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Una máquina

de

vapor es

un motor

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de

combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:

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Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón. Mediante un mecanismo de biela manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.

El vapor a presión se controla mediante una serie de dedales ultrasónicos de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro.

El motor o máquina de vapor se utilizó extensamente durante la Revolución Industrial, en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover máquinas y aparatos tan diversos como bombas, locomotoras, motores marinos, etc. Las modernas máquinas de vapor utilizadas en la generación de energía eléctrica no son ya de émbolo o desplazamiento positivo como las descritas, sino que son turbo máquinas; es decir, son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la denominación genérica de turbinas de vapor. En la actualidad la máquina de vapor alternativa es un motor muy poco usado salvo para servicios auxiliares, ya que se ha visto desplazado especialmente por el motor eléctrico en la maquinaria industrial y por el motor de combustión interna en el transporte.

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Esta máquina fue mejorada primero por Newcomen: contaba con un cilindro y pistón donde se condensaba el vapor, inicialmente mojando su superficie con agua fría y posteriormente inyectando además en su interior un chorro de agua, y consiguiendo así hasta 10 o 12 golpes por minuto; más tarde Smeaton mejoró el tamaño de los cilindros.

Tras diversos experimentos desde la Antigüedad, la primera máquina fue inventada por Jerónimo de Ayanz y Beaumont, militar español que registró en 1606 la primera patente. Pero fue a Eduard Somerset, segundo marqués de Worcester, al que se le atribuye su creación en 1663 con el propósito de elevar el agua a los pisos superiores de su castillo. Otra patente conocida a finales del XVII fue la de Thomas Savery, el cual le dio la primera aplicación "industrial" al achicar agua de las galerías mineras. Papin la mejoró (1695) diseñando un horno y generador de vapor de gran eficiencia, con el que logra importantes ahorros de combustible y hasta cuatro golpes del pistón por minuto y, más tarde, añadiendo unas válvulas de seguridad para liberar presión y eliminar riesgos, según el siguiente modelo

El rendimiento de la máquina de Newcomen era poco satisfactorio, más que nada porque el vapor se enfriaba en el propio cilindro. De ello se dio cuenta un mecánico escocés llamado James Watt (1736-1819), quien al

reparar una máquina de Newcomen introduce en la importante modificacion. Hace que el vapor se condense en un recipiente especial, el condensador, que conecta con un tubo al cilindro al que, además, cierra por sus dos extremos. De esta forma se podía mantener siempre caliente el cilindro, ahorrándose una importante cantidad de combustible. Además introduciría otros adelantos en su máquina ,

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como un mecanismo para regular la distribución del vapor, máquina de doble efecto, y una varilla que une el émbolo con un balancín articulado, la biela, por lo cual el movimiento rectilíneo se hace circular.

Se continuó utilizando la fuerza animal para el arrastre de los vagones, hasta que la escasez de caballos y sus altos costos a consecuencia de las guerras napoleónicas obligan a volver la mirada otra vez hacia las locomotoras. En 1811 John Blenkinsop patenta el sistema de cremallera para locomotora. Finalmente en 1812 Matthew Murray diseña y construye la locomotora Salamanca en los talleres Feton, Murray and Wood. La locomotora dispone por primera vez de dos cilindros y monta el sistema de cremallera patentado por John Blenkinsop, solucionando el problema de peso de la máquina. Si la locomotora era demasiado ligera no tenía suficiente adherencia, sus ruedas motrices patinaban y no conseguía arrastrar la carga. Por el contrario, si la máquina pesaba demasiado, mejoraba la adherencia pero dañaba los raíles. La Salamanca solucionaba estos inconvenientes.

Los primeros ferrocarriles empleaban caballerías para arrastrar carros sobre rieles. Cuando se desarrollaron las máquinas de vapor, se trató de aplicarlas al ferrocarril. Los primeros intentos tuvieron lugar en Gran Bretaña; así, por ejemplo, Richard Trevithick construyó una locomotora en 1804, 25 años antes de la máquina de George Stephenson. Esta máquina tenía un solo cilindro, disponía de un volante de inercia y la transmisión de fuerza a las ruedas se realizaba por engranajes. La locomotora de Trevithick no fue incorporada al ferrocarril debido a que los raíles de hierro fundido no soportaron el peso de la máquina y se dañaron en los tres viajes de prueba realizados entre las minas de hierro de Penydarren y el Canal MethryCardiff.

En 1826 se inicia la construcción de la primera línea férrea del mundo entre dos ciudades: Liverpool y Manchester. El diseño de la línea se encarga a George Stephenson, que tenía experiencia en diseños de ferrocarriles de minas. En 1829 todavía no se había decidido el tipo de tracción de los vagones. Las locomotoras empleadas en las

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minas eran lentas y poco fiables, con frecuentes explosiones. Esa fue la razón de que se propusiera el proyecto de disponer de 30 máquinas fijas repartidas a lo largo del recorrido, una por cada kilómetro, que por medio de sogas arrastrarían los vagones.

tubular, y algunos de mayor diámetro contienen en su interior otros más finos por los que discurre vapor para ser recalentado y aumentar así la potencia de la locomotora. En la parte frontal de la caldera se encuentra la caja de humos, a donde va a parar el humo tras haber pasado por los tubos del haz, antes de salir por la chimenea, que sobresale en la parte superior. El vapor se recoge en la parte más alta de la caldera, bien sea a través de un tubo perforado, situado por encima del nivel del agua, o bien en un domo (cúpula en la parte superior). El vapor sale de la caldera a través de una válvula reguladora, conocida también como "regulador".

Dispositivos adiciionales

La locomotora de vapor emplea una caldera horizontal cilíndrica con el hogar en la parte posterior, parcialmente dentro de la cabina que protege a los operarios de las inclemencias meteorológicas. El hogar es el lugar donde se quema el combustible. Está formado por cuatro paredes laterales y un techo al que se denomina cielo. En la base se encuentra la parrilla o quemador, sobre el que se deposita el combustible, y bajo la parrilla, una caja para recoger las cenizas o cenicero y la boca por la que entra el aire para la combustión. Los humos del hogar salen por una serie de tubos situados longitudinalmente dentro de la caldera y rodeados de agua, a la que transmiten el calor. El conjunto de tubos se denomina haz

Casi todas las locomotoras van equipadas con una serie de dispositivos. Algunos se necesitan para el funcionamiento de la máquina de vapor, mientras que otros están relacionados con la señalización, el control del tren u otros propósitos. Los más típicos son los siguientes:

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envía a los cilindros. El recalentamiento produjo un aumento enorme de la eficiencia y constituyó la norma en las locomotoras de vapor del siglo XX.

En las calderas de las máquinas de vapor, el nivel de agua disminuye al ir consumiéndose el vapor para accionar el pistón. Se necesita algún dispositivo para forzar al agua a entrar en la caldera venciendo la presión que reina en su interior. Las primeras locomotoras utilizaron bombas accionadas por los movimientos de los pistones; más adelante se emplearon inyectores de vapor y algunas máquinas usan turbo bombas. Lo más habitual era disponer dos sistemas independientes para suministrar agua a la caldera. Un tubo vertical de vidrio, el indicador de nivel, mostraba el nivel de agua de la caldera.

El dispositivo con el que el maquinista regula la cantidad de vapor que pasa de la caldera a las válvulas de distribución se denomina regulador. Los hay de dos tipos: 1ª Reguladores de corredera 2ª Reguladores de válvula

A partir de 1900 comenzó a utilizarse vapor recalentado en las locomotoras. La forma habitual de conseguirlo era conducir el vapor desde el domo a una cabecera del recalentador, dentro de la caja de humo. El vapor se dirige desde allí por un grupo de tubos delgados, que discurren por el interior de tubos de humo gruesos, dentro de la caldera, para volver luego a una segunda cabecera del recalentador, desde donde se

En la caja de humos, el vapor expulsado por los cilindros que sale por la tobera de escape hacia la chimenea produce una depresión que es transmitida a través de los tubos calentadores de la caldera hasta el hogar,

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avivando el fuego. Cuando la locomotora marcha con el regulador cerrado o está parada, no hay vapor de escape, siendo nula la generación de depresión, el fuego del hogar baja su intensidad, disminuye la cantidad de vapor producido y por ende cae la presión en la caldera. Para evitar este inconveniente, está el ventilador, que consiste en un tubo en torno a la tobera de escape con unos orificios a su alrededor. El tubo está conectado a una toma de vapor vivo y es gobernado por la válvula del ventilador, instalada en la cabina. Cuando es accionada, sale por los orificios del ventilador un cono de vapor que origina nuevamente la depresión.

Son unas válvulas dispuestas en ambos extremos de los cilindros y en la parte inferior. Permiten evacuar el agua condensada durante las paradas o arrastrada por el vapor. Generalmente son accionadas manualmente por una palanca situada en la cabina, aunque en algunas locomotoras se utilizaron purgadores automáticos.

Otras aplicaciones del ventilador son cuando se procede al encendido de la caldera, para poder avivar el fuego y conseguir alcanzar presión más rápidamente. Evitar contrapresión o rebufo al cerrar el regulador con la puerta abierta de la caldera, saliendo el fuego por esta, al abrir el ventilador y mantenerlo antes de cerrar el regulador se evita este peligroso efecto para el personal de cabina.

Un factor limitante de la potencia era el ritmo al que podía añadirse el combustible al fuego. Las locomotoras de principios del siglo Un factor limitante de la potencia era el ritmo al que podía añadirse el combustible al fuego. Las locomotoras de principios del siglo XX eran tan grandes en algunos países que

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el fogonero no podía palear el carbón con suficiente rapidez. En Estados Unidos se introdujeron varios tipos de cargadores mecánicos accionados por el vapor y se convirtieron en equipamiento estándar al final de la era del vapor. Unos de estos sistemas consiste en un tornillo sin fin, que va desde el ténder del tren al fuego del hogar. El tornillo gira y arrastra con él el carbón, que va a parar dentro de la locomotora, con lo cual le ahorra una cantidad importante de trabajo al fogonero y proporcionaba más potencia a la máquina.

Introducir agua fría en una caldera reducía la potencia y hacia el final de la era del vapor se emplearon calentadores que extraían calor residual del vapor de escape y aumentaban la temperatura del agua con que se alimentaba a la caldera. El empleo de inyectores de vapor vivo y de vapor de escape también colaboraba en el precalentamiento del agua y reducía el choque térmico que podía experimentar la caldera si se introdujera directamente el agua fría.

Las locomotoras de vapor consumían enormes cantidades de agua y reponerlas era un problema de logística constante. En algunas áreas desérticas se emplearon máquinas condensadoras. Tenían enormes radiadores en los ténderes a los que se enviaba el vapor de escape. Allí se convertía en agua líquida con la que se rellenaba el ténder. Estas máquinas se emplearon particularmente en el desierto de Karoo. Cuando se usaban condensadores era

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necesario tener cuidado de que el aceite que lubricaba el cilindro se separara del agua que iba a volver a la caldera, para evitar el fenómeno conocido como "cebado". Se producía éste cuando el agua hirviendo de la caldera se tornaba espumosa a causa del aceite y podía pasar así en forma no gaseosa a los cilindros, dañándolos gravemente a causa de su incompresibilidad.

grupo de locomotoras usadas, de segunda mano. Las locomotoras requerían tareas de mantenimiento e inspección periódicas, a veces a intervalos regulares establecidos por la administración estatal. Durante el mantenimiento no era raro que la locomotora resultara modificada, añadiéndole nuevos dispositivos o eliminando otros que no eran satisfactorios. Se sustituían incluso calderas, cilindros y, en definitiva, casi cualquier parte de la locomotora.

Las técnicas para reducir la temperatura mediante el cambio en la humedad ambiental, es decir, la mezcla aire vapor, fue la base del acondicionado de aire

Generalmente los ferrocarriles encargaban locomotoras, adaptadas a sus necesidades, a empresas especializadas. Pero los ferrocarriles también tenían talleres propios, capaces de acometer reparaciones de gran envergadura, y algunos fabricaron en ellos sus propias locomotoras. Asimismo era corriente que un ferrocarril vendiera a otro un

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clasificación UIC (también conocida como clasificación alemana y clasificación italiana) clasificación italiana clasificación AAR clasificación francesa clasificación turca clasificación suiza

Las locomotoras a vapor se categorizan por la disposición de sus ejes. Para ello se representa a cada grupo de ejes con un número. Se tiene en cuenta (por este orden) el número de ejes delanteros o conductores, el de ejes motrices y el de ejes traseros o de arrastre. Así, por ejemplo, una locomotora con dos ejes delanteros, tres ejes para ruedas motrices y un eje posterior, es una locomotora 2-3-1. Diferentes disposiciones recibían nombres que generalmente reflejaban el primer uso que se había dado a esa disposición. Así, por ejemplo, una locomotora tipo "Santa Fe" era una locomotora 1-5-1 porque la primera que se construyó con esa disposición de ejes, lo fue para el ferrocarril "Atchison, Topeka y Santa Fe", a menudo abreviado como "Santa Fe" y que fue uno de los más largos de Estados Unidos. En la mayoría de los países angloparlantes y de la Commonwealth se utilizó de forma preponderante la notación Whyte para categorizar las locomotoras de vapor, en la que se tiene en cuenta el número de ruedas en lugar del número de ejes. Así, por ejemplo, una locomotora 2-10-2 en la notación Whyte, es una locomotora 1-5-1 si se la clasifica según el número de ejes. Otras formas de clasificar las locomotoras son:

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ruedas de 1,50 m. Pesa unas 40 toneladas y también lleva freno instantáneo.1

Locomotora compound. La del sistema de este nombre en la cual el vapor obra a plena presión en un primer cilindro y se distiende en seguida en un segundo cilindro. Con su empleo no es necesario el acoplamiento de ejes pues cada cilindro puede accionar directamente uno de ellos.

Locomotora ténder. La que lleva consigo el carbón. Solo se emplea en trechos pequeños o para las maniobras de las estaciones.

Locomotora de vía estrecha. Se llaman así las máquinas que circulan por este tipo de vías. Se considera vía estrecha a aquélla que tiene menos de 1.435 mm. La mayoría de las vías estrechas existentes tienen 1.067 mm o menos.

Locomotora de mercancías. La más larga y pesada. Posee varios ejes acoplados con ruedas de alrededor de 1,3 m, y se utiliza para baja velocidad y gran fuerza de tracción.

Locomotora de viajeros. La caracterizada por el empleo de grandes ruedas de casi dos metros de diámetro con dos ejes acoplados. Un tercer eje libre lleva dos ruedas pequeñas o bien un boje con cuatro ruedas móviles alrededor de un tornillo maestro. Pesa de 30 a 40 toneladas y está provista de freno maestro.

Locomotora mixta. La destinada a remolcar trenes mixtos. Posee generalmente tres ejes acoplados con

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vapor supera en unas dos veces y media al de una diésel y el kilometraje diario es mucho menor. Hacia el final de las décadas de los sesenta o setenta, la mayoría de los países occidentales ya habían reemplazado totalmente a las locomotoras de vapor en el servicio de pasajeros, pero en el de mercancías se tardó algo más. EnIndia se produjo el cambio de trenes de vapor a los impulsados por motores diésel y eléctricos en la década de los ochenta. En algunas regiones montañosas de gran altitud se continúan usando locomotoras de vapor porque se ven menos afectadas por la reducida presión atmosférica que los motores diésel.

La aparición de las locomotoras diéseleléctricas en la primera parte del siglo XX aceleró el final de las locomotoras de vapor. No obstante, se emplearon en América del Norte y Europa hasta mediados del siglo y continuaron siendo utilizadas en otros países hasta el final del siglo XX. Aunque pueden ser máquinas bastante sencillas y adaptables a una gran variedad de combustibles, son menos eficientes que los motores diésel o eléctricos y requieren un mantenimiento constante que implica un trabajo considerable. Se debe suministrar agua en muchos puntos a lo largo del recorrido, lo que representa un problema en áreas desérticas o donde el agua de la zona no resulta adecuada. El mecanismo de vaivén de la biela hace que los esfuerzos sobre las ruedas motrices se apliquen a tirones y que éstas golpeen los rieles y los desalineen, haciendo necesario más trabajo de mantenimiento de las vías. Las locomotoras de vapor requieren varias horas de calentamiento de la caldera con el fuego encendido antes de que puedan ser operativas, y al final de la jornada seguir un procedimiento para retirar las cenizas y limpiar la escoria adherida a la parrilla. A diferencia de las locomotoras diésel o eléctricas, cuya puesta en funcionamiento y parada al final del trabajo resulta mucho más rápida y sencilla. Por último, el humo que emiten las locomotoras de vapor puede resultar objetable.

Se ha calculado que el coste en mano de obra y carburante de una locomotora de

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Un guarda de un tren pasa por un bagon pidiendo boletos en la mitad choca con una gran valija que tapa el pasillo y entonces le dice al señor que esta sentado alado-señor podría correr la valija porque yo no puedo pasar-la valija le molesta la valija le molesta-señor tiene que correr la valija porque yo no puedo pasarla valija le molesta la valija le molesta señor si usted no saca la valija se la tiro por la ventanala valija le molesta la valija le molesta-el guarda enojadisimo agarra la valija y se la tira por la ventana se da vuelta y le dice y ahora que me dice-la valija no era mia

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Vaporr art