Abecé

Los albores de la cremallera

El año 1804, Richard Trevithick puso en marcha su primera locomotora en el ferrocarril de Merthyr a Tydville. Como se daba el caso de que había ciertas rampas -poco importantes, si se quiere-, según era costumbre entonces fue preciso que el constructor de máquinas buscase algún dispositivo especial.

Se empleaban dos medios: antiguamente las ruedas no eran lisas, sino que estaban acanaladas y, además, los carriles de fundición se colocaban sobre un zócalo de madera y las ruedas llevaban unas uñas de hierro que, al girar aquellas, se clavaban en la madera y así impedían que patinasen. Estos métodos eran demasiado expeditivos y de ello resultaba una resistencia importante y un desgaste rápido.


El ferrocarril de Middleton (Blenkinsop)

Vía del sistema del ferrocarril de Middleton.	John Blenkinsop, propietario de las carboneras de Middleton, cerca de Leeds, llegó a la conclusión de que aquel problema se podía solucionar si la máquina se dotaba de una rueda dentada motriz que pudiese engranar en la correspondiente cremallera. El 10 de abril de 1811 solicitó la patente inglesa para su nueva idea y encargó también al ingeniero Mathew Murray, de Leeds, que le construyese esta máquina, la cual se puso en funcionamiento por agosto del año siguiente: era la primera locomotora de cremallera propiamente tal.

La vía, como era usual entonces, estaba hecha con carriles de fundición dispuestos sobre traviesas de madera. En la cara exterior de uno de los carriles había, de la misma fundición, unos dientes en forma de verruga o grano en las que se engranaba la rueda dentada motriz. El accionamiento era con dos cilindros verticales de doble efecto situados sobre la caldera y el movimiento se transmitía, mediante sendas bielas, a dos puntos de un cigüeñal decalados 90° entre sí, a cuyo eje se enchavetaba el mecanismo de la rueda dentada, que iba montada sobre el mismo eje de la rueda portante. La locomotora pesaba escasamente cinco toneladas y remolcaba en horizontal 30 vagones de carbón de 94 toneladas en total a una velocidad de 5 km/h; en la rampa más pronunciada (66‰) y con la misma velocidad, podía aun remolcar 15 toneladas. El esfuerzo de tracción era de unos 1500 Kg (sic).

El motivo de que este extraordinario progreso en la construcción y explotación de los ferrocarriles ya no encontrase ninguna otra aplicación, fue debido al descobrimiento casi contemporáneo que hizo W. Blackett en unas pruebas realizadas en el ferrocarril de Wylam. En estas pruebas se demostró básicamente que el rozamiento entre el carril liso y la rueda lisa era tan importante que por sí mismo, solo y sin el concurso de dientes ni otros artificios, era ya suficiente para transmitir un esfuerzo notable, especialmente en el caso de que el movimiento se transmitiese a traves de varias ruedas de la locomotora, de manera que su peso fuese casi todo adherente. Blackett, o más exactamente su inspector de minas W. Hendley, llegó a esta conclusión el año 1814 y con esto se interrumpió nuevamente el desarrollo del ferrocarril de cremallera. No obstante, la realización de Murray antes citada, fue tan excelente que, segun escritos fidedignos, el ferrocarril de cremallera de Middleton aún estaba en servicio en el año 1838 y, después de diversos perfeccionamientos, circularon por él trenes de hasta 140 toneladas por vía horizontal.


El ferrocarril de Rimberton

Vía del ferrocarril de la cantera de Laufen (Abt).	El siguiente progreso en el desarrollo del sistema con cremallera lo encontramos unos años más tarde en Norteamérica. En 1831 se le concedió a Enner Rimber, de Rimberton, una patente norteamericana para la combinación de un dispositivo de tracción por adherencia con uno de tracción con cremallera. Su vía, en la que se usaba la cremallera, era triple. Una vía central o cremallera, situada en el centro de una vía interior sobre la que circulaban unas ruedas locas de la locomotora y que estaba dispuesta a una altura tal que entonces las ruedas de adherencia, que circulaban por una vía más exterior, quedaban suspendidas en el aire y rodaban en vacío.

Por esta vía exterior circulaban también las ruedas portantes de la locomotora y las ruedas de los vagones. Rimber no llegó a llevarlo a la práctica.

No obstante, Roman Abt, en el año 1877 y de forma independiente de las ideas anteriores, llegó a esta misma solución y tuvo la oportunidad de realizarla en el pequeño ferrocarril de una cantera de Laufen (Berna).

El ferrocarril de Madison en Indianapolis (Cathcart)

Desde entonces, los ingenieros americanos solamente contribuirían positivamente en el campo de los ferrocarriles de cremallera en dos ocasiones. En el año 1837 se construyó el ferrocarril de Madison en Indianapolis y las condiciones del terreno exigían que, poco más allá de la estación de Madison, hubiera una fuerte rampa del 59‰, de una longitud de dos kilómetros. El primer año se hizo la explotación con ayuda de caballos, pero pronto su fuerza no sería suficiente. En 1845, el constructor W. Baldwin, de Filadelfia, entregó una locomotora convencional de vapor, con un peso en servicio de 26 toneladas, pero esta máquina permitía remolcar solamente tres vagones de 33 toneladas. Después de múltiples proyectos, en los que intervino especialmente William Hoyt, de Dupont, en el año 1847 se construyeron dos locomotoras de cremallera según planos de A. Cathcart (que pertenecía a la firma Baldwin), que fueron notables por su concepción y potencia.

Locomotora de cremallera del ferrocarril Madison-Indianapolis.

Sección de la vía de cremallera del ferrocarril Madison-Indianapolis.

Estas máquinas constaban de cuatro ejes motores acoplados y accionados por un par de cilindros. En la vía poco inclinada del trazado, la máquina trabajaba como una máquina normal de adherencia, pero en el tramo más empinado se desconectaba el vapor correspondiente a la tracción por adherencia y, con ayuda de un cilindro de vapor, se acoplaba la rueda dentada a su eje motor. Este era entonces propulsado por otros dos cilindros verticales dispuestos sobre la caldera. La cremallera era de fundición y estaba fijada sobre el eje de la vía, sobe un zócalo de madera. La locomotora y el ténder juntos pesaban 54 toneladas. Como prueba, se hicieron circular trenes de hasta 170 toneladas, que recorrieron la rampa de 2145 m de longitud en 25 minutos, a una velocidad de 5 km/h. Estas máquinas estuvieron en servicio hasta julio de 1868, y entonces se sustituyeron por locomotoras de adherencia con un peso adherente de 50 toneladas y cinco ejes acoplados que, además del ténder de 16 toneladas, remolcaban un tren de 90 toneladas a una velocidad de 10 km/h.

El sistema Marsh

Finalmente, en junio de 1858, Silvester Marsh (de Chicago) presentó a las autoridades de New Hampshire el bien pensado modelo de una locomotora de cremallera, de caldera vertical, y el modelo de cremallera, que iba situada en el eje de la vía, para la subida al Mount Washington. Se concedió el permiso solicitado y por la primavera de 1866 ya se habían reunido los medios necesarios para la construcción.

Sección de la vía de cremallera sistema Marsh.

Locomotora de cremallera sistema Marsh.

Circunstancias locales y particulares, especialmente un terreno muy rocoso y también los escasos medios económicos disponibles para el proyecto, exigían mantener el coste al nivel mínimo posible. Por este motivo, toda la línea se construyó sobre un entarimado de madera bien sujeto a las rocas, sobre el que se dispusieron tres zócalos de madera. Los más externos hacían de base a los carriles de rodadura, que eran de hierro y de una sección de 12x50 mm. El zócalo central de madera soportaba la cremallera que, básicamente, tenía forma de escalera. Estaba formada per dos ángulos de hierro, de una sección de 76x76x10 mm, dispuestos a una distancia de 118 mm. Entre ambos ángulos se hallaban los dientes, de hierro redondo de 38 mm de diámetro y remachadas por los dos extremos. El paso era de 100 mm; la anchura de la cremallera era, en su base, de 270 mm, mientras que la anchura de su zócalo era de solamente 204 mm. Por tanto, los ángulos de hierro sobresalían 33 mm a cada lado del zócalo y servían de guía a dos pequeños rodillos que llevaba la máquina para impedir la elevación de la rueda dentada en todo momento. La longitud de una pieza de cremallera era de 3600 mm.

El mismo afán de simplicidad guiaría el proyecto de la locomotora, construida por Campbell & Whitner, de Boston, y que comenzó a prestar servicio el mismo año 1866. Su caldera vertical estaba suspendida por dos bulones giratorios y la máquina iba sobre dos ejes, siendo el posterior el eje motor de la rueda dentada. El movimiento era producido por dos cilindros de vapor laterales, dispuestos fuera del bastidor.

El accionamiento del eje de la rueda dentada se producía con ayuda de tres trenes de engranajes, que proporcionaban una reducción de la mitad.

Esta máquina pesaba (en el taller) 4 toneladas y circulaba por una línea de 1,5 km. de longitud, construida en un año. La rampa máxima era del 33‰ y remolcaba una carga de 5 toneladas a 4,5 km/h.

Esta máquina resultó ser en todo de construcción demasiado simple. Por eso, ya en 1867,se pensó en una de construcción más sólida, el peso de la cual alcanzó las 6,5 toneladas. Se conservó la misma disposición general, con caldera vertical, pero la transmisión de fuerza se hizo con un solo tren de engranajes. En la bajada, los cilindros de vapor funcionaban como frenos de aire, tal y como se incorporó a todas las locomotoras de cremallera posteriores. También los carriles de pasamano resultaron demasiado débiles y se les sustituyó por carriles de patín de 15 kg/m.

El 14 de agosto de 1868, Marsh invitó a ver su ferrocarril a sesenta de los mejores técnicos del ferrocarril de Norteamérica, de los cuales obtuvo toda clase de alabanzas. El mismo año quedó acabada la línea casi hasta la cima y, después de recuperar el tiempo de un pequeño descanso (primavera de 1869), toda la línea quedó ya lista para el servicio regular.

Tenía una longitud de 4536 m, una rampa máxima del 377‰ y una anchura de vía nominal de 1411 mm., siendo la pendiente media del 241‰ y el radio mínimo de las curvas de 150 m. Los trenes estaban formados por una locomotora y un coche de pasajeros de 3 toneladas de tara, con 50 asientos orientados de cara al valle.

El ferrocarril de cremallera de Mount-Washington.

En 1871 se puso en servicio una tercera locomotora en la que se mejoraron algunos detalles y, a diferencia de las anteriores, ambos ejes llevaban una rueda dentada motriz, siendo accionado cada eje por su propio par de cilindros de vapor. Finalmente, en 1875, la caldera vertical pasó a ser horizontal. El peso en servicio de estas locomotoras era de 12 toneladas y habían sido construidas por Walter Aiken.