Un propulsor de locomotora para locomotoras de vapor es una pequeña máquina de vapor adicional de dos cilindros conectada por detrás al eje del vagón de remolque de la locomotora o a uno de los vagones del ténder . Fue inventado en 1918 por Howard L. Ingersoll, asistente del presidente del Ferrocarril Central de Nueva York . [1]
Un engranaje loco oscilante permite que el conductor (ingeniero) ponga en funcionamiento el motor de refuerzo . Un motor de refuerzo con engranajes acciona un solo eje y puede ser irreversible, con un engranaje loco, o reversible, con dos engranajes locos. Hubo variaciones construidas por la empresa Franklin que utilizaba varillas laterales para transmitir la fuerza de tracción a todos los ejes del camión propulsor. Estos propulsores de varilla se utilizaron predominantemente en el camión líder de la licitación, aunque hay un ejemplo de un Lehigh Valley 4-8-4 que lo utiliza como camión licitatorio de seguimiento. [2]
Se utiliza un motor de refuerzo para arrancar un tren pesado o mantener baja velocidad en condiciones exigentes. Con una potencia de aproximadamente 300 a 500 caballos de fuerza (220 a 370 kW) a velocidades de 10 a 35 mph (16 a 56 km/h), se puede reducir mientras se mueve a velocidades inferiores a 12 a 22 mph (19 a 35 km/h). ) y se corta de forma semiautomática cuando el ingeniero introduce la marcha atrás o manualmente bajando el pestillo de control hasta una velocidad de entre 21 y 35 mph (34–56 km/h), según el modelo y la marcha del vehículo. refuerzo. Era común un esfuerzo de tracción de 10 000 a 12 000 libras-fuerza (44 a 53 kN), aunque eran posibles índices de hasta alrededor de 15 000 lbf (67 kN). [3] [4]
Los propulsores auxiliares están equipados con varillas laterales que conectan los ejes del camión principal. Estas pequeñas barras laterales restringen la velocidad y, por lo tanto, se limitan principalmente a locomotoras de cambio, a menudo utilizadas en servicios de transferencia entre patios. Los propulsores tiernos eran mucho menos comunes que los propulsores de motor; El peso inherente de las embarcaciones disminuiría a medida que se consumieran carbón y agua durante la operación, lo que reduciría efectivamente la adherencia del camión propulsado por propulsor.
El propulsor estaba destinado a compensar defectos fundamentales en el diseño de la locomotora de vapor estándar. Para empezar, la mayoría de las locomotoras de vapor no proporcionan potencia a todas las ruedas. La cantidad de fuerza que se puede aplicar al riel depende del peso sobre las ruedas motrices y del factor de adherencia de las ruedas contra la vía. Generalmente se necesitan ruedas sin motor para proporcionar estabilidad a gran velocidad, pero a baja velocidad no son necesarias, por lo que efectivamente "desperdician" peso que podría usarse para tracción. Por lo tanto, la aplicación de un motor de refuerzo al eje que antes no tenía potencia significó que el esfuerzo de tracción de arranque general aumentó sin penalización cero para los niveles de adherencia del motor principal.
Además, el "engranaje" de una locomotora de vapor es fijo, ya que los pistones están unidos directamente a las ruedas mediante bielas y manivelas. Por lo tanto, se debe llegar a un compromiso entre la capacidad de ejercer un alto esfuerzo de tracción a baja velocidad y la capacidad de correr rápido sin inducir velocidades excesivas del pistón (lo que causaría fallas) o el agotamiento del vapor. Este compromiso significa que, a bajas velocidades, una locomotora de vapor no puede utilizar toda la energía que la caldera es capaz de producir; simplemente no puede usar vapor tan rápido, por lo que existe una diferencia sustancial entre la cantidad de vapor que la caldera puede producir y la cantidad que puede usarse. El motor de refuerzo permitió aprovechar ese potencial desperdiciado.
El mayor esfuerzo de tracción inicial proporcionado por el propulsor significó que, en algunos casos, los ferrocarriles pudieron reducir el número o eliminar por completo el uso de locomotoras auxiliares adicionales en trenes más pesados. Esto resultó en menores costos de operación y mantenimiento, mayor disponibilidad y productividad de las locomotoras (toneladas-milla) y, en última instancia, mayor rentabilidad.
Los impulsores eran costosos de mantener, con sus tubos flexibles de vapor y escape, engranajes locos, etc. Un funcionamiento inadecuado también podía provocar caídas indeseables en la presión de la caldera y/o daños al impulsor. El propulsor y sus componentes asociados también agregaron varias toneladas de peso a la locomotora, lo que se consideraría "peso muerto" a velocidades por encima de las cuales no se podía utilizar el propulsor. Además, si el propulsor sufriera una falla en la que no se pudiera desconectar la marcha loca, toda la locomotora tendría una velocidad restringida a 20 mph o menos, hasta que pudiera retirarse de servicio para facilitar las reparaciones, lo que disminuiría la disponibilidad de la locomotora.
Se podría realizar un cálculo aproximado del esfuerzo de tracción del refuerzo con la siguiente fórmula: [5]
dónde
El propulsor de locomotora típico empleaba un par de cilindros de 10 pulgadas (250 mm) de diámetro por 12 pulgadas (300 mm) de carrera. Las relaciones de transmisión disponibles y las velocidades de operación asociadas para los modelos de refuerzo Franklin tipo C y tipo E se detallan en la siguiente tabla.
El refuerzo tuvo su mayor uso en América del Norte . Los sistemas ferroviarios de otros lugares a menudo consideraban que el gasto y la complejidad eran injustificados.
Incluso en la región de América del Norte, los motores propulsores se aplicaron sólo a una fracción de todas las locomotoras construidas. Algunos ferrocarriles utilizaron propulsores ampliamente mientras que otros no. El New York Central fue el primer ferrocarril en utilizar un propulsor en 1919 y siguió siendo un defensor del dispositivo, aplicándolo a todas sus locomotoras Hudson 4-6-4 de alta tracción para aumentar su aceleración al salir de las estaciones con trenes de pasajeros de primera. El rival Pennsylvania Railroad , sin embargo, utilizó pocas locomotoras equipadas con propulsores. De manera similar, Chesapeake & Ohio especificó propulsores en todas sus locomotoras Superpower , aparte de la Allegheny , para aumentar el tonelaje en algunos de los terrenos montañosos que se encuentran en sus líneas principales, mientras que su rival Norfolk & Western experimentó brevemente con propulsores y encontró que su costo era injustificado. optar por aumentar el esfuerzo de tracción del motor mediante el aumento de la presión de la caldera.
Canadian Pacific Railway contó con 3257 locomotoras de vapor adquiridas entre 1881 y 1949, pero sólo 55 estaban equipadas con propulsores. 17 H1 clase 4-6-4, 2 K1 clase 4-8-4 y los 36 Selkirk 2-10-4 .
En Australia, Victorian Railways equipó todas menos una de sus locomotoras clase X 2-8-2 (construidas entre 1929 y 1947) con un motor propulsor de dos cilindros 'Franklin', luego de una prueba exitosa del dispositivo en una N clase 2 más pequeña. -8-2 en 1927. A partir de 1929, las locomotoras pesadas de pasajeros clase 4-8-2 de South Australian Railways 500 se reconstruyeron en 4-8-4 con la adición de un camión propulsor.
La clase KB de NZR de 1939 se construyó con un camión propulsor para permitir que las locomotoras manejaran las pendientes más pronunciadas de algunas líneas de la Isla Sur (particularmente la Cass Bank de la línea Midland ). Algunos propulsores fueron retirados posteriormente debido al atasco del engranaje.
En Gran Bretaña, Nigel Gresley equipó con unidades de refuerzo ocho locomotoras de cuatro clases diferentes del London and North Eastern Railway . Cuatro eran locomotoras existentes reconstruidas con propulsores entre 1923 y 1932: una de la clase C1 (en 1923); [6] ambas conversiones de la clase C7 a la clase C9 (en 1931); [7] y uno de clase S1 (en 1932). [8] Las cuatro restantes se instalaron en locomotoras nuevas: las dos locomotoras P1 2-8-2 , construidas en 1925; [9] y dos locomotoras de la clase S1 construidas en 1932. [8] Los propulsores se retiraron entre 1935 y 1938, [10] [11] aparte de los de la clase S1 que se conservaron hasta 1943. [8]
Uno de los primeros tipos de propulsores utilizados en Gran Bretaña fue el ténder de vapor , que fue probado en 1859 por Benjamin Connor del Caledonian Railway en cuatro locomotoras 2-4-0. Archibald Sturrock del Great Northern Railway (GNR) patentó un sistema similar el 6 de mayo de 1863 (patente nº 1135). Se utilizó en cincuenta locomotoras GNR 0-6-0: treinta convertidas a partir de locomotoras existentes entre 1863 y 1866, y veinte construidas nuevas en 1865 (núms. 400–419). El equipo se retiró de los cincuenta durante 1867-1868. [12] [13]
