Locomotora cisterna

Una locomotora con tanque es una locomotora de vapor que transporta el agua en uno o más tanques de agua a bordo , en lugar de un ténder más tradicional . La mayoría de las locomotoras con tanque también tienen búnkeres (o tanques de combustible ) para almacenar el combustible; en una locomotora con ténder, un ténder contiene parte o la totalidad del combustible, y también puede contener algo de agua.

Existen varios tipos diferentes de locomotoras con tanque, que se distinguen por la posición y el estilo de los tanques de agua y los depósitos de combustible. El tipo más común tiene los tanques montados a ambos lados de la caldera. Este tipo se originó alrededor de 1840 y rápidamente se hizo popular para tareas industriales y, más tarde, para maniobras y tareas de líneas principales de corta distancia .

Las locomotoras cisterna tienen ventajas y desventajas en comparación con las locomotoras tradicionales que requieren un ténder separado para transportar el agua y el combustible necesarios.

La primera locomotora tanque fue la Novelty que corrió en las Pruebas de Rainhill en 1829. ^[1] Era un ejemplo de un tanque de pozo . Sin embargo, la forma más común de tanque lateral data de la década de 1840; uno de los primeros de estos fue suministrado por George England and Co. de New Cross a los contratistas que construían la línea secundaria de Seaford para el London Brighton and South Coast Railway en 1848. ^[2] A pesar de la creencia temprana de que tales locomotoras eran inherentemente inseguras, ^[3] la idea rápidamente se popularizó, particularmente para uso industrial y cinco fabricantes exhibieron diseños en la Gran Exposición en 1851. Estos fueron EB Wilson and Company , William Fairbairn & Sons , George England, Kitson Thompson and Hewitson y William Bridges Adams . ^[4] A mediados de la década de 1850, se podían encontrar locomotoras tanque desempeñando una variedad de funciones industriales y de línea principal , particularmente aquellas que implicaban viajes más cortos o cambios frecuentes de dirección.

Hay varios tipos de locomotoras tanque, según la ubicación y el estilo de los tanques de agua.

Los tanques laterales son tanques con forma de cubo que están situados a ambos lados de la caldera y se extienden total o parcialmente a lo largo de la misma. ^[5] Los lados del tanque se extienden hasta la plataforma de funcionamiento, si está presente, al menos durante parte de su longitud. ^[6] Esta era una configuración común en el Reino Unido.

La longitud de los tanques laterales se limitaba a menudo para dar acceso al mecanismo de válvulas (movimiento interior). Los tanques que recorrían toda la longitud de la caldera proporcionaban una mayor capacidad de agua y, en este caso, los recortes en el tanque rectangular daban acceso al mecanismo de válvulas. Los tanques laterales más largos a veces se estrechaban hacia abajo en la parte delantera para mejorar la visibilidad hacia delante. Casi todos los tanques laterales terminaban en el extremo del cañón de la caldera o antes, con la caja de humos sobresaliendo por delante. Algunos diseños llegaban hasta el frente de la caja de humos y se los denominaba "flatirons". ^{[ cita requerida ]}

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  Una locomotora con tanque lateral típica de la clase LSWR M7 de 1897
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  Un ejemplo con un frente cónico y un recorte para dar acceso al mecanismo de válvulas.

El tanque de agua se asienta sobre la caldera como una silla de montar sobre un caballo. ^[5] Por lo general, el tanque tiene una sección transversal curva, aunque en algunos casos había lados rectos rematados por una curva (como una 'U' invertida), o incluso una forma ojival (un arco cóncavo que desemboca en un arco convexo). ^[7] Walter Nielson patentó la disposición del tanque de silla de montar en 1849. ^[8]

Los tanques de asiento eran un sistema popular, especialmente para locomotoras pequeñas de uso industrial. Proporcionaban un mayor suministro de agua, pero limitaban el tamaño de la caldera y restringían el acceso a ella para su limpieza. Además, la locomotora tiene un centro de gravedad más alto y, por lo tanto, debe funcionar a velocidades más bajas. La visión del conductor también puede verse restringida, lo que nuevamente restringe la velocidad segura.

La forma cuadrada de la caja de fuego Belpaire no encaja fácilmente debajo de un tanque de caballete, por lo que la mayoría de los tanques de caballete conservaban la antigua caldera de tapa redondeada . Algunas locomotoras estadounidenses usaban tanques de caballete que solo cubrían el cuerpo de la caldera, por delante de la caja de fuego.

El agua del tanque se precalienta ligeramente por la caldera, lo que reduce la pérdida de presión que se produce cuando se inyecta agua de alimentación fría en la caldera. Sin embargo, si el agua se calienta demasiado, los inyectores pierden eficiencia y pueden fallar. Por este motivo, los tanques a menudo se detenían antes de llegar a la caja de humos más caliente y sin aislamiento .

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  Gran USA 2-8-2 ST. Observe el tanque corto, evitando tanto la caja de fuego como la caja de humo.
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  Un tanque de silla de montar típico con forma curva, que cubre tanto la caja de fuego como la caja de humo.
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  Un tanque de silla de montar de la clase Hunslet Alice con ambos lados rectos y una caja de humo que sobresale

Medios relacionados con Locomotoras cisterna de silla de montar en Wikimedia Commons

Los tanques de alforja son tanques con forma de caja que se colocan a los lados de la caldera, no sobre las placas de rodadura de la locomotora. Esto deja un espacio entre los tanques y la placa de rodadura. Los tanques de alforja tienen un centro de gravedad más bajo que un tanque de silla, pero aún así brindan el mismo acceso fácil al mecanismo de válvulas. Los tanques de alforja se denominan así porque están en una posición similar a las alforjas de un animal de carga . ^[9]

Medios relacionados con Locomotoras cisterna Pannier en Wikimedia Commons

En Gran Bretaña , las locomotoras con tanque de pannier fueron utilizadas casi exclusivamente por el Great Western Railway . Los primeros tanques de pannier de Great Western se convirtieron a partir de locomotoras con tanque de silla ^[10] cuando se estaban reconstruyendo a principios de la década de 1900 con la caja de fuego Belpaire . Hubo dificultades para acomodar la parte superior plana de esta última dentro de un tanque de silla circundante que redujo la capacidad y aumentó la tendencia a sobrecalentar el agua en el tanque. ^[11] Las locomotoras con tanque de pannier a menudo se consideran un ícono de GWR. ^{[ cita requerida ]}

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En Bélgica , las cisternas portacontenedores se utilizaron al menos desde 1866, una vez más en combinación con la caja de fuego Belpaire. Se construyeron locomotoras para el Estado belga y para la Société Générale d'Exploitatation (SGE) , una empresa privada que agrupa líneas secundarias más pequeñas. ^[12]

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En los ferrocarriles madereros del oeste de los EE. UU. se utilizaban tanques Saddle 2-6-6-2 o tanques Pannier para trenes de madera pesados.

En este diseño, utilizado en locomotoras anteriores y más pequeñas, el agua se almacena en un "pozo" en la parte inferior de la locomotora, generalmente entre los bastidores de la locomotora. Esta disposición fue patentada por SD Davison en 1852. ^[13] Esto no restringe el acceso a la caldera, pero el espacio allí es limitado y, por lo tanto, el diseño no es adecuado para locomotoras que necesitan una buena autonomía útil antes de rellenarla. Sin embargo, la disposición tiene la ventaja de crear un centro de gravedad bajo , lo que crea una mayor estabilidad en vías mal colocadas o de ancho estrecho . La primera locomotora tanque, Novelty , era un tanque de pozo.

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  Un tanque de pozo francés de Decauville
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  Un tanque de pozo británico LSWR 0298 "Beattie" utilizado anteriormente en servicios suburbanos en Londres

Medios relacionados con Locomotoras con tanque de agua en Wikimedia Commons

En este diseño, el tanque se coloca detrás de la cabina, generalmente sobre un bogie de soporte. ^[14] Esto quita el peso del agua de las ruedas motrices, lo que le da a la locomotora un peso de tracción constante. La desventaja es una reducción en la capacidad de transporte de agua. Un tanque trasero es un componente esencial del tipo de locomotora American Forney , que es un tipo americano 4-4-0 con ruedas invertidas.

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Los tanques laterales son tanques que recorren toda la longitud de la caja de humos, en lugar de toda la longitud de la caldera. ^[15] A principios del siglo XIX, el término "tanque lateral" se usaba a veces como sinónimo de tanque lateral. ^[16]

Los tanques laterales se utilizaban principalmente en locomotoras industriales de vía estrecha que podían rellenarse con agua con frecuencia y en las que los tanques laterales o de asiento restringían el acceso al mecanismo de válvulas. La locomotora Excelsior del tranvía de Kerry ha sido descrita, por varias fuentes, como un tanque lateral y un tanque de asiento invertido. ^[17]

El tanque de asiento invertido era una variación del tanque de ala, en el que los dos tanques se unían debajo de la caja de humos y la sostenían. ^[18] Este diseño poco común se utilizó por las mismas razones que el tanque de ala, pero proporcionaba una capacidad de agua ligeramente mayor. Se cree ^{[ ¿quién lo cree? ]} que la locomotora Wotton del tranvía Brill tenía un tanque de asiento invertido. El tanque de asiento invertido era una especialidad de WGBagnall . ^[19]

Una locomotora cisterna también puede arrastrar un ténder detrás de ella. ^[20] Esta era la disposición común en las locomotoras más grandes, así como en los ferrocarriles de vía estrecha donde el pequeño tamaño de la locomotora restringe el espacio disponible para combustible y agua. Estos combinaban combustible y agua en una proporción (donde se usaba carbón) de 1 libra de carbón por cada 6 libras de agua. ^{[ cita requerida ]} .

Cuando se utilizaba un ténder con una locomotora de vía estrecha, normalmente solo transportaba combustible y agua en los tanques de la locomotora. El ténder ofrecía una mayor capacidad de combustible que un búnker en la locomotora y, a menudo, la capacidad de agua podía aumentarse convirtiendo el espacio redundante del búnker en un tanque de agua.

Las locomotoras con tanques laterales de gran tamaño también podían tener un tanque trasero adicional (debajo del depósito de carbón) o un tanque de pozo (entre los bastidores). ^[21] Esto puede haber sido para aumentar la capacidad de agua, para igualar la distribución del peso o para mejorar la estabilidad bajando el centro de gravedad . ^[22]

Debido a que las locomotoras de tanque son capaces de correr igualmente rápido en ambas direcciones (ver abajo) usualmente tienen arreglos de ruedas simétricos para asegurar las mismas características de marcha y estabilidad sin importar la dirección en la que se viaja, produciendo arreglos con solo ruedas motrices (por ejemplo 0-4-0 T y 0-6-0 T ) o números iguales de ruedas delanteras y traseras (por ejemplo 2-4-2 T y 4-6-4 T ). ^[23] Sin embargo otros requisitos, como la necesidad de soportar un búnker grande, requerirían un diseño no simétrico como 2-6-4 T .

En la notación Whyte para la clasificación de locomotoras (principalmente por disposición de ruedas ), se utilizan varios sufijos para denotar locomotoras de tanque: ^[24]

En la notación UIC, que también clasifica las locomotoras principalmente por la disposición de las ruedas , se utiliza el sufijo 't' para indicar locomotoras de tanque ^[25]

En las locomotoras cisterna que utilizan combustibles sólidos como el carbón , se utiliza un búnker para transportar el combustible (para las locomotoras que utilizan combustible líquido como el petróleo , se utiliza un tanque de combustible ). Hay dos posiciones principales para los búnkeres en las locomotoras cisterna: en la parte trasera de la cabina (como se ilustra a la izquierda de las imágenes a continuación), una posición que se utiliza normalmente en locomotoras con un eje de transporte trasero o un bogie trasero ; o en la parte superior y a un lado de la caja de fuego, una posición que se utiliza normalmente en los casos en que la caja de fuego sobresale del eje motriz trasero, ya que esto contrarresta el peso saliente de la caja de fuego, estabilizando la locomotora. ^[26]

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  Un búnker trasero.
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  Un búnker lateral.

Existen otros tipos especializados de locomotoras de vapor que transportan su propio combustible, pero que normalmente se clasifican por diferentes motivos.

Una locomotora Garratt está articulada en tres partes. La caldera está montada en el bastidor central sin ruedas, y dos juegos de ruedas motrices (4 cilindros en total) que transportan los depósitos de combustible y los tanques de agua están montados en bastidores separados, uno en cada extremo de la caldera. ^[27] La ​​articulación se utiliza para que las locomotoras más grandes puedan tomar curvas que, de otro modo, restringirían el tamaño de las locomotoras con bastidor rígido. Una de las principales ventajas de la forma de articulación Garratt es el mantenimiento del centro de gravedad de la locomotora sobre o dentro de la línea central de la vía al tomar curvas. ^[28]

Una locomotora cisterna a vapor (CT) es una locomotora cisterna a vapor equipada con una grúa para trabajar en talleres ferroviarios u otros entornos industriales. La grúa puede instalarse en la parte delantera, central o trasera. ^[29]

Durante la década de 1930, se produjo una tendencia a que las locomotoras de pasajeros exprés se hicieran más aerodinámicas mediante carrocerías cerradas. Casi todas las locomotoras exprés eran locomotoras con ténder, pero también se hicieron más aerodinámicas algunas locomotoras de tanque rápidas para su uso en servicios de alta velocidad, pero más cortos, en los que el tiempo de respuesta era importante y la independencia de la locomotora de tanque de las plataformas giratorias era útil. ^{[ cita requerida ] Algunos ejemplos incluyen la} Clase 61 alemana ^{[30] y la} Clase 242 húngara . ^[31]

La locomotora del contratista era una locomotora cisterna pequeña especialmente adaptada para su uso por parte de empresas contratistas de ingeniería civil dedicadas a la construcción de ferrocarriles. Las locomotoras se utilizaban para transportar hombres, equipos y materiales de construcción a través de redes ferroviarias temporales construidas en el lugar de trabajo que se volvían a colocar o se retiraban y trasladaban a otro lugar a medida que avanzaban las obras. Las locomotoras del contratista eran normalmente del tipo de tanque de pozo o de silla de montar (véase más arriba), pero requerían varias adaptaciones para que fueran adecuadas para su tarea. Se construían para que fueran lo más ligeras posible para que pudieran circular sobre los raíles temporales de construcción ligera y tenían ruedas con bridas profundas para que no se descarrilaran en las vías, que a menudo eran muy irregulares. ^[6]

Al mismo tiempo, tenían que ser muy potentes y tener buena tracción, ya que a menudo tenían que arrastrar trenes de vagones por pendientes muy pronunciadas, como los lados de los terraplenes de las vías del tren o montones de escombros. Muchas estaban diseñadas para que se pudieran colocar grandes bloques de balasto de hierro en los bastidores cuando se requería peso y tracción adicionales, y luego quitarlos cuando no era necesario. La mayoría tenía un mecanismo de lijado instalado en todas las ruedas para lograr la máxima tracción. También se requería algún método para evitar que el barro y el polvo obstruyeran las ruedas y las zapatas de freno, ya sea en forma de barras rascadoras instaladas en el borde delantero de las ruedas o chorros de lavado de ruedas suministrados desde el tanque de agua. Para manejar trenes largos de vagones con acoplamientos sueltos (y a menudo sin suspensión), las locomotoras del contratista generalmente tenían frenos a vapor muy efectivos. La mayoría carecía de cabina completa, a menudo solo tenía una "placa de gafas" delantera. Si se proporcionaba una cabina, generalmente era desmontable junto con la chimenea y, a veces, la cúpula, de modo que la locomotora pudiera cargarse en un vagón de plataforma para transportarse a nuevas ubicaciones por ferrocarril mientras permanecía dentro del gálibo de carga . ^[32]

Las máquinas de vapor para tranvías, que se construyeron o modificaron para funcionar en tranvías de calle o de carretera, casi universalmente también eran máquinas de tanque. ^[33]

Las locomotoras de tranvía tenían las ruedas y el movimiento cerrados para evitar accidentes en el tráfico. A menudo tenían recogedores de vacas para evitar que los escombros de la carretera causaran un descarrilamiento. Algunas locomotoras de tranvía estaban equipadas con un techo y laterales cerrados, lo que les daba un aspecto más parecido al de un vagón de mercancías que al de una locomotora. ^[34]

Las locomotoras de ferrocarril con calderas verticales eran generalmente locomotoras de tanque. Eran máquinas pequeñas y de funcionamiento más económico que se utilizaban principalmente en entornos industriales. ^[35]

Las ventajas de las locomotoras cisterna incluyen:

• Bidireccionalidad : la mayoría de las locomotoras cisterna pueden circular a toda velocidad en cualquier dirección (aunque esto depende de la disposición de las ruedas; por ejemplo, una 2-6-0T no podrá circular tan rápido en reversa, debido a la falta de un bogie trasero). La mayoría de las locomotoras con ténder no pueden hacer esto, porque el ténder pesado no está diseñado para ser empujado y puede volverse inestable a velocidades más altas. Las locomotoras con ténder generalmente requieren instalaciones de giro, como una plataforma giratoria o una bifurcación en Y , en cada extremo del recorrido. Una locomotora cisterna, por otro lado, puede simplemente circular alrededor del tren (siempre que haya un apartadero) y tirar de él en la otra dirección. La tripulación de una locomotora cisterna generalmente tiene una mejor vista en la dirección inversa que la de una locomotora con ténder y está protegida del clima. ^[36]
• El combustible y el agua aumentan la fuerza de adherencia : el peso de tracción útil de una locomotora es el producto del peso de las ruedas motrices multiplicado por el factor de adherencia . Por lo tanto, hasta los límites de la carga máxima admisible por eje y otros límites de carga, cuanto mayor sea el peso de las ruedas motrices, mejor. En una locomotora cisterna, el peso del propio combustible y del agua aumenta la fuerza de tracción disponible.
• Compacidad : una locomotora cisterna es más corta que una locomotora ténder equivalente. Esto es importante en entornos con espacio limitado para locomotoras, como en la maniobra de desvío de un circuito de circulación. ^[37]
• Eficiencia : Muchos tanques de trenes están diseñados para estar en contacto con la caldera y ser calentados por ella. El agua precalentada alcanzará el punto de ebullición más rápido que el agua más fría disponible en un ténder. Por otro lado, el agua excesivamente caliente puede interferir con el funcionamiento del inyector de vapor y debe evitarse.

Hay desventajas:

• Capacidad limitada de combustible y agua : un ténder puede contener normalmente mucho más de ambos que lo que está disponible en una locomotora cisterna. Esto restringe el alcance de las locomotoras cisterna entre los puntos de abastecimiento de combustible y de agua. ^[38] Esta es una de las razones por las que las locomotoras cisterna eran más populares en Europa y el Reino Unido que en Estados Unidos u otros lugares, porque las distancias eran más cortas entre las estaciones de reabastecimiento de combustible y las torres de agua.
• Peso adhesivo variable : a medida que se agota el agua de los tanques, el peso adhesivo total de la locomotora disminuye, lo que a su vez reduce el peso del tren que la locomotora puede arrastrar. Las locomotoras con poco suministro de agua también suelen funcionar peor, ya que hay menos peso sobre los resortes.
• Inestabilidad : el agua que surge dentro de los grandes tanques laterales puede provocar que la locomotora se vuelva inestable y propensa a descarrilarse , como fue el caso de las locomotoras clase L 4-6-4T de LB&SCR antes de que fueran modificadas. ^[39]
• Los límites de carga por eje son un problema : en el caso de locomotoras cisterna de mayor tamaño, resulta difícil cargar mucho combustible y agua a bordo sin requerir más ejes de los que un bastidor rígido puede soportar.
• Límite de diámetro de la caldera : la caldera y los tanques de agua deben caber dentro del gálibo de carga del ferrocarril por el que circula. Por encima de un determinado diámetro de caldera, hay poco o ningún espacio para agregar tanques de agua y que aún así quepan dentro del gálibo de carga.

En todo el mundo, la popularidad de las locomotoras de tanque varió. Eran más comunes en áreas donde la duración del recorrido era corta y se necesitaba un tiempo de respuesta rápido o no había instalaciones disponibles para realizar el recorrido, sobre todo en Europa. Debido a su capacidad limitada de combustible y agua, no eran las preferidas en áreas donde los recorridos largos entre paradas eran la norma.

Eran muy comunes en el Reino Unido, Francia y Alemania. En el Reino Unido, se utilizaban con frecuencia para tareas de maniobras y pilotaje, servicios suburbanos de pasajeros y transporte local de mercancías. La GWR era famosa por sus locomotoras cisterna Prairie (como la clase " 61xx "), utilizadas para muchas cosas, incluidos trenes muy pesados ​​en las líneas de minería de carbón del valle de Gales para las que se diseñaron las locomotoras cisterna GWR 4200 Clase 2-8-0 T. ^[40] En Alemania también se construyeron locomotoras cisterna de gran tamaño. ^[41] En los Estados Unidos se utilizaron para el servicio suburbano push-pull , maniobras en terminales y talleres de locomotoras, y en la explotación forestal, la minería y el servicio industrial. ^[42]

• Componentes de locomotoras de vapor

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