Uma locomotiva a vapor é um tipo de locomotiva , é uma máquina propulsora de ferrovias, movida por uma máquina a vapor . Este tipo de motor térmico é o mais utilizado, desde o nascimento da ferrovia até a década de 1950 . É usado ainda muito localmente em alguns países da XXI th século , especialmente para trens turísticos ou na mineração já que o combustível é localmente disponíveis a baixo custo.
Agora, porém, a maioria dos trens são rebocados por locomotivas elétricas ou térmicas (Diesel), ou são constituídos por composições autopropelidas , ou vagões , às vezes indivisíveis, integrando a motorização distribuída sob os veículos e / ou dentro dos veículos.
Foi no Reino Unido no início do XIX ° século , começa a história das ferrovias onde a primeira locomotiva a vapor foi construído por Richard Trevithick em 1804 .
A tração a vapor foi inaugurada em 12 de agosto de 1812, nas ferrovias de Middleton , Yorkshire . Estas são locomotivas de engrenagem , rebocando vagões de carvão . As locomotivas são construídas por Matthew Murray e John Blenkinsop .
O 27 de setembro de 1825foi inaugurada a ferrovia Stockton e Darlington , primeira linha aberta ao transporte de passageiros. A locomotiva é a projetada por George Stephenson .
Em 1827 , o engenheiro francês Marc Seguin aperfeiçoou a caldeira tubular, o que permitiu aumentar a potência das máquinas quase dez vezes.
Embora a tração elétrica estivesse em estudo já na década de 1880 e usada já nos anos 1900 , é na verdade a tração a diesel que leva ao desaparecimento da tração a vapor, onde a eletrificação não parece lucrativa ou não. Desejável, estrategicamente.
O pós-guerra marcou o declínio da tração a vapor, que foi concluído na maioria dos países até o final da década de 1970 . Isso é feito por meio da entrega de novas locomotivas Diesel (a era de transição na América do Norte) ou do programa de eletrificação de linha (na Europa). Locomotivas a vapor foram construídas na Europa durante este período, tentando usar novas tecnologias ( turbina a gás, por exemplo) ou novas configurações de máquinas ( programas André Chapelon na França). Eles permanecem sem descendentes. A última locomotiva a vapor foi construída na França em 1953.
Alguns países, particularmente bem dotado de recursos naturais de carvão ou de turfa , continuar a usar a principal forma de tração do vapor até o final do XX ° século , a República Democrática Alemã , a África do Sul , a China ea Índia .
A SNCF interrompeu as operações a vapor para o serviço de passageiros em 1972. 29 de março1974 , o 141 R 420 forneceu o último comboio de carga na França entre a estação de Béning e a estação de Sarreguemines .
As locomotivas a vapor também mantêm algum sucesso para linhas de alta montanha porque a tração a vapor é favorecida pela queda na pressão atmosférica devido à altitude que reduz o ponto de ebulição da água. Isso permite economia de combustível e melhor desempenho.
A locomotiva consiste em três partes ou conjuntos principais:
As reservas de água e combustível necessárias para a produção do vapor podem ser colocadas na máquina, mas muitas vezes são carregadas em uma lancha atrelada à locomotiva.
O combustível geralmente é carvão , mas também pode ser óleo combustível , madeira ou outros combustíveis.
A locomotiva é apoiada nos trilhos e os engenheiros pensaram por muito tempo que apenas o peso ( peso adesivo ) é a fonte de aderência que permite a progressão do veículo. Os eixos motrizes são especialmente carregados e as rodas vizinhas do mesmo diâmetro são acopladas com a ajuda de bielas para formar o maior número de rodas motrizes . O número de rotações por segundo das rodas motrizes impõe ao mecanismo de distribuição uma velocidade recíproca que é limitada apenas pelo diâmetro dessas rodas. Geralmente atinge 2 metros, ou mais, para máquinas rápidas e esta é uma das razões pelas quais as rodas estão fora do quadro.
Tendo em conta o comprimento necessário para o corpo cilíndrico da caldeira , as rodas de carga são muitas vezes colocadas à frente e / ou atrás, em forma de bisel ou bogie .
A própria moldura é, em geral, composta por duas longarinas em chapa recortada de grande espessura, e montadas por travessas e espaçadores, em chapa ou em caixas moldadas, e cuja rigidez garante a boa aderência da máquina.
Os cilindros são fixados às escoras, geralmente na parte externa e, às vezes, dependendo do tipo de locomotiva, entre as longarinas. A caldeira assenta em suportes distribuídos ao longo da estrutura, sendo fixada essencialmente na parte frontal, na lateral da caixa de fumos, para poder expandir-se livremente na parte posterior, na lateral da lareira.
A localização da tripulação de vôo não é a cabine, mas o abrigo. O equipamento de acionamento é instalado na parte frontal, consistindo em uma duplicata da face posterior da lareira.
A caldeira é composta pela parte traseira, corpo cilíndrico e caixa de fumos.
A parte traseira da caldeira é composta pela lareira e pela fornalha, conectadas por espaçadores.
O corpo cilíndrico contém os tubos de fumaça.
O combustível - carvão, madeira ou petróleo - alimenta o fogo pela porta da lareira, onde queima na grelha (para combustíveis sólidos). Uma alimentação semiautomática pode ser feita por um foguista . As cinzas e o clínquer se acumulam mais no cinzeiro. O ar, necessário à combustão, entra por válvulas localizadas ao nível da grelha: os registros. A abóbada da lareira força a circulação dos gases quentes por toda a lareira e limita a entrada de faíscas nos tubos. Os gases resultantes da combustão passam pelos tubos de fumos, onde transmitem o seu calor à água da caldeira e chegam à caixa de fumos, onde um guarda-cascas retém as cinzas incandescentes, antes de serem expelidos pela chaminé pelo escape do cilindro. O topo da lareira (céu da lareira), levado a alta temperatura, é coberto por uma parte da caldeira que deve ser sempre abastecida com água neste ponto, caso contrário os fusíveis de segurança irão derreter e a mistura vapor / água precipitará no lareira para desligá-lo.
O vapor, formado pela água da caldeira, concentra-se na cúpula de vapor, passa pelo regulador , é acionado a partir da cabine do motorista por meio de sua alavanca e seu eixo de controle e, por fim, chega ao superaquecedor. , Que consiste em grupos de tubos finos, inseridos nos tubos de fumaça. O vapor atinge então uma temperatura em torno de 350 ° C e, em seguida, atinge os cilindros (7) como força motriz, onde, introduzido pelo carretel, empurra os pistões alternadamente para frente e para trás.
Durante a Segunda Guerra Mundial , devido à falta de carvão, mas também de matéria-prima para motores elétricos, a Suíça equipou algumas de suas locomotivas a vapor com manobras para que a água fosse aquecida por resistências elétricas .
A entrada e a saída do vapor em ambos os lados do cilindro são reguladas pelo carretel de distribuição (6). O pistão é conectado à coronha que, por meio da haste motriz, transforma o movimento de vaivém em movimento circular. Este movimento é transmitido a todas as rodas motrizes , graças às hastes de acoplamento. A válvula de controle é ajustada para marcha à ré por meio da roda de controle do parafuso das marchas (8), que está localizada na cabine do motorista.
Trabalho de distribuição (exemplo de distribuição Walschaerts ): é através da corrediça (6) que o vapor é admitido no cilindro (7) e atua alternadamente em cada lado do pistão . A haste do pistão aciona a haste de conexão acoplada ao trem da roda motriz, por meio da extremidade articulada (5). As rodas acopladas se tornam totalmente dinâmicas.
Por meio da contra-manivela (2) calçada a 90 ° em relação à manivela motriz, uma biela oscila a corrediça de distribuição (1) na qual desliza a haste de controle do carretel (3). O movimento desta biela (3), acoplada à alavanca de avanço (4) da corrediça, permite ajustar o deslocamento entre os movimentos do carretel e do pistão. Assim, é possível ajustar a taxa de admissão do motor e também mudar de direção.
De cada lado da locomotiva, as manivelas motrizes e o sincronismo não estão em uma posição simétrica, mas são deslocados em aproximadamente 90 °, para evitar que os dois motores fiquem ao mesmo tempo na posição final, impossibilitando a partida.
Uma das deficiências da locomotiva a vapor é a necessidade de um longo tempo de preparação, antes da colocação em linha, bem como a manutenção constante após um período relativamente curto de operação.
Todas essas operações são realizadas no depósito .
A equipe de direção inclui o motorista e o mecânico . O primeiro é responsável pela produção de vapor, abastecimento da lareira e abastecimento de água; a outra é responsável por operar a própria máquina, monitorando a pista e os sinais, e "marcando o tempo". A equipa ficou no “abrigo”, virado para a “montra” composta pela face posterior da lareira, de certa forma, o tablier da máquina. Em algumas máquinas, a plataforma de conduta pode ser separada da plataforma do motorista (como no Camelback (in) ), para dar visibilidade ao motorista.
Até a existência de máquinas não marcadas (como a 141 R ), uma equipe permanece vinculada à sua máquina, por um determinado período entre as revisões.
O recorde mundial de velocidade de um trem puxado por locomotiva a vapor é detido por uma locomotiva da família Pacific A4 , de LNER , do Reino Unido : a Mallard , rebocando seis vagões e um vagão dinamométrico, a 203 km / h , em uma pista que desce ligeiramente de Stoke Bank, o3 de julho de 1938. Como outras locomotivas (alemãs, americanas ou belgas) só chegaram perto desse recorde, ele é considerado o limite para um trem puxado a vapor.
Em ordem alfabética
Entre os modelos famosos:
Alemanha Oriental, 1955 , tipo de locomotiva DR Series 23.10 .
Detalhe das rodas de uma locomotiva a vapor.
Frente a uma locomotiva Sierra 3.
Locomotivas a vapor soviéticas.
Uma obra musical de Arthur Honegger intitulada Pacific 231 , ilustra o filme cuja estrela principal é Pacific 231 E 24 Chapelon. Este curta-metragem (10 minutos), de Jean Mitry , ganhou o prêmio de melhor montagem no Festival de Cannes em 1949. A adaptação do filme é de Jean Mitry e Marc Ducouret, as imagens são de André Périé (cineasta oficial da SNCF), André Tadié, Jean Jarret e, o som, Georges Leblond. A máquina é conduzida pela equipe Gilbert Parrage / Jean Grangier. O percurso ocorre na linha Paris-Lille.
A locomotiva a vapor é um dos elementos-chave na história do romance A Besta Humana, de Émile Zola . A primeira sequência do filme de Jean Renoir , The Human Beast , inteiramente dedicado ao trabalho do motorista e do mecânico, entrou para a história do cinema.
A canção Le Petit Train , notadamente interpretada por André Claveau , é uma canção emblemática que evoca o desaparecimento das locomotivas a vapor.
A locomotiva a vapor foi até usada como peça de mobiliário na heráldica inglesa . Duas cidades inglesas ( Swindon e Darlington ) têm uma locomotiva a vapor em seu brasão, já que no passado ambas foram importantes centros de produção de locomotivas a vapor.
Existem monstros inspirados em locomotivas a vapor na franquia de televisão japonesa Super Sentai :