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El complejo Vauclain era un tipo de locomotora de vapor compuesta que fue brevemente popular desde principios de 1890 hasta mediados de 1900. Desarrollado por Baldwin Locomotive Works , presentaba dos pistones que se movían en paralelo, impulsando una cruceta común y controlados por un engranaje de válvula común usando una válvula de pistón única y compleja .
La ventaja declarada de este acuerdo, al igual que con otros acuerdos compuestos, fue una mayor economía debido al menor consumo de combustible y agua. [1] En la práctica, las fuerzas desiguales en la cruceta produjeron un desgaste excesivo, con mayores costos de mantenimiento que compensaron cualquier economía de combustible. La integración del sistema de compuestos en la silla de la caja de humo facilitó la conversión a motores convencionales, por lo que la mayoría de los compuestos de Vauclain se convirtieron así y llevaron una vida normal a partir de entonces. El último ejemplo funcional conocido fue Manitou and Pikes Peak Railway No. 4, que ahora se conserva en el sitio como una exhibición estática con su hermano # 5. [2]
La clave del compuesto Vauclain es su sistema de válvulas. En esencia, se trata de un sistema extra de válvulas, concéntricas con el paso de vapor central habitual en las válvulas convencionales de pistón de expansión simple . [3] Este pasaje conecta el escape del cilindro de alta presión con la admisión del cilindro de baja presión. Los pistones impulsores están conectados rígidamente a ambos lados de la cruceta, de modo que se mueven al mismo tiempo. A medida que se admite vapor a alta presión en un lado del cilindro de alta presión, el vapor de baja presión que sale del otro lado pasa a través de las válvulas al lado opuesto del motor y al cilindro de baja presión; finalmente, el vapor de escape del lado opuesto del cilindro de baja presión escapa a través de la parte central de la válvula hacia el tubo de explosión. [4]
Los cilindros de alta y baja presión estaban montados en línea vertical entre sí, con los vástagos del pistón en paralelo. Por lo general, el cilindro de baja presión estaba en la parte inferior, pero a veces problemas de espacio hacían que se colocara en la parte superior. En el primer caso, el cilindro de válvula se montó directamente hacia el interior del cilindro de alta presión; en este último caso, las válvulas también se colocaron hacia el interior, pero a un nivel entre los dos cilindros de potencia. [5] La colocación de las válvulas requería un engranaje de válvulas conectado en el interior, y se utilizó el patrón Stephenson (que de todos modos era el tipo dominante de la época). Un dispositivo adicional necesario era una válvula de arranque, controlada manualmente, que permitía la admisión de vapor de caldera de alta presión directamente a la entrada de baja presión. Sin esto, los cilindros de baja presión tendrían que funcionar realmente contra la presión atmosférica. [6]
Cada lado de la locomotora tenía su propio motor independiente, como ocurre con las locomotoras convencionales. Esto eliminó las conexiones entre lados características de los motores compuestos cruzados, donde los cilindros de baja y alta presión estaban en lados opuestos. El flujo directo de vapor entre los cilindros de alta y baja presión a cada lado de la locomotora eliminó la necesidad de una cámara receptora para almacenar el vapor. [7] También evitó someter el bastidor de la locomotora a fuerzas desiguales desde lados separados de alta y baja presión. Todo el paquete era compacto y ocupaba poco más espacio que el equipo convencional. De hecho, a primera vista desde fuera, el complejo Vauclain puede confundirse con una locomotora sencilla convencional; los únicos indicios son la disposición inusual de la cruceta y (visto desde el frente) el cilindro adicional.
El plan no produjo una locomotora más potente; la fuerza de tracción práctica máxima estaba determinada por el peso de los conductores, y esto no cambió. [8] La ventaja era la eficiencia: la composición reducía el vapor necesario para el mismo rendimiento. Según las tablas de tamaño estándar de Baldwin, el cilindro de alta presión del compuesto tenía aproximadamente el 70% del diámetro del cilindro único del motor convencional; por lo tanto, el consumo de vapor para la misma carrera y grado de corte fue aproximadamente la mitad que el del motor convencional. [9] En la práctica, en general se lograron resultados menores; Baldwin en 1900 informó que las pruebas realizadas en varios ferrocarriles mostraban ahorros de combustible del 17% al 45%. [10] Para producir fuerzas simétricas, los cilindros de baja presión tenían que tener aproximadamente un 66% más de diámetro que los de alta, o aproximadamente un 20% más grandes que los cilindros convencionales; Para los conductores pequeños, esto podría provocar los problemas de espacio mencionados anteriormente, lo que requeriría que los cilindros de baja presión estén en la parte superior. [9]
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El compuesto Vauclain fue introducido en 1889 a través de la patente estadounidense 406.011 [11] por su homónimo y el entonces superintendente general de Baldwin y eventualmente presidente de la empresa, Samuel M. Vauclain . Pronto, la mayoría de los clientes de Baldwin estaban operando algunos ejemplares. Un folleto de 1900 enumera las ventas a 140 clientes, incluidas grandes flotas de ferrocarriles de Clase I como el ferrocarril de Baltimore y Ohio , el ferrocarril de Chicago, Milwaukee y St. Paul , el ferrocarril de Erie , el ferrocarril de Lehigh Valley , el ferrocarril de Norfolk y Western . y el ferrocarril de Filadelfia y Reading . [12] Muchas otras líneas compraron uno o dos como muestras. Vauclain recibió la medalla Elliott Cresson del Instituto Franklin en 1891 por el diseño de la locomotora; [13] al recomendar el premio, el comité de revisión escribió:
"Su comité, en conclusión, considera que, en vista del estado de la técnica, la locomotora compuesta Vauclain es un tipo claramente nuevo y original de locomotora. Es la desviación más marcada de la construcción habitual de locomotoras, que ha suscitado satisfacción general en todas partes. introducido, y en vista del desempeño confiable y satisfactorio en servicio bajo las mayores variaciones de condiciones, la inmunidad de inutilización total, la fácil adaptabilidad dentro de límites de espacio incapaz de acomodar otros motores compuestos, y la aplicabilidad general y utilidad en el servicio ferroviario, es , en opinión de su comité, merecedor del reconocimiento mediante la concesión de la Medalla Elliott Cresson del Instituto Franklin, que por la presente recomiendan." [7]
Esta popularidad duró poco. Aparecieron importantes dificultades de mantenimiento, especialmente debido a fuerzas desiguales que desgastaban las guías de la cruceta. [14] Se suponía que los dos cilindros estaban proporcionados para realizar el mismo trabajo (siendo la presión baja tres veces mayor que la alta). Dado que el vapor que pasa entre el cilindro de baja y alta presión siempre se expande, incluso antes del corte, la fuerza producida en el cilindro de baja presión varía de manera diferente que en el cilindro de alta presión. El complejo conjunto de válvulas y la válvula de arranque también condujeron a mayores costes de mantenimiento. La introducción del sobrecalentador aumentó aún más la eficiencia y facilitó mucho su mantenimiento. [15]
Toda la maquinaria de composición estaba contenida en la caja de válvulas, que en las locomotoras estadounidenses (en la época anterior a las estructuras fundidas de una sola pieza) estaba integrada con la silla de la caja de humo. Toda la unidad podría desmontarse y sustituirse por cilindros de expansión simples convencionales. Ese era el destino típico de los compuestos Vauclain: cuando llegó el momento de una revisión importante, se quitaron la maquinaria compuesta y el engranaje de válvulas Stephenson, y el motor se reconstruyó con sobrecalentamiento, engranaje de válvulas Walschaerts y cilindros convencionales. [dieciséis]
Dos de las cuatro locomotoras supervivientes de Manitou y Pike's Peak Railway se convirtieron en compuestos después de la experiencia con M&PP No. 4, construido en 1893 y actualmente el único complejo de Vauclain en funcionamiento. [17] (El propio Vauclain había viajado a la línea para solucionar problemas operativos con los motores originales en su estado previo a la mezcla). Las seis locomotoras de vapor de la línea eran de este tipo. [2] [17]
El sistema Vauclain se utilizó en Europa y se conserva un ejemplo danés ( DSB 996) en Railworld , Peterborough , Inglaterra . [18]
88 locomotoras construidas por Baldwin, designadas desde 1912 como clase V (para Vauclain, В en ruso), se utilizaron en Rusia desde 1896 hasta la década de 1920 en varios ferrocarriles. [19]
Se suministraron siete compuestos de Vauclain a Wellington and Manawatu Railway Company (WMR), que operaba la línea Wellington - Manawatu en Nueva Zelanda. WMR No. 13, construido en 1894, fue el primer complejo en Nueva Zelanda y el primer complejo de vía estrecha del mundo. En 1908, el No. 13 fue clasificado como clase NZR Oa cuando se nacionalizó el WMR. Los compuestos posteriores de Vauclain adquiridos por WMR fueron la clase NZR Na (No. 14 de 1894 y No. 15 de 1896); Clase NZR Nc (No. 5 (1901) y No. 18 de 1904); Clase NZR Oc (Nº 16 de 1896); y clase NZR Bc (Nº 17 de 1901). Estos tenían el cilindro de menor presión en la parte superior para mayor espacio libre desde las plataformas.
El Ferrocarril Gyeongbu, uno de los predecesores del Ferrocarril Elegido del Gobierno de Corea , compró seis en 1906, que fueron designados clase Tehoi en el esquema de clasificación de 1938 de la CGR. [20]
Victorian Railways (Australia) operó 16 locomotoras Vauclain Compound designadas Clase V , y la primera, importada de Baldwin Locomotive Works , entró en servicio en 1900. Las 15 locomotoras restantes se construyeron localmente con el mismo diseño y entraron en servicio durante los dos años siguientes. Todas fueron reconstruidas como locomotoras de expansión simples entre 1912 y 1913. La Victorian Steam Locomotive Company, [21] con sede en Maldon , está llevando a cabo un proyecto para construir y operar una réplica de las locomotoras Vauclain Compound V Class.
Descripción, método de operación y mantenimiento del sistema Vauclain de locomotoras compuestas ISBN 978-1-935700-15-9
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