Una locomotora compuesta es una locomotora de vapor que funciona con un motor compuesto , un tipo de motor de vapor en el que el vapor se expande en dos o más etapas. [1] [2] La locomotora fue solo una de las aplicaciones de la combinación. Por ejemplo, en los barcos se utilizaban locomotoras de dos y tres etapas. [3]
El uso de locomotoras de vapor se hizo popular en las locomotoras de ferrocarril a principios de la década de 1880 y, en la década de 1890, se estaba volviendo común. Se construyeron grandes cantidades, principalmente locomotoras de dos y cuatro cilindros, en Alemania, Austria, Hungría y los Estados Unidos. Su popularidad disminuyó debido a que se percibía que se necesitaban más mantenimientos. No obstante, la Norfolk and Western Railway construyó locomotoras de vapor Mallet hasta 1952 y, lo que es más importante, las locomotoras de vapor siguieron diseñándose y construyéndose en Francia hasta el final de la industria del vapor en la década de 1970. El uso de locomotoras de vapor francesas llegó a ser tan desarrollado que, con el tiempo, se incorporaron recalentadores entre las etapas de alta y baja presión, así como el uso inicial de sobrecalentadores, que Francia logró la mayor relación potencia-peso y la mayor relación potencia-área de la parrilla de combustión de todas las locomotoras de vapor jamás construidas.
En la disposición habitual de un motor compuesto, el vapor se expande primero en uno o dos cilindros de alta presión (HP) , luego, tras haber cedido algo de calor y perdido algo de presión, se agota en un cilindro de baja presión (LP) de mayor volumen (o dos, o más), extendiendo así la parte de expansión del ciclo termodinámico . Se puede decir que los cilindros funcionan en "serie", a diferencia de la disposición normal de una locomotora de expansión simple , donde funcionan en "paralelo". Para equilibrar los empujes de los pistones de un compuesto, la relación de volumen de cilindro HP:LP debe determinarse cuidadosamente, generalmente aumentando el diámetro del cilindro LP y/o alargando la carrera. En los motores sin condensación, la relación de volumen HP:LP suele ser 1:2¼. En las locomotoras con engranajes, los volúmenes de los cilindros se pueden mantener más o menos idénticos aumentando la velocidad del pistón LP. Compuesto puede referirse a cualquier motor de expansión múltiple. [4] Se agrega información con los términos doble, triple, cuádruple. La American Locomotive Company y el Delaware & Hudson Railroad construyeron en 1933 una locomotora experimental de triple expansión, llamada LFLoree. [5] [6]
Los principales beneficios que se buscan con la locomotora compuesta son la reducción del consumo de combustible y agua, además de una mayor relación potencia/peso debido a una mayor expansión en el cilindro antes de que se abra la válvula de escape, lo que proporciona una mayor eficiencia; las ventajas adicionales incluyen un par motor más uniforme y, en muchos casos, mejores cualidades de conducción con el consiguiente menor desgaste de la vía y el tren de rodaje. Cuando se combinan pendientes pesadas y cargas bajas en los ejes, la locomotora compuesta a menudo se consideró la solución más viable. El diseño exitoso de una locomotora compuesta requiere un conocimiento sólido de la termodinámica y la dinámica de fluidos; el hecho de que esto no haya sido así con frecuencia es la razón por la que muchas producciones en el pasado han estado lejos de ser óptimas. Esto es especialmente cierto en el caso de las locomotoras construidas a principios del siglo XX. El problema no solo afectó a las locomotoras compuestas, sino que fue dramático en su caso debido al largo ciclo de vapor que las hacía particularmente sensibles a la caída de temperatura y la condensación del vapor durante su largo paso. Al reconstruir locomotoras más antiguas a partir de 1929, Chapelon pudo obtener de forma económica lo que parecían mejoras casi "mágicas" en potencia y economía al mejorar el flujo a través del circuito de vapor y al mismo tiempo colocar un sobrecalentador más grande para aumentar la temperatura inicial del vapor y retrasar la condensación en los cilindros LP.
Para evitar que se produjera una condensación severa, el LNER aplicó recalentamiento a su caldera acuotubular N.° 10 000 para compensar el sobrecalentamiento inadecuado de la alta presión. [7] El ferrocarril París-Orleáns diseñó una locomotora de demostración 2-12-0 , la N.° 160-A1 (probada entre 1948 y 1951), con recalentamiento entre las etapas de alta presión y baja presión. También instalaron camisas de vapor en ambos cilindros de alta presión y baja presión, lo que Chapelon [7] creyó que era la primera vez que se usaba una locomotora compuesta. Porta también utilizó el recalentamiento en su prototipo de reconstrucción de la 4-8-0 : "La Argentina" (probado aproximadamente al mismo tiempo en Argentina). Los defensores de la expansión simple argumentan que el uso de un corte temprano en el cilindro, expandiendo así pequeñas cantidades de vapor en cada carrera del pistón, evita la necesidad de la complicación y el gasto inicial de la combinación y, de hecho, la expansión simple de varios cilindros; este es un debate en curso.
Hay muchas configuraciones, pero se pueden definir dos tipos básicos, según cómo se sincronizan las carreras de los pistones de HP y LP y, por lo tanto, si el escape de HP puede pasar directamente de HP a LP (compuestos de Woolf) o si las fluctuaciones de presión requieren un espacio "amortiguador" intermedio en forma de una caja de vapor o tubería conocida como receptor (compuestos receptores).
El problema eterno de los sistemas compuestos es el arranque: para que todos los cilindros soporten su peso, es recomendable tener alguna forma de cortocircuitar los cilindros de alta presión y hacer llegar el vapor a una presión reducida directamente a los cilindros de baja presión; por ello, muchos de los sistemas compuestos patentados están asociados a disposiciones de arranque particulares. El sistema de 4 cilindros de De Glehn es probablemente el más sofisticado de todos, con corte independiente de alta presión y baja presión y una válvula rotativa, llamada linterna, que permite el funcionamiento independiente o combinaciones de grupos de alta presión y baja presión. La mayoría de los demás sistemas emplean válvulas de arranque de varios tipos. Otro criterio es si los engranajes de válvulas de los dos grupos son completamente independientes o están vinculados entre sí de alguna manera.
Estos pueden ser escalonados con tracción a más de un eje, en línea concentrada en un eje o en tándem con HP y LP impulsando un cigüeñal común, siendo este último sistema muy empleado en los EE. UU. en los primeros años del siglo XX, especialmente en el Santa Fe.
Jonathan Hornblower , nieto de uno de los constructores de motores de Newcomen en Cornualles, patentó un motor alternativo de doble cilindro en 1781. James Watt le impidió seguir desarrollándolo , alegando que se habían infringido sus propias patentes. [10]
En 1804, el ingeniero británico Arthur Woolf inventó un método para reducir la magnitud del calentamiento y enfriamiento continuos de una máquina de vapor de expansión simple que conduce a la ineficiencia . Woolf patentó su máquina compuesta estacionaria de alta presión Woolf en 1805.
El primer diseño de una locomotora de ferrocarril compuesta registrado pertenece a Thomas Craddock, quien patentó un diseño para una locomotora compuesta de condensación en 1846. [11] : 9–10
En 1850, el Reino Unido otorgó la patente número 13029 a James Samuel , ingeniero del Ferrocarril de los Condados Orientales , para una "locomotora de expansión continua", un método de combinación de locomotoras de vapor, aunque la idea parece haber surgido de un tal John Nicholson, un conductor de la línea. En este sistema, los dos cilindros alternaban como alta y baja presión, y el cambio se producía a mitad de cada carrera. Se adaptaron al sistema dos locomotoras, una de pasajeros y otra de mercancías, pero no se fabricaron más ejemplares. [12]
Si la locomotora antes mencionada es, estrictamente hablando, una locomotora compuesta es tema de debate: la primera aplicación reconocible de una locomotora compuesta fue en la N° 122 de Erie Railway, un tipo americano común equipado en 1867 con cilindros compuestos en tándem siguiendo la patente N° 70341 de JF Lay. [13] No se sabe nada de la carrera posterior de esta locomotora y no parece haber sido reproducida.
La forma más simple de la locomotora compuesta tiene dos cilindros, un cilindro de alta presión en un lado y uno de baja presión en el otro lado; el nombre refleja el flujo de vapor desde el HP al LP a través de la locomotora. La mayoría de los primeros intentos de locomotoras compuestas fueron variaciones del diseño compuesto cruzado, siendo algunos notables los de Baxter (1870) y Hudson (1873). [11] : 12 Otro fue el de Anatole Mallet , quien introdujo en 1876 una serie de pequeñas locomotoras de tanque compuestas de 2 cilindros 0-4-2 para el ferrocarril Bayona-Anglet-Biarritz. Estas fueron un completo éxito y funcionaron durante muchos años.
Las locomotoras de tren de alta velocidad tienen un problema de diseño fundamental, que es que si el cilindro de alta presión se detiene "en el centro", la locomotora no puede arrancar. Para resolver esto, todas las locomotoras de tren de alta velocidad prácticas tienen algún tipo de válvula de arranque, que permite la admisión de vapor de alta presión en el cilindro de baja presión al arrancar. En algunos casos, el maquinista la opera manualmente, mientras que en otros casos es automática; en este último caso, la válvula se suele denominar "válvula interceptora". La principal diferencia entre las distintas formas de locomotoras de tren de alta velocidad está en el diseño y el funcionamiento de la válvula interceptora.
Un segundo problema de diseño de las locomotoras de tren cruzado es que, si el motor funciona en un atajo corto, el vapor se expande completamente en el cilindro de alta presión y no realiza ningún trabajo en el cilindro de baja presión, lo que provoca tensiones desiguales en el motor. Este problema se evita si el motor tiene 3 o 4 cilindros, lo que fue un elemento que impulsó el desarrollo de los siguientes tipos.
Mallet también elaboró esquemas para locomotoras compuestas con propulsión dividida independiente para las locomotoras de alta y baja presión, algunas con un único chasis rígido que nunca se construyeron, otras con un chasis trasero rígido sobre el que se montaban los cilindros de alta presión y una unidad de motor delantera articulada para las locomotoras de baja presión. Esta última disposición se adoptó en todo el mundo. La primera aplicación fue una serie de locomotoras de ancho de vía de 600 mm construidas especialmente por la empresa Decauville para la Exposición de París de 1889; el diseño se introdujo en los ferrocarriles norteamericanos en 1900 con la B&O nº 2400, y rápidamente se hizo popular allí. La práctica estadounidense progresó hasta la "Mallet simple", que utilizaba la misma disposición articulada pero eliminaba la combinación. Tanto las locomotoras Mallet simples como las compuestas perduraron hasta el final de la era del vapor.
Los esquemas de tracción dividida con distancia entre ejes rígida antes mencionados de Mallet, aunque nunca se aplicaron realmente, pueden haber inspirado a Francis Webb en Gran Bretaña. Después de las pruebas con un viejo monomotor convertido en un compuesto de 2 cilindros en 1878, introdujo en 1882 su primera clase Experiment con tracción dividida similar : compuestos de 3 cilindros con ruedas motrices desacopladas en las que dos pequeños cilindros externos de alta presión descargaban en uno grande de baja presión entre los bastidores. Siguieron otras clases similares, que se ampliaron progresivamente. Las ruedas motrices desacopladas eran problemáticas ya que los dos pares de ruedas podían girar en direcciones opuestas al arrancar, si una locomotora había retrocedido previamente hacia su tren. La disposición parece haber sido adoptada debido a la falta de espacio, pero Tuplin ha señalado [¿ dónde? ] que si se hubiera instalado el mecanismo de válvulas de Walschaert , las ruedas motrices podrían haberse acoplado de la manera normal.
Las disposiciones de las ruedas variaban: 2-2-2-0, 2-2-2-2, 2-2-2-2T, 2-2-4-0T y 0-8-0; estas últimas eran locomotoras de carga y las únicas de este tipo que tenían todas las ruedas acopladas. La siguiente etapa de Webb consistió en dos clases de locomotoras compuestas de 4 cilindros 4-4-0, una del tipo 4-6-0 y, finalmente, más 0-8-0. Estas últimas se consideran las locomotoras compuestas de Webb más exitosas y algunas perduraron en su estado original hasta la década de 1920.
En 1889, Samuel M. Vauclain, de Baldwin Locomotive Works , diseñó la locomotora compuesta Vauclain . Este diseño utilizaba un motor de doble expansión instalado en el espacio que ocupaba un motor convencional de expansión simple en la locomotora, utilizando una sola válvula de pistón con engranaje convencional para controlar los cilindros de alta y baja presión. El cilindro de alta presión podía colocarse encima o debajo del cilindro de baja presión, cada uno tenía su propio vástago de pistón conectado a una cruceta común, de modo que se necesitaba una biela y una manivela para cada par de cilindros. [14] Se lograron importantes eficiencias de combustible, pero las dificultades de mantenimiento condenaron al tipo. La mayoría se convirtieron a motores convencionales.
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El compuesto en tándem apareció por primera vez en el ferrocarril Erie en 1867. Al igual que el compuesto Vauclain, un compuesto en tándem tiene cada par de cilindros de alta y baja presión impulsando una cruceta común, una biela y un cigüeñal; pero a diferencia del compuesto Vauclain, los cilindros están montados uno por delante y por detrás del otro. La pared trasera del cilindro delantero suele ser la pared delantera del cilindro trasero. El vástago del cilindro trasero está conectado a la cruceta de la forma habitual, pero el cilindro delantero puede tener su vástago o vástagos de pistón en cualquiera de dos formas: o bien el vástago del cilindro trasero se extiende hacia delante para soportar también el pistón delantero; o si el cilindro delantero es el cilindro de baja presión (y, por tanto, de mayor diámetro que el cilindro de alta presión que está detrás), puede tener dos vástagos de pistón largos que pasan por encima y por debajo, o a ambos lados, del cilindro de alta presión para alcanzar la cruceta común. [15]
En Gran Bretaña, había tres trenes en tándem. El primero fue el nº 224 del North British Railway , que se construyó en 1871 como locomotora de expansión simple 4-4-0 , siendo el pionero de la clase 224 ; se convirtió en un tren en tándem en 1885, pero volvió a ser simple en 1887. Como tren, los cilindros de alta presión tenían un diámetro de 13 pulgadas (330 mm), colocados delante de los cilindros de baja presión, que tenían un diámetro de 20 pulgadas (510 mm); la carrera común era de 24 pulgadas (610 mm). Los otros dos eran ambos 2-4-0 en el Great Western Railway (GWR): el nº 7 , construido en febrero de 1886 para el ancho estándar, y el nº 8, construido en mayo de 1886 para el ancho ancho. El n.° 7 tenía cilindros de alta presión de 380 mm (15 in) de diámetro y de baja presión de 580 mm (23 in). Los cilindros del n.° 8 eran ligeramente más pequeños: 360 mm (14 in) para alta presión y 560 mm (22 in) para baja presión. En ambas locomotoras GWR, los cilindros de baja presión estaban en la parte delantera y la carrera era de 530 mm (21 in). El n.° 7 dejó de funcionar en 1887 y fue desmantelado en 1890; el n.° 8 nunca entró en servicio regular, ya que falló cuando estaba a prueba; fue desmantelado parcialmente en 1892. Ambas locomotoras fueron renovadas en 1894 como locomotoras de expansión simple de ancho estándar 4-4-0. [16] [17] [18]
Las locomotoras tándem compuestas eran muy comunes en los Estados Unidos antes de la Primera Guerra Mundial; algunos ferrocarriles, como el Santa Fe, tenían un gran número de ellas con varias configuraciones de ruedas. Una característica distintiva de las locomotoras tándem compuestas más grandes era una grúa con "marco en A" montada a cada lado de la caja de humos, para permitir la extracción del cilindro delantero (normalmente el cilindro de gas LP) cuando el cilindro trasero requería mantenimiento.
Un tipo muy conocido en los ferrocarriles franceses fue el compuesto de 4 cilindros de De Glehn. El prototipo, Nord 701, era un 2-2-2-0 diseñado por Alfred de Glehn , ingeniero de la Société Alsacienne de Constructions Mécaniques (SACM), y encargado por Gaston du Bousquet , ingeniero jefe del Ferrocarril Nord. [19] [20] Tenía un diseño de 4 cilindros con las ruedas motrices desacopladas y tenía un parecido superficial con un compuesto Webb, excepto que los cilindros internos de alta presión impulsaban el eje motriz delantero mientras que los cilindros de baja presión estaban afuera, impulsando el eje trasero. En 1891 se pusieron en servicio dos locomotoras de producción, Nord 2.121 y 2.122, con las posiciones de los cilindros invertidas por insistencia de du Bousquet, es decir, fuera de alta presión y dentro de baja presión, una de las cuales inicialmente tenía ejes motrices desacoplados como antes, pero esta disposición resultó inferior a la versión acoplada.
El tipo fue mejorado en gran medida por Du Bousquet, quien refinó la disposición de las varillas y el mecanismo de válvulas a lo largo del interior de los marcos para facilitar el acceso. Más tarde, hizo estudios de los conductos de vapor para reducir el estrangulamiento, lo que allanó el camino para el trabajo de Chapelon 27 años después. Esto se convirtió en un diseño muy eficiente copiado por muchos ferrocarriles en Francia, Bélgica, Alemania e Inglaterra. [21]
Por ello, el modelo de Glehn se construyó en gran número en Francia, con diferentes configuraciones de ruedas, para servicio en el país y en el extranjero; también se construyeron algunas en Alemania y Bélgica. Muchas prestaron servicio durante mucho tiempo: una locomotora 4-6-0 230.D introducida en 1909, estacionada en Creil, todavía se podía ver a menudo en la Gare du Nord, París, a finales de los años 1960.
Tres de las locomotoras del tipo 4-4-2 fueron adquiridas por el Great Western Railway , una en 1903 y dos ligeramente más grandes en 1905 bajo la supervisión de su superintendente de locomotoras George Jackson Churchward para su uso en pruebas comparativas y se probaron contra sus propios diseños. Para la comparación con las locomotoras compuestas de Glehn posteriores, se construyó especialmente la locomotora simple de 4 cilindros 4-4-2 n.° 40 North Star . Aunque Great Western adoptó una serie de elementos de la práctica francesa como resultado de estas pruebas, el sistema compuesto de Glehn no fue uno de ellos. En 1904, el ferrocarril de Pensilvania encargó una copia de la Nord Atlantic llamada "la aristócrata francesa" en el Pennsy, pero demasiado ligera, lo que la hacía poco potente debido a la baja tracción. Fue desguazada en 1912. [22]
En Nueva Zelanda, las locomotoras NZR clase A de 1906, construidas localmente , y la NZR clase X de 1908 eran locomotoras de Glehn, aunque en su mayoría se convirtieron posteriormente en locomotoras simples con sobrecalentamiento (y la clase A a solo 2 cilindros).
En Rusia, a partir de 1906, la empresa Putilov (posteriormente la planta Kirov ) construyó la locomotora de 4 cilindros de la clase U. Los 2 cilindros de alta presión se colocaron fuera de los bastidores y los 2 cilindros de baja presión se colocaron dentro de los bastidores. Una de las locomotoras de la clase U, la U-127, sobrevivió y se conserva en el Museo del Ferrocarril de Moscú .
La North British Locomotive Company de Glasgow construyó locomotoras de Glehn para el ferrocarril Bengal Nagpur de la India en 1906, que tuvieron mucho éxito y fueron económicas en el agua. En 1929 se construyeron locomotoras más grandes.
En 1900, el ingeniero italiano Enrico Plancher desarrolló un nuevo y curioso diseño de motor compuesto, que apareció por primera vez en la locomotora expresa de la clase Rete Adriatica 500; se destacaba por ser un diseño asimétrico de cuatro cilindros, en el que los dos cilindros de HP y los dos de LP estaban agrupados, y cada par era servido por una única válvula de pistón que admitía vapor simultáneamente a los extremos opuestos de los dos cilindros. El prototipo de la clase se presentó en el Congreso Internacional de Ferrocarriles de 1900 en París y fue observado con interés, aunque no tuvo un éxito sobresaliente; sin embargo, a la larga, el diseño asimétrico, aunque simple, resultó bastante incómodo, ya que era difícil igualar el trabajo de cada lado de la locomotora y esto causaba problemas . El motor Plancher se utilizó nuevamente en algunos diseños de Ferrovie dello Stato como las locomotoras expresas FS Clase 680 y las locomotoras de carga pesada FS Clase 470 , pero no se aprobó ninguna aplicación posterior después de la adopción generalizada del sobrecalentador . [23] [24]
Las reconstrucciones antes mencionadas de André Chapelon a partir de 1929 se realizaron principalmente con componentes de De Glehn. Chapelon, junto con otros ingenieros franceses como Gaston du Bousquet y Marc de Caso, llevaron estas locomotoras a su máximo nivel de rendimiento.
Maffei también construyó en Múnich una gran parte de las locomotoras alemanas de 4 cilindros (como la S 3/6), en su mayoría sobre la base del sistema posterior de von Borries. A pesar de una política de estandarización radical por parte de la Reichsbahn que impuso una expansión sencilla, un pequeño pero consecuente número de Maffei Pacifics con un diseño que databa de 1908 se consideraron indispensables para rutas montañosas con limitaciones severas de carga por eje y se construyeron nuevas en fecha tan tardía como 1931.
Livio Dante Porta en 1948 se inspiró en las reconstrucciones del 4700/240P de Chapelon para "Argentina"; su primera producción, un compuesto de 4 cilindros reconstruido a partir de un viejo Pacific de ancho de vía de fabricación británica en un futurista 4-8-0.
Otra configuración históricamente importante, aunque menos numerosa, también tiene su origen en Francia: la de tres cilindros con dos LP exteriores dispuestos a 90° alimentados por un cilindro HP entre los bastidores con el cigüeñal dispuesto a 135° de los otros. Se incorporó por primera vez en un prototipo para el Ferrocarril del Norte francés en 1887 según el diseño de Edouard Sauvage. El Nord 3.101 quedó como un solo ejemplar, pero aun así estuvo en servicio durante 42 años.
En el Ferrocarril del Noreste Británico apareció en 1898 un prototipo de locomotora compuesta 4-4-0, la n.° 1619 ( NER Clase 3CC ) con este mismo diseño según el diseño de Walter Mackersie Smith (ésta misma fue reconstruida a partir de un prototipo compuesto de 2 cilindros Worsdell/Von Borries anterior de 1893). [25] Esto formó la base para un lote inicial de cinco locomotoras de la Clase 1000 de Midland Railway diseñadas por Samuel Waite Johnson para Midland Railway . A estas le siguieron a partir de 1905 40 de una versión de producción ampliada donde todos los accesorios Smith fueron reemplazados por un arreglo de arranque simplificado incorporado al regulador; esto según el diseño del sucesor de Johnson, Richard Deeley . Las locomotoras Johnson originales fueron reconstruidas como locomotoras compuestas Deeley a partir de 1914 y estaban sobrecalentadas.
Tras la formación del London, Midland and Scottish Railway en 1923, y tras ensayos comparativos con locomotoras de las empresas constituyentes, la locomotora Midland Compound se consideró la mejor y se adoptó en una versión ligeramente modificada, la LMS Compound 4-4-0 , de 1925 a 1932 como la locomotora expresa estándar LMS clase 4, alcanzando un total final de 245 locomotoras. Las locomotoras LMS no fueron universalmente apreciadas, especialmente en la antigua sección LNWR, donde iban de la mano con los métodos operativos impuestos por la empresa constituyente Midland Railway, pero en Escocia fueron recibidas como la solución a los graves problemas endémicos de las locomotoras expresas y, en general, fueron muy apreciadas.
En 1932, Beyer, Peacock and Company construyó cinco locomotoras de tres cilindros más grandes siguiendo el mismo patrón general según el diseño de GT Glover para el Great Northern Railway (Irlanda) para los expresos Dublín-Belfast. Los ejemplos conservados son el prototipo reconstruido Midland Compound, 1000 (BR 41000) y el Great Northern Railway (Irlanda) n.º 85 Merlin.
A partir de 1896, Weymann introdujo un modelo 2-6-0 de 3 cilindros con transmisión dividida y cigüeñales a 120° para el servicio en las rutas suizas de Jura-Simplon con fuertes pendientes; finalmente se fabricaron 147 unidades.
El programa de reemplazo de locomotoras de posguerra de Chapelon, que fue abortado, incluía toda una gama de locomotoras Sauvage de tres cilindros. La única que llegó a existir fue la 242A 1, un prototipo 4-8-4 reconstruido en 1946 a partir de una simple 4-8-2 de tres cilindros que no tuvo éxito. La 242A 1 fue probablemente la locomotora compuesta más importante de todos los tiempos, capaz de desarrollar una notable potencia de 5300 caballos de fuerza (4000 kW) para una unidad de motor que pesaba solo 145,6 toneladas métricas. [26] Una de las locomotoras de vapor más eficientes jamás construidas, el consumo de carbón era de solo 850 g/hp (1,1 g/W) por hora y el consumo de agua era de 6,45 L/hp (8,6 mL/W) por hora a 3000 hp (2200 kW). [26] Una locomotora típica de expansión simple podría consumir aproximadamente el doble de estas cantidades para generar la misma potencia.
El ingeniero argentino LD Porta desarrolló por completo un diseño con un cigüeñal de aproximadamente 120° (el ajuste final debía determinarse empíricamente) con el cilindro de alta presión colocado en el lado izquierdo para las locomotoras de vapor modernas de nueva construcción, todas las cuales habrían utilizado expansión múltiple, algunas siguiendo este sistema compuesto de 3 cilindros. Entre ellas se encontraban locomotoras con la disposición de ruedas 2-10-0 , una de las cuales estaba destinada al transporte rápido de mercancías en los EE. UU., siendo esta una máquina de triple expansión de alta presión. Por extraño que pueda parecer este diseño, tenía una serie de ventajas desde el punto de vista de la igualación de los empujes de los pistones y la disposición de los conductos de vapor. Se afirmaba que con los procedimientos de mantenimiento y operación adecuados, estas locomotoras podrían competir con las formas modernas de tracción. Otros proyectos fueron para pequeñas locomotoras compuestas de 2 cilindros: en particular, una locomotora para plantaciones de azúcar en Cuba, que quemaba bagazo .
En Gran Bretaña, el uso de la técnica de mezcla de cilindros era mucho más común en locomotoras de carretera (apisonadoras, máquinas de tracción y camiones de vapor) que en locomotoras ferroviarias. La disposición habitual era un cilindro de alta presión y un cilindro de baja presión (compuesto de doble cigüeñal), aunque existía un tipo de compuesto de cigüeñal simple superpuesto al estilo Vauclain.
