Sistema Abt

En 1882 Roman Abt, alumno y colaborador de Riggenbach, presentó en Luzern una patente sobre un nuevo sistema de rueda dentada. La causa directa de eso fue la inquietud del consejero Albert Schneider por la construcción de una línea en su tierra, Harz. En este caso concreto, una línea de vía estrecha no habría resultado suficiente y, por otra parte, un estudio preciso para una línea de adherencia de ancho normal dio un coste de construcción de nueve millones de marcos, lo que estaba fuera de toda posibilidad.

En este impás, A. Schneider, entonces director del ferrocarril Halberstadt-Blankenburger, acometió el estudio detallado de los ferrocarriles de cremallera en servicio con la fundada intuición de que estos tenían que ofrecer también ventajas para líneas más importantes. Su firmeza y tenacidad no podían sino tener éxito. Acabo su estudio con el convencimiento de que la explotación con cremallera podía responder a las exigencias de un ferrocarril más grande, especialmente si la locomotora podía cumplir con ciertas condiciones referentes al rendimiento y al reparto del trabajo. Así pues, se estudió a fondo los ferrocarriles de cremallera construidos hasta entonces, junto con los técnicos de cada especialidad, y el resultado fue el sistema de cremallera Abt, con su primera aplicación a la línea del Harz. Las cremalleras conocidas hasta entonces, por su naturaleza, habría que tratarlas como a «escaleras de gato» en las que se apoyaba el tren y en las que, escalón tras escalón, iba escalando la montaña. Sin embargo, Abt buscó obtener un soporte lo más uniforme posible para así transmitir el movimiento con una suavidad comparable a la transmisión por cable o por cadena. Por eso, la nueva cremallera, o mejor dicho, el conjunto de rueda dentada y cremallera, tenía que estar proyectada de manera que la transmisión fuese lo más regular posible. Roman Abt, que por haberlas estudiado conocía a fondo las transmisiones de movimiento y de potencia de las máquinas-herramientas, vio que cuando se necesitaba una transmisión regular de movimiento cadencioso que, además, permitiera trabajar con una gran potencia, se utilizaban las ruedas dentadas múltiples. Así lo observó, de hecho, en las máquinas planeadoras, los laminadores y otras máquinas- herramientas. Pese a que existían también otras alternativas para esta transmisión del movimiento y de la potencia, Abt comprendió que para el caso que le ocupaba -el ferrocarril- la más adecuada era la solución de les ruedas dentadas múltiples. En el caso del accionamiento de rueda dentada para un ferrocarril se dan precisamente las situaciones citadas y, por tanto, las ruedas dentadas múltiples tenían que dar buen resultado en este caso. Por su parte, la cremallera correspondiente debía mantener el entrelazado correcto de los dentados.

Cremallera Abt de la línea del Harz.

La cremallera Abt de la línea del Harz consta de tres placas verticales paralelas y distanciadas 35 mm. Cada placa es una cremallera sencilla con dentado evolvente, hecha con una barra de acero dulce y tenaz de sección rectangular. Estas placas se colocan una al lado de la otra de manera que cada una está decalada un tercio del paso respecto a su vecina.

Se disponen estas placas de 2640 mm de largo de forma tal que sobre cada soporte de apoyo solamente haya la unión de una de ellas, mientras que en aquel punto las otras placas simplemente pasen, apoyándose. Las placas, pues, se fijan a las traviesas mediante un soporte adecuado, el cual se introduce entre las placas y las mantiene a la separación correcta. Los soportes tienen una pestaña a cada lado, donde apoyan las placas, y unos patines inferiores que sirven para fijarlas a la traviesa. El principio del reparto del esfuerzo que encontramos aplicado a la cremallera se aplica también, naturalmente, a la locomotora sistema Abt. La rueda dentada motriz contiene no solamente sendas hileras de dientes en correspondencia con la cremallera, sino que cada máquina lleva al menos dos ruedas motrices (tres en casos de esfuerzo mayor).

Detalle de la rueda dentada de accionamiento en el sistema Abt.

Además, estas ruedas dentadas motrices están acopladas de forma entrelazada entre ellas, de manera que a cada sexta parte del paso (esto es, a cada 20 mm), se realice un nuevo engranaje. Así se obtiene una marcha muy silenciosa y suave de la locomotora en los tramos de cremallera a pesar de las desigualdades inevitables. Cada corona dentada, a fin que pueda colocarse en posición y trabajar de forma eficaz, no está unida al eje motor de forma rígida, sino a través de muelles (accionamiento elástico). Estos muelles se calculan de forma que se puedan comprimir en una cierta medida y así toda la corona resulta elástica respecto del eje donde va montada, oscilando en avance o retraso cuando por causa de irregularidades de la cremallera existiera un pequeño desfase en el instante de engranaje correspondiente.

En cuanto al reparto del esfuerzo de tracción, Abt va aún mucho más allá que sus predecesores. Aunque la adherencia entre rueda y carril sea muy variable según diversas circunstancias, entre las cuales destaca la climatología, no hay porqué renunciar totalmente a él. En las locomotoras sistema Abt, el esfuerzo de tracción que la máquina puede producir de acuerdo con su peso se emplea hasta el límite y solamente la parte suplementaria que falte se transmite a través de la rueda dentada. Por tanto, la locomotora Abt es una locomotora de adherencia con todas las ventajas e inconvenientes que le son propios. Como tal funciona a lo largo de toda la línea y el dispositivo de cremallera resulta eficaz solamente en los tramos con una inclinación más notable, que están dotados de cremallera. El accionamiento del dispositivo de la rueda dentada consta de un par de cilindros de vapor, situados entre o sobre los cilindros usuales del accionamiento por adherencia, junto con la transmisión correspondiente para accionar el eje motor de las ruedas dentadas, montadas en un bastidor a parte. Con esta separación total de los sistemas de adherencia y de cremallera se obtiene la importante ventaja de que, en cualquier punto de la línea, la locomotora puede trabajar con toda su potencia de forma eficaz. Por mayo de 1885 entró en servicio la primera locomotora de esta clase en la primera sección de la línea del Harz. El resultado fue brillante y toda la obra causó sensación en el mundo del ferrocarril, acudiendo visitantes de todas partes del mundo. En 1886 se termino por completo la línea entera. Era de ancho normal (1435 mm) y formaba parte de los ferrocarriles alemanes; todos los coches y vagones podían circular sin problemas. Su longitud es de 30.5 km., con un total de diez tramos de cremallera que suman 7,5 km., con una inclinación máxima entre el 40‰ y el 60‰ y un radio de las curvas de 240 a 300 metros. Los tramos de adherencia tienen una inclinación máxima del 25‰ y curvas de acuerdo vertical de 180 m de radio. La superestructura, de tipo usual, emplea carriles de 30 kg/m sobre traviesas de hierro. La fijación a las traviesas tanto de los carriles como de los soportes de la cremallera está hecha con grapas aseguradas con clavijas. Por lo que se refiere al cálculo de la potencia de la máquina, se tomo en consideración un tren de 120 toneladas, con una velocidad de 9 km/h en los tramos de cremallera y de 15 km/h en los de adherencia, donde, al igual que en los trenes de cremallera y por razones de seguridad, el tren ha de ser empujado (tracción por cola). El mismo año se aplicó el mismo tipo de construcción al ferrocarril industrial de vía normal en Örtelsbruch y también en una línea con vía de 690 mm. en Schieferbrüchen. En consideración a la poca potencia necesaria en estas líneas, la cremallera era solamente doble. En años posteriores se equipó con cremallera triple una sección del F.C. Puerto Cabello en Valencia (Venezuela), y en 1888 se construyó una línea de Visp a Zermatt (con una inclinación máxima del 45‰ según el proyecto con tracción por adherencia) realizada con 7,5 km. de rampas de hasta el 125‰ y cremallera doble y con los tramos de adherencia con una inclinación no superior al 27‰. La anchura de vía es de un metro, curvas de 80 m de radio (50 m en la estación de Visp) en la sección de adherencia y 100 m en la de cremallera. El peso en servicio de la locomotora era de 29 toneladas (de las cuales 21 toneladas eran adherentes), con un peso del tren de 45 toneladas. En 1889 el sistema Abt tuvo su primera aplicación genuinamente de turismo en Capolago, en el lago de Lugano, sobre el Monte Generoso (1700 m), en la frontera italo-suiza. Teniendo como modelo la línea del Pilatus, se adoptó una anchura de vía de 800 mm, un radio mínimo de 80 m y una inclinación máxima del 220‰. Al mismo tiempo, el govierno austriaco (para un enlace directo a Erzberg) y el govierno aliado de la ocupación de Bósnia-Herzegovina, decidieron la aplicación del sistema Abt para construcciones notables. La línia Eisenerz-Vordernberg en Steiermark tiene 20 km de longitud y una pendiente màxima del 71‰ (cremallera) y del 25‰ (adherència). Las locomotoras fueron aún más potentes que las de la línia del Harz, de manera que pudiesen remolcar trenes ascendentes de 120 toneladas y trenes descendentes de hasta 200 toneladas. La línea bósnio-herzegovina, de Sarajevo a Konjica, de una longitud de 56 km, con un ancho de vía de 760 mm, presenta una inclinación máxima del 60‰ en los 20 km del total de secciones de cremallera y del 15‰ en la vía normal. También el cremallera fue útil para trepar por las sierras sudamericanas con el Ferrocarril Transandino, de Santa Rosa (Chile) a Mendoza (Argentina). Y también en los Estados Unidos, donde se realizó el primer cremallera moderno, se empleó por primera vez en aquel país el sistema Abt en 1890, para subir los 4320 m del Pike's Peak, en el estado de Colorado. Esta línea tenía inclinaciones del 250‰, una longitud de 15 km y la estación inferior estaba a 2200 m sobre el nivel del mar. En rápida sucesión hubo entonces que realizar diversas líneas en Suiza, Alemania, Francia, la India, Inglaterra, Santo Domingo, España (se refiere a Montserrat), Hungría, Siria, Australia, etc., de manera que hasta el 1905 fueron en total 48 líneas, con unos 920 km de longitud, de los cuales 340 km eran con cremallera y por los que circulaban 240 locomotoras de vapor y eléctricas, con una potencia total de sesenta mil caballos. En lo que respecta al numero de placas de cremallera empleadas en cada caso, robustez y disposición para pendientes especialmente grandes, el sistema Abt permitió adaptarse a las más diversas circunstancias.

Sistema Klose-Bissinger

Casi al mismo tiempo que se construyó la línea del Harz, se emprendió en el Gran Ducado de Baden la línea de Freiburg a Neustadt, donde para salvar las diferencias de altura también se usó la cremallera.

Cremallera sistema Klose-Bissinger.

Basicamente dio a la locomotora la disposición propia del sistema Abt, empleada en la línea del Harz, con tres ejes adherentes acoplados, pero sin eje portante posterior y con dos ruedas dentadas acopladas; el peso en servicio era de unas 43 toneladas. Como cremallera se utilizó una de escalera, similar a la de Riggenbach. Consistía en dos laterales de hierro en U entre los que estaban los dientes, de sección trapezoidal, pero que no estaban remachados a los extremos, sino que se fijaban con ayuda de un collarín. A fin de que los dientes no pudiese girar, apoyaban su fondo plano en un resalte que tenían los laterales en el interior. Cada pieza se unía con la siguiente con fuertes bridas. Para que la cremallera tuviese la altura necesaria respecto a los carriles, se la fijaba a cada traviesa con la interposición del oportuno soporte de fundición.

Otra versión de cremallera sistema Klose-Bissinger.

Una cremallera similar, pero con el soporte estampado, se usó en 1890 en la línea de cremallera de St. Gallen a Gais (Suiza), y en 1892 en la línea de 2,2 km de los ferrocarriles del Estado de Württenberg, de Honau a Lichtenstein. Ambos se construyeron bajo la dirección de A. Klose. En total se han construido hasta cinco líneas con este sistema.

Sistema Locher

No muy lejos del tan visitado lago de los Cuatro Cantones (Vierwaldstatt), enfrente del Rigi, está el Pilatus, arquetipos de un verdadero macizo de los Alpes, con un panorama sobre el valle semejante al que se ve desde el Rigi, pero con vistas sobre una de las partes con montañas altas más bellas de Suiza. La configuración del terreno es muy difícil, salvaje y abrupta, mientras que en el Rigi el terreno era más favorable. Pero había que construir un ferrocarril que trepase al Pilatus, y Eduard Locher, junto con su cuñado Guyer-Freuler, se hicieron cargo de esta misión, tan excitante como difícil, y la realizaron de forma brillante en los años 1886 a 1888.

En el Pilatus no había que pensar, sin unos costes excepcionales, en emplear inclinaciones usuales y los constructores se decidieron por usar un nuevo tipo de cremallera, con dentado horizontal, de manera que la inclinación del móvil no influyese en absoluto sobre la seguridad de un engranaje correcto y seguro de las ruedas dentadas.

Sección de la vía con cremallera sistema Locher.

Esta cremallera consiste, en esencia, en una placa dentada por los dos lados y colocada de manera que al mismo tiempo engranen sendas ruedas dentadas horizontales a uno y otro lado. Esta placa de cremallera está unida a un zócalo metálico de sección trapezoidal que se fija con piezas angulares a las traviesas. La línea tiene una longitud de 4,6 km y una inclinación de hasta al 480 por mil (la más grande del mundo). No se ha hecho ninguna otra aplicación de este sistema de cremallera, pese a su buena concepción, alto nivel de seguridad y buen resultado.

Sistema Peter

Cremallera sistema Peter.	Engranaje vertical en una cremallera sistema Peter.
De concepción similar al sistema Locher, este emplea un carril con dentado horizontal, de unos 50 kg/m, y fue concebido para línas de explotación mixta. Esta cremallera está hecha de forma que admite también un engranaje vertical.

Sistema Telfener

Cremallera sistema Telfener.

En 1891, Graf Telfener se ocupaba de la construcción de una línea de cremallera en Vallombrosa, lugar romántico rodeado de pinares. Por razones económicas se eligió una variedad de placa de cremallera que se hizo en Bélgica. Esta cremallera consta de dos hierros angulares sencillos, un al lado del otro y fijados a la traviesa por sus caras horizontales, mientras que el dentado está en las caras verticales. En casos de exigencias más elevadas, entre los dos ángulos se puede interponer una placa dentada o, si es necesario, dos.

Sistema Strub

Después de que, durante unos años, un grupo de técnicos se ocupase de la construcción de un ferrocarril en el Jungfrau, uno de los picos más conocidos de los Alpes berneses, no se obtuvieron más que diseños parciales que no se realizaron nunca. Parece que estaba reservada al activo y rico industrial, presidente del consejo de administración del F.C. del Noroeste, Guyer Zeller, la empresa difícil de llevarlo a cabo, de forma que los trabajos ya habían comenzado para el verano de 1896. Como punto de partida más favorable s eligió la cima del Scheidegg (2068 m), donde está la estación del ferrocarril Wengeralp. La línea tenía que tener una longitud de unos 10 km.

Cremallera sistema Strub.

El primer tramo, de 2 km, de terreno con pendientes suaves de hasta 124 per mil, ofreció pocas dificultades de construcción y entró en servicio en septiembre de 1898. Desde entonces se trabaja en su continuación (sic); el señor Zeller esperaba alcanzar la cima en 1904, pero murió el año 1899. Actualmente (1905) hay 5 km acabados.

Ya se sabía que la línea del Jungfrau, con una inclinación máxima del 250 per mil, en su tramo superior tendría que luchar con toda clase de dificultades, incluido el glaciar. El director técnico del ferrocarril, E. Strub, presentó por este motivo un nuevo tipo de cremallera. Esta cremallera estaba formada por un robusto carril de patín al principio del cual había un dentado evolvente usual, con un paso de 100 mm. Las caras laterales inferiores del comienzo de este carril están inclinadas, de manera que pudiesen recibir unas mordazas de freno y, al mismo tiempo, sirviesen así para evitar el eventual levantamiento de las ruedas dentadas. Estas mordazas pueden ser de alguna utilidad, pero la experiencia ha demostrado que su efecto en los ferrocarriles de cremallera es limitado.

Sistema Seefehlner

Este sistema es, en realidad, una simplificación del sistema Abt para aplicar allí donde sea posible. Se sirve de una sola placa de cremallera Abt, de 50 mm de grosor, fijada en soportes, como en el sistema Abt. Entonces es esencial que las dos ruedas dentadas de la locomotora estén decaladas de medio paso para asegurar que siempre haya un diente engranado.

© Eugeni Pont, 1998