El vapor

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Los primeros trenes.
La primera locomotora de vapor que corrió sobre raíles la construyó el ingeniero Richard Trevithick. Su locomotora de cuatro ruedas hizo un recorrido de prueba el 22 de febrero de 1804, alcanzando los 20 km/h sin carga y los 8 km/h con ella (como el paso acelerado de un hombre). Desgraciadamente, el peso del tren rompió las vías. Hacia 1812, se montaron unas vías más fuertes entre Middleton Colliery y Leeds, en Inglaterra. Por ellas circularon las primeras locomotoras de vapor ya rodadas.
En 1829, se estaba construyendo el nuevo ferrocarril entre Liverpool y Manchester, en el norte de Inglaterra. Se hizo una competición para encontrar la mejor locomotora para recorrerlo. El premio de 500 libras lo
ganó fácilmente la Rocket, introducida por George y Robert Stephenson. Alcanzó la asombrosa velocidad -para entonces- de 46,7 km/h, un récord mundial. Por primera vez, la gente podía viajar por tierra más deprisa que a caballo.
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· La Rocket de Stephenson fue la locomotora más rápida de su tiempo, y un símbolo que marcó un espectacular avance en el mundo ferroviario. Creada en el año 1829 y presentada en un concurso, era capaz de alcanzar los 47 km/h., una velocidad que ninguna otra locomotora era capaz de superar.
· Desde principios de siglo, George Stephenson había trabajado en el estudio de la locomoción a vapor. En 1813 ya había conseguido inventar un sistema que conseguía mejorar el aprovechamiento del carbón. Pronto pudo colocar su primera Locomotion en la línea férrea que cubría la distancia entre Stockton y Darlington, que hasta entonces se cubría con tracción animal. La fecha de su estreno, el 27 de septiembre de 1825, su nueva locomotora recorrió 16 kms. llevando una carga de 70 toneladas a una velocidad de entre 20 y 25 kms/h.
· Su gran oportunidad surgió de la mano de un concurso público con el que se buscaba encontrar la máquina que cubriera la línea entre Manchester y Liverpool. El concurso daba un premio de 500 libras esterlinas a la máquina más innovadora, y en 1829, el británico se presentó al mismo con su nueva locomotora a vapor a la que había llamado Rocket.
· Dentro de la caldera de la Rocket había cinco tubos. De ese modo había más capacidad para calentar mayor cantidad de agua y así producir más vapor con el que mover los pistones. El resultado fue que en el concurso celebrado en Rainhill, Inglaterra, la Rocket tiró de un tren de 20 toneladas moviéndose a una velocidad máxima de 47 km/h. relegando así a las otras cuatro máquinas que se habían presentado al concurso que apenas llegaron a la mitad de su velocidad.
· George Stephenson acabaría por convertirse, gracias a este triunfo, en el ingeniero de bastantes líneas ferroviarias surgidas desde ese momento.
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La Locomotora de Vapor.
Cómo es y cómo funciona.
La locomotora de vapor consta de cuatro partes fundamentales:
CALDERA
MECANISMO MOTOR
VEHÍCULO
ACCESORIOS
LA CALDERA

Según se puede apreciar en el grabado siguiente, la caldera consta de varias partes, la caldera propiamente dicha, la caja de fuego y la caja de humos.
La caldera está formada por un cuerpo cilíndrico atravesado por una serie de tubos que están sumergidos en el agua de la caldera. A través de estos tubos pasa el humo caliente procedente de la Caja de fuegos, donde ceden parte de sus calorias a dichos tubos que a su vez la transmiten al agua que los rodea, calentandola hasta producir el vapor nedesario para el funcionamiento de la locomotora y que terminan en la caja de humos por donde salen al exterior por la chimenea. En esta caja de humos, se introducen también el vapor procedente de los cilindros, una vez efectuado su trabajo, y que fuerzan el tiro de la chimenea, logrando que los gases calientes procedentes de la combustión de la caja de fuego, pasen de venciendo la resistencia que ofrece el haz tubular y consiguiendo el efecto de que una chimenea que apenas tiene un metro, funcione como una de varios cientos de metros de altura. Cuando la locomotora está parada y por tanto no sale vapor de los cilindros, la caja de humos dispone de un dispositivo llamado ventilador, que inyecta vapor en hacia la chimenea, consiguiendo el mismo efecto de forzar el tiro de la misma, y aumentar la producción de vapor de la caldera, necesaria en el momento del arranque de la locomotora.

En una locomotora a vapor, éste debe entrar y salir de los cilindros en el momento adecuado. Esta precisión la consiguen las válvulas que hay dentro del distribuidor (colocado al lado de cada cilindro). Normalmente el cilindro tiene una abertura en cada extremo por cada uno de los cuales sale vapor nuevo y usado, respectivamente, gracias a las válvulas.Las válvulas, a su vez, permanecen cierta cantidad de tiempo cerradas, lo que se denomina solape. En locomotoras lentas lo normal es que haya un gran solape en la abertura de escape, lo que permite al vapor que hay dentro del cilindro expandirse completamente y liberar toda la energía para empujar al pistón. En las locomotoras rápidas se abre la salida del vapor antes, cuando la válvula está en su posición intermedia, reduciendo así la contrapresión. Las locomotoras más rápidas tienen un gran avance lo que significa que la admisión está abierta cuando el pistón está al final de su recorrido hacia la parte delantera o trasera del cilindro, asegurando de este modo que cuando empiece el siguiente ciclo tendrá vapor a presión.


La locomotora de vapor mas grande
Cuando la Big Boy marchaba hacia el Este en busca de la famosa Sherman Hill, la gente se apiñaba en el camino, expectante por conocer y ver de cerca ese gran monstruo de acero que había construido Alco. Su figura era imponente, y sus clásicas nubes de humo negro que despedían sus calderas por la chimenea, eran la señal de que se acercaba la que durante años fue considerada como el emblema de los transportes ferroviarios en Estados Unidos.
Las exigencias en el transporte eran cada vez mayores desde que en 1869 el presidente Grant golpeara el famoso “clavo de oro” para inaugurar el primer ferrocarril transcontinental. Las necesidades de mayor capacidad de carga y transporte de mercancías y cada vez a mayor velocidad facilitaba la aparición de nuevos ingenios mecánicos que modernizaban las entregas por todo el territorio norteamericano.
La disposición de las ruedas estaban jugando un papel esencial desde hacía años, al principio del siglo XX, y así se ingeniaron máquinas con disposiciones 4-6-4, 2-8-4, 4-8-4, y 2-8-8-4. La Union Pacific, compañía pionera, encargó en los año 40 una máquina que fuera capaz de arrastrar trenes de mercancías a una velocidad superior a los 110 km/h. Apareció así la Challenger, con una disposición 4-6-6-4. Sin embargo, sus mayores problemas estribaban en la superación de las alturas y pendientes de los montes Wasatch. Se precisaba de una capacidad de carga de 3.600 tm. a una velocidad superior a los 97 kh/h.
Alco se encargó de su construcción, y así, en 1941, surgió la Big Boy, una imponente máquina con una disposición 4-8-8-4 cuya longitud, locomotora y ténder, alcanzaba más de 40 metros, y con un peso de 530 tm. Tal era su tamaño que incluso en su caja de humos cabía un hombre dentro puesto en pie.
Tras la construcción, y a la vista de sus impresionantes proporciones, alguien tuvo la idea de escribir con una tiza, en la puerta de la caja de humos, “Big Boy”, y con ese nombre se quedó.
Era tal su capacidad y fuerza de arrastre que se utilizaron cas iexclusivamente para el transporte de mercancías, quedando así las Challenger para el transporte de pasajeros. Sin embargo, tenían una tasa de combustión altísima lo que provocaba enormes gastos de combustibles. No había más que ver sus intensas humaredas negras que regaban todo el paisaje norteamericano. Estas Big Boy llegaban a consumir hasta 20 toneladas de carbón en un viaje de 4 horas, así como entre 55.000 y 60.000 litros de agua. Tal era su combustión y la carbonilla que expulsaba, que incluso la locomotora incorporaba un sistema con el que regaba a los primeros vagones para evitar su exposición a las brasas.
La primera de las Big Boy que llegó a la estación central de la Union Pacific en Omaha, lo hizo el 5 de septiembre de 1941, y apenas unos días después, arrastró su primer tren, de unas 3.500 toneladas. en apenas 4 meses se llegaron a construir hasta 20 Big Boys, y con motivo de la Segunda Guerra Mundial, otras cinco más, sin embargo, una vez más y como es ley de via, la modernización le jugó una mala pasada la Big Boy.
El paso del carbón al diesel era inevitable. Si a eso le añadimos su elevado costo de mantenimiento, hallaremos los motivos por los que apenas 20 años después, todas las Big Boy se encontraban ya fuera de servicio. Sin embargo, eso no quitó que su elevado rendimiento hiciera que cada una de aquellas míticas máquinas recorriera la friolera de aproximadamente 1.500.000 de kms. de media.
FICHA TECNICA DE LA BIG BOY
· Modelo: Union Pacific “Big Boy” 4-8-8-4
· fabricante: Alco (American Locomotiv Co.)
· Entrada en servicio: año 1941
· Reitrada del servicio: 1962
· Color: negro
· Servicio: transporte de mercancías entre Wyoming y Utah

La locomotora de vapor más rápida es la Mallard
El 3 julio de 1938 se estableció un nuevo récord mundial de velocidad para locomotora de vapor. Le correspondió este honor a la Mallard, una nueva maquina con un carenado aerodinámico. Remolcando un tren de siete vagones entre Grantham y Peterborough, en Inglaterra, a la Mallard se le tomó una velocidad de 201,16 km/h sobre unos 400 metros. Se averió durante la prueba, pero fue reparada y enviada al Museo del Ferrocarril, en York, Inglaterra. Su récord no ha sido batido hasta hoy.
¿Cuándo se inventó la primera locomotora?.
El 21 de febrero de 1804, Richard Trevithich demostró su invento más reciente en el ferrocarril minero de Penydarren en Gales (Reino Unido). Fue la primera locomotora de ferrocarril del mundo. Efectuó un recorrido de 16 km. En cuatro horas, arrastrando 10 toneladas de hierro sobre las que iban sentados 70 hombres.



A continuación voy a mostrar un pequeño esquema fácil de entender, a menudo es mejor un esquema bien explicado que 20 hojas de manual, el funcionamiento es idéntico a la máquina de Watt, pero el pistón en este caso ya hace la función de mover las ruedas.
1. Manivela excéntrica
2. Barra excéntrica
3. Barra de alcance
4. Acoplamiento de elevación
5. Brazo de acoplamiento
6. Eje y brazo inversos
7. Enlace
8. Barra radial
9. Brazo de la cruceta
10. Válvula
11. Enlace de unión
12. Elevador
13. Válvula
14. Válvula






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