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SCHEDE TECNICHE
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Locomotive dimenticate
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La prima locomotiva a turbina a gas del mondo
Dati tecnici
Indice dei contenuti
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La prima locomotiva a turbina a gas del mondo
Verso la fine degli anni trenta, la Brown Boveri & Cie. AG (BBC, oggi ABB risp. Alstom) volle chiarire se le turbine a gas fossero adatte anche per locomotive, ed in particolare se era possibile applicare una trasmissione elettrica, come nelle locomotive diesel. In questo campo la BBC aveva una grande esperienza. La massa per cavallo vapore (kg/CV) era considerevolmente più bassa nelle locomotive a turbina rispetto alle locomotive diesel e a vapore. Altri vantaggi erano l’assenza di vibrazioni causate dai pistoni, nessun fabbisogno d’acqua, la possibilità di utilizzo di carburante di scarsa qualità (olio da riscaldamento) ed un rendimento termico sensibilmente maggiore rispetto alle locomotive a vapore. A quei tempi i ricercatori svizzeri, in special modo quelli dell’ETH, e le industrie erano mondialmente all’avanguardia nello sviluppo delle turbine a gas e dei rispettivi compressori assiali. All’inizio del 1938 le FFS ordinarono una locomotiva a turbina alla BBC. Essa era prevista per un utilizzo nelle linee secondarie non elettrificate. In quegli anni infatti, l’elettrificazione della rete svizzera, completata nel 1960, raggiungeva appena il 73%.
La BBC costruì la locomotiva assieme con la Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik (SLM), che fornì la parte meccanica. L’esigenza di un impiego su linee secondarie ricche di curve e su linee principali con velocità fino a 110 km/h portarono ad una concezione costruttiva 1A-Bo-A1 (un’asse guida, quattro assi di trazione, un’asse guida). La lunghezza totale era di 16.3m, il peso massimo in servizio era di 92.4t. Di queste, 36.6t erano costituite dalla parte meccanica, 22.9t dall’impianto termico, 24t dalle apparecchiature elettriche, 2.6t dal gruppo diesel ausiliario e 6.4t dal carburante. L’impianto della turbina a gas era composto da una camera di combustione, nella quale veniva prodotto il gas necessario alla turbina grazie alla combustione di carburante liquido e di aria compressa; da una turbina, nella quale l’energia termica prodotta dalla combustione veniva trasformata in energia meccanica; da un compressore assiale, che provvedeva a comprimere l’aria necessaria per la combustione; da uno scambiatore di calore e da un generatore, che forniva l’energia elettrica necessaria per i quattro motori. La turbina a gas necessitava solamente per il compressore 6000 CV (4410 kW), dunque quasi ¾ della potenza totale di 8200 CV (6030 kW) della macchina. Per l’azionamento del generatore elettrico rimanevano a disposizione ancora 2200 CV. Il funzionamento della parte elettrica era praticamente uguale a quello di tutte le locomotive diesel.
Impieghi all'estero
Il 1° settembre 1941 la Am 4/6 1101 era completata, dopo di che iniziarono le corse di prova e di misurazione. Dal 23 maggio 1943 fino al 18 luglio 1944 fu impiegata in prova sulla linea Winterthur-Stein-Säckingen , dove raggiunse i 50'000 km senza alcun problema. Dopo che fu verificato che la locomotiva adempisse alle condizioni previste dal contratto, le FFS presero in consegna la Am 4/6 1101 il 1° ottobre 1944. Grazie ad un accordo tra le stesse FFS e le ferrovie francesi (SNCF), la macchina fu impiegata per lunghi periodi tra 1945 e il 1946 sulla rete passeggeri francese, così come sulle linee Basilea-Strasburgo e Basilea-Chaumont, dove fu utilizzata in media di 12 ore al giorno con carichi fino a 700t.
In seguito venne impiegata nel traffico passeggeri da Basilea verso Zurigo, Lucerna e Berna. Nel 1950 la locomotiva venne messa a disposizione delle Deutschen Bundesbahn (DB), le quali volevano testare una possibile soluzione alternativa alle locomotive a vapore. Da giugno ad ottobre essa fu utilizzata principalmente sulla linea (Monaco)-Treuchtlingen-Würzburg. Si constatò così che, per questa difficile tratta e con un peso rimorchiato di 400 t, le locomotive a turbina erano migliori delle locomotive a vapore. La revisione dell’autunno 1951 rilevò che, dopo 7300 ore di servizio e 318000 km, la locomotiva si trovava ancora in uno stato impeccabile.
Il termine della revisione la locomotiva tornò in servizio, fino a quando, nel settembre 1954, subì gravi danni alle pale della turbina a causa di un surriscaldamento1. Fino ad allora aveva percorso 410'000 km. A causa dei costi proibitivi e dell’elettrificazione della rete oramai quasi completata, le FFS rinunciarono a ripararla. Nel 1958 decisero di trasformarla in una locomotiva tricorrente, per accumulare esperienza in vista della costruzione di un treno quadricorrente. A partire dal 1961 la ex-Am 4/6 1101 (rinominata Ae 4/6 III 10851) rimase in servizio a Ginevra fino al 1978, anno in cui venne radiata e demolita definitivamente.
Anche all’estero vennero costruite locomotive a turbina, in special modo in Germania, in Francia, in Inghilterra e negli USA, dove vi erano linee più adatte a questo tipo di macchina in confronto alla Svizzera. Nonostante ciò anche questi tentativi non ebbero il successo sperato, anche a causa dei consumi di combustibile relativamente alti, specialmente durante i servizi con carico parziale o a vuoto. Una locomotiva diesel ha infatti un rendimento del 28%, contro il 17% delle locomotive a turbina.
Extra
Clicca qui per scaricare le diapositive in PowerPoint di una breve presentazione della locomotiva (Deutsch/Français) [pdf, 2.03MB].
Letteratura
1 La causa di questo danno fu un semplice scambio di cavi avvenuto durante un normale controllo. I segnali elettrici per gli strumenti che indicavano la temperatura della turbina nelle due cabine di guida erano trasmessi tramite una coppia di cavi con resistenza elettrica differente a causa della loro lunghezza diversa. Gli strumenti delle cabine erano tarati per una resistenza del cavo ben definita, e lo scambio dei cavi provocò un errore nella visualizzazione della temperatura. La devastante conseguenza fu che nessuno si accorse in tempo che la turbina si stesse surriscaldando, e ciò ne provocò un danneggiamento irrimediabile.
2 Cofondatore e per lunghi anni direttore del museo svizzero dei trasporti di Lucerna
Nell'estate 2011 la ABB (ex-BBC) ha pubblicato su youtube due video che documentano alcune corse di prova del 1941 della Am 4/6 1101 e della British Rail 18000, anch'essa una locomotiva a turbina costruita dalla BBC per le ferrovie inglesi nello stesso periodo. Purtroppo i video sono senza audio ma vale comunque la pena di guardarli.
Prima parte
Seconda parte