Las locomotoras de la clase 214-A de los ferrocarriles franceses fueron máquinas con disposición de ejes 2'D1', h4v, (denominada "Mountain" en América), siendo las mas grandes y potentes de su época en la vías europeas. Su diseño corresponde al sistema "De Glehn", la caja de fuegos era de tipo "Belpair" y el chasis articulado del tipo "De Bousquet".
En 1922, la entonces "Compagnie des chemins de fer de l' Est" (Compañía de los Ferrocarriles del Este, referida como Est) planeó la adquisición de un nuevo tipo de locomotora de trenes expresos de alto rendimiento para hacer frente al creciente volumen de tráfico. En la sede central de París, los Est diseñaron el primer prototipo de una locomotora basada en las filosofías de los renombrados ingenieros Jean Gaston Du Bousquet, Alfred George De Glehn y Alfred Jules Belpaire.
La nueva locomotora debía alcanzar una velocidad máxima de 120 km/h y ser capaz de transportar un tren de 700 toneladas a 115 km/h en llano. Para cumplir estos requisitos, debía alcanzarse una potencia continua de al menos 2000 kW (2720 CV), teniendo en cuenta la fricción de rodadura prevista. El objetivo era aún más ambicioso: poder arrastrar 800 toneladas de carga a 80 km/h en pendientes de 5 milésimas. Para ello se requerian 2600 kW (3540 CV), un enorme valor para una locomotora de vapor.
El peso de una unidad generadora de vapor para la potencia requerida debía repartirse sobre al menos seis ejes para no sobrepasar el peso máximo sobre cada uno de ellos. Para que la locomotora puediese acelerar adecuadamente bajo carga, su peso de adherencia debería ser aproximadamente el 10% de la capacidad de remolque prevista: para las 700/800 toneladas requeridas, se requería un peso de adherencia de 70 a 80 toneladas, lo que a su vez requería al menos cuatro ejes impulsados. Las fuerzas de aceleración y centrífugas de las masas giratorias de las bielas, del sistema de control y de los cilindros fijan límites físicos a la velocidad máxima alcanzable de las ruedas motrices: para mantener el desgaste del sistema mecánico dentro de unos límites razonables, la velocidad debería ser significativamente inferior a 350 rpm en funcionamiento continuo. Si una locomotora podía alcanzar una velocidad de 120 km/h a pesar de estos datos básicos, era obligatorio un diámetro de la rueda motriz de al menos 1,9 m. Teniendo en cuenta todos estos aspectos, desde el principio quedó claro que una locomotora con tales prestaciones sería enorme, al menos para las normas europeas.
Para mantener la distancia total entre ejes lo más pequeña posible, los cuatro ejes de accionamiento y acoplamiento necesarios se agruparon al máximo para formar una sola unidad. La gran distancia total entre ejes de 6,15 m era el resultado del diámetro de las ruedas motrices y, por supuesto, una limitación en cuanto a la capacidad de la locomotora para negociar curvas. A diferencia de lo que sucedió unos años más tarde con la BR 06 alemana, que dispuso de bogies delanteros y traseros, a la 214A se le dotó de un bogie delantero, pero sólo un eje trasero. ¡Después de todo, el vehículo debería caber en las plataformas giratorias francesas!. Sin embargo, dado que los ejes del bogie delantero sólo tenían características de amortiguación, pero no de guiado, los ejes de accionamiento y de acoplamiento deberían asumir la tarea de guiar a la locomotora sobre los raíles. Sólo los ejes sin holgura lateral fijados al bastidor de la locomotora garantizaban una buena guía de la vía. Para poder conducir el alto peso de la locomotora de más de 100 toneladas, todos los ejes impulsados deben asumir dicha tarea. Para garantizar una capacidad de curvatura mínima a pesar de los cuatro ejes fijos montados en el bastidor, se eligió un bastidor flexible según el sistema "Du Bousquet". El efecto elástico del bastidor flexible favorecía un funcionamiento en línea recta muy preciso y, al mismo tiempo, proporciona una buena amortiguación lateral. En las curvas, sin embargo, los ejes 2 y 3 presionan adicionalmente las pestañas exteriores de los ejes 1 y 4 contra la cabeza del raíl. El eje 4 apenas se ve influenciado negativamente, ya que el ángulo de aproximación tangencial positivo hace que el eje se mueva contra el centro de la curva, lo que alivia la carga sobre la pestaña de la rueda. Sin embargo, en el eje 1 ocurre lo contrario: el ángulo de aproximación tangencial negativo combinado con el gran diámetro de la rueda puede dar lugar a condiciones extremadamente desfavorables en lo que se refiere al desgaste de la pestaña, incluso sin carga adicional. Por esta razón, las pestañas de la rueda del eje 1 se alivian en gran medida de la carga por efecto del bogie delantero al girar.
Debido a las dimensiones requeridas, la cámara de combustión sólo podía colocarse detrás del conjunto de ruedas motrices. El peso excesivo correspondiente es soportado por un eje de arrastre. Todas estas consideraciones condujeron casi inevitablemente a una locomotora con la disposición de 241 (2' D1') ejes, que en Estados Unidos se denominó "Montaña". En Europa no sólo debería ser la primera, sino también la "Montaña" más grande y fuerte jamás construida.
Los ingenieros de Est también se basaron en la filosofía de Jean Gaston Du Bousquet a la hora de diseñar los sistemas de suspensión: en la construcción del chasis no se utilizó la compensación de la presión entre ejes individuales. Se argumentó que un tren de rodaje de resortes suaves sin compensación de la presión del eje hace que el bastidor de la locomotora se hunda menos en superficies de rodadura desiguales que en el caso de los trenes de rodaje con compensación. De hecho, al utilizar el chasis de Busquet, se observaron excelentes características de conducción en pistas cortas a bajas velocidades.
Este diseño tuvo un efecto desfavorable en elevaciones bruscas de la vía (que se producen muy raramente) en las que toda la fuerza de aceleración vertical sobre el bastidor de la locomotora debe ser absorbida por un solo eje y no puede distribuirse en los demás. Además, no hay una distribución uniforme de la presión del eje en todo el conjunto de ruedas en rampas acentuadas.
Las fuerzas de aceleración de los pistones y bielas exteriores siempre provocan un movimiento oscilante durante la marcha. En el caso de un accionamiento sobre dos ejes la masa de los cilindros de alta presión externos puede fijarse relativamente lejos detrás del bastidor principal, con una gran distancia al primer eje de guía y relativamente cerca del centro de gravedad de la locomotora. El movimiento oscilante se minimiza de esta manera, lo que favorece la estabilidad del vehículo y por tanto la protección del chasis y de la superestructura. El ángulo de inclinación de los cilindros internos de baja presión situados en la parte delantera del bastidor puede mantenerse bajo gracias a que trabaja sobre el primer eje accionado. Esto minimiza el impacto de las fuerzas verticales de las bielas sobre el cigueñal, que siempre interactúan con el mismo eje. Además, El uso de un acoplamiento muy corto y por lo tanto ligero, que minimiza las fuerzas centrífugas del motor, también aumenta la calidad de marcha de la locomotora. Para lograr la compensación de masa de todos los pistones y bielas móviles en locomotoras de cuatro cilindros, se colocaron los cilindros de alta y baja presión con una desviación de 180° y se les permitió correr uno contra el otro. Los de los cilindros de baja y alta presión, que ahora siempre funcionan en sentido contrario, fueron compensados en gran medida por el sistema de accionamiento de un solo eje (con cigueñal), según Von Borries. Los cojinetes de los ejes y el bastidor de la locomotora sólo se cargan con la fuerza de carga y la fuerza motriz causada por el par. En el caso de la tracción de dos ejes, en cambio, el flujo opuesto de fuerzas entre los dos ejes de accionamiento se transmite a través de los cojinetes de los ejes y el bastidor principal, lo que requiere una construcción del bastidor más estable y aumenta el coste de mantenimiento del vehículo.
Belpair constató que incluso los gases volátiles del combustible tenían que ser completamente quemados dentro de la caja de combustión antes de entrar en las tuberías de humo y vapor de la caldera para obtener una temperatura de combustión óptima y por lo tanto una eficiencia máxima del proceso de combustión. La longitud de la llama se definió por el tipo de combustible, su cantidad y el flujo de aire en la caja de combustión. La mayor parte del tiempo las llamas del fuego resultaban demasiado largas o el camino de la llama demasiado corto. Por lo tanto, el camino desde la rejilla hasta la pared de las tuberías se extendía a menudo artificialmente mediante una pantalla contra incendios. Cuando observó que las llamas eran demasiado cortas a pesar de la pantalla, Belpair retrasó la posición de la pared de las tuberías dentro de la larga caldera. Al mover la pared de las tuberías, Belpair cambió la relación entre la superficie de calefacción directa e indirecta. Esta relación es responsable del contenido de humedad del vapor. El contenido de humedad disminuye al aumentar la superficie de calentamiento directo y disminuir la superficie de calentamiento indirecto. Por este motivo, las superficies de calentamiento directo relativamente grandes eran especialmente populares en locomotoras de vapor húmedo. Usando vapor caliente, hubo que encontrar un compromiso con el sistema Belpair, ya que se desea un alto contenido de humedad de vapor en el sobrecalentador debido a la mejor transferencia de calor. Además en la cámara de combustión Belpair el área de superficie del sobrecalentador puede resultar reducido.
El diseño de la cámara de combustión que lleva el nombre de Belpair fue muy popular en Estados Unidos, donde se utilizaban muchas locomotoras de vapor extremadamente potentes. Las únicas razones por las que una cámara de combustión Belpair no era adecuada en locomotoras mas pequeñas eran el espacio disponible y los costes de producción enormemente altos, ya que el esfuerzo de estabilización mecánica de las enormes cámaras de combustión con la ayuda de montantes y anclajes de techo era muy grande.
La fabricación del prototipo por los diseñadores de los Est se realizó en los talleres ferroviarios de Epernay: el 17 de enero de 1925 se entregó el prototipo y se puso en funcionamiento con el número 41001. Tras numerosas pruebas y algunos cambios de diseño, la factorías francesas "Ateliers de Fives" en Lille (Fives-Lille), "Société française de constructions mécaniques" en Denain y "Batignolles-Châtillon" en Nantes produjeron una serie de 89 locomotoras desde 1930 hasta 1934. De 1931 a 1932 40 unidades del Est fueron puestas en servicio con los números de serie 241-002 a 241-041. En aras de un concepto de numeración uniforme, el número del prototipo también se cambió de 41001 a 241-001.
Las 49 unidades restantes se destinaron al entonces ferrocarril estatal francés "Chemins de fer de l'État" y se les asignaron los números 241-001 a 241-049.
Los ETAT no quedaron satisfechos con este tipo de locomotora: el desgaste de los rieles causado por el alto peso por eje y la construcción relativamente rígida fue la razón decisiva para la venta de las 49 máquinas a los Est.
En 1938, año de la fundación de la SNCF, las 90 locomotoras de la antigua Est pasaron a formar parte de la nueva flota: a partir de entonces, las locomotoras operaron con los números 241-A-1 a 241-A-90.
La 241-A-4 permaneció en Alemania del Este después de la Segunda Guerra Mundial. Recuperada del depósito de material dañado de Greifswald fue convertida al uso de carbón pulverizado en la RAW de Zwickau tomando el número 08 1001. La locomotora estuvo adscrita al depósito Bw Dresden-Altstadt desde diciembre de 1953 y se utilizó en el servicio expreso Dresden-Berlin. En 1955 la locomotora fue dada de baja después de sólo 34000 km de servicio.
Durante su servicio en la SNCF, los 241-A se utilizaron principalmente en las líneas del este de Francia, París - Estrasburgo - París - Basilea.
Entre 1960 y 1965, después de unos 30 años de servicio, la SNCF sustituyó las locomotoras del tipo 241-A por locomotoras diesel más modernas. La mayoría de estas locomotoras acabaron sus días convertidas en chatarra. Sólo dos unidades han sobrevivido para la posteridad: la 241-A-1 en el museo del ferrocarril de Mulhouse (Francia) y la 241-A-65, que ahora se encuentra en Suiza.
Prototipo | Producción | ||
Unidades | Est 241 001 /SNCF 241-A-1 | Est/ETAT 241 002 a 241 090 SNCF 241-A-2 a 241-A-90 | |
Años de construcción | 1925 | 1930-34 | |
Constructores | Est | "Ateliers de Fives" en Lille (Fives-Lille), Lille, "Société française de constructions mécaniques" en Denain, "Batignolles-Châtillon" en Nantes | |
Longitud entre topes | 25760 mm | 26300 mm | |
Distancia entre ejes total | 21400 mm | ||
Distancia entre ejes | 6150 mm | ||
Peso | 110 t + 30,9 t = 140,9 t | 109,5~112,6 t + 30 t = 139,5~142,6 t | |
Peso de servicio | 120 t + 72,9 t = 192,9 t | 120~122,6 t + 72,9 t = 192,9~195,5 t | |
Peso de adherencia | 76,5 t | 77~78,5 t | |
Peso del ténder | 30,9 t | 30 t | |
Peso de servicio del ténder | 72,9 t | ||
Reserva de carbón | 7 t | 7,9 t | |
Capacidad de agua | 35 m3 | ||
Diámetro de las ruedas motrices | 1950 mm | ||
Diámetro de las ruedas delanteras/traseras | 920 / 1080 mm | ||
Motores de vapor | Motores compuestos de cuatro cilindros del tipo "De-Glehn" | ||
Diámetro de los cilindros de alta presión | 425 mm | ||
Diámetro de los cilindros de baja presión | 660 mm | ||
Carrera del pistón de los cilindros de alta presión | 720 mm | ||
Carrera del pistón de los cilindro de baja presión | 720 mm | ||
Transmisión | Walschaerts/Heusinger, válvulas deslizantes | ||
Superficie de rejilla | 4,43 m2 | ||
Superficie de calefacción | 223,2 m2 | ||
Superficie del sobrecalentador | 70 m2 | ||
Superficie total de calefacción | 293,2 m2 | ||
Presión de la caldera | 16 bar, 17 bar | 18 bar | |
Potencia indexada | 2450 hp | 2800~3500 hp (dependiendo de la fuente) | |
Esfuerzo de tracción | 137,5 kN | 176 kN | |
Velocidades máximas | 120 km/h, 105 km/h, 110 km/h | 110 km/h |
La 241-A-65, número de fábrica 4714, fue entregada por los talleres de Fives-Lille a los ETAT el 16 de agosto de 1931 como la primera de un lote de 49 locomotoras con el número 241 001. Fué asignada al depósito de Batignolles, atendiendo principalmente servicios en la línea Cherbourg - Le Havre. El 1 de marzo de 1939, una vez nacionalizados los ferrocarriles privados en Francia, la locomotora pasó a la recién creada SNCF, que la registró con el nuevo número 3 - 241 A 1.
Con la ocupación de Francia por las tropas alemanas durante la Segunda Guerra Mundial muchas locomotoras francesas fueron requisadas por el Reichsbahn alemán. La 241-A-65 presumiblemente encontró un nuevo alojamiento en el depósito ferroviario de Erfurt. Durante los años siguientes, la locomotora sirvió a la línea Bebra-Leipzig. Una vez concluida la guerra, la 241-A-65 volvió al inventario de la SNCF el 27 de enero de 1946. Después de sólo un año de estancia en los depósitos de Le Mans (Région Ouest) y Chaumont (Région Est) fué renumerada como 1 - 241 A 301, aunque este número no resultó el último: A partir del 24 de mayo de 1950, la locomotora tomó la numeración 241-A-65, que sigue siendo válida hasta hoy en día.
El 23 de julio de 1965, la 261-A-65 fue puesta fuera de servicio, pero se le permitió vivir una modesta existencia como locomotora de calefacción en el depósito de Chaumont hasta mayo de 1968. En ese momento, Armin Glaser, residente en Zúrich, salvó a la locomotora de la demolición adquiriéndola con el apoyo del gerente de depósito de Chaumont y transportándola a Suiza.
Después de una reparación puramente cosmética realizada por la inspección en el depósito de Zúrich de los ferrocarriles federales suizos, la locomotora se incluyó en los objetos expuestos en el Museo Suizo de Transporte de Lucerna a partir de 1978.
En 1982 fueron el Oswald Steam de Samstagern, y en 1989 el antiguo "Club 241-A-65", los que tomaron el relevo y la trasladaron finalmente a St. Sulpice al "Vapeur Val-de-Travers" (VVT).
A finales de 1996, la locomotora fue sometida a una revisión exhaustiva en la planta de reparación de los DB en Meiningen. El 1 de septiembre de 1997, la 241-A-65 volvió a estar bajo presión por primera vez en 32 años. Tras la restauración oficial por parte de los expertos alemanes, se presentó al público el 1 de noviembre de 1997 con un viaje inaugural.
Después de los trabajos de reparación en la DB-Observationswerk Meiningen, la 241-A-65 ha sido aprobada para su circulación en las redes ferroviarias de Suiza, Alemania y Francia.
¡Esperemos que la locomotora de vapor europea operativa más grande que queda se conserve durante mucho tiempo!
El vehículo es cuidado por el club "Verein 241-A-65" fundado especialmente, cuyo presidente es el propietario de la máquina. La locomotora se puede alquilar en el depósito de RMT en Burgdorf desde principios de mayo de 2000.
Con ocasión de la celebración de la Internationale Modellbahn Ausstellung (IMA) en septiembre del 2107 se anunciaron los modelos de la 241-A-65 para Märklin (39241) y Trix (22941). Estas reproducciones, realizadas con la colaboración del club 241-A-65, propietario de la locomotora, presentan un alto nivel de detalle y manufactura, y aún no están disponibles en el momento de la publicación de este artículo.
En este vídeo podemos ver su presentación en el IMA el 15 de septiembre.
El modelo está dotado de un descodificador mfx+/DCC con multitud de funciones de sonido e iluminación, y lleva un fumígeno instalado de origen:
- Luces frontales, luz en cabina, pilotos luminosos en el rodaje y luces de maniobras.
- Sonidos operacionales de vapor, silbato, frenos, silbato de maniobras, expulsión de vapor, vibración de rejilla, bombas de aire y de agua, inyectores, paso por juntas de railes, aviso de partida, expulsión de arena, válvula de seguridad y anuncios de estación.
- Este artículo es una traducción del original publicado en la página sobre la 241-A en el sitio Eisenbahn & Nostalgie.
- La 241-A-65 en la página voisin.ch.
- Páginas en Wikipedia sobre el prototipo,
- y las máquinas de producción.
- Presentación de la 39241 de Märklin.
- Folleto sobre la 39241.