria una chispa que inflame la mezcla de combustible y aire comprimida en el cilindro, mientras que en el motor Diesel, se inyecta a alta presión una cantidad determinada de combustible dentro del cilindro con el aire comprimido y éste se inflama espontáneamente. Debido a sus diferentes características, los motores de gasolina son los más utilizados en aplicaciones ligeras, y los Diesel en aplicaciones más pesadas, como en el caso que nos ocupa, los trenes.

Las primeras aplicaciones de motores de combustión interna a los trenes datan de 1891 en que construyó una pequeña locomotora de maniobras (un motor de gasolina) pero con pobres resultados, por lo que se descartó seguir construyéndolas. En 1912 se construye la primera locomotora diesel de gran potencia del mundo, adquirida por los ferrocarriles prusianos (lo que hoy día sería Alemania, más o menos), pero tenía el problema (junto con todas las que se desarrollaron esos años) de que sus transmisiones mecánicas (como una caja de cambios, pero a lo bestia) no eran tan resistentes como necesitaban las grandes cargas del ferrocarril. Así que a un ingeniero ruso, el profesor Yuri Vladimirovich Lomonosov ideó las locomotoras diesel-eléctricas. Su primera locomotora, y por tanto la primera diesel del mundo, fue construida en Alemania por la AG für Lokomotivbau Hohenzollern bajo su dirección entre 1923 y 1924. Posteriormente, en Estados Unidos, construyeron, en 1925 la primera locomotora diesel-eléctrica del continente americano.. El siguiente hito en las locomotoras diesel es la aparición, en 1935 de la primera locomotora diesel hidráulica de gran potencia.

Foto de la primera locomotora diesel-eléctrica, construida por Lomonosov para los ferrocarriles soviéticos en 1924. Imagen extraída de http://de.wikipedia.org/wiki/S%C5%BDD-Baureihe_%D0%AD%D1%8D%D0%BB2, donde se afirma que la imagen es de dominio público al haber caducado los derechos de autor.

Y para terminar, otro apunte histórico, pero esta vez referido a nuestros ferrocarriles.

La primera locomotora de vapor que hubo en España circuló en el ferrocarril de La Habana a Güines en 1843 en Cuba (que por aquél entonces era española). El primer ferrocarril de la Península fue el de Barcelona a Mataró, que se inauguró el 28 de octubre de 1848 (por eso el fin de semana del veintitantos de octubre de cada año se celebra la Jornada de Puertas Abiertas del Museo del Ferrocarril de Madrid), y el segundo ferrocarril de la Península fue el de Madrid a Aranjuez en 1851 (por eso el Tren de la Fresa hace ese recorrido).

Réplica de la primera locomotora de vapor de la península ("Mataró"), construida en 1948 para celebrar el centenario del ferrocarril en España, mientras estaba de reparación en los talleres de ARMF en Lérida. Foto mía en noviembre de 2005.

Las primeras locomotoras eléctricas de España (en vía ancha) fueron las 7 que se construyeron para la Compañía de los Caminos de Hierro del Sur de España para el tramo Gérgal-Santa Fe (Almería) que se electrificón en 1911. Luego le seguirían la rampa de Pajares (Asturias) en 1925, la rampa de Ripoll (Gerona) en 1928 y la zona de Alsasua (Navarra) en 1929.

Locomotora eléctrica trifásica Nº 3 del Gérgal-Santa Fe. Foto mía en el Museo del Ferrocarril de Madrid - Fundación de los Ferrocarriles Españoles en enero de 2013.

Por último, las primeras locomotoras diesel de España (en vía ancha) fueron dos máquinas de maniobras que adquirió la Compañía de los Ferrocarriles de Madrid a Zaragoza y Alicante (más conocida como MZA) en 1935, cuyo plan era sustituir todas las máquinas de maniobras de vapor por locomotoras diesel, pero que fue frustrado por la Guerra Civil. En vía estrecha se hicieron los primeros ensayos con motores de combustión interna en 1908.

Primera locomotora diesel de maniobras de España de vía ancha, la 10201 (302-001) de Renfe (ex-MZA WT-201). Foto mía en el Museo del Ferrocarril de Madrid - Fundación de los Ferrocarriles Españoles en enero de 2013.

En cuanto a máquinas de línea, las primeras fueron las 1T a 4T de Talgo en 1949.

Locomotora diesel 2T "Virgen de Aránzazu" (350-002) construida específicamente para remolcar los Talgo II. Primera locomtora diesel de línea de España (en vía ancha). Foto mía en el Museo del Ferrocarril de Madrid - Fundación de los Ferrocarriles Españoles en octubre de 2009.

Y con esto, basta por hoy.