A Tecnologia das Ferrovias – Parte 3 – As Locomotivas a Diesel

 

O Desenvolvimento da tração a diesel nas ferrovias foi lento em comparação com o rápido avanço da locomoção a vapor. Em 1896 uma pequena locomotiva construída pela Hornsby & Sons em Grantham na Inglaterra, foi a primeira a empregar o sistema de bomba de injeção para levar o combustível até a câmara de combustão a uma pressão relativamente baixa, ainda não era a ideia inovadora de Rudolf Diesel que possui todos os créditos do incrível invento.

Rudolf Diesel formou-se em engenharia em 1880, começou sua carreira em Paris na construção de uma moderna planta de refrigeração e gelo numa empresa Suíça. Em 1890 mudou-se para Berlim e continuou trabalhando na mesma empresa e nas horas vagas começou a trabalhar primeiro com vapor e desenvolver sua pesquisa sobre a eficiência térmica e a eficiência dos combustíveis.

Sua experiencia com uma máquina a vapor, usando vapor de amônia não resultou numa boa experiencia, uva vez que o cabeçote do cilindro de ferro não resistiu a pressão e explodiu durante um teste e quase o matou, deixando-o muitos meses num hospital. Foi durante este período que Diesel começou a conceituar a ideia de um motor que funcionasse com um óleo fino, que em sua homenagem se chamou, diesel.

Diesel entendia de termodinâmica e as restrições teóricas e práticas sobre a eficiência dos combustíveis, ele sabia que até 90% da energia disponível no combustível é desperdiçada em um motor a vapor. Seu trabalho em design de motores foi motivado pelo objetivo de índices de eficiência muito maiores.

Ao contrário da ignição externa aplicada contra a mistura interna de ar e combustível, o ar era comprimido internamente dentro do cilindro durante o aquecimento, para que o combustível estabelecesse contato com o ar imediatamente antes do término do período de compressão, acendendo-se sozinho. Em seu motor, o combustível era injetado no final do curso de compressão e era inflamado pela alta temperatura resultante da compressão.

Depois de 15 anos de experimentação, em 1897, Diesel realizou o primeiro motor de injeção bem-sucedido apresentando uma compressão de cilindro vertical único de quatro tempos e 25 cavalos de potência, revolucionando a indústria de fabricação de motores.

O motor diesel, como o a vapor, emprega pistões nos cilindros, mas essa é a única semelhança. A combustão ocorre nos cilindros, onde o ar que entrou é comprimido até que atinja os 540 graus centigrados e inflama o combustível injetado, a consequente explosão do gás aciona os pistões dos cilindros para baixo, criando o movimento mecânico.

Os primeiros motores a diesel eram pouco potentes e possuíam muitos acessórios pesados. Naquela época, as locomotivas a vapor puxavam trens de carga de 1.000 toneladas e trens expressos de passageiros a 130 km/h em serviços regulares.

O desempenho dos motores de combustão interna parecia ser, a princípio, um rival muito modesto, no entanto os engenheiros ficaram atraídos por sua economia e eficiência, uma vez resolvidos os problemas técnicos existentes. Entre esses problemas, um dos principais era a transmissão do movimento rotativo do motor para os eixos das locomotivas.

Numa primeira fase, o motor a diesel foi utilizado como gerador para alimentar os motores de tração com corrente elétrica. A tração elétrica estava sendo estabelecida no final do século 19, e os engenheiros podiam fazer uso das experiencias já testadas.

Durante 25 anos a locomotiva com motor a diesel permaneceu como um aspecto menor, pouco conhecido da tração ferroviária, sem, no entanto, jamais ter sido abandonado. Sua vantagem, em relação a tração elétrica, era que não necessitava de uma linha de alimentação elétrica, podendo se mover de modo autônomo, diferentemente das locomotivas elétricas.

Comparadas com as locomotivas a vapor, as máquinas a diesel eram mais eficientes do ponto de vista térmico, produziam mais força de tração no arranque, uma vez que usavam até 6 eixos motorizados, que permitiam que uma locomotiva diesel produzisse este esforço de tração, sem que as rodas patinassem, não provocavam incêndios durante a marcha e requeriam instalações e equipamentos mais simples, bem como uma quantidade menor de operadores da locomotiva, um único maquinista podia manejar 3 unidades a diesel acopladas, em lugar dos 6 homens necessários para a tração a vapor.

Em 1912 um automotor diesel-elétrico foi construído na Suécia e colocado em serviço em Estocolmo, era a primeira aplicação comercial do diesel nas linhas férreas, mas somente a partir de 1924 é que houve maiores progressos, mais precisamente nos países nos quais o sistema diesel-elétrico seria desenvolvido em grande escala.

O custo das locomotivas a diesel em torno de 100 mil dólares, representava quase o dobro do custo de uma locomotiva a vapor de manobra, mas ainda assim elas eram mais econômicas em termos de uso e rendimento, entretanto ainda não era o momento da revolução. Em 1936, nos Estados Unidos, já funcionavam 190 locomotivas a diesel em serviços de linhas secundarias, onde as locomotivas a vapor, não eram rentáveis.

Alguns anos mais tarde, a chegada dos automotores de alta velocidade mudou a percepção da tração a diesel. A GM, já uma das grandes da indústria, pesquisava o desenvolvimento de um motor a diesel menos pesado e mais potente, empregando novas ligas metálicas e estava a ponto de desafiar em grande escala, o predomínio da tração a vapor nas ferrovias.

A GM, com máquinas a diesel exaustivamente testadas de aspecto inovador e atrativo, que se inspiravam na tradição automobilística da companhia e com uma equipe de hábeis vendedores, a companhia continuou com esmerada política de assistência pós-venda e de serviços de peças de reposição, tornou a adoção das modernas locomotivas a diesel um verdadeiro sucesso.

As exigências da guerra entre 1939 e 1945 produziram mais desenvolvimento na tecnologia da tração a diesel. As linhas norte-americanas estavam sendo rapidamente convertidas para a tração diesel, desde os primeiros anos da década de 1950, e o mesmo acontecia no restante do mundo.

Desde os anos 1930, a tração a diesel vinha se impondo nos motores leves, mas agora se impunha nos trens das linhas principais e nos serviços urbanos, sem contar onde a tração elétrica havia se imposto anteriormente, como por exemplo na Itália, Suíça e Áustria. Isto significou uma importante mudança na cultura nas companhias ferroviárias: dos projetistas aos maquinistas, do pessoal de controle aos de manobras, todos deveriam aprender novas tarefas.

As oficinas, os depósitos mudaram, assim como as instalações e seus equipamentos e ferramentas. Da mesma que as companhias ferroviárias, os construtores passaram por uma fase de forte inovação. As companhias se fundiram e se associaram de forma a atender os mercados internacionais. A partir dos anos 1960, os motores e as locomotivas a diesel passaram a ser a base dos negócios ferroviários.

Uma variedade de motores a diesel, com capacidades entre 500 cavalos e 3000 cavalos de força com motores de 4 cilindros a 12 cilindros em linha ou em V, foram construídos e que superaram em força as locomotivas a vapor e atingiram velocidades semelhantes com custos operacionais menores.

A descoberta de novas ligas metálicas e mais recentemente plásticas permitiram a continuidade e o sucesso dos motores a diesel mais leves e potentes, que hoje dominam o transporte marítimo, ferroviário de carga e rodoviário. Sistemas alternativos de geração de energia elétrica em sua grande maioria utilizam motores a diesel.

As locomotivas a diesel, são uma realidade até hoje e são prioritariamente utilizadas em linhas ferroviárias, onde a eletrificação não é economicamente viável e em países que não dispõem de uma planta elétrica com capacidade de suportar toda a demanda energética necessária.

Embora o apelo por energia limpa seja um desejo de muitos governos e países, as locomotivas a diesel serão ainda muito utilizadas nos anos vindouros, pois uma matriz energética limpa precisa ser viável em custos e desta forma o petróleo, um importante combustível, que mudou o curso da humanidade, permanecerá entre nós por muitas décadas.

Finalizo aqui este artigo, e se você gostou, deixe seu comentário que terei muito prazer em ler e comentar. Até o próximo artigo sobre as locomotivas elétricas. Obrigado e grande abraço.