Locomotora de vapor

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Locomotora de vapor
Locomotora de vapor brit√°nica.
Locomotora Henschel Arganda, a√Īo 1925. Es una locomotora de vapor-carb√≥n, que funciona en un ferrocarril tur√≠stico en la Comunidad de Madrid, Espa√Īa.

Una locomotora de vapor es un tipo de locomotora impulsada por la acción del vapor de agua. Las locomotoras de vapor fueron la forma dominante de tracción en los ferrocarriles hasta que a mediados del siglo XX fueron reemplazadas por las locomotoras diésel y eléctricas.

Contenido

Origen

Dibujo de la locomotora de Trevithick de 1802.

Los primeros ferrocarriles empleaban caballer√≠as para arrastrar carros sobre rieles. Cuando se desarrollaron las m√°quinas de vapor, se trat√≥ de aplicarlas al ferrocarril. Los primeros intentos tuvieron lugar en Gran Breta√Īa; as√≠, por ejemplo, Richard Trevithick construy√≥ una locomotora en 1804, 25 a√Īos antes de la m√°quina de George Stephenson. Esta m√°quina ten√≠a un solo cilindro, dispon√≠a de un volante de inercia y la transmisi√≥n de fuerza a las ruedas se realizaba por engranajes. La locomotora de Trevithick no fue incorporada al ferrocarril debido a que los ra√≠les de hierro fundido no soportaron el peso de la m√°quina y se da√Īaron en los tres viajes de prueba realizados entre las minas de hierro de Penydarren y el Canal Methry-Cardiff.

La Salamanca, primera locomotora de cremallera de John Blenkinsop.

Se continu√≥ utilizando la fuerza animal para el arrastre de los vagones, hasta que la escasez de caballos y sus altos costos a consecuencia de las guerras napole√≥nicas obligan a volver la mirada otra vez hacia las locomotoras. En 1811 John Blenkinsop patenta el sistema de cremallera para locomotora. Finalmente en 1812 Matthew Murray dise√Īa y construye la locomotora Salamanca en los talleres Feton, Murray and Wood. La locomotora dispone por primera vez de dos cilindros y monta el sistema de cremallera patentado por John Blenkinsop, solucionando el problema de peso de la m√°quina. Si la locomotora era demasiado ligera no ten√≠a suficiente adherencia, sus ruedas motrices patinaban y no consegu√≠a arrastrar la carga. Por el contrario, si la m√°quina pesaba demasiado, mejoraba la adherencia pero da√Īaba los ra√≠les. La Salamanca solucionaba estos inconvenientes.

Locomotora Rocket, preservada en el Museo de Ciencias de Londres.

En 1826 se inicia la construcci√≥n de la primera l√≠nea f√©rrea del mundo entre dos ciudades: Liverpool y Manchester. El dise√Īo de la l√≠nea se encarga a George Stephenson, que ten√≠a experiencia en dise√Īos de ferrocarriles de minas. En 1829 todav√≠a no se hab√≠a decidido el tipo de tracci√≥n de los vagones. Las locomotoras empleadas en las minas eran lentas y poco fiables, con frecuentes explosiones. Esa fue la raz√≥n de que se propusiera el proyecto de disponer de 30 m√°quinas fijas repartidas a lo largo del recorrido, una por cada kil√≥metro, que por medio de sogas arrastrar√≠an los vagones.

El 6 de octubre de 1829 en Rainhill se realiza un concurso para determinar si las locomotoras son adecuadas para la tracción en la nueva línea. El ganador se llevaría 500 libras esterlinas y un lugar en la historia. Muchos proyectos como el "Cycloped" no son admitidos en el concurso, un artilugio de tracción animal de Thomas Shan Brandreth o la locomotora "Perseverance" de Timothy Burstall, que no alcanzó la velocidad mínima exigida para la prueba. Finalmente compitieron tres locomotoras, la "Rocket" de George y Robert Stephenson (padre e hijo), la "Sans Pareil" de Timothy Hackworth y la "Novelty" del sueco John Ericsson y el británico John Braithwaite. La ganadora fue la "Rocket" porque sus rivales no consiguieron terminar la prueba por avería en las máquinas, como la "Sans Pareil" que tenía un cilindro defectuoso construido en los talleres de Stepheson. A pesar de esta anomalía, la "Sans Pareil" fue más rápida que sus competidoras. De esta manera la "Rocket" pasa a la historia no por ser la primera o la mejor, sino por ganar las pruebas de Rainhill. Fue la primera locomotora moderna de vapor que introdujo varias innovaciones, que luego fueron empleadas en casi todas las locomotoras construidas desde entonces. Así, empleaba una caldera multitubular, que fue idea de Henry Booth, mucho más eficaz para transferir el calor de los gases de la combustión al agua. Las calderas anteriores consistían en una sola tubería rodeada de agua. También utilizaba una tobera de salida del vapor de escape para crear un vacío parcial que tirara del aire que alimentaba el fuego.

Forma b√°sica

Artículo principal: Esquema de una locomotora de vapor

La locomotora de vapor t√≠pica emplea una caldera horizontal cil√≠ndrica con el hogar en la parte posterior, parcialmente dentro de la cabina que protege a los operarios de las inclemencias meteorol√≥gicas. El hogar es el lugar donde se quema el combustible. Est√° formado por cuatro paredes laterales y un techo al que se denomina cielo. En la base se encuentra la parrilla o quemador, sobre el que se deposita el combustible, y bajo la parrilla, una caja para recoger las cenizas o cenicero y la boca por la que entra el aire para la combusti√≥n. Los humos del hogar salen por una serie de tubos situados longitudinalmente dentro de la caldera y rodeados de agua, a la que transmiten el calor. El conjunto de tubos se denomina haz tubular, y algunos de mayor di√°metro contienen en su interior otros m√°s finos por los que discurre vapor para ser recalentado y aumentar as√≠ la potencia de la locomotora. En la parte frontal de la caldera se encuentra la caja de humos, a donde va a parar el humo tras haber pasado por los tubos del haz, antes de salir por la chimenea, que sobresale en la parte superior. El vapor se recoge en la parte m√°s alta de la caldera, bien sea a trav√©s de un tubo perforado, situado por encima del nivel del agua, o bien en un domo (c√ļpula en la parte superior). El vapor sale de la caldera a trav√©s de una v√°lvula reguladora, conocida tambi√©n como "regulador".

Accionamiento de la distribución de tipo Walschaerts en una locomotora de vapor. En esta animación, el color rojo representa "vapor vivo", procedente de la caldera, entrando en el cilindro, mientras que el azul representa vapor expandido (gastado) que escapa del cilindro.

Cuando el regulador est√° abierto, el vapor se dirige por el tubo de admisi√≥n al motor. All√≠ entra en primer lugar en la denominada caja del vapor o capilla de la distribuci√≥n, donde una pieza m√≥vil, la corredera, al deslizarse alternativamente a uno y otro lado, hace que el vapor se dirija, a su vez, alternativamente a uno y otro lado del pist√≥n dentro del cilindro del vapor, en el que entra a trav√©s de las lumbreras de admisi√≥n y tras expandirse, la propia corredera lo dirige hacia la lumbrera de escape. Esto ocasiona un movimiento alternativo de vaiv√©n del pist√≥n, a uno y otro lado, que acciona as√≠ la rueda motriz principal a trav√©s de una barra, tambi√©n llamada v√°stago del pist√≥n, que se articula con el pie de biela. Esta biela va conectada en el otro extremo a una clavija exc√©ntrica en la rueda motriz principal, a la que hace girar mediante un movimiento de manivela. La corredera, aut√©ntica v√°lvula de distribuci√≥n del vapor en el motor, se acciona a trav√©s de un conjunto de barras articuladas: el mecanismo de accionamiento de la distribuci√≥n del vapor, que es ajustable para controlar el sentido de la marcha y el corte de la admisi√≥n. El punto de corte de la admisi√≥n del vapor determina durante qu√© proporci√≥n del recorrido del pist√≥n se admite vapor dentro del cilindro. As√≠, por ejemplo, un punto de corte al 50% indica que se admite vapor s√≥lo durante la mitad del recorrido del pist√≥n. Durante el resto del recorrido, el pist√≥n resulta impulsado por la fuerza expansiva del vapor que qued√≥ dentro del cilindro. Un uso inteligente del corte de la admisi√≥n ahorra vapor y, por lo tanto, tambi√©n combustible y agua. El corte de la admisi√≥n se controla desde la cabina por medio de la palanca inversora, que tambi√©n sirve para cambiar el sentido de la marcha y que desempe√Īa, en cierto modo, una funci√≥n an√°loga a la palanca de cambios de un autom√≥vil.

El vapor que escapa del cilindro despu√©s de haber impulsado el pist√≥n, va a la caja de humos, donde se libera a trav√©s de una boquilla o tobera enfocada a la chimenea, por donde sale junto con el humo, creando un vac√≠o al salir, que favorece el tiro del hogar. Las r√°fagas sucesivas del vapor de escape son las que producen el caracter√≠stico sonido "chuf, chuf" de las locomotoras de vapor. Una locomotora de vapor posee normalmente dos cilindros, uno a cada lado. Las hay tambi√©n que disponen de tres y de cuatro. Los cilindros act√ļan por parejas, existiendo un desfase de 90 grados entre el accionamiento de la rueda motriz de un lado y su hom√≥loga del lado opuesto, proporcionando cuatro golpes de potencia en cada revoluci√≥n de las ruedas. Las ruedas de la tracci√≥n est√°n conectadas en cada lado por barras de conexi√≥n o de acoplamiento que transmiten la fuerza desde la rueda motriz principal a las otras ruedas motrices, a las que tambi√©n se denomina ruedas acopladas. En las de tres cilindros, uno de ellos va en posici√≥n central, bajo la caldera, y su biela acciona uno de los ejes motrices, que ha de tener forma de cig√ľe√Īal.

Corte de una caldera de locomotora de vapor.

La caldera descansa sobre un armazón denominado bastidor o chasis, en el que se montan también los cilindros y que a su vez descansa sobre los ejes. Los ejes motrices se montan sobre cojinetes que pueden desplazarse arriba y abajo en el bastidor. Están conectados a él por medio de ballestas o, menos frecuentemente, por suspensiones de muelles, que permiten a los ejes cierto grado de movimiento independiente para suavizar el efecto de los altibajos de la vía. Muchas locomotoras tienen carretones de cabeza o de cola denominados bojes, que son unos ensamblados de dos ejes y cuatro ruedas con su propio chasis y suspensión, que soportan el cuerpo principal de un vagón o una locomotora en cada uno de sus extremos, y permiten un cierto grado de rotación en torno a un eje vertical, para facilitar así el tránsito del vagón o locomotora por las curvas.

Cuando el boje está formado por un solo eje, se denomina bisel, porque su invención se atribuye al norteamericano Levi Bissell en 1857. En las locomotoras de talla mediana se utilizó un bisel delantero y en las más grandes un boje de dos ejes. En la parte trasera era más frecuente montar un bisel que un boje porque dejaba más espacio para el cenicero.

La mayor√≠a de las locomotoras van acopladas a un t√©nder, que transporta el agua y el combustible; pero otras llevan el combustible y el agua directamente en la propia m√°quina, llamadas locomotoras tanque, por los prominentes tanques para el agua en la parte superior o m√°s com√ļnmente en los costados de la caldera. El agua de los tanques es llevada a la caldera mediante un flujo en tuber√≠a que permite recircular el agua del tanque a la caldera .

Desde sus comienzos, el combustible predominante fue el carb√≥n, aunque tambi√©n se us√≥ la madera en zonas rurales y en empresas madereras. El bagazo que queda despu√©s de extraer el jugo de la ca√Īa de az√ļcar se emple√≥ en las empresas dedicadas al cultivo y obtenci√≥n del az√ļcar de ca√Īa. Cuando el petr√≥leo comenz√≥ a utilizarse de forma habitual, se emple√≥ el fuel oil en las locomotoras de algunas zonas.

Una locomotora de vapor se maneja con un equipo de al menos dos personas. Una, el maquinista, que es responsable de controlar la locomotora y el tren en su conjunto; la otra, el fogonero, responsable del fuego, la presión y el agua.

Dispositivos adicionales

Casi todas las locomotoras van equipadas con una serie de dispositivos. Algunos se necesitan para el funcionamiento de la m√°quina de vapor, mientras que otros est√°n relacionados con la se√Īalizaci√≥n, el control del tren u otros prop√≥sitos. Los m√°s t√≠picos son los siguientes:

Bombas de vapor e inyectores

Inyector.

En las calderas de las m√°quinas de vapor, el nivel de agua disminuye al ir consumi√©ndose el vapor para accionar el pist√≥n. Se necesita alg√ļn dispositivo para forzar al agua a entrar en la caldera venciendo la presi√≥n que reina en su interior. Las primeras locomotoras utilizaron bombas accionadas por los movimientos de los pistones; m√°s adelante se emplearon inyectores de vapor y algunas m√°quinas usan turbo bombas. Lo m√°s habitual era disponer dos sistemas independientes para suministrar agua a la caldera. Un tubo vertical de vidrio, el indicador de nivel, mostraba el nivel de agua de la caldera.

Recalentador

A partir de 1900 comenzó a utilizarse vapor recalentado en las locomotoras. La forma habitual de conseguirlo era conducir el vapor desde el domo a una cabecera del recalentador, dentro de la caja de humo. El vapor se dirige desde allí por un grupo de tubos delgados, que discurren por el interior de tubos de humo gruesos, dentro de la caldera, para volver luego a una segunda cabecera del recalentador, desde donde se envía a los cilindros. El recalentamiento produjo un aumento enorme de la eficiencia y constituyó la norma en las locomotoras de vapor del siglo XX.

Regulador

El dispositivo con el que el maquinista regula la cantidad de vapor que pasa de la caldera a las válvulas de distribución se denomina regulador. Los hay de dos tipos:

1ª Reguladores de corredera

2ª Reguladores de válvula

Ventilador o Soplador

En la caja de humos, el vapor expulsado por los cilindros que sale por la tobera de escape hacia la chimenea produce una depresión que es transmitida a través de los tubos calentadores de la caldera hasta el hogar, avivando el fuego. Cuando la locomotora marcha con el regulador cerrado o está parada, no hay vapor de escape, siendo nula la generación de depresión, el fuego del hogar baja su intensidad, disminuye la cantidad de vapor producido y por ende cae la presión en la caldera. Para evitar este inconveniente, está el ventilador, que consiste en un tubo en torno a la tobera de escape con unos orificios a su alrededor. El tubo está conectado a una toma de vapor vivo y es gobernado por la válvula del ventilador, instalada en la cabina. Cuando es accionada, sale por los orificios del ventilador un cono de vapor que origina nuevamente la depresión.

Otras aplicaciones del ventilador son cuando se procede al encendido de la caldera, para poder avivar el fuego y conseguir alcanzar presión más rápidamente. Evitar contrapresión o rebufo al cerrar el regulador con la puerta abierta de la caldera, saliendo el fuego por esta, al abrir el ventilador y mantenerlo antes de cerrar el regulador se evita este peligroso efecto para el personal de cabina.

Purgas

Son unas v√°lvulas dispuestas en ambos extremos de los cilindros y en la parte inferior. Permiten evacuar el agua condensada durante las paradas o arrastrada por el vapor. Generalmente son accionadas manualmente por una palanca situada en la cabina, aunque en algunas locomotoras se utilizaron purgadores autom√°ticos.

Cargador automático de carbón (stocker)

Un factor limitante de la potencia era el ritmo al que pod√≠a a√Īadirse el combustible al fuego. Las locomotoras de principios del siglo XX eran tan grandes en algunos pa√≠ses que el fogonero no pod√≠a palear el carb√≥n con suficiente rapidez. En Estados Unidos se introdujeron varios tipos de cargadores mec√°nicos accionados por el vapor y se convirtieron en equipamiento est√°ndar al final de la era del vapor. Unos de estos sistemas consiste en un tornillo sin fin, que va desde el t√©nder del tren al fuego del hogar. El tornillo gira y arrastra con √©l el carb√≥n, que va a parar dentro de la locomotora, con lo cual le ahorra una cantidad importante de trabajo al fogonero y proporcionaba m√°s potencia a la m√°quina.

Calentadores de agua

Introducir agua fría en una caldera reducía la potencia y hacia el final de la era del vapor se emplearon calentadores que extraían calor residual del vapor de escape y aumentaban la temperatura del agua con que se alimentaba a la caldera.

El empleo de inyectores de vapor vivo y de vapor de escape también colaboraba en el precalentamiento del agua y reducía el choque térmico que podía experimentar la caldera si se introdujera directamente el agua fría.

Condensadores

Las locomotoras de vapor consum√≠an enormes cantidades de agua y reponerlas era un problema de log√≠stica constante. En algunas √°reas des√©rticas se emplearon m√°quinas condensadoras. Ten√≠an enormes radiadores en los t√©nderes a los que se enviaba el vapor de escape. All√≠ se convert√≠a en agua l√≠quida con la que se rellenaba el t√©nder. Estas m√°quinas se emplearon particularmente en el desierto de Karoo. Cuando se usaban condensadores era necesario tener cuidado de que el aceite que lubricaba el cilindro se separara del agua que iba a volver a la caldera, para evitar el fen√≥meno conocido como "cebado". Se produc√≠a √©ste cuando el agua hirviendo de la caldera se tornaba espumosa a causa del aceite y pod√≠a pasar as√≠ en forma no gaseosa a los cilindros, da√Ī√°ndolos gravemente a causa de su incompresibilidad.

Las técnicas para reducir la temperatura mediante el cambio en la humedad ambiental, es decir, la mezcla aire vapor, fue la base del acondicionado de aire (psicrometría).

Freno

Zapata de freno.

Las locomotoras tenían su propio sistema de frenado, independiente del resto del tren. Utilizaban grandes zapatas que presionaban contra la superficie de las ruedas motrices. Con la aparición del freno de aire, un sistema independiente permitía al maquinista controlar el frenado de todos los coches. Este sistema requería bombas accionadas por el vapor, montadas en un lateral de la caldera o en el frente de la caja de humos.

Una alternativa al freno de aire fue el freno de vacío, donde se empleaba un aspirador-eyector, accionado por el vapor, en lugar de la bomba de aire. Se usaba un segundo eyector para mantener el vacío, con una bomba de menor potencia, accionada por el pie de biela, para ahorrar vapor. El freno de vacío tuvo, en general, menos implantación que el de aire.

Engrase

Los pistones y las v√°lvulas de las primeras locomotoras los engrasaba el maquinista, con la locomotora parada, simplemente vertiendo algo de grasa por la tobera de escape del vapor en la caja de humo. Cuando aument√≥ la velocidad y las distancias entre paradas, se dise√Īaron mecanismos para inyectar aceite mineral en la corriente de vapor que se dirig√≠a a los cilindros. El primero fue un engrasador de desplazamiento montado en la cabina, al que llegaba un fino conducto con vapor. El conducto se bifurcaba en forma de T hasta un contenedor herm√©tico con aceite. El vapor que llegaba a ese contenedor se condensaba en agua, m√°s densa que el aceite y que se depositaba en la parte inferior, desplazando al aceite, que penetraba as√≠ en el conducto del vapor, mezcl√°ndose con √©l y continuando su viaje hacia la admisi√≥n de vapor de los cilindros para lubricarlos. El engrasador dispon√≠a, generalmente, de un tubo de vidrio en el conducto para comprobar que sal√≠a aceite hacia los cilindros. M√°s tarde se emple√≥ una bomba mec√°nica, accionada desde uno de los pies de biela. En ambos casos el flujo de aceite era proporcional a la velocidad de la locomotora.

Otros componentes como los cojinetes de los ejes o los pivotes de los bojes se lubricaban por capilaridad, llegando a ellos el aceite desde dep√≥sitos dispuestos al efecto. Para lubricar los cojinetes de la tija de la manivela, pie de biela y barras de acoplamiento, se dispon√≠an sobre ellos unos peque√Īos recipientes con forma de copa que ten√≠an unos conductos por los que llegaba el aceite hasta la superficie de fricci√≥n de los cojinetes.

Topes y apartavacas

Las locomotoras cuentan con enganches delante y detr√°s para acoplar los vagones a remolcar. Generalmente se colocaron topes en los extremos de las locomotoras para absorber los impactos menores y proporcionar un soporte para los esfuerzos de empuje.

En Am√©rica se dispuso en el extremo frontal una estructura met√°lica inclinada, destinada a desviar los posibles obst√°culos que pudieran encontrarse delante del tren. Originalmente fue bastante grande y ten√≠a el prop√≥sito de arrojar fuera de la v√≠a a cualquier res de ganado, por lo que fue apodada "apartavacas", que todo el dise√Īo y estudio del caso, fue realizado por Charles Babbage.

Luz frontal

Cuando las locomotoras comenzaron a operar de noche, las compa√Ī√≠as de ferrocarril equiparon a las locomotoras con luces para que el maquinista pudiera ver lo que hubiera delante del tren o para que la locomotora fuera vista. Originalmente las luces frontales fueron candiles de aceite o l√°mparas de acetileno, pero cuando se pudo disponer de iluminaci√≥n el√©ctrica, √©sta desplaz√≥ a los antiguos candiles, disponi√©ndose peque√Īos generadores el√©ctricos accionados por el vapor.

Areneros

Locomotora con arenero, campana y tanque de agua sobre la caldera. Tarjeta postal de Guayaquil (Ecuador), hacia el a√Īo 1903.

En algunas ocasiones era necesario mejorar la adherencia de las ruedas motrices y evitar que patinaran sobre los carriles, como por ejemplo cuando existía hielo sobre ellos o al iniciar la locomotora su marcha. Para ello se recurría a verter arena sobre el carril. La arena era conducida desde un depósito por medio de un conducto que la depositaba justo delante de la rueda en el sentido de la marcha. Se emplearon varios sistemas para accionar el vertido de la arena; el más sencillo, una válvula situada bajo el depósito arenero que se accionaba desde la cabina. Pero como la válvula podía atascarse con facilidad, se recurrió también a eyectores de aire comprimido procedente de la bomba del freno o a eyectores de vapor, que succionaban la arena hacia el conducto de vertido. Como era conveniente que la arena se encontrara seca para evitar atascos, en muchas locomotoras se dispuso el depósito arenero sobre la caldera, en los llamados domos areneros, para que el calor la conservara seca, al mismo tiempo que se mantenía alejada de la maquinaria.

Campanas y silbatos

Desde sus primeros tiempos se equip√≥ a las locomotoras con campanas y silbatos. Las campanas fueron m√°s propias de Estados Unidos y Canad√°, para advertir del movimiento del tren. Los silbatos se utilizaban para dar se√Īales a los empleados y advertir del peligro a las personas cercanas a la v√≠a.

Fabricación de locomotoras

Una locomotora tipo "2-3-0", en Bristol (Inglaterra).

Generalmente los ferrocarriles encargaban locomotoras, adaptadas a sus necesidades, a empresas especializadas. Pero los ferrocarriles también tenían talleres propios, capaces de acometer reparaciones de gran envergadura, y algunos fabricaron en ellos sus propias locomotoras. Asimismo era corriente que un ferrocarril vendiera a otro un grupo de locomotoras usadas, de segunda mano.

Las locomotoras requer√≠an tareas de mantenimiento e inspecci√≥n peri√≥dicas, a veces a intervalos regulares establecidos por la administraci√≥n estatal. Durante el mantenimiento no era raro que la locomotora resultara modificada, a√Īadi√©ndole nuevos dispositivos o eliminando otros que no eran satisfactorios. Se sustitu√≠an incluso calderas, cilindros y, en definitiva, casi cualquier parte de la locomotora.

Categorización de las locomotoras de vapor

Las locomotoras a vapor se categorizan por la disposici√≥n de sus ejes. Para ello se representa a cada grupo de ejes con un n√ļmero. Se tiene en cuenta (por este orden) el n√ļmero de ejes delanteros o conductores, el de ejes motrices y el de ejes traseros o de arrastre.

Así, por ejemplo, una locomotora con dos ejes delanteros, tres ejes para ruedas motrices y un eje posterior, es una locomotora 2-3-1. Diferentes disposiciones recibían nombres que generalmente reflejaban el primer uso que se había dado a esa disposición. Así, por ejemplo, una locomotora tipo "Santa Fe" era una locomotora 1-5-1 porque la primera que se construyó con esa disposición de ejes, lo fue para el ferrocarril "Atchison, Topeka y Santa Fe", a menudo abreviado como "Santa Fe" y que fue uno de los más largos de Estados Unidos.

En la mayor√≠a de los pa√≠ses angloparlantes y de la Commonwealth se utiliz√≥ de forma preponderante la notaci√≥n Whyte para categorizar las locomotoras de vapor, en la que se tiene en cuenta el n√ļmero de ruedas en lugar del n√ļmero de ejes. As√≠, por ejemplo, una locomotora 2-10-2 en la notaci√≥n Whyte, es una locomotora 1-5-1 si se la clasifica seg√ļn el n√ļmero de ejes.

Otras formas de clasificar las locomotoras son:
clasificación UIC (también conocida como clasificación alemana y clasificación italiana)
clasificación italiana
clasificación AAR
clasificación francesa
clasificación turca
clasificación suiza

Tipos de locomotoras

Locomotora compound.
  • Locomotora compound. La del sistema de este nombre en la cual el vapor obra a plena presi√≥n en un primer cilindro y se distiende en seguida en un segundo cilindro. Con su empleo no es necesario el acoplamiento de ejes pues cada cilindro puede accionar directamente uno de ellos.
  • Locomotora t√©nder. La que lleva consigo el carb√≥n. Solo se emplea en trechos peque√Īos o para las maniobras de las estaciones.
    Locomotora de vía estrecha.
  • Locomotora de v√≠a estrecha. Se llaman as√≠ las m√°quinas que circulan por este tipo de v√≠as. Se considera v√≠a estrecha a aqu√©lla que tiene menos de 1.435 mm. La mayor√≠a de las v√≠as estrechas existentes tienen 1.067 mm o menos.
  • Locomotora de mercanc√≠as. La m√°s larga y pesada. Posee varios ejes acoplados con ruedas de alrededor de 1,3 m, y se utiliza para baja velocidad y gran fuerza de tracci√≥n.
  • Locomotora de viajeros. La caracterizada por el empleo de grandes ruedas de casi dos metros de di√°metro con dos ejes acoplados. Un tercer eje libre lleva dos ruedas peque√Īas o bien un boje con cuatro ruedas m√≥viles alrededor de un tornillo maestro. Pesa de 30 a 40 toneladas y est√° provista de freno maestro.
  • Locomotora mixta. La destinada a remolcar trenes mixtos. Posee generalmente tres ejes acoplados con ruedas de 1,50 m. Pesa unas 40 toneladas y tambi√©n lleva freno instant√°neo.[1]

Rendimiento de las locomotoras

Locomotora Big Boy del ferrocarril Union Pacific, preservada por el Railway and Locomotive Historical Society's Southern California. Este tipo de locomotora fue, junto con la Challenger, la más grande que se construyó.

Se utilizaban generalmente dos tipos de medidas para definir el rendimiento de las locomotoras. Al principio se las clasificaba por su esfuerzo de tracci√≥n: la m√°xima fuerza ejercida por la locomotora para arrastrar el tren. Esto pod√≠a calcularse, aproximadamente, multiplicando el √°rea total del pist√≥n por la presi√≥n de la caldera y dividiendo por el cociente entre el di√°metro de la rueda motriz y el recorrido del pist√≥n. El esfuerzo de tracci√≥n es el principal factor para catalogar a una locomotora en t√©rminos de cu√°n pesado es el tren que puede arrastrar por una zona concreta. Al entrar en el siglo XX comenz√≥ a considerarse que el esfuerzo de tracci√≥n no era la medida m√°s adecuada del rendimiento porque no ten√≠a en cuenta la velocidad, y las locomotoras empezaron a medirse por la potencia que desarrollaban. Se emplearon varias f√≥rmulas para calcularla pero, en general, las compa√Ī√≠as de ferrocarril utilizaron los llamados vagones dinamom√©tricos para medir la potencia real, con la locomotora en marcha.

Dadas unas proporciones adecuadas del resto de la locomotora, la potencia resultante viene determinada por el tama√Īo del fuego y, por lo tanto, por el √°rea de la parrilla del hogar. La fuerza de tracci√≥n, como se ha indicado anteriormente, viene determinada por la presi√≥n de la caldera, las proporciones del cilindro y el tama√Īo de las ruedas motrices. Sin embargo, tambi√©n est√° limitada por el peso sobre las ruedas motrices (denominado peso adherente), que ha de ser al menos cuatro veces el esfuerzo de tracci√≥n.

A finales del siglo XIX, en las locomotoras de trenes de mercanc√≠as se consideraba el esfuerzo de tracci√≥n; mientras que en las de pasajeros se valoraba m√°s la velocidad. Las locomotoras de mercanc√≠as aumentaron el n√ļmero de ejes motrices, mantuvieron un boje delantero de un solo eje y, cuando ya en el siglo XX, el gran aumento de tama√Īo del hogar hizo que √©ste ya no pudiera acomodarse sobre las ruedas motrices, colocaron un bisel trasero para proporcionar apoyo. Las locomotoras de trenes de pasajeros ten√≠an, generalmente, un boje delantero de dos ejes para mejorar el trazado de las curvas a cierta velocidad, menos ejes que las de mercanc√≠as y ruedas motrices muy grandes para que las piezas con movimiento de vaiv√©n no tuvieran que realizarlo a una velocidad excesiva.

En los a√Īos 1920, la atenci√≥n en los Estados Unidos se centr√≥ en la potencia. Los trenes de mercanc√≠as deb√≠an desplazarse a mayor velocidad y los de pasajeros deb√≠an arrastrar un mayor peso manteniendo la velocidad. El tama√Īo de las parrillas y hogares aument√≥ sin producirse cambios en el resto de la locomotora, forzando al bisel trasero a incorporar un segundo eje, de modo que las de mercanc√≠as 2-8-2 (notaci√≥n White) se convirtieron en 2-8-4 y las 2-10-2 en 2-10-4. De la misma manera, las de pasajeros 4-6-2 se convirtieron en 4-6-4 y se desarroll√≥ una configuraci√≥n de locomotora de doble prop√≥sito, la 4-8-4, que pod√≠a utilizarse tanto para el servicio de mercanc√≠as como para el de pasajeros.

El final de la era del vapor

Locomotora Mikado 1-4-1, de gran potencia, utilizada por Renfe.

La aparici√≥n de las locomotoras di√©sel-el√©ctricas en la primera parte del siglo XX aceler√≥ el final de las locomotoras de vapor. No obstante, se emplearon en Am√©rica del Norte y Europa hasta mediados del siglo y continuaron siendo utilizadas en otros pa√≠ses hasta el final del siglo XX. Aunque pueden ser m√°quinas bastante sencillas y adaptables a una gran variedad de combustibles, son menos eficientes que los motores di√©sel o el√©ctricos y requieren un mantenimiento constante que implica un trabajo considerable. Se debe suministrar agua en muchos puntos a lo largo del recorrido, lo que representa un problema en √°reas des√©rticas o donde el agua de la zona no resulta adecuada. El mecanismo de vaiv√©n de la biela hace que los esfuerzos sobre las ruedas motrices se apliquen a tirones y que √©stas golpeen los rieles y los desalineen, haciendo necesario m√°s trabajo de mantenimiento de las v√≠as. Las locomotoras de vapor requieren varias horas de calentamiento de la caldera con el fuego encendido antes de que puedan ser operativas, y al final de la jornada seguir un procedimiento para retirar las cenizas y limpiar la escoria adherida a la parrilla. A diferencia de las locomotoras di√©sel o el√©ctricas, cuya puesta en funcionamiento y parada al final del trabajo resulta mucho m√°s r√°pida y sencilla. Por √ļltimo, el humo que emiten las locomotoras de vapor puede resultar objetable.

Locomotora Union of South Africa.

Se ha calculado que el coste en mano de obra y carburante de una locomotora de vapor supera en unas dos veces y media al de una di√©sel y el kilometraje diario es mucho menor. Hacia el final de las d√©cadas de los sesenta o setenta, la mayor√≠a de los pa√≠ses occidentales ya hab√≠an reemplazado totalmente a las locomotoras de vapor en el servicio de pasajeros, pero en el de mercanc√≠as se tard√≥ algo m√°s. En India se produjo el cambio de trenes de vapor a los impulsados por motores di√©sel y el√©ctricos en la d√©cada de los ochenta. En algunas regiones monta√Īosas de gran altitud se contin√ļan usando locomotoras de vapor porque se ven menos afectadas por la reducida presi√≥n atmosf√©rica que los motores di√©sel.

En algunos pa√≠ses el vapor continu√≥ siendo ampliamente utilizado y lleg√≥ hasta el final del siglo XX. Las locomotoras di√©sel eran relativamente caras y en algunas zonas los costes de la mano de obra no eran grandes. Por otra parte, la carest√≠a del petr√≥leo otorg√≥ a otros combustibles cierta ventaja. Un embargo petrol√≠fero combinado con la abundancia de carb√≥n local barato indujo a Sud√°frica a continuar usando locomotoras de vapor hasta los a√Īos noventa. China sigui√≥ construyendo locomotoras de vapor para sus ferrocarriles hasta finales de siglo e incluso fabricando unos pocos ejemplares para actividades tur√≠sticas de Estados Unidos. En 2006, DLM AG (Suiza) contin√ļa fabricando lomotoras nuevas de vapor.[2]

Las enormes subidas de precio del combustible diésel motivaron varias iniciativas para hacer resurgir el vapor, ninguna de ellas con éxito. En los comienzos del siglo XXI, la locomotora de vapor solamente reina en algunas regiones aisladas y en actividades turísticas.

Esquema

Locomotora Prairie Esquema de locomotora de vapor

Elementos de una locomotora de vapor

1. Hogar 2. Cenicero 3. Agua (interior de la caldera) 4. Caja de humos 5. Cabina 6. Ténder 7. Domo del vapor 8. Válvula de seguridad 9. Regulador 10. Cabecera del recalentador en el conducto principal del vapor 11. Pistón 12. Tobera de salida del vapor 13. Mecanismo de accionamiento de la distribución 14. Palanca de accionamiento del regulador 15. Bastidor 16. Bisel posterior 17. Bisel anterior 18. Cojinete y eje de rueda motriz 19. Ballesta 20. Zapata de freno 21. Bomba para el freno de aire 22. Enganche 23. Silbato 24. Domo arenero

Notas

  1. ‚ÜĎ Diccionario enciclop√©dico popular ilustrado Salvat (1906 a 1914)
  2. ‚ÜĎ DLM AG sitio web

Enlaces externos


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