Según la notación Whyte para la clasificación de locomotoras de vapor , 4-8-4 representa la disposición de las ruedas de cuatro ruedas motrices en dos ejes, ocho ruedas motrices motrices y acopladas en cuatro ejes y cuatro ruedas traseras en dos ejes. El tipo fue utilizado por primera vez por Northern Pacific Railway , e inicialmente se llamó Northern Pacific, pero los fanáticos de los ferrocarriles y los empleados del ferrocarril han acortado el nombre desde su introducción. Se le conoce más comúnmente como Norte .
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La disposición de ruedas 4-8-4 fue una progresión del tipo 4-8-2 Mountain y, al igual que los tipos 2-8-4 Berkshire y 4-6-4 Hudson , un ejemplo del concepto "Super Power" en vapor. Diseño de locomotora que hacía uso de la cámara de combustión más grande que podía ser sostenida por un camión de remolque de cuatro ruedas, lo que permitía una mayor producción de vapor. El camión de cuatro ruedas daba estabilidad a gran velocidad y las ocho ruedas motrices daban mayor adherencia. El tipo 4-8-4 evolucionó en los Estados Unidos poco después de que Lima Locomotive Works introdujera el concepto de "Lima Super Power" en 1925, fabricando locomotoras pesadas 2-8-2 y 2-8-4 . El prototipo fue construido por American Locomotive Company (ALCO) para Northern Pacific Railway (NP) en 1926, con una cámara de combustión muy grande con una parrilla de 100 pies cuadrados (9,3 m 2 ), diseñada para quemar carbón de lignito de baja calidad . El camión de remolque de cuatro ruedas pesaba alrededor de 15.000 libras (6,8 t) más que los camiones de dos ruedas de la época y podía transportar 55.000 libras (25 t) adicionales de peso del motor; la diferencia de 40.000 libras (18 t) estaba disponible para aumentar la capacidad de la caldera. [1]
El tipo 4-8-4 llegó cuando ya se habían probado casi todas las mejoras importantes en el diseño de las locomotoras de vapor, incluidos los sobrecalentadores , los fogoneros mecánicos , el engranaje de válvulas exteriores y el camión de remolque Delta. Los bastidores de cama de una sola pieza de acero fundido con cilindros integralmente fundidos proporcionaron la resistencia y rigidez necesarias para utilizar rodamientos de rodillos . En 1930, Timken Company utilizó el Timken 1111 , un 4-8-4 construido por ALCO con rodamientos de rodillos en todos los ejes, para demostrar el valor de sus rodamientos de rodillos sellados. Posteriormente, la Timken 1111 se vendió a NP, donde se convirtió en la NP No. 2626, su única locomotora Clase A-1. [1]
La estabilidad de la disposición de ruedas 4-8-4 significó que se podían usar ruedas motrices de hasta 80 pulgadas (2,0 m) de diámetro para operaciones rápidas de pasajeros y carga a alta velocidad. Los dispositivos de control lateral permitieron a estas locomotoras atravesar curvas relativamente cerradas a pesar de sus ocho motores acoplados. El mayor tamaño de caldera posible con este tipo, junto con las altas cargas por eje permitidas en las líneas principales de América del Norte, dieron como resultado el diseño de algunas locomotoras masivas, algunas de las cuales pesaban hasta 450 toneladas, incluido el ténder. El 4-8-4 era adecuado tanto para servicios expresos de pasajeros como de mercancías rápidas, aunque no era adecuado para trenes de mercancías de arrastre pesado . [1]
Aunque en varios países se utilizaron locomotoras con disposición de ruedas 4-8-4 , las que se desarrollaron fuera de América del Norte incluían varias características de diseño que las diferenciaban de la práctica norteamericana. Dos constructores estadounidenses, ALCO y Baldwin Locomotive Works , exportaron ejemplos reducidos de este tipo por 1.000 mm ( 3 pies 3+Líneas de trocha de 3 ⁄ 8 pulgadasenBrasil.se construyeron4-8-4de tres cilindros
Dado que el 4-8-4 fue utilizado por primera vez por Northern Pacific Railway , el tipo se denominó "Northern". La mayoría de los ferrocarriles norteamericanos utilizaron este nombre, pero algunos adoptaron nombres diferentes.
El Ferrocarril de Richmond, Fredericksburg y Potomac (RFP) dio a cada una de sus tres clases 4-8-4 un nombre separado: "General" de 1937, "Gobernador" de 1938 y "Estadista" de 1944.
El 4-8-4 de ruedas grandes se sentía como en casa en trenes pesados de pasajeros y era bastante capaz de alcanzar velocidades superiores a 160 kilómetros por hora (100 millas por hora), pero el transporte de mercancías era la principal fuente de ingresos de los ferrocarriles; en ese servicio el Norte tenía limitaciones. El peso del adhesivo en un 4-8-4 se limitó a aproximadamente el 60% del peso del motor, sin incluir el peso muerto del ténder. Henry Bowen, ingeniero mecánico jefe de Canadian Pacific Railway (CPR) de 1928 a 1949, probó los dos primeros CPR K-1a Northern introducidos por su predecesor y luego diseñó un tipo Selkirk 2-10-4 utilizando la misma caldera. La locomotora T-1a Selkirk resultante tenía la misma cantidad de ejes que la Northern, pero las ruedas motrices se redujeron de 75 a 63 pulgadas (1,9 a 1,6 m) de diámetro, mientras que el par adicional de ruedas motrices aumentó el esfuerzo de tracción en 27. %. En una variante posterior, Bowen añadió un propulsor al camión de remolque, lo que permitió al Selkirk ejercer casi un 50% más de esfuerzo de tracción que el K-1a Northern de tamaño similar.
Cuando se demostró que un conjunto diesel-eléctrico de tres unidades EMD F3 que pesaba ligeramente menos que el motor total y la masa auxiliar de un CPR K-1a Northern podía producir casi tres veces su esfuerzo de tracción, las locomotoras de vapor de alta potencia fueron retiradas como tan rápidamente como lo permitieran las finanzas.
Un total de veintitrés locomotoras 4-8-4 operaron en Australia, construidas con tres diseños distintos.
En 1929, los diez tipos de montaña 4-8-2 clase 4-8-2 de los Ferrocarriles del Sur de Australia 500 de ancho de 5 pies 3 pulgadas ( 1.600 mm ) de 1926 estaban equipados con propulsores de vapor en forma de pequeñas máquinas de vapor auxiliares para aumentar su potencia. Esto obligó a sustituir sus camiones de remolque de dos ruedas por bogies de cuatro ruedas . El propulsor contribuyó con 8.000 libras de fuerza adicionales (36 kilonewtons) al esfuerzo de tracción y permitió un aumento en la carga de la locomotora a través de Mount Lofty Ranges a 540 toneladas. En su nueva configuración 4-8-4 , fueron reclasificados a la clase 500B. [2]
En 1943, la primera de las doce locomotoras aerodinámicas clase 520 de South Australian Railways fue entregada desde los talleres de Islington en Adelaida . Aunque eran locomotoras grandes, fueron diseñadas para funcionar sobre vías de construcción ligera de 30 kg/m (60 libras por yarda), con el peso del motor distribuido entre ocho ejes. Sus ruedas acopladas de 66 pulgadas (1.676 mm) de diámetro estaban especialmente equilibradas para correr a 70 millas por hora (110 km/h). [3]
El 4-8-4 de tres cilindros clase H de los Ferrocarriles Victorianos , construido en 1941, fue diseñado para trabajos pesados de pasajeros en la línea entre Melbourne y Adelaida. Apodada Heavy Harry , fue la locomotora de vapor más grande construida en Australia y, después de la NSWGR D57 4-8-2 y la clase 500/500B de South Australian Railways , fue la tercera locomotora no articulada más potente. Era una de las cinco clases australianas de locomotoras 4-8-4 de tres cilindros .
La construcción de tres locomotoras comenzó en Newport Workshops en 1939 y se fabricaron tres juegos de bastidores. Aunque los trabajos se paralizaron debido al estallido de la Segunda Guerra Mundial , la escasez de fuerza motriz provocada por el aumento del tráfico en tiempos de guerra hizo que se autorizara la finalización de la clase líder H220. La locomotora entró en servicio el 7 de febrero de 1941, pero siguió siendo el único miembro de la clase porque las otras dos locomotoras parcialmente construidas nunca se completaron. Dado que se aplazaron las actualizaciones necesarias en la línea de Adelaida, el H220 operó únicamente en la línea entre Melbourne y Albury en Nueva Gales del Sur . [4] [5]
Para hacer frente a la grave escasez de locomotoras en Brasil después de la Segunda Guerra Mundial, el Departamento Nacional de Estradas de Ferro (DNEF) de Brasil encargó a ALCO en 1946 27 locomotoras estadounidenses 4-8-4 Niágara reducidas a escala. Viação Férrea do Rio Grande do Sul (VFRGS), que luego compró otros quince directamente a ALCO en 1947. Fueron designados clase 1001. En 1956 y 1957, algunos de ellos fueron vendidos a Bolivia . Baldwin Locomotive Works suministró 1.000 mm ( 3 pies 3) similares+Locomotoras 4-8-4 de vía de 3 ⁄ 8 pulgadas)para la Rede Mineira de Viação (RMV no. 601 a 604), la Rede de Viação Paraná-Santa Catarina (RVPSC no. 801 a 806) y la Noroeste do Brasil ( NOB n° 621 a 623).[6]
Después de su retiro de la Société nationale des chemins de fer français ( SNCF ) en Francia , el ingeniero francés André Chapelon fue designado diseñador jefe de 1.000 mm ( 3 pies 3+Locomotoras 4-8-4 de ancho de 3 ⁄ 8 pulgadas enel consorcio de ventas estatal francés Groupement d'exportation de locomotives en Sud-Amérique (GELSA). En 1949 se firmó un contrato entre DNEF y GELSA para la construcción de 244-8-4con una carga por eje de 13 toneladas (12,8 toneladas largas; 14,3 toneladas cortas). El pedido también incluía 662-8-4. Las noventa locomotoras fueron entregadas en enero de 1953.
Las 24 locomotoras Niágara clase 242F fueron construidas por la Société de Construction des Batignolles ( Batignolles-Châtillon ). Eran locomotoras de expansión simple, de dos cilindros, diseñadas para quemar carbón local de mala calidad y bajo poder calorífico, con ruedas acopladas de 60 pulgadas (1.524 milímetros) de diámetro y una superficie de parrilla de 58 pies cuadrados (5,4 metros cuadrados). Se asociaron a grandes licitaciones con una capacidad de carbón de 18 toneladas (17,7 toneladas largas; 19,8 toneladas cortas). La cámara de combustión Belpaire incluía una cámara de combustión y la presión de la caldera era de 18 atmósferas estándar (1.800 kilopascales; 260 libras por pulgada cuadrada). Un miembro de la clase fue probado en los 1.000 mm ( 3 pies 3+Línea Reseau Breton de 3 ⁄ 8 pulgadas de ancho de metro en Francia antes de ser enviada a Brasil.[7]
La DNEF asignó las locomotoras a cuatro ferrocarriles estatales brasileños. En las condiciones ferroviarias brasileñas, estas locomotoras modernas no eran populares entre los ferroviarios locales y no se utilizaron tanto como se esperaba. Su carga máxima por eje de 13 toneladas (12,8 toneladas largas; 14,3 toneladas cortas) restringió su utilidad, al igual que sus embarcaciones largas. En algunos lugares las plataformas giratorias eran demasiado cortas para hacer girar las locomotoras y había que girarlas sobre triángulos . Además, las especificaciones de construcción exigían una locomotora capaz de alcanzar una velocidad máxima de 80 kilómetros por hora (50 millas por hora) y la capacidad de tomar curvas con un radio mínimo de 80 metros (260 pies). Este último punto resultó ser motivo de controversia cuando más tarde se descubrió que las curvas en algunos lugares tenían menos de 50 metros (160 pies) de radio. Como consecuencia de ello, las locomotoras sufrieron varios descarrilamientos.
A finales de la década de 1960, fueron relegados de los trenes de pasajeros de primera clase. Algunas locomotoras, destinadas al sur de Brasil , también fueron probadas en Bolivia .
Dado que las líneas principales canadienses generalmente se tendían con rieles de 115 libras por yarda (57 kg / m), los 4-8-4 canadienses eran pesados y pesaban con cargas por eje de hasta 31,3 toneladas cortas (28,4 t).
Cuando el Ferrocarril Nacional Canadiense (CN) presentó su primer 4-8-4 en 1927, utilizó el nombre " Confederación " para el tipo, para celebrar el 60º aniversario de la Confederación Canadiense. La CN empleó un total de 160 locomotoras de la Confederación.
El Canadian Pacific Railway (CPR) experimentó con la disposición de ruedas 4-8-4 en 1928, cuando se construyeron dos locomotoras clase K-1a en sus talleres Angus en Montreal , las primeras locomotoras construidas con una sola pieza de acero fundido. marco en Canadá. Sin embargo, dado que las líneas principales de CPR se construyeron con altos estándares, el ferrocarril prefirió desarrollar el tipo Hudson 4-6-4 para el transporte de pasajeros, ya que proporcionaba la potencia adecuada y era más barato de mantener, mientras que un tipo de diez acopladores, el 2-10. -4 Selkirk, fue adoptado para trabajos pesados. Sin embargo, aunque los dos CPR Northern quedaron huérfanos, demostraron su valía continuamente durante 25 años en los trenes nocturnos de pasajeros entre Montreal y Toronto . Antes de jubilarse en 1960, se convirtieron en quemadores de petróleo y trabajaron en trenes de mercancías en las provincias de las praderas. [9] [10]
En 1936, el constructor alemán Henschel & Son suministró diez locomotoras 4-8-4 de 5 pies 6 pulgadas ( 1.676 mm ) de ancho a los Ferrocarriles del Estado (Ferrocarriles del Estado o FdE) de Chile , denominadas Tipo 100 . Se denominaron Super Montañas , ya que seguían al Tipo 80 4-8-2 Mountain que se introdujo seis años antes. Estaban equipados con fogoneros mecánicos y ténderes Vanderbilt y pesaban 185 toneladas en buen estado. En la prueba, produjeron 2.355 caballos de fuerza indicados (1.756 kilovatios) con un consumo de carbón de 34 kilogramos por kilómetro (120 libras por milla) y un consumo de agua de 274 litros (60 galones imperiales; 72 galones estadounidenses) por kilómetro. Sin embargo, el diseño no se repitió y la FdE volvió a adoptar la disposición de ruedas 4-8-2 en sus adquisiciones posteriores. El Tipo 100 se utilizó en la línea de Almeda a Talca hasta que fue sustituido por motores diésel en 1969. Uno de ellos, el núm. 1009, se conserva en el Museo del Ferrocarril de Santiago. [11]
En 1933, el ferrocarril Beijing-Hankou en China necesitaba nuevas locomotoras para su línea Guangzhou a Shaoguan , donde existían pendientes de alrededor del dos por ciento, curvas con menos de 250 metros (820 pies) de radio y puentes de baja capacidad. Por lo tanto, se necesitaba una locomotora con una gran fuerza de tracción y una carga por eje baja. En 1935 y 1936, se entregaron al ferrocarril 24 locomotoras 4-8-4 de la serie 600 , diseñadas y construidas en el Reino Unido por Vulcan Foundry . Las locomotoras representaron una mejora significativa con respecto a los diseños anteriores e incorporaron un sobrecalentador tipo E más eficiente y una válvula de vapor dúplex para permitir una mejor vaporización sin agrandar la caldera, mientras que la disposición de ruedas 4-8-4 permitió una mejor distribución del peso.
Cuando se completó el ferrocarril Changsha -Guangzhou en octubre de 1936, las locomotoras fueron transferidas para operar en la sección norte entre Hankou y Changsha en esta nueva línea principal, que conectaba Guangzhou con Tianjin y Beijing .
Tras el establecimiento de la República Popular China, las locomotoras fueron designadas como clase KF de China Railways . Algunas de las locomotoras sobrevivieron en servicio hasta principios de los años 1970. Uno de ellos, no. 607, se conserva en el Museo Nacional del Ferrocarril del Reino Unido [12] y otro se encuentra en China en el Museo del Ferrocarril de Beijing . [13]
Las 60 locomotoras cisterna 4-8-4 T de la serie 477 de los Ferrocarriles Estatales Checoslovacos representan el último desarrollo de la locomotora ténder CKD 4-8-2, pero como parte de la conversión a locomotora cisterna se le añadió un carro de remolque de cuatro ruedas. Una de las cinco clases de locomotoras de tres cilindros 4-8-4 conocidas, fueron las últimas locomotoras de vapor entregadas a los Ferrocarriles Estatales Checoslovacos, y el último grupo se construyó en 1955. Utilizadas principalmente en el servicio local de pasajeros, tiraban trenes con horarios regulares como en 1981.
Se conservan tres, al 2018 dos de ellos aún se encontraban operativos (013 y 043). [14] [15] [16]
El único prototipo, numerado 242A1, de la Société Nationale des Chemins de fer Français (SNCF) era una de las cinco clases conocidas de locomotoras 4-8-4 de tres cilindros . También tuvo la distinción, junto con una locomotora experimental de alta presión del Ferrocarril Central de Nueva York en Estados Unidos, de ser uno de los dos 4-8-4 compuestos . Fue reconstruida por André Chapelon a partir de la fallida locomotora de expansión simple 4-8-2 de tres cilindros núm . 241.101 de los Chemins de Fer de l'État en una locomotora compuesta 4-8-4 . Esta notable locomotora logró extraordinarias potencias y eficiencia en el consumo de carbón y agua, pero no se construyeron más ejemplares ya que la SNCF se centró en la tracción eléctrica para su futuro desarrollo de la fuerza motriz. [17]
La No. 242A1 se sometió a pruebas en muchas pruebas que demostraron que esta locomotora tenía la misma potencia que las locomotoras eléctricas SNCF existentes en ese momento. Aquí, por primera vez en Europa, se encontraba una locomotora de vapor con una carga por eje de 20 toneladas (19,7 toneladas largas; 22,0 toneladas cortas) que no sólo era al menos tan potente como la locomotora eléctrica de alta velocidad más potente existente, sino que también podía alcanzar repetidamente su potencia máxima sin ningún problema mecánico. Desarrollando 5.300 caballos de fuerza indicados (4.000 kilovatios) y con 65.679 libras-fuerza (292 kilonewtons) de esfuerzo de tracción máximo y 46.225 libras-fuerza (206 kilonewtons) de esfuerzo de tracción medio; nada en Europa podría igualarlo.
Mientras que no. Mientras se probaba la 242A1, los ingenieros eléctricos diseñaban las locomotoras para la línea de 512 kilómetros de longitud entre París y Lyon , que debía electrificarse. Se estaba contemplando una locomotora eléctrica que sería ligeramente más potente que la exitosa locomotora eléctrica del tipo 2-D-2 de París a Orleans . Cuando los resultados de la prueba del no. 242A1 se hizo conocido, sin embargo, el diseño se cambió apresuradamente para incorporar la máxima capacidad posible con una carga por eje de 23 toneladas (22,6 toneladas largas; 25,4 toneladas cortas), lo que resultó en la clase 9100 de 144 toneladas (141,7 toneladas largas; 158,7 toneladas cortas) con una potencia de salida de más de 1.000 caballos de fuerza (750 kilovatios) más que la del diseño original.
De no ser así, las prestaciones del Mistral y de otros trenes expresos pesados de pasajeros no habrían sido tan extraordinarias. La 242A1 no existía y, por tanto, André Chapelon influyó indirectamente en el diseño de las locomotoras eléctricas francesas. Además, no. 242A1 demostró la idoneidad del sistema de combinación Sauvage-Smith para las condiciones francesas y los diseños de futuras locomotoras de vapor francesas que se prepararon pero nunca se produjeron debían utilizar el sistema de combinación Sauvage-Smith.
En servicio, no. El 242A1 fue asignado al depósito de Le Mans y, entre 1950 y 1960, transportó trenes expresos a lo largo de los 411 kilómetros (255 millas) entre Le Mans y Brest . Sin embargo, no permaneció en servicio mucho tiempo y fue retirado y desguazado en 1960.
En 1939, la Deutsche Reichsbahn puso en servicio dos prototipos de locomotoras expreso pesadas DRB Clase 06 2D2-h3 de tres cilindros , construidas por Krupp en 1938. Junto con la única 242A1 de la Société Nationale des Chemins de fer Français (SNCF) y la única Clase H de Victorian Railways en Australia, era una de las cinco clases conocidas de locomotoras 4-8-4 de tres cilindros . Debido al estallido de la Segunda Guerra Mundial y a problemas de construcción, sólo se produjeron dos locomotoras.
Con tres cilindros de 520 por 720 milímetros (20,47 por 28,35 pulgadas), grandes ruedas acopladas de 2.000 milímetros (78,74 pulgadas) de diámetro, una alta presión de caldera de 280 libras por pulgada cuadrada (1.900 kilopascales) y 55.800 libras-fuerza (248 kilonewtons) de esfuerzo de tracción. , eran capaces de alcanzar una velocidad máxima de 140 kilómetros por hora (87 millas por hora) y podían transportar un tren de 650 toneladas a 120 kilómetros por hora (75 millas por hora). Muchas piezas, como por ejemplo la caldera, se estandarizaron con las de la locomotora de mercancías pesadas DRG Clase 45 . La aerodinámica Clase 06, la única 4-8-4 alemana , fue la locomotora de vapor más grande jamás construida en Alemania. Las dos locomotoras fueron abandonadas en Frankfurt y puestas en servicio en la línea a Erfurt . El nº 06.002 fue bombardeado y destruido durante las hostilidades y el nº. 06.001 sobrevivió hasta 1951, cuando fue retirado y desguazado. [18]
Las calderas tanto del 06 como del 45 fueron diseñadas siguiendo las líneas de Robert Garbe y Richard Paul "Kunibald" Wagner , quienes sostenían que una cámara de combustión o motores de vapor compuestos de doble expansión eran innecesarios cuando se usaba vapor sobrecalentado . Si bien los ferrocarriles DB en la RFA salvaron el diseño de la Clase 45 dotándolo de un fogonero mecánico muy necesario , no hubo necesidad de las potentes locomotoras Clase 06 Express; Cuando se reanudó el tráfico expreso, los motores diésel-hidráulicos y eléctricos de CA DB Clase V 200 y DB Clase E 10 hicieron que cualquier inversión en máquinas de vapor anteriores a la Segunda Guerra Mundial fuera inaceptable para la dirección de DB, a pesar de que Friedrich Witte o Adolph Giesl-Gieslingen propusieron muchas mejoras.
En 1946, los Ferrocarriles Nacionales de México (N de M) realizaron pedidos a American Locomotive Company y Baldwin Locomotive Works de sesenta locomotoras Niágara para su uso en sus principales servicios expresos de pasajeros en líneas mejoradas, pero el pedido se redujo a 32 a favor del diésel. -locomotoras eléctricas. Estas locomotoras clase QR-1 se utilizaron principalmente en líneas al norte de la Ciudad de México y fueron apodadas La Maquina . Todos quedaron fuera de servicio a finales de la década de 1960. La mayoría sobrevivió y el No. 3028, aunque no estaba en condiciones de funcionamiento, se almacenó en la fecha límite en New Hope and Ivyland Railroad en New Hope, Pensilvania . [ cita necesaria ]
Nueva Zelanda adoptó el ancho de vía estrecho de 3 pies 6 pulgadas ( 1067 mm ) para minimizar los costos de construcción del ferrocarril y, debido al terreno montañoso, el ancho de carga se limitó a una altura máxima de 11 pies 6 pulgadas (3,51 metros) y un ancho de 8 pies. 6 pulgadas (2,59 metros), lo que lo convierte en uno de los gálibos de carga más restrictivos del mundo. Si bien esto indudablemente redujo el costo de construcción de los doscientos y tantos túneles del sistema ferroviario, planteó problemas importantes para los diseñadores de locomotoras que se vieron exacerbados por un límite de carga por eje de 14 toneladas largas (15,7 toneladas cortas; 14,2 toneladas). [19]
Después de la Unión Soviética y Sudáfrica , el Departamento de Ferrocarriles de Nueva Zelanda ( NZR) tenía la flota más grande de locomotoras 4-8-4 fuera de América del Norte, con 71 locomotoras similares en la clase K , clase KA y clase KB . [19]
La clase K fue diseñada por RJ Gard según los requisitos del superintendente de locomotoras PR Angus y se construyó localmente en los talleres Hutt de NZR. Las primeras locomotoras se entregaron durante lo más profundo de la Gran Depresión en 1932. La parrilla de 47 pies cuadrados (4,4 metros cuadrados) y la caldera comparativamente grande se colgaron en un marco estrecho para mantenerse dentro de las restricciones de altura, y las restricciones de ancho se cumplieron con lados de la cabina inclinados y el montaje de dos compresores de aire de una etapa delante de la caja de humos. [19] [20]
Después de la construcción de treinta locomotoras clase K, la NZR desarrolló el diseño para fortalecer el bastidor e introdujo otras mejoras, como rodamientos de rodillos en todos los ejes y calentadores de agua de alimentación ACFI ( Accessoires pour les Chemins de Fer et l'Industrie ). Introducidos a partir de 1939, también se construyeron en talleres de NZR, la mayoría de ellos con una cubierta aerodinámica para cubrir las tuberías externas de sus sistemas de calentador de agua de alimentación. Las primeras 35 locomotoras fueron designadas clase KA y trabajaron en las líneas principales de la Isla Norte con las locomotoras más antiguas de la clase K. [19]
Se construyeron seis más, designados clase KB , para el servicio en la línea Midland, de pendiente pronunciada, en la Isla Sur. Estas locomotoras estaban equipadas con propulsores de remolque, lo que aumentaba su esfuerzo de tracción en 6.000 libras de fuerza (27.000 newtons). [19]
En ocasiones, estos 4-8-4 registraron velocidades de hasta 75 millas por hora (121 kilómetros por hora). Las cubiertas aerodinámicas de las clases KA y KB se eliminaron a fines de la década de 1940 cuando los calentadores de agua de alimentación ACFI fueron reemplazados por inyectores de vapor de escape. La última de estas locomotoras fue retirada de servicio en 1968 debido a la dieselización . Se han conservado siete, los números de clase K 900, 911 y 917, los números de clase KA 935, 942 y 945 y la clase KB no. 968. [21] [22]
Entre 1953 y 1955, los Ferrocarriles de Sudáfrica (SAR) pusieron en servicio cincuenta locomotoras Northern Clase 25NC 4-8-4 . Diseñadas bajo la dirección del ingeniero mecánico jefe LC Grubb, once de estas locomotoras fueron construidas por North British Locomotive Company (NBL) y 39 por Henschel & Son. Fueron atendidos por ténderes tipo EW1 que viajaban sobre bogies de seis ruedas. Se construyeron dos versiones de la misma locomotora, siendo la Clase 25NC la versión sin condensación, de ahí el sufijo "NC" del número de clase. [23] [24]
Simultáneamente se introdujeron noventa locomotoras de condensación Clase 25 , adquiridas como medio para hacer frente a la escasez de suministro adecuado de agua para locomotoras en el árido Karoo . El diseño del aparato de condensación de la locomotora y del enorme ténder de condensación lo llevó a cabo Henschel, quien construyó una locomotora con ténder y sesenta ténderes de condensación de los que poseía la patente. Las otras 89 locomotoras de condensación y treinta ténders fueron construidas por NBL. [23] [24]
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Los ténders de condensación Tipo CZ eran un poco más largos que sus motores. Un tercio de la longitud total de la embarcación lo ocupaban el depósito de agua y el depósito de carbón, mientras que el resto lo ocupaban ocho grandes radiadores a cada lado, enfriados por cinco ventiladores de vapor montados en el techo. En todas estas locomotoras se utilizaron cojinetes de rodillos, incluidos el acoplamiento y las bielas, los pasadores de la cruceta y los bogies de tres ejes tanto del tren auxiliar estándar como del de condensación. Los bogies principales y las ruedas acopladas tenían cajas de grasa tipo Cannon. Los cilindros y los marcos se fundieron en una sola pieza, mientras que los cilindros de acero y las cámaras de vapor estaban equipados con revestimientos de hierro fundido. Los bastidores auxiliares de ambos tipos de locomotoras también eran piezas fundidas de acero de una sola pieza con fondo de agua. Como estaban totalmente montadas sobre rodamientos de rodillos, se requería muy poco esfuerzo para mover estas grandes locomotoras. [23] [24]
En las locomotoras de condensación, el vapor gastado se reciclaba y se condensaba nuevamente en agua para su uso repetido. Dado que el vapor no era expulsado por la chimenea, la caja de humo contenía un ventilador accionado por una turbina de vapor debajo de la chimenea para mantener el tiro. La evidencia visual de esta cámara de humo modificada y ligeramente más larga es el frente de la cámara de humo con cara de banjo de la locomotora. El sistema de condensación demostró ser extremadamente eficiente y redujo el consumo de agua hasta en un 90 % al utilizar la misma agua hasta ocho veces, lo que le dio al Clase 25 una autonomía de 800 kilómetros (500 millas) entre recargas de agua. Además, el agua de alimentación de condensado caliente dio lugar a una reducción significativa del consumo de carbón. [23]
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Sin embargo, la Clase 25 era una locomotora compleja que requería un alto mantenimiento, especialmente en los ventiladores de turbina de la caja de humos, cuyas aspas debían reemplazarse con frecuencia debido al daño causado por las partículas sólidas en el escape. La igualmente compleja ténder de condensación también requería un mantenimiento frecuente. Entre 1973 y 1980, en parte motivado por la expansión de la tracción eléctrica y diésel-eléctrica, todas las locomotoras menos tres se convirtieron en locomotoras de escape libre y sin condensación y se reclasificaron a la Clase 25NC. En el proceso, sus vehículos de condensación también se reconstruyeron para convertirlos en vehículos ordinarios de carbón y agua, quitando los radiadores de condensación y los ventiladores de techo y reemplazándolos con un enorme tanque de agua con tapa redonda. Dado que las embarcaciones estaban construidas sobre bastidores principales de acero fundido, no resultaba práctico intentar acortarlos. Las locomotoras con estos ténderes tipo EW2 reconstruidos pronto recibieron el sobrenombre de Worshond (perro salchicha o perro salchicha). [25]
La Clase 26 , conocida popularmente como Red Devil , fue reconstruida a partir de la Clase 25NC no. 3450 por el ingeniero mecánico David Wardale . La reconstrucción se llevó a cabo en los talleres de Salt River de la RAE en Ciudad del Cabo y se basó en los principios desarrollados por el ingeniero mecánico argentino Livio Dante Porta . Los objetivos principales de las modificaciones eran mejorar la tasa de combustión y generación de vapor para reducir la emisión de humo negro y superar el problema del clinker. Esto se logró mediante el uso de un Sistema de Combustión Productor de Gas (GPCS), que se basa en la gasificación del carbón en un lecho de fuego a baja temperatura para que los gases luego se quemen completamente sobre el lecho de fuego. El GPCS minimiza la cantidad de aire que se aspira a través de la cama de fuego; la principal fuente de aire necesaria para la combustión es a través de tomas de aire auxiliares en los lados de la cámara de combustión encima de la cama de fuego. [26] [27] [28]
La locomotora modificada se convirtió en la única Clase 26. En comparación con una Clase 25NC no modificada, la Red Devil logró un ahorro medido del 28% en carbón y un ahorro medido del 30% en agua, medido durante el servicio de carga, y un aumento del 43% en la potencia de la barra de tiro. en función de la potencia máxima registrada en la barra de tiro. Su alcance máximo aproximado en servicio de carga completa de 1% a 1+1 ⁄ 4 % de ley era de 700 kilómetros (430 millas) según su capacidad de carbón y 230 kilómetros (140 millas) según su capacidad de agua. La carga de carga máxima registrada transportada en relación con la pendiente fue de 900 toneladas (890 toneladas largas; 990 toneladas cortas) en pendientes del 2%, y podía transportar un tren de pasajeros de 650 toneladas (640 toneladas largas; 720 toneladas cortas) a una velocidad constante de 100 kilómetros por hora (62 millas por hora) en pendientes del 1%. El gran poder del Diablo Rojo , sin embargo, resultó ser también su única debilidad. La Clase 25NC ya había demostrado ser resbaladiza y la Clase 26, mucho más potente, con esencialmente las mismas dimensiones que la Clase 25NC, era aún peor. Tuvo un desempeño pobre al arrancar o a bajas velocidades en pendientes pronunciadas. [25] [26] [27]
Fuera de Norteamérica, la flota más grande de locomotoras 4-8-4 fue la Clase P36 de los Sovetskie Zheleznye Dorogi (SZhD) o Ferrocarriles Soviéticos , de las cuales 251 fueron construidas por la fábrica de locomotoras Kolomna entre 1949 y 1956. Como último estándar soviético locomotora de vapor de clase, la Clase P36 compartía algunos componentes comunes y atributos de diseño con diseños soviéticos estándar anteriores, como el tipo Decapod clase L 2-10-0 y el tipo Santa Fe LV clase 2-10-2 , así como algunos atributos comunes con el mazo P34 clase 2-6-6-2 y el mazo tipo Yellowstone P38 clase 2-8-8-4 . Por ejemplo, las clases P36 y LV compartían el mismo calentador de agua de alimentación , fabricado por la fábrica de máquinas de Bryansk . Aparte de un trío de locomotoras de tipo Báltico 4-6-4 totalmente aerodinámicas , eran las únicas locomotoras de vapor semi-aerodinámicas construidas en Rusia. [ cita necesaria ]
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La Clase P36 fue una de las mejores locomotoras de vapor de pasajeros construidas en la Unión Soviética. Tenían calderas con 243,2 metros cuadrados (2618 pies cuadrados) de superficie de calentamiento y una presión de trabajo de 1,5 megapascales (220 libras por pulgada cuadrada). Se instalaron rodamientos de rodillos de diseño ruso en todas partes y las calderas fueron diseñadas para proporcionar una capacidad de vaporización continua de 57 kilogramos (126 libras) por metro cuadrado (11 pies cuadrados) de superficie de calentamiento en la caldera. Con sus cilindros de 575 por 800 milímetros (22,6 por 31,5 pulgadas) y ruedas acopladas de 1.850 milímetros (72,83 pulgadas) de diámetro, podría alcanzar fácilmente velocidades de hasta 125 kilómetros por hora (78 millas por hora) con trenes de pasajeros de hasta 800 toneladas ( 790 toneladas largas; 880 toneladas cortas). [ cita necesaria ]
La Clase P36 apareció por primera vez en el Ferrocarril Oktyabrskaya (Ferrocarril de Octubre) para transportar los principales trenes expresos entre Moscú y Leningrado , pero no permaneció en esta línea principal de 650 kilómetros (400 millas) de largo. Los diésel tomaron el relevo después de unos pocos años y las locomotoras de la clase P36 fueron transferidas a otras líneas y depósitos, como las líneas Moscú- Kursk y Moscú- Ryazan , Kalinin , Krasnoyarsk , Ferrocarriles Bielorrusos , el depósito de Melitopol , el depósito de Kuibyshev y Alexandrov . [ cita necesaria ]
Más tarde, cuando se expandió la electrificación y la dieselización, muchas de las locomotoras Clase P36 fueron transferidas para trabajar en los ferrocarriles de Lviv , Lejano Oriente , Siberia Oriental y Transbaikal . El último se retiró del servicio regular de trenes expresos de pasajeros en 1974. Todos se montaron en pleno funcionamiento y se mantuvieron en reserva para momentos de extraordinaria demanda. A ciertos intervalos, las locomotoras eran retiradas del escenario, vaporizadas y puestas en funcionamiento para transportar trenes y comprobar el estado de las locomotoras. A finales de la década de 1980, estas reservas estratégicas de locomotoras se disolvieron y las locomotoras Clase P36 se distribuyeron a museos y para su conservación. Algunos que no habían tenido un uso regular durante más de quince años y se encontraban en peores condiciones mecánicas fueron desguazados. Se descubrió que los rodamientos de rodillos sufrían más si no se utilizaban. Cuando el Ministerio de Ferrocarriles de Rusia introdujo los nuevos números de clase computarizados, la Clase P36 fue designada Clase 1000.0001 a 1000.0251. En la década de 1990, tras el colapso de la Unión Soviética, algunos se vendieron a operadores de trenes privados. [ cita necesaria ]
Las locomotoras 4-8-4 de pasajeros expresos clase 242F fueron diseñadas por la Red Nacional de los Ferrocarriles Españoles (RENFE) en 1955 y estaban notablemente bien proporcionadas. Desarrollados a partir de un tipo Mountain 4-8-2 anterior , tenían pasajes de vapor mejorados y desarrollaron entre un 30 y un 40 por ciento más de potencia en cortes medios y alta velocidad. Diez de estas locomotoras fueron construidas por La Maquinista Terrestre y Maritima SA en Barcelona para quemar fueloil. Tenían deflectores de humo tipo Witte y estaban equipados con un tubo de explosión doble KylChap (Kylälä-Chapelon), un calentador de agua de alimentación Worthington y un dispositivo de ablandamiento de agua Traitement Integral Armand (TIA). Para aumentar la comodidad de la tripulación de la locomotora, las cabinas tenían suelos de madera montados sobre muelles, y los asientos del conductor y del bombero también estaban amortiguados, una mejora muy bienvenida para recorridos largos por vías en mal estado. Estas locomotoras estaban pintadas con librea verde cuando salieron de la fábrica de Barcelona y, en consecuencia, fueron apodadas Los Verdes (Los Verdes). [ cita necesaria ]
La clase 242F fue la locomotora de vapor española más rápida. Cuando se realizaron pruebas en la línea de Barcelona a Tarragona a lo largo de 16,7 kilómetros (10,4 millas) de línea prácticamente llana y recta entre Vilanova i la Geltrú y Sant Vicent, se mantuvo dos veces una velocidad superior a 84 millas por hora (135 kilómetros por hora), primero con un tren de 430 toneladas y luego con un tren de 480 toneladas. Las pruebas de alta capacidad tuvieron lugar entre Madrid y Ávila cuando un tren de 426 toneladas, incluido un vagón dinamómetro, fue arrastrado a velocidades sostenidas de 70,3 millas por hora (113,1 kilómetros por hora) con una pendiente del 0,35% (1 en 286), 57,2 millas por hora (92,1 kilómetros por hora) en una pendiente del 1,05% (1 en 95) y 39,1 millas por hora (62,9 kilómetros por hora) en una pendiente de 2+1 ⁄ 4 %(1 en 44,5). Las cifras de potencia bruta registradas con el vagón dinamómetro fueron 1790, 2350 y 2320 respectivamente, siendo la potencia calculada en el riel 2600, 3400 y 3580. Esta última potencia se traduce en unos 4000 caballos de fuerza indicados (3000 kilovatios).
Con estas locomotoras existía cierta preocupación por el suministro de agua. La capacidad del ténder estaba limitada a sólo 6.200 galones imperiales (28.000 litros) y, con pocos puntos de agua en servicio, no siempre se utilizaba toda la capacidad de la locomotora por miedo a quedarse sin este bien esencial en el semiárido español. paisaje. Por ejemplo, para el tramo de 163 kilómetros (101 millas) entre Medina del Campo y Burgos que se eleva 131 metros (430 pies) con un inicio cuesta arriba, tres paradas intermedias, una holgura y algunos movimientos de maniobras para acoplar vagones adicionales al tren, la cantidad de agua consumida fue de unos 33.000 litros (7.300 galones imperiales). [ cita necesaria ]
Las diez locomotoras fueron destinadas a la nave de Miranda de Ebro para transportar los principales trenes expresos pesados. En los años 60 eran habituales al frente de los grandes trenes expresos, pero en 1971 se trasladaron íntegramente a los trenes semirrápidos de viajeros e incluso al transporte de trenes pesados de fruta de temporada entre Castejón y Alsasua de octubre a enero. Una locomotora, no. 242F.2009, se conserva en el Museo del Ferrocarril de Madrid . [29]
En 1938, William Stanier consideró un diseño de locomotora rápida de pasajeros 4-6-4 , [30] junto con una versión 4-8-4 como locomotora grande para tráfico mixto . La guerra intervino y suspendió el desarrollo de locomotoras exprés de pasajeros, pero el diseño 4-8-4 fue reexaminado en 1942 por Fairburn , el CME en funciones , como un posible tipo de posguerra para cargas rápidas. [31]
Si bien no se conocía ninguna locomotora de vapor de este tipo, una locomotora diésel-mecánica experimental, la British Rail 10100 , tenía esta disposición de ruedas, pero fue desechada después de que una falla en la caja de cambios provocara una pérdida de interés en el proyecto.
La 4-8-4 estadounidense era una locomotora pesada y casi todos los ejemplares en Estados Unidos tenían cargas por eje de más de 30 toneladas cortas (27 toneladas). En los ferrocarriles con carriles de 130 a 133 libras por yarda (64 a 66 kilogramos por metro), se permitían cargas por eje de más de 36 toneladas cortas (33 toneladas). Por lo tanto, se introdujeron 4-8-4 excepcionalmente pesados en Atchison, Topeka y Santa Fe (Santa Fe), Chicago y North Western (CNW), Chesapeake y Ohio (C&O), Milwaukee Road (MILW), Northern Pacific (NP), Ferrocarriles de Norfolk y Western (N&W), Spokane, Portland y Seattle (SP&S) y Western Maryland (WM). El Santa Fe Clase 2900 tenía la carga por eje más pesada de todos con 38,75 toneladas cortas (35,15 toneladas), además de ser el 4-8-4 más pesado jamás construido, con un peso total de 974,850 lb (442,180 kg). Las 4-8-4 más ligeras de Estados Unidos fueron las seis locomotoras clase H-10 de Toledo, Peoria y Western (TPW), con una carga por eje de 23 toneladas cortas (21 toneladas). [32] [33]
Se utilizaron algunos 4-8-4 en carreras excepcionalmente largas.
Varios de los modelos anteriores de locomotoras 4-8-4 fueron modificados o reconstruidos durante su vida útil.
Algunas locomotoras del Norte también fueron reconstruidas a partir de motores más antiguos. Entre 1945 y 1947, Reading Railroad reconstruyó treinta de sus pesadas consolidaciones I-10 clase 2-8-0 en locomotoras Northern 4-8-4 equipadas con propulsores con ruedas motrices de 70 pulgadas (1.778 milímetros) de diámetro. Se agregó un anillo adicional en el extremo de la caja de humos de la caldera, lo que aumentó la longitud de los tubos de la caldera de 13 pies y 6 pulgadas (4,11 metros) a 20 pies (6,1 metros), y se instaló una caja de humos más grande que aumentó la distancia entre los placa de tubo y la línea central de la chimenea de 34 pulgadas (0,86 metros) a 111 pulgadas (2,8 metros). La presión del vapor se aumentó de 220 a 240 libras por pulgada cuadrada (1500 a 1700 kilopascales). Se instalaron cuatro sifones, tres en el hogar propiamente dicho y uno en la cámara de combustión. Se adjuntó una embarcación auxiliar de doce ruedas, que pesaba 167 toneladas y estaba en funcionamiento, con una capacidad de 23,5 toneladas de carbón y 19.000 galones estadounidenses (72.000 litros) de agua. Se utilizó un nuevo bastidor de acero fundido, con cilindros fundidos integrales y cojinetes de rodillos en todos los ejes. Fueron reclasificadas a T1 y numeradas del 2100 al 2129. Dos de estas locomotoras, conservadas para transportar trenes especiales, todavía estaban en uso en 1963. [41]
Los norteños fueron caballos de batalla que no tuvieron mucho reconocimiento público, con algunas excepciones. Las locomotoras Clase GS-4 Golden State de Southern Pacific (SP), de las cuales 36 fueron construidas por Lima Locomotive Works en 1941 y 1942, fueron semi-aerodinámicas y recibieron una librea llamativa con una amplia valencia naranja sobre las ruedas debajo de un estrecho banda roja que llegaba hasta la mitad de las ventanillas de la cabina. Las locomotoras encabezaban el tren Coast Daylight en la línea costera del ferrocarril entre Los Ángeles y San Francisco . El programa de televisión Las aventuras de Superman se presentó con una toma de un SP GS-4 mientras el locutor declaraba que Superman era "más poderoso que una locomotora". Uno de ellos, Southern Pacific 4449 , ha sido restaurado y se encuentra en condiciones de funcionamiento. [42]
Incluso después de la desaparición del vapor, el tipo Northern ha estado en el centro de atención de la publicidad y, junto con Union Pacific 844 de la serie Union Pacific FEF y Norfolk y Western 611 de las series Norfolk y Western Class J , entre otros Northern, han sido el tipo preferido para ofrecer excursiones principales en los Estados Unidos. La primera es la única locomotora de vapor de un ferrocarril de Clase I que nunca ha sido retirada. [43]
La mayoría de los 4-8-4 norteamericanos fueron construidos por ALCO, Lima y Baldwin Locomotive Works, mientras que la flota de Canadian National Railway fue construida por Montreal Locomotive Works . Sólo el Canadian Pacific Railway, el Norfolk and Western Railway, el St. Louis Southwestern Railway (Cotton Belt) y el Reading Railroad construyeron o reconstruyeron los suyos propios. [44] El Missouri Pacific reconstruyó una clase de sus 4-8-4 a partir de su clase BK-63 2-8-4.
El tipo Norte fue utilizado por 37 ferrocarriles en América, incluidos 31 ferrocarriles en Estados Unidos, tres en Canadá, uno en México y dos en Brasil. En total, había menos de 1.200 locomotoras de este tipo en América del Norte, en comparación con las aproximadamente 2.500 del tipo 4-8-2 Mountain y las 6.800 del tipo 4-6-2 Pacific . Con diferencia, la flota más grande era propiedad de CN y su filial, Grand Trunk Western Railroad , con un total de 203 locomotoras. [1] [44]
En muchos países, la 4-8-4 fue un desarrollo tardío de la locomotora de vapor, cercano al momento de su desaparición. Por lo tanto, se conservaron muchas más que otras configuraciones de ruedas más antiguas, ya sea sobre zócalos o en museos, y varias se mantuvieron en condiciones de funcionamiento. Algunos de los norteños conservados más notables del mundo se enumeran aquí por país de origen.
