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La locomotora de vapor compuesta Vauclain fue un tipo de locomotora de vapor compuesta que fue popular durante un breve período desde principios de la década de 1890 hasta mediados de la década de 1900. Desarrollada por Baldwin Locomotive Works , presentaba dos pistones que se movían en paralelo, impulsaban una cruceta común y estaban controlados por un mecanismo de válvula común que utilizaba una única válvula de pistón compleja .
La ventaja que se le atribuía a este sistema, al igual que a otros sistemas de mezcla, era una mayor economía debido al menor consumo de combustible y agua. [1] En la práctica, las fuerzas desiguales en la cruceta producían un desgaste excesivo, con mayores costos de mantenimiento que compensaban cualquier ahorro de combustible. La integración del sistema de mezcla en la cámara de humos facilitó la conversión a motores convencionales, por lo que la mayoría de los compuestos Vauclain se convirtieron de esa manera y tuvieron una vida normal a partir de entonces. El último ejemplo operativo conocido fue el Manitou and Pikes Peak Railway No. 4, que ahora se conserva en el lugar como una exhibición estática con su hermana #5. [2]
La clave del compuesto Vauclain es su sistema de válvulas. En esencia, hay un sistema adicional de válvulas, concéntrico con el paso de vapor medio habitual en las válvulas de pistón de expansión simple convencionales . [3] Este paso conecta el escape del cilindro de alta presión con la admisión del cilindro de baja presión. Los pistones impulsores están conectados rígidamente a cada lado de la cruceta, de modo que se mueven en concierto. A medida que se admite vapor de alta presión en un lado del cilindro de alta presión, el vapor de baja presión que se escapa 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 descarga. [4]
Los cilindros de alta y baja presión se montaban en línea vertical entre sí, con los vástagos de los pistones en paralelo. Por lo general, el cilindro de baja presión estaba en la parte inferior, pero a veces los problemas de holgura hacían que se colocara en la parte superior. En el primer caso, el cilindro de válvulas se montaba directamente en el interior del cilindro de alta presión; en el segundo caso, las válvulas también se colocaban en el interior, pero a un nivel entre los dos cilindros de potencia. [5] La colocación de las válvulas requería un mecanismo de válvulas conectado en el interior, y se utilizó el modelo Stephenson (que era el tipo dominante en la época de todos modos). 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 trabajar en realidad contra la presión atmosférica. [6]
Cada lado de la locomotora tenía su propio motor independiente, como en las locomotoras convencionales. Esto eliminaba las conexiones entre los lados características de las locomotoras de combinación cruzada, 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 en cada lado de la locomotora eliminaba la necesidad de una cámara receptora para almacenar el vapor. [7] También evitaba someter el bastidor de la locomotora a fuerzas desiguales de lados separados de alta y baja presión. El conjunto completo era compacto y ocupaba poco más espacio que el equipo convencional. De hecho, a primera vista desde el lateral, la combinación Vauclain puede confundirse con una locomotora simple convencional; los únicos indicios son la disposición inusual de la cruceta y (vista desde el frente) el cilindro adicional.
El esquema 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 combinación reducía el vapor necesario para el mismo rendimiento. Según las tablas de dimensionamiento estándar de Baldwin, el cilindro de alta presión en la combinación 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 era aproximadamente la mitad del del motor convencional. [9] En la práctica, generalmente se lograron resultados menores, y Baldwin en 1900 informó sobre pruebas realizadas en varios ferrocarriles que mostraban ahorros de combustible del 17% al 45%. [10] Para producir fuerzas simétricas, los cilindros de baja presión tenían que tener un diámetro aproximadamente un 66% mayor que los de alta, o aproximadamente un 20% mayor que los cilindros convencionales; para los conductores pequeños, esto podría conducir a los problemas de espacio libre mencionados anteriormente, por lo que se requería que los cilindros de baja presión estuvieran 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 compañía, Samuel M. Vauclain . Pronto la mayoría de los clientes de Baldwin estaban operando algunos ejemplos. Un folleto de 1900 enumera las ventas a 140 clientes, incluidas grandes flotas de ferrocarriles de Clase I como Baltimore and Ohio Railroad , Chicago, Milwaukee and St. Paul Railway , Erie Railroad , Lehigh Valley Railroad , Norfolk and Western Railway y Philadelphia and Reading Railroad . [12] Muchas otras líneas compraron una 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 de locomotora claramente nuevo y original. Es la desviación más marcada de la construcción habitual de motores, que ha generado satisfacción general dondequiera que se haya introducido, y en vista del rendimiento confiable y satisfactorio en servicio bajo las mayores variaciones de condiciones, inmunidad a la inutilización total, fácil adaptabilidad dentro de límites de espacio que no pueden acomodar otros motores compuestos y aplicabilidad general y utilidad en el servicio ferroviario, es, en opinión de su comité, merecedora de reconocimiento con 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, en particular debido a las fuerzas desiguales que desgastaban las guías del travesaño. [14] Se suponía que los dos cilindros debían estar proporcionados de manera que hicieran 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 el de alta presión siempre se expande, incluso antes del corte, la fuerza producida en el cilindro de baja presión varía de manera diferente a la del cilindro de alta presión. El complejo conjunto de válvulas y la válvula de arranque también provocaron un aumento de los costos de mantenimiento. La introducción del sobrecalentador aumentó aún más la eficiencia y facilitó mucho el mantenimiento. [15]
Toda la maquinaria de mezcla estaba contenida en la caja de válvulas, que en las locomotoras estadounidenses (en los días anteriores a los bastidores de fundición de una sola pieza) estaba integrada en la silla de montar de la caja de humos. Toda la unidad se podía desatornillar y reemplazar con cilindros de expansión simples convencionales. Ese era el destino típico de los compuestos Vauclain: cuando llegaba el momento de una revisión importante, se quitaban la maquinaria de compuestos y el mecanismo de válvulas Stephenson, y se reconstruía el motor con sobrecalentamiento, mecanismo de válvulas Walschaerts y cilindros convencionales. [16]
Dos de las cuatro locomotoras supervivientes del ferrocarril Manitou y Pike's Peak fueron convertidas para trenes de mezcla después de la experiencia con la M&PP nº 4, construida en 1893 y actualmente la única locomotora de mezcla de Vauclain en funcionamiento. [17] (El propio Vauclain había viajado a la línea para solucionar problemas operativos con las locomotoras originales en su estado anterior 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, a partir de 1912 designadas como clase V (por Vauclain, В en ruso), se utilizaron en Rusia desde 1896 hasta la década de 1920 en varios ferrocarriles. [19]
Se suministraron siete locomotoras Vauclain a la Wellington and Manawatu Railway Company (WMR), que operaba la línea Wellington - Manawatu en Nueva Zelanda. La WMR n.º 13, construida en 1894, fue la primera locomotora de Nueva Zelanda y la primera locomotora de vía estrecha del mundo. En 1908, la n.º 13 se clasificó como clase NZR Oa cuando la WMR se nacionalizó. Las locomotoras Vauclain posteriores adquiridas por la WMR fueron la clase NZR Na (n.º 14 de 1894 y n.º 15 de 1896); la clase NZR Nc (n.º 5 (1901) y n.º 18 de 1904); la clase NZR Oc (n.º 16 de 1896); y la clase NZR Bc (n.º 17 de 1901). Estas tenían el cilindro de menor presión en la parte superior para una mayor distancia de las plataformas.
El ferrocarril de Gyeongbu, uno de los predecesores del ferrocarril gubernamental elegido en Corea , compró seis en 1906, que fueron designados como clase Tehoi en el esquema de clasificación de la CGR de 1938. [20]
Victorian Railways (Australia) operó 16 locomotoras Vauclain Compound designadas como Clase V , de las cuales 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 Clase V.
Descripción, método de funcionamiento y mantenimiento del sistema Vauclain de locomotoras compuestas ISBN 978-1-935700-15-9
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