Locomotiva de condensação
As locomotivas de condensação são um tipo especial de locomotiva a vapor .
A lucratividade das locomotivas a vapor sofre em grande parte com a grande quantidade de energia necessária para evaporar a água de alimentação da caldeira. Esta energia e água são perdidas para o funcionamento quando o vapor é expelido da chaminé. Isso deu origem à ideia de recuperação da condensação da evaporação desde o início .
Tecnologia de condensação evaporativa
Já em 1854, parte do vapor de exaustão dos cilindros das locomotivas era alimentado nos tanques de água usando o sistema Kirchweger para pré-aquecer a água de alimentação. O sistema foi melhorado por volta de 1890, primeiro enviando o vapor de exaustão por tubos equipados com aletas de resfriamento . Este capacitor foi montado no teto da locomotiva. Essas chamadas locomotivas falsas foram usadas especialmente na América no tráfego de bonde urbano , mas muitas locomotivas desse tipo também foram construídas na Grã-Bretanha , Alemanha e Rússia .
Em princípio, o vapor de exaustão passava pelos sistemas de tubulação do veículo , nos quais o vapor condensava-se de volta na água por resfriamento e era então devolvido ao tanque de armazenamento. Os sistemas de tubos foram parcialmente equipados com aletas de resfriamento e foram colocados na corrente de ar para aumentar o efeito de resfriamento e, portanto, a condensação. A disposição dos tubos de arrefecimento em linhas e paralelo sobre as paredes planas longo da locomotiva propostas , alguns dos quais foram particularmente longa para este propósito, era estruturalmente particularmente vantajosa .
De acordo com o último sistema da Henschel & Sohn , até 95% da água de alimentação da caldeira poderia ser recuperada. O destilado era de grande pureza e reduzia consideravelmente a calcificação da caldeira, a chamada formação de incrustações. Além disso, as máquinas podiam percorrer distâncias maiores, dependendo do tipo de locomotiva e do local de uso, de até 1200 km, sem a necessidade de reabastecimento de água de alimentação. Outra vantagem era que a água de alimentação da caldeira era pré-aquecida a quase 100 ° C pelo calor do vapor de exaustão, o que significava que menos energia era necessária para fazer a água na caldeira evaporar.
Nas locomotivas individuais, construídas experimentalmente, com acionamento por turbina em vez da máquina a vapor de pistão , o resfriamento do vapor associado à condensação do vapor de exaustão criou uma pressão negativa na saída de vapor da turbina , o que aumentou a produção da turbina.
Nas locomotivas convencionais, o escapamento do cilindro é liberado através do maçarico para a câmara de fumaça, puxa os gases de fumaça da caixa de fogo com ele para a chaminé e ao mesmo tempo gera o sopro de escape típico da locomotiva a vapor. Na locomotiva de condensação, o maçarico foi substituído por uma turbina movida a vapor de exaustão com pás de ventoinha, que aspirava os fumos e abastecia o fogo. Portanto, nenhuma batida do escapamento pode ser ouvida do condensador. O vapor de exaustão é alimentado nos condensadores sem nenhuma partícula de cinza. No entanto, o óleo contido na exaustão do cilindro deve ser preso com separadores de óleo. O condensado pode ser removido de óleo tão bem em dois estágios que contém apenas 2 a 5 partes por mil de óleo. Com a manutenção adequada das locomotivas, esse valor pode ser mantido ao longo de todo o período operacional. A água da caldeira, no entanto, tendia a espumar porque o óleo a vapor superaquecido não pode ser completamente separado da água e se acumula mais e mais no circuito amplamente fechado se a manutenção das locomotivas for negligenciada.
O pré-aquecimento e a condensação reduzem o consumo de água em 90–95% e a economia de combustível em cerca de 10%. Ao comparar uma locomotiva a vapor normal com uma locomotiva com condensação de vapor de exaustão, não há perda significativa de desempenho devido a unidades acionadas adicionais, como ventilador e turbinas de tiragem induzida. No entanto, os custos operacionais são cerca de duas vezes mais altos devido às montagens adicionais a serem mantidas, de modo que só fazia sentido usá-lo em rotas com falta de abastecimento de água.
Formulários
Ao todo, incluindo a locomotiva de turbina a vapor, são conhecidos mais de 50 tipos de locomotivas com condensação de vapor de exaustão:
- Vagões condensados especiais foram desenvolvidos para a Ferrovia Militar do Sudão , mas os materiais operacionais continuaram a ser transportados na locomotiva, já que a locomotiva também poderia ser conduzida sem o vagão condensado.
- Um efeito colateral da condensação foi a redução do vapor de exaustão, o que foi uma vantagem na condução em túneis e em áreas urbanas. Já em 1880 , a London District Railway usava locomotivas condensadoras nos poços do metrô para não prejudicar tanto o clima para os passageiros. Máquinas semelhantes também foram usadas em outras cidades inglesas e na Viena Stadtbahn .
- Outro efeito colateral foi que as locomotivas com um dispositivo de condensação não podiam ser detectadas tão facilmente por pilotos em vôo baixo durante a guerra, especialmente em tempo frio, por causa da pluma de vapor mais baixa.
- Na década de 1920, locomotivas a vapor movidas a turbina foram testadas, como a alemã T18 1001, T18 1002 (ambas baseadas no sistema Zoelly , Suíça), T38 3225 (com uma turbina Ljungström ) e locomotivas semelhantes nos EUA , Suíça e Suécia e no Reino Unido . A fim de melhorar a eficiência da turbina e, portanto, também o desempenho, a diferença de pressão na frente e atrás da turbina teve que ser configurada o maior possível, o que poderia ser causado por uma condensação de vapor de exaustão. Quando a turbina é acionada, o vapor vantajosamente não arrasta nenhum óleo, uma vez que não há partes em contato com o vapor que devam ser lubrificadas.
- Na década de 1930, a Henschel entregou pela primeira vez locomotivas condensadoras patenteadas Henschel para a Argentina , a União Soviética e o Iraque ; mais tarde, as fábricas de locomotivas russas construíram mais de 1.400 locomotivas usando essa tecnologia.
- Na primeira metade da década de 1940, um grande número de classe 52 locomotivas do Deutsche Reichsbahn foram equipados com propostas de condensador. Eles foram inicialmente usados em zonas de guerra a leste da Alemanha, mais tarde também no norte da França e na Bélgica. Devido à falta de uma pluma de vapor, eles não chamavam facilmente a atenção das tripulações das aeronaves inimigas e também podiam ser usados em áreas onde a infraestrutura para captação de água de alimentação não estava mais disponível devido à destruição. Após a guerra , algumas máquinas da série 52 kon foram estacionadas no depósito de Mainz-Bischofsheim. Em 1950, havia 16 locomotivas com os números 1853z, 1862, 1907, 1919, 1935, 1941, 1957, 1987z, 1997, 2001, 2005, 2013, 2014, 2014, 2015, 2017, 2020, 2021, 2022 e 2024z; outras máquinas estavam estacionadas em Kirchweyhe, Duisburg-Wedau, Rosenheim, Munich-Ost e -HBf e Nördlingen, mas ficaram estacionadas até meados de 1954. Na área da GDR posterior, restaram 25 máquinas, que foram usadas na área de Cottbus e convertidas para a versão normal, mantendo o seu número de empresa. Na Alemanha, o concurso de 52 foi preservado em 1972 (fonte: Kondenslok.de), mas nenhuma locomotiva correspondente.
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- A estrada de ferro sul-africana - classe 25 percorreu longas distâncias pelo deserto de Karoo , onde reduzir o consumo de água foi de grande importância. Essas locomotivas condensadoras estiveram em uso até cerca de 1978; Em seguida, eles também foram substituídos por locomotivas diesel e elétricas em distâncias curtas, onde foram desmontadas para a versão padrão 25 NC (sem condensação) devido aos altos custos operacionais (além de dois exemplos ainda preservados hoje). Os propulsores do condensador de seis eixos foram convertidos em propulsores convencionais com um tanque de água muito grande, que poderia ser usado para distinguir as locomotivas convertidas das que foram entregues como 25 NC desde o início. Uma das duas locomotivas condensadoras preservadas, nº 3511, foi a última em serviço em 1992. A classe 25 foi precedida por uma locomotiva de teste de classe 20, e as Ferrovias da Rodésia também testaram uma locomotiva.
Sob as restrições de tamanho e peso e sobrecarregados pelas vibrações específicas nas operações ferroviárias, os custos de manutenção excederam significativamente a economia devido ao consumo reduzido de combustível. As vantagens superaram as vantagens apenas em rotas com falta de abastecimento de água e quando implantadas na guerra na Rússia, entre outras coisas, camuflando trens evitando o vapor.
literatura
- Peter Zander: Souvenirs de Maffei - sobre o desenvolvimento de locomotivas a vapor com equipamento de condensação de Henschel & Sohn, Kassel . Parte 1: Railway History No. 53 (2012), pp. 54–60.
- Hendrik Bloem, Fritz Wolff: 52 condens. Inquieto na pista de taxiamento e no Reno. In: BahnEpoche, 22 primavera de 2017, Verlagsgruppe Bahn Fürstenfeldbruck 2017, ISSN 2194-4091, pp. 36–47.
- Jan-Henrik Peters: Kassel - Schöneweide - Frente Oriental; O desenvolvimento do motor condensado para uso na Segunda Guerra Mundial . Railway history No. 12 (2005), pp. 8-25.
- Leopold Niederstraßer (Ed.): Guia para o serviço de locomotivas a vapor . 9ª edição (1957); Capítulo 7.7 "Locomotivas de condensador", pp. 384–388.
Evidência individual
- ↑ Zander.