Según la notación Whyte para la clasificación de locomotoras de vapor , 4-8-4 representa la disposición de las ruedas de cuatro ruedas delanteras sobre dos ejes, ocho ruedas motrices acopladas y accionadas sobre cuatro ejes y cuatro ruedas traseras sobre dos ejes. El tipo fue utilizado por primera vez por el Northern Pacific Railway , y en un principio se denominó Northern Pacific, pero los aficionados a los ferrocarriles y los empleados del ferrocarril han acortado el nombre desde su introducción. Se lo conoce más comúnmente como Northern .
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La disposición de ruedas 4-8-4 fue una evolución del tipo Mountain 4-8-2 y, al igual que los tipos Berkshire 2-8-4 y Hudson 4-6-4 , un ejemplo del concepto "Super Power" en el diseño de locomotoras de vapor que hacía uso de la caja de fuego más grande que podía ser sostenida por un bogie de arrastre de cuatro ruedas, lo que permitía una mayor producción de vapor. El bogie de arrastre de cuatro ruedas proporcionaba estabilidad a alta velocidad y las ocho ruedas motrices proporcionaban 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 el Northern Pacific Railway (NP) en 1926, con una caja de fuego 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 arrastre de cuatro ruedas pesaba aproximadamente 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 una mayor capacidad de la caldera. [1]
El modelo 4-8-4 llegó cuando ya se habían probado casi todas las mejoras importantes en el diseño de locomotoras de vapor, incluidos los sobrecalentadores , los alimentadores mecánicos , el mecanismo de válvulas externo y el bogie de arrastre Delta. Los bastidores de bancada de acero fundido de una sola pieza con cilindros fundidos integralmente proporcionaban la resistencia y la rigidez necesarias para utilizar cojinetes de rodillos . En 1930, la empresa Timken utilizó la Timken 1111 , una 4-8-4 construida por ALCO con cojinetes de rodillos en todos los ejes, para demostrar el valor de sus cojinetes de rodillos sellados. La Timken 1111 se vendió posteriormente a la 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 significaba que se podían utilizar ruedas motrices de hasta 80 pulgadas (2,0 m) de diámetro para el transporte rápido de pasajeros y mercancías a alta velocidad. Los dispositivos de control lateral permitían a estas locomotoras atravesar curvas relativamente cerradas a pesar de sus ocho maquinistas 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 enormes, algunas de las cuales pesaban hasta 450 toneladas, incluido el ténder. La 4-8-4 era adecuada tanto para el servicio exprés de pasajeros como para el transporte rápido de mercancías, aunque no era adecuada para trenes de mercancías de arrastre pesados . [1]
Aunque las locomotoras con la disposición de ruedas 4-8-4 se utilizaron en varios países, 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 ejemplares a menor escala del tipo para ferrocarriles de 1000 mm ( 3 pies 3 pulgadas).+Líneas de ancho de vía de 3 ⁄ 8 pulgadas ()enBrasil. La mayoría eran locomotoras de dos cilindros, perose construyeron cinco clases de locomotoras4-8-4
Desde que el 4-8-4 fue utilizado por primera vez por el ferrocarril Northern Pacific , el tipo se denominó "Northern". La mayoría de los ferrocarriles norteamericanos utilizaron este nombre, pero algunos adoptaron nombres diferentes.
El ferrocarril Richmond, Fredericksburg y Potomac (RFP) le dio a cada una de sus tres clases 4-8-4 un nombre separado: el "General" de 1937, el "Governor" de 1938 y el "Statesman" de 1944.
La locomotora 4-8-4 de ruedas grandes se adaptaba bien a los trenes pesados de pasajeros y era capaz de alcanzar velocidades superiores a los 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, la Northern tenía limitaciones. El peso adhesivo de una 4-8-4 estaba limitado a aproximadamente el 60% del peso de la locomotora, sin incluir el peso muerto del ténder. Henry Bowen, el ingeniero mecánico jefe del Canadian Pacific Railway (CPR) de 1928 a 1949, probó las dos primeras Northern K-1a de CPR introducidas por su predecesor, luego diseñó una Selkirk tipo 2-10-4 utilizando la misma caldera. La locomotora Selkirk T-1a resultante tenía el mismo número de ejes que la Northern, pero las ruedas motrices se redujeron de 75 a 63 pulgadas (1,9–1,6 m) de diámetro, mientras que el par adicional de ruedas motrices aumentó el esfuerzo de tracción en un 27%. En una variante posterior, Bowen añadió un refuerzo al camión de seguimiento, 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 diésel-eléctrico EMD F3 de tres unidades que pesaba ligeramente menos que la masa total del motor y el ténder de una CPR K-1a Northern podía producir casi tres veces su esfuerzo de tracción, las locomotoras de vapor de alta potencia se retiraron tan rápido como lo permitieron las finanzas.
En Australia circularon un total de veintitrés locomotoras 4-8-4 , construidas según tres diseños distintos.
En 1929, las diez locomotoras de tipo Mountain 4-8-2 de la clase 500 de South Australian Railways de 1926 con ancho de vía de 1600 mm ( 5 pies 3 pulgadas ) fueron equipadas con impulsores de vapor en forma de pequeñas máquinas de vapor auxiliares para aumentar su potencia. Esto hizo necesario reemplazar sus bogies de arrastre de dos ruedas por bogies de cuatro ruedas . El impulsor contribuyó con 8000 libras-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 reclasificadas a la clase 500B. [2]
En 1943, la primera de las doce locomotoras aerodinámicas de la clase 520 de South Australian Railways fue entregada desde los talleres de Islington en Adelaida . Aunque eran locomotoras grandes, estaban diseñadas para funcionar en vías de construcción ligera de 60 libras por yarda (30 kg/m), con el peso del motor distribuido en ocho ejes. Sus ruedas acopladas de 66 pulgadas (1676 mm) de diámetro estaban especialmente equilibradas para funcionar a 70 millas por hora (110 km/h). [3]
La locomotora de vapor de tres cilindros 4-8-4 de la clase H de los Ferrocarriles Victorianos , construida en 1941, fue diseñada para el transporte pesado 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 los Ferrocarriles de Australia del Sur , la tercera locomotora no articulada más potente. Fue una de las cinco clases australianas de locomotoras de tres cilindros 4-8-4 .
La construcción de tres locomotoras comenzó en los talleres de Newport en 1939 y se fabricaron tres juegos de bastidores. Aunque el trabajo se detuvo debido al estallido de la Segunda Guerra Mundial , la escasez de fuerza motriz causada por el aumento del tráfico en tiempos de guerra dio lugar a que se diera autorización para completar la líder de la clase 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 las mejoras necesarias para la línea de Adelaida se aplazaron, la H220 operó solo 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) brasileño encargó a ALCO 27 locomotoras Niágara 4-8-4 estadounidenses de menor tamaño en 1946. Estas locomotoras fueron suministradas a la Viação Férrea do Rio Grande do Sul (VFRGS), que luego compró otras quince directamente a ALCO en 1947. Se las denominó clase 1001. En 1956 y 1957, algunas de ellas se vendieron a Bolivia . Baldwin Locomotive Works suministró locomotoras similares de 1000 mm ( 3 ft 3+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 vía de 3 ⁄ 8 pulgadasen el 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 se entregaron en enero de 1953.
Las 24 locomotoras de la clase 242F Niágara 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 con un bajo poder calorífico, con ruedas acopladas de 60 pulgadas (1.524 milímetros) de diámetro y un área de parrilla de 58 pies cuadrados (5,4 metros cuadrados). Estaban acopladas a grandes ténderes con una capacidad de carbón de 18 toneladas (17,7 toneladas largas; 19,8 toneladas cortas). La caja de fuego Belpaire incluía una cámara de combustión y la presión de la caldera era alta, 18 atmósferas estándar (1.800 kilopascales; 260 libras por pulgada cuadrada). Un miembro de la clase fue probado en la línea de 1.000 mm ( 3 pies 3 pulgadas) .+Línea Reseau Breton de ancho de vía de 3 ⁄ 8 pulgadas (0,90 m) enFrancia antes de ser enviada a Brasil.[7]
La DNEF adjudicó las locomotoras a cuatro de los ferrocarriles estatales de Brasil. En las condiciones ferroviarias brasileñas, estas locomotoras modernas no eran populares entre los ferroviarios locales y no se utilizaban tanto como se esperaba. Su carga máxima por eje de 13 toneladas (12,8 toneladas largas; 14,3 toneladas cortas) restringía su utilidad, al igual que sus ténderes largos. En algunos lugares, las plataformas giratorias eran demasiado cortas para hacer girar las locomotoras y debían girarse 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 negociar curvas con un radio mínimo de 80 metros (260 pies). Este último punto resultó ser una fuente de controversia cuando más tarde se descubrió que las curvas en algunos lugares tenían un radio de menos de 50 metros (160 pies). Como consecuencia, las locomotoras se vieron involucradas en varios descarrilamientos.
A finales de los años 60, fueron relegadas a la categoría de trenes de pasajeros de primera clase. Algunas locomotoras, destinadas al sur de Brasil , fueron también probadas en Bolivia .
Dado que las líneas principales canadienses generalmente se tendían con rieles de 115 libras por yarda (57 kg/m), las 4-8-4 canadienses eran pesadas y podían soportar cargas por eje de hasta 31,3 toneladas cortas (28,4 t).
Cuando la Canadian National Railway (CN) presentó su primera locomotora 4-8-4 en 1927, utilizó el nombre " Confederation " para el modelo, para celebrar el 60 aniversario de la Confederación Canadiense. La CN empleó un total de 160 locomotoras Confederation.
El Canadian Pacific Railway (CPR) experimentó con la disposición de ruedas 4-8-4 en 1928, cuando se construyeron dos locomotoras de la clase K-1a en sus talleres Angus en Montreal , las primeras locomotoras construidas con un bastidor de acero fundido de una sola pieza 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 trabajo de pasajeros, ya que proporcionaba la potencia adecuada y era más barato de mantener, mientras que un tipo de diez acoplados, el Selkirk 2-10-4 , se adoptó para trabajos pesados. Sin embargo, aunque las dos CPR Northern quedaron huérfanas, demostraron su valor de forma continua durante 25 años en los trenes de pasajeros nocturnos entre Montreal y Toronto . Antes de su retiro en 1960, se convirtieron en locomotoras de combustión de petróleo y trabajaron en trenes de carga en las provincias de las praderas. [9] [10]
En 1936, el constructor alemán Henschel & Son suministró diez locomotoras de ancho de vía 5 pies 6 pulgadas ( 1.676 mm ) 4-8-4 a los Ferrocarriles del Estado (Ferrocarriles del Estado o FdE) de Chile , designadas como Tipo 100. Se las llamó Super Montañas , ya que siguieron al Tipo 80 4-8-2 Montaña que se introdujo seis años antes. Estaban equipadas con alimentadores mecánicos y ténderes Vanderbilt y pesaban 185 toneladas en condiciones de funcionamiento. 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 la disposición de ruedas 4-8-2 con sus adquisiciones posteriores. El Tipo 100 se utilizó en la línea de Almeda a Talca hasta que fue reemplazado por diésel en 1969. Uno de ellos, el n.° 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 de Guangzhou a Shaoguan , donde existían pendientes de alrededor del dos por ciento, curvas con un radio de menos de 250 metros (820 pies) y puentes de baja capacidad. Por lo tanto, el requisito era una locomotora con un alto esfuerzo de tracción y una baja carga por eje. 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 de 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 la creación de la República Popular China, las locomotoras recibieron la denominación de clase KF de China Railways . Algunas de ellas sobrevivieron en servicio hasta principios de los años 1970. Una de ellas, la n.° 607, se conserva en el Museo Nacional del Ferrocarril del Reino Unido [12] y otra se encuentra en China, en el Museo del Ferrocarril de Pekín [13] .
Las 60 locomotoras de vapor 4-8-4 T de la clase 477 de los Ferrocarriles Estatales Checoslovacos representan el desarrollo definitivo de la locomotora ténder CKD 4-8-2, pero se les añadió un bogie de arrastre de cuatro ruedas como parte de la conversión a locomotora de vapor. Una de las cinco clases de locomotoras 4-8-4 de tres cilindros conocidas, fueron las últimas locomotoras de vapor entregadas a los Ferrocarriles Estatales Checoslovacos, y el último grupo se construyó en 1955. Se utilizaron principalmente en el servicio local de pasajeros y tiraron de trenes con horarios regulares hasta 1981.
Se conservan tres, de los cuales al año 2018 dos se encontraban en funcionamiento (013 y 043). [14] [15] [16]
El único prototipo, numerado 242A1, de la Société Nationale des Chemins de fer Français (SNCF) fue 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 New York Central Railroad en los Estados Unidos, de ser una de las dos locomotoras compuestas 4-8-4 . Fue reconstruida por André Chapelon a partir de la fallida locomotora de expansión simple 4-8-2 de tres cilindros de 1932 n.º 241.101 de Chemins de Fer de l'État en una locomotora compuesta 4-8-4 . Esta notable locomotora alcanzó una potencia extraordinaria y una 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 fuerza motriz. [17]
La locomotora 242A1 se sometió a numerosas pruebas de conducción, que demostraron que tenía la misma potencia que las locomotoras eléctricas de la SNCF de la época. Por primera vez en Europa se presentó una locomotora de vapor con una carga por eje de 20 toneladas (19,7 toneladas largas; 22,0 toneladas cortas) que no solo era al menos tan potente como la locomotora eléctrica de alta velocidad más potente del momento, sino que podía alcanzar repetidamente su potencia máxima sin ningún problema mecánico. Con una potencia nominal de 5.300 caballos (4.000 kilovatios) y una fuerza de tracción máxima de 65.679 libras-fuerza (292 kilonewtons) y una fuerza de tracción media de 46.225 libras-fuerza (206 kilonewtons), ninguna locomotora europea podía igualarla.
Mientras se probaba la n.° 242A1, los ingenieros eléctricos diseñaban las locomotoras para la línea de 512 kilómetros (318 millas) de longitud entre París y Lyon , que iba a ser electrificada. Se estaba contemplando una locomotora eléctrica que iba a ser ligeramente más potente que la exitosa locomotora eléctrica tipo 2-D-2 de París a Orleans . Sin embargo, cuando se conocieron los resultados de las pruebas de la n.° 242A1, el diseño se modificó 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 dio como resultado la clase 9100 de 144 toneladas (141,7 toneladas largas; 158,7 toneladas cortas) con una potencia de salida de más de 1000 caballos de fuerza (750 kilovatios) más que la del diseño original.
Por tanto, las prestaciones de los trenes expresos Mistral y otros trenes pesados de pasajeros no habrían sido tan excepcionales si no hubiera existido el nº 242A1, por lo que André Chapelon influyó indirectamente en el diseño de las locomotoras eléctricas francesas. Además, el nº 242A1 demostró la idoneidad del sistema de composición Sauvage-Smith para las condiciones francesas y los diseños de las futuras locomotoras de vapor francesas que se prepararon pero nunca se fabricaron debían utilizar el sistema de composición Sauvage-Smith.
En servicio, la 242A1 estuvo destinada en el depósito de Le Mans y, entre 1950 y 1960, recorrió 411 kilómetros (255 millas) entre Le Mans y Brest con trenes expresos . Sin embargo, no estuvo mucho tiempo en servicio y fue retirada y desguazada en 1960.
En 1939, la Deutsche Reichsbahn puso en servicio dos prototipos de locomotoras pesadas de tres cilindros DRB Clase 06 2D2-h3 para expresos, 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 los Ferrocarriles Victorianos en Australia, era una de las cinco clases conocidas de locomotoras de tres cilindros 4-8-4 . Debido al estallido de la Segunda Guerra Mundial y a problemas de construcción, solo se produjeron las 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 una velocidad máxima de 140 kilómetros por hora (87 millas por hora) y podían arrastrar un tren de 650 toneladas a 120 kilómetros por hora (75 millas por hora). Muchas partes, como la caldera, fueron estandarizadas con las de la locomotora de carga pesada 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 desguazadas 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 de las locomotoras 06 y 45 fueron diseñadas siguiendo los lineamientos de Robert Garbe y Richard Paul "Kunibald" Wagner , quienes sostenían que una cámara de combustión o máquinas de vapor de doble expansión eran innecesarias cuando se utilizaba vapor sobrecalentado . Si bien los ferrocarriles DB en la RFA rescataron el diseño de la Clase 45 al equiparlo con un alimentador mecánico muy necesario , no hubo necesidad de las potentes locomotoras exprés de la Clase 06; cuando se reanudó el tráfico exprés, las locomotoras diésel-hidráulicas y eléctricas de CA de la Clase V 200 de DB y la Clase E 10 de DB 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) hicieron pedidos a American Locomotive Company y Baldwin Locomotive Works de sesenta locomotoras Niágara para utilizarlas en sus principales servicios expresos de pasajeros en líneas mejoradas, pero el pedido se redujo a 32 a favor de locomotoras diésel-eléctricas. Estas locomotoras de la clase QR-1 se utilizaron principalmente en líneas al norte de la Ciudad de México y recibieron el apodo de La Máquina . Todas fueron retiradas de servicio a finales de los años 1960. La mayoría sobrevivió y la n.° 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 requerida ]
Nueva Zelanda adoptó el ancho de vía angosto de 3 pies y 6 pulgadas ( 1067 mm ) para minimizar los costos de construcción de ferrocarriles y, debido al terreno montañoso, el gálibo de carga se limitó a una altura máxima de 11 pies y 6 pulgadas (3,51 metros) y un ancho de 8 pies y 6 pulgadas (2,59 metros), lo que lo convirtió en uno de los gálibos de carga más restrictivos del mundo. Si bien esto sin duda redujo el costo de construcción de los doscientos túneles del sistema ferroviario, planteó grandes problemas 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 las clases K , KA y 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 la NZR. Las primeras locomotoras se entregaron durante las profundidades de la Gran Depresión en 1932. La parrilla de 47 pies cuadrados (4,4 metros cuadrados) y la caldera comparativamente grande se colgaron bajas sobre un marco estrecho para cumplir con las restricciones de altura, y las restricciones de ancho se cumplieron con los lados de la cabina inclinados y el montaje de dos compresores de aire de una sola etapa frente a la caja de humos. [19] [20]
Después de la construcción de treinta locomotoras de la clase K, el NZR desarrolló el diseño para reforzar el bastidor e introdujo otras mejoras, como cojinetes de rodillos en todos los ejes y calentadores de agua de alimentación ACFI ( Accesorios para los ferrocarriles y la industria ). Introducidos a partir de 1939, también se construyeron en los talleres del NZR, la mayoría de ellos con una cubierta aerodinámica para cubrir las tuberías externas de sus sistemas de calentadores de agua de alimentación. Las primeras 35 locomotoras fueron designadas como clase K A y trabajaron en las líneas principales de la Isla Norte con las locomotoras de clase K más antiguas. [19]
Se construyeron seis locomotoras más, denominadas clase K B , para prestar servicio en la línea Midland, de pendiente pronunciada, en la Isla Sur. Estas locomotoras estaban equipadas con propulsores en el bogie trasero, que aumentaban su fuerza de tracción en 6000 libras-fuerza (27 000 newtons). [19]
En ocasiones, estas locomotoras 4-8-4 alcanzaron velocidades de hasta 75 millas por hora (121 kilómetros por hora). Las cubiertas aerodinámicas de las clases K A y K B se quitaron a fines de la década de 1940 cuando los calentadores de agua de alimentación ACFI se reemplazaron con inyectores de vapor de escape. La última de estas locomotoras fue retirada en 1968 debido a la dieselización . Se han conservado siete, las de la clase K con números 900, 911 y 917, las de la clase K A con números 935, 942 y 945 y la de la clase K B con número 968. [21] [22]
Entre 1953 y 1955, los Ferrocarriles Sudafricanos (SAR) pusieron en servicio cincuenta locomotoras Northern 4-8-4 de la Clase 25NC . 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. Estaban atendidas 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" en el número de clase. [23] [24]
Se introdujeron simultáneamente noventa locomotoras de condensación de la clase 25 , adquiridas como un medio para hacer frente a la escasez de suministros adecuados de agua para locomotoras en el árido Karoo . El trabajo de diseño del aparato de condensación de la máquina y del enorme ténder de condensación fue realizado por Henschel, quien construyó una locomotora completa con ténder, así como sesenta de los ténderes de condensación, de los que poseía la patente. Las otras 89 locomotoras de condensación y treinta ténderes fueron construidos por NBL. [23] [24]
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Los ténderes de condensación del tipo CZ eran ligeramente más largos que sus motores. Un tercio de la longitud total del ténder lo ocupaba el tanque de agua y el depósito de carbón, mientras que el resto lo ocupaban ocho grandes radiadores a cada lado, refrigerados por cinco ventiladores de vapor montados en el techo. En todas estas locomotoras se utilizaban cojinetes de rodillos, incluidos los acoplamientos y las bielas, los pasadores de los muñones de la cruceta y los bogies de tres ejes de los ténderes estándar y de condensación. Los bogies delanteros y las ruedas acopladas tenían cajas de grasa tipo Cannon. Los cilindros y los bastidores estaban fundidos en una sola pieza, mientras que los cilindros de acero y los cofres de vapor estaban equipados con revestimientos de hierro fundido. Los bastidores de ténder de ambos tipos de locomotoras también eran de fundición de acero de una sola pieza con fondo de agua. Dado que estaban montados completamente sobre cojinetes 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 de nuevo en agua para su uso repetido. Como el vapor no se expulsaba por la chimenea, la caja de humos contenía un ventilador accionado por una turbina de vapor debajo de la chimenea para mantener el tiro. La evidencia visual de esta caja de humos modificada y ligeramente más larga es el frente de la caja de humos de la locomotora con cara de banjo. 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 a la Clase 25 una autonomía de 800 kilómetros (500 millas) entre recargas de agua. Además, el agua de alimentación de condensado caliente resultó en 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 la turbina en la caja de humos, cuyas aspas debían reemplazarse con frecuencia debido al daño causado por partículas sólidas en el escape. El ténder de condensación, igualmente complejo, también requería un mantenimiento frecuente. Entre 1973 y 1980, en parte motivado por la difusión de la tracción eléctrica y diésel-eléctrica, todas las locomotoras, excepto tres, se convirtieron en locomotoras de escape libre y sin condensación y se reclasificaron a la Clase 25NC. En el proceso, sus ténderes de condensación también se reconstruyeron para convertirlos en ténderes de carbón y agua comunes, eliminando los radiadores de condensación y los ventiladores de techo y reemplazándolos por un enorme tanque de agua con la parte superior redondeada. Dado que los ténderes se construyeron sobre bastidores principales de acero fundido único, no era práctico intentar acortarlos. Las locomotoras con estos ténderes Tipo EW2 reconstruidos pronto recibieron el apodo de Worshond (perro salchicha o Dachshund). [25]
La Clase 26 , conocida popularmente como Red Devil , fue reconstruida a partir de la Clase 25NC n.° 3450 construida por Henschel por el ingeniero mecánico David Wardale . La reconstrucción se llevó a cabo en los talleres Salt River de la SAR 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 fueron mejorar la combustión y la tasa de vapor para reducir la emisión de humo negro desperdiciado y superar el problema de la formación de clinker. Esto se logró mediante el uso de un sistema de combustión de productor de gas (GPCS), que se basa en la gasificación del carbón en un lecho de fuego a baja temperatura para que los gases se quemen completamente por encima del lecho de fuego. El GPCS minimiza la cantidad de aire que se aspira a través del lecho de fuego, siendo la principal fuente de aire necesaria para la combustión las tomas de aire auxiliares en los lados de la cámara de combustión por encima del lecho de fuego. [26] [27] [28]
La locomotora modificada se convirtió en la única Clase 26. En comparación con una Clase 25NC sin modificar, la Red Devil logró un ahorro medido del 28% en carbón y un ahorro medido del 30% en agua, medidos durante el servicio de carga, y un aumento del 43% en la potencia de la barra de tiro en función de la potencia de la barra de tiro máxima registrada. Su alcance máximo aproximado en servicio de carga a plena carga es del 1% al 1 %+La capacidad de carga de la locomotora con pendientes de 1/4 % era de 700 kilómetros (430 millas) en función de su capacidad para carbón y de 230 kilómetros (140 millas) en función de su capacidad para agua. La carga máxima registrada transportada en relación con la pendiente era 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 %. Sin embargo, la gran potencia de la locomotora Red Devil también resultó ser su única debilidad. La locomotora Clase 25NC ya había demostrado ser un poco resbaladiza y la mucho más potente locomotora Clase 26, con dimensiones esencialmente iguales a las de la Clase 25NC, era aún peor. Su rendimiento era deficiente al arrancar o a bajas velocidades en pendientes pronunciadas. [25] [26] [27]
Fuera de Norteamérica, la flota más grande de locomotoras 4-8-4 era la Clase P36 de Sovetskie Zheleznye Dorogi (SZhD) o Ferrocarriles Soviéticos , de las cuales 251 fueron construidas por la fábrica de locomotoras Kolomna entre 1949 y 1956. Como la última locomotora de vapor de clase estándar soviética, la Clase P36 compartía algunos componentes y atributos de diseño comunes con diseños soviéticos estándar anteriores como el tipo Decapod 2-10-0 clase L y el tipo Santa Fe 2-10-2 clase LV , así como algunos atributos comunes con el tipo Mallet 2-6-6-2 clase P34 y el tipo Mallet 2-8-8-4 clase P38 Yellowstone . 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 tipo Baltic 4-6-4 totalmente aerodinámicas , fueron las únicas locomotoras de vapor semi-aerodinámicas construidas en Rusia. [ cita requerida ]
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La clase P36 fue una de las mejores locomotoras de vapor para pasajeros construidas en la Unión Soviética. Tenían calderas con 243,2 metros cuadrados (2.618 pies cuadrados) de superficie de calentamiento que tenían una presión de trabajo de 1,5 megapascales (220 libras por pulgada cuadrada). Se instalaron cojinetes de rodillos de diseño ruso en todas partes y las calderas estaban diseñadas para proporcionar una capacidad de vapor continuo 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, podía 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 requerida ]
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 se mantuvo en esta línea principal de 650 kilómetros (400 millas) de longitud. Las locomotoras diésel tomaron el relevo después de solo unos años y las locomotoras de la clase P36 fueron transferidas a otras líneas y depósitos, como las líneas Moscú- Kursk y Moscú- Riazán , Kalinin , Krasnoyarsk , Ferrocarril Bielorruso , depósito de Melitopol , depósito de Kuibyshev y Alexandrov . [ cita requerida ]
Más tarde, cuando se expandió la electrificación y la dieselización, muchas de las locomotoras de la clase P36 fueron transferidas para trabajar en los ferrocarriles de Lviv , Extremo Oriente , Siberia Oriental y Transbaikal . La última fue retirada del servicio regular de trenes expresos de pasajeros en 1974. Todas se prepararon en pleno funcionamiento y se mantuvieron en reserva para épocas de demanda extraordinaria. A ciertos intervalos, las locomotoras se sacaron del estacionamiento, se calentaron y se pusieron a trabajar para remolcar trenes para probar el estado de las locomotoras. A fines de la década de 1980, estas reservas estratégicas de locomotoras se disolvieron y las locomotoras de la clase P36 se distribuyeron a museos y para su conservación. Algunas que no se habían utilizado regularmente durante más de quince años y estaban en las peores condiciones mecánicas, fueron desechadas. Se descubrió que los cojinetes de rodillos sufrieron más al permanecer sin uso. Cuando el Ministerio de Ferrocarriles de Rusia introdujo los nuevos números de clase informatizados, los de la clase P36 se designaron como Clase 1000.0001 a 1000.0251. En la década de 1990, tras el colapso de la Unión Soviética, se vendieron algunos de ellos a operadores de trenes privados. [ cita requerida ]
Las locomotoras de pasajeros exprés de la clase 242F, 4-8-4, fueron diseñadas por la Red Nacional de los Ferrocarriles Españoles (RENFE) en 1955 y tenían unas proporciones notablemente buenas. Desarrolladas a partir de una locomotora anterior de tipo 4-8-2 Mountain, presentaban mejores pasos de vapor y desarrollaban entre un 30 y un 40 por ciento más de potencia a cortes medios y alta velocidad. Diez de estas locomotoras fueron construidas por La Maquinista Terrestre y Marítima SA en Barcelona para quemar fueloil. Tenían deflectores de humo tipo Witte y estaban equipadas con un tubo de explosión doble KylChap (Kylälä-Chapelon), un calentador de agua de alimentación Worthington y un dispositivo de descalcificación 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 fogonero también tenían muelles, una mejora muy bienvenida para los viajes largos en vías en mal estado. Estas locomotoras fueron pintadas con un color verde al salir de la fábrica de Barcelona y, por ello, recibieron el apodo de Los Verdes . [ cita requerida ]
La clase 242F fue la locomotora de vapor española más rápida. En las pruebas realizadas en la línea Barcelona- Tarragona , a lo largo de 16,7 kilómetros de trazado prácticamente llano y recto entre Vilanova i la Geltrú y Sant Vicent, se superó en dos ocasiones la velocidad de 135 kilómetros por hora, primero con un tren de 430 toneladas y después con un tren de 480 toneladas. Las pruebas de alta capacidad se realizaron entre Madrid y Ávila , cuando un tren de 426 toneladas, incluido un coche dinamométrico, fue arrastrado a velocidades sostenidas de 113,1 kilómetros por hora en una pendiente del 0,35% (1 entre 286), 92,1 kilómetros por hora en una pendiente del 1,05% (1 entre 95) y 62,9 kilómetros por hora en una pendiente de 2,5 kilómetros por hora.+1 ⁄ 4 %(1 en 44,5). Las cifras de potencia bruta registradas con el vagón dinamométrico fueron 1790, 2350 y 2320 respectivamente, siendo la potencia calculada sobre el raíl 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 producto esencial en el paisaje semiárido español. Por ejemplo, para el tramo de 163 kilómetros de longitud (101 millas) entre Medina del Campo y Burgos que asciende 131 metros (430 pies) con un comienzo cuesta arriba, tres paradas intermedias, una parada de tren y algunos movimientos de maniobras para acoplar vagones adicionales al tren, la cantidad de agua consumida fue de unos 7.300 galones imperiales (33.000 litros). [ cita requerida ]
Las diez locomotoras fueron destinadas a la cochera de Miranda de Ebro para el arrastre de los principales expresos pesados. En la década de 1960 eran habituales en la cabecera de los expresos de primera línea, pero en 1971 fueron transferidas íntegramente a trenes de viajeros semirrápidos e incluso al arrastre de trenes pesados de fruta de temporada entre Castejón y Alsasua de octubre a enero. Una locomotora, la n.º 242F.2009, se conserva en el Museo del Ferrocarril de Madrid . [29]
En 1938, William Stanier consideró un diseño de locomotora de pasajeros exprés 4-6-4 , [30] junto con una versión 4-8-4 como una locomotora de tráfico mixto de gran tamaño . La guerra intervino y suspendió el desarrollo de locomotoras de pasajeros exprés, 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 descartada después de que una falla en la caja de cambios provocara una pérdida de interés en el proyecto.
La locomotora 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 rieles 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 locomotoras 4-8-4 excepcionalmente pesadas en los ferrocarriles Atchison, Topeka y Santa Fe (Santa Fe), Chicago y North Western (CNW), Chesapeake y Ohio (C&O), Milwaukee Road (MILW), Northern Pacific (NP), Norfolk y Western (N&W), Spokane, Portland y Seattle (SP&S) y Western Maryland (WM). La clase Santa Fe 2900 tenía la carga por eje más pesada de todas, con 38,75 toneladas cortas (35,15 toneladas), además de ser la 4-8-4 más pesada jamás construida, con un peso total de 974.850 libras (442.180 kg). Las 4-8-4 más ligeras de los Estados Unidos eran las seis locomotoras de la 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 recorridos excepcionalmente largos.
Varios de los primeros modelos de locomotoras 4-8-4 fueron modificados o reconstruidos durante su vida útil.
Algunas locomotoras Northern también fueron reconstruidas a partir de motores más antiguos. Entre 1945 y 1947, el ferrocarril Reading reconstruyó treinta de sus pesadas Consolidations 2-8-0 de la clase I-10 en locomotoras Northern 4-8-4 equipadas con refuerzos y ruedas motrices de 70 pulgadas (1778 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 la placa de tubos y la línea central de la chimenea de 34 pulgadas (0,86 metros) a 111 pulgadas (2,8 metros). La presión del vapor se elevó de 220 a 240 libras por pulgada cuadrada (1500 a 1700 kilopascales). Se instalaron cuatro sifones, tres en la caja de fuego propiamente dicha y uno en la cámara de combustión. Se les acopló un ténder de doce ruedas, que pesaba 167 toneladas en condiciones de 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 los cilindros fundidos integralmente y cojinetes de rodillos en todos los ejes. Se reclasificaron a T1 y se numeraron del 2100 al 2129. Dos de estas locomotoras, conservadas para el transporte de trenes especiales, todavía estaban en uso en 1963. [41]
Las locomotoras Northern eran caballos de batalla que no tuvieron mucho reconocimiento público, con algunas excepciones. Las locomotoras Golden State Clase GS-4 de Southern Pacific (SP), de las cuales 36 fueron construidas por Lima Locomotive Works en 1941 y 1942, eran semi-aerodinámicas y se les dio una librea llamativa con una amplia cenefa naranja sobre las ruedas debajo de una estrecha banda roja que llegaba hasta la mitad de las ventanas 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 fue presentado con una toma de una SP GS-4 mientras el locutor declaraba que Superman era "más poderoso que una locomotora". Una de ellas, la Southern Pacific 4449 , ha sido restaurada y está en condiciones de funcionamiento. [42]
Incluso después de la desaparición del vapor, el modelo Northern ha estado en el centro de atención de la publicidad y, junto con la Union Pacific 844 de la serie FEF de Union Pacific y la Norfolk and Western 611 de la serie Norfolk and Western Class J , entre otras Northern, ha sido el modelo favorito para realizar excursiones por las líneas principales de los Estados Unidos. La primera es la única locomotora de vapor de un ferrocarril de la Clase I que nunca ha sido retirada. [43]
La mayoría de las locomotoras 4-8-4 de Norteamérica fueron construidas por ALCO, Lima y Baldwin Locomotive Works, mientras que la flota de Canadian National Railway fue construida por Montreal Locomotive Works . Solo la Canadian Pacific Railway, la Norfolk and Western Railway, la St. Louis Southwestern Railway (Cotton Belt) y la Reading Railroad construyeron o reconstruyeron sus propias locomotoras. [44] La Missouri Pacific reconstruyó una clase de sus locomotoras 4-8-4 a partir de sus locomotoras 2-8-4 de la clase BK-63.
El tipo Northern fue utilizado por 37 ferrocarriles en las Américas, incluidos 31 ferrocarriles en los Estados Unidos, tres en Canadá, uno en México y dos en Brasil. En total, había menos de 1200 locomotoras de este tipo en América del Norte, en comparación con las aproximadamente 2500 locomotoras del tipo 4-8-2 Mountain y las 6800 del tipo 4-6-2 Pacific . La flota más grande, con diferencia, 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, cercana a la época de la desaparición del vapor. Por ello, se conservaron muchas más que otras configuraciones de ruedas más antiguas, ya sea en pedestales o en museos, y varias se mantuvieron en condiciones de funcionamiento. Aquí se enumeran algunas de las Northern más notables que se conservan en todo el mundo por país de origen.
