locomotiva a vapor -Steam locomotive

LNER Classe A4 4468 Mallard é oficialmente a locomotiva a vapor mais rápida, atingindo 126 mph (203 km/h) em 3 de julho de 1938.
LNER Class A3 4472 Flying Scotsman foi a primeira locomotiva a vapor a atingir oficialmente 100 mph (160 km/h), em 30 de novembro de 1934.
41 018 escalando o Schiefe Ebene com 01 1066 como locomotiva pusher (vídeo 34,4 MB)

Uma locomotiva a vapor é uma locomotiva que fornece força para mover a si mesma e a outros veículos por meio da expansão do vapor . É alimentado pela queima de material combustível (geralmente carvão , óleo ou, raramente, madeira ) para aquecer a água na caldeira da locomotiva a ponto de ela se tornar gasosa e seu volume aumentar 1.700 vezes. Funcionalmente, é uma máquina a vapor sobre rodas.

Na maioria das locomotivas, o vapor é admitido alternadamente em cada extremidade de seus cilindros nos quais os pistões são mecanicamente conectados às rodas principais da locomotiva. Os suprimentos de combustível e água geralmente são transportados com a locomotiva, seja na própria locomotiva ou em um tender acoplado a ela. Variações neste projeto geral incluem caldeiras elétricas, turbinas no lugar de pistões e uso de vapor gerado externamente.

As locomotivas a vapor foram desenvolvidas pela primeira vez no Reino Unido durante o início do século XIX e usadas para transporte ferroviário até meados do século XX. Richard Trevithick construiu a primeira locomotiva a vapor conhecida por transportar uma carga em Pen-y-darren em 1804, embora tenha produzido uma locomotiva anterior para teste em Coalbrookdale em 1802. Salamanca , construída em 1812 por Matthew Murray para a Middleton Railway , foi a primeira locomotiva a vapor de sucesso comercial. A Locomotion No. _ _ _ _ _ _ _ _ em 1830, George Stephenson abriu a primeira ferrovia intermunicipal pública, a Liverpool and Manchester Railway , depois que o sucesso do Rocket nos testes de Rainhill de 1829 provou que as locomotivas a vapor podiam desempenhar tais funções. Robert Stephenson and Company foi o construtor preeminente de locomotivas a vapor nas primeiras décadas de vapor para ferrovias no Reino Unido, nos Estados Unidos e em grande parte da Europa.

No final da era do vapor, uma ênfase britânica de longa data na velocidade culminou em um recorde, ainda ininterrupto, de 126 milhas por hora (203 quilômetros por hora) pelo LNER Classe A4 4468 Mallard . Nos Estados Unidos, medidores de carga maiores permitiram o desenvolvimento de locomotivas muito grandes e pesadas, como a Union Pacific Big Boy , que pesava 540 toneladas longas (550  t ; 600 toneladas curtas ) e tinha um esforço de tração de 135.375 libras-força (602.180 newtons).

Desde o início de 1900, as locomotivas a vapor foram gradualmente substituídas por locomotivas elétricas e a diesel , com as ferrovias totalmente convertidas em energia elétrica e a diesel a partir do final da década de 1930. A maioria das locomotivas a vapor foi aposentada do serviço regular na década de 1980, embora várias continuem a operar em linhas turísticas e patrimoniais.

História

Grã-Bretanha

As primeiras ferrovias empregavam cavalos para puxar carroças ao longo dos trilhos . Em 1784, William Murdoch , um inventor escocês , construiu um protótipo em pequena escala de uma locomotiva a vapor em Birmingham . Uma locomotiva a vapor em grande escala foi proposta por William Reynolds por volta de 1787. Um modelo inicial de locomotiva a vapor foi projetado e construído pelo pioneiro dos barcos a vapor John Fitch nos Estados Unidos em 1794. Sua locomotiva a vapor usava rodas com lâminas internas guiadas por trilhos ou faixas. O modelo ainda existe no Ohio Historical Society Museum em Columbus, EUA. A autenticidade e a data desta locomotiva são contestadas por alguns especialistas e um trem a vapor viável teria que esperar a invenção do motor a vapor de alta pressão por Richard Trevithick , que foi pioneiro no uso de locomotivas a vapor.

Trevithick's 1802 Coalbrookdale locomotiva

A primeira locomotiva a vapor ferroviária em grande escala foi a Coalbrookdale Locomotive de 3 pés ( 914 mm ) , construída por Trevithick em 1802. Foi construída para a siderúrgica de Coalbrookdale em Shropshire , no Reino Unido , embora nenhum registro dela funcionando lá tenha sobrevivido. Em 21 de fevereiro de 1804, a primeira viagem ferroviária a vapor registrada ocorreu quando outra das locomotivas de Trevithick rebocou um trem ao longo do bonde de 4 pés 4 pol. ( 1.321 mm ) de largura da siderúrgica Pen-y-darren , perto de Merthyr Tydfil , para Abercynon no sul do País de Gales. Acompanhado por Andrew Vivian , correu com sucesso misto. O projeto incorporou uma série de inovações importantes que incluíam o uso de vapor de alta pressão que reduzia o peso do motor e aumentava sua eficiência.

Trevithick visitou a área de Newcastle em 1804 e teve uma audiência pronta de proprietários e engenheiros de minas de carvão. A visita foi tão bem-sucedida que as ferrovias mineiras no nordeste da Inglaterra se tornaram o principal centro de experimentação e desenvolvimento da locomotiva a vapor. Trevithick continuou seus próprios experimentos de propulsão a vapor através de outro trio de locomotivas, concluindo com o Catch Me Who Can em 1808, o primeiro no mundo a transportar passageiros pagantes.

A locomotiva Salamanca

Em 1812, a bem-sucedida locomotiva de cremalheira de dois cilindros de Matthew Murray , Salamanca , funcionou pela primeira vez na Middleton Railway de cremalheira e pinhão com trilhos laterais . Outra locomotiva antiga bem conhecida foi a Puffing Billy , construída entre 1813 e 1814 pelo engenheiro William Hedley . Pretendia-se trabalhar na Wylam Colliery perto de Newcastle upon Tyne. Esta locomotiva é a mais antiga preservada e está em exibição estática no Museu da Ciência, em Londres .

George Stephenson

George Stephenson , um ex-mineiro que trabalhava como mecânico na Killingworth Colliery , desenvolveu até dezesseis locomotivas Killingworth , incluindo Blücher em 1814, outra em 1815 e uma (recém-identificada) Killingworth Billy em 1816. Ele também construiu The Duke em 1817 para a Kilmarnock and Troon Railway , que foi a primeira locomotiva a vapor a funcionar na Escócia.

Em 1825, Stephenson construiu a Locomotion No. 1 para a Stockton and Darlington Railway , no nordeste da Inglaterra, que foi a primeira ferrovia pública a vapor do mundo. Em 1829, seu filho Robert construiu em Newcastle The Rocket , que foi inscrito e venceu o Rainhill Trials . Esse sucesso levou a empresa a emergir como a construtora preeminente de locomotivas a vapor usadas em ferrovias no Reino Unido, Estados Unidos e grande parte da Europa. A Liverpool and Manchester Railway foi inaugurada um ano depois, fazendo uso exclusivo da energia a vapor para trens de passageiros e mercadorias .

Estados Unidos

O Leão de Stourbridge

Antes da chegada das importações britânicas, alguns protótipos de locomotivas a vapor domésticas foram construídos e testados nos Estados Unidos. Um protótipo em miniatura foi construído por John Fitch , que demonstrou seu motor em miniatura para George Washington durante a década de 1780. Um grande exemplo proeminente foi o "vagão a vapor" do coronel John Steven , que foi demonstrado em um circuito em Hoboken, Nova Jersey , em 1825.

Muitas das primeiras locomotivas para uso comercial nas ferrovias americanas foram importadas da Grã-Bretanha, incluindo primeiro a Stourbridge Lion e depois a John Bull . No entanto, uma indústria doméstica de fabricação de locomotivas logo foi estabelecida. Em 1830, a Tom Thumb da Baltimore and Ohio Railroad , projetada por Peter Cooper , foi a primeira locomotiva comercial construída nos Estados Unidos a rodar na América; pretendia ser uma demonstração do potencial da tração a vapor, e não uma locomotiva lucrativa. A DeWitt Clinton , construída em 1831 para a Mohawk and Hudson Railroad , foi uma notável locomotiva antiga.

Em 2021, o John Bull original estava em exibição estática no Museu Nacional de História Americana em Washington, DC A réplica está preservada no Museu Ferroviário da Pensilvânia .

Europa continental

Um modelo em escala de 1848 do La Gironde em um museu em Le Creusot

O primeiro serviço ferroviário fora do Reino Unido e da América do Norte foi inaugurado em 1829 na França entre Saint-Etienne e Lyon ; foi inicialmente limitado à tração animal e apenas convertido para tração a vapor ca. 1837, a primeira locomotiva a vapor francesa sendo La Gironde produzida em Schneider-Creusot . A primeira locomotiva a vapor em serviço na Europa foi batizada de The Elephant , que em 5 de maio de 1835 rebocou um trem na primeira linha na Bélgica, ligando Mechelen e Bruxelas.

Foto do Adler feita no início da década de 1850

Na Alemanha, a primeira locomotiva a vapor em funcionamento foi um motor de cremalheira e pinhão, semelhante ao Salamanca , projetado pelo pioneiro da locomotiva britânica John Blenkinsop . Construída em junho de 1816 por Johann Friedrich Krigar na Royal Berlin Iron Foundry ( Königliche Eisengießerei zu Berlin), a locomotiva funcionava em uma via circular no pátio da fábrica. Foi a primeira locomotiva a ser construída no continente europeu e o primeiro serviço de passageiros movido a vapor; curiosos podiam viajar nos vagões anexos por uma taxa. É retratado em um distintivo de Ano Novo para a Royal Foundry datado de 1816. Outra locomotiva foi construída usando o mesmo sistema em 1817. Elas deveriam ser usadas em ferrovias em Königshütte e em Luisenthal no Saar (hoje parte de Völklingen ), mas nenhum dos dois pôde ser devolvido à condição de funcionamento após ser desmontado, movido e remontado. Em 7 de dezembro de 1835, o Adler funcionou pela primeira vez entre Nuremberg e Fürth na Baviera Ludwig Railway . Foi o 118º motor da fábrica de locomotivas de Robert Stephenson e estava sob proteção de patente.

Primeira locomotiva na Rússia. 1834

Na Rússia, a primeira locomotiva a vapor foi construída em 1834 pelos Cherepanovs , porém, sofreu com a falta de carvão na região e foi substituída por tração a cavalo depois que todas as matas próximas foram derrubadas. A primeira ferrovia a vapor russa Tsarskoye Selo começou em 1837 com locomotivas compradas da Robert Stephenson and Company .

Em 1837, a primeira ferrovia a vapor começou na Áustria na Ferrovia do Norte do Imperador Ferdinand entre Viena-Floridsdorf e Deutsch-Wagram . A mais antiga máquina a vapor em funcionamento contínuo do mundo também funciona na Áustria: a GKB 671 , construída em 1860, nunca foi retirada de serviço e ainda é usada para excursões especiais.

Em 1838, a terceira locomotiva a vapor a ser construída na Alemanha, a Saxonia , foi fabricada pela Maschinenbaufirma Übigau perto de Dresden , construída pelo Prof. Johann Andreas Schubert . A primeira locomotiva projetada de forma independente na Alemanha foi a Beuth , construída por August Borsig em 1841. A primeira locomotiva produzida pela Henschel-Werke em Kassel , a Drache , foi entregue em 1848.

As primeiras locomotivas a vapor a operar na Itália foram a Bayard e a Vesuvio , circulando na linha Napoli-Portici , no Reino das Duas Sicílias.

A primeira linha ferroviária sobre o território suíço foi a linha Estrasburgo - Basileia inaugurada em 1844. Três anos depois, em 1847, foi inaugurada a primeira linha ferroviária totalmente suíça, a Spanisch Brötli Bahn , de Zurique a Baden.

Austrália

A natureza árida do sul da Austrália apresentou desafios distintos para sua rede de locomoção a vapor inicial. A alta concentração de cloreto de magnésio na água do poço ( bore water ) usada nas caldeiras das locomotivas da Trans-Australian Railway causou sérios e caros problemas de manutenção. Em nenhum ponto ao longo de sua rota a linha cruza um curso de água doce permanente, então era preciso contar com água de furo. Nenhum tratamento barato para a água altamente mineralizada estava disponível e as caldeiras das locomotivas duravam menos de um quarto do tempo normalmente esperado. Nos dias de locomoção a vapor, cerca de metade da carga total do trem era água para o motor. A operadora da linha, Commonwealth Railways , foi uma das primeiras a adotar a locomotiva diesel-elétrica .

Componentes

Os principais componentes de uma locomotiva a vapor (clique para ampliar)
Chave para componentes numerados
Não. Item Não. Item Não. Item Não. Item
1 Macio 13 Porta da caixa de fumaça 25 Válvula 37 carvoeira
2 Táxi 14 Caminhão rebocador / bogie traseiro 26 Caixa de válvulas / caixa de vapor 38 Grelha / Grelha de fogo
3 Válvulas de segurança 15 Tábua de corrida / placa de pé 27 fornalha 39 Tremonha Ashpan
4 haste de alcance 16 Quadro 28 tubos de caldeira 40 caixa de diário
5 Assobiar 17 sapata de freio 29 Caldeira 41 Feixes de equalização / Alavancas de equalização / Barras de equalização
6 Gerador / Turbogerador 18 Tubo de areia 30 Tubos do superaquecedor 42 Molas de folhas
7 cúpula de areia 19 Hastes laterais / hastes de acoplamento 31 Válvula reguladora / Válvula reguladora 43 Volante / Motorista
8 Alavanca do acelerador / Alavanca do regulador 20 Engrenagem da válvula / Movimento 32 superaquecedor 44 Pedestal / Selim
9 cúpula de vapor 21 Biela / Haste principal 33 Chaminé / Chaminé 45 tubo de explosão
10 Bomba de ar/compressor 22 Haste do pistão 34 Farol 46 Caminhão piloto (caminhão pônei se eixo único) / Vagão principal
11 Smokebox 23 Pistão 35 Mangueira do freio 47 Piloto / Cowcatcher
12 Cano de vapor 24 Cilindro 36 Compartimento de água 48 Acoplador / Acoplamento
As descrições desses componentes estão aqui .

Caldeira

A caldeira flamotubular era uma prática padrão para locomotivas a vapor. Embora outros tipos de caldeiras tenham sido avaliados, eles não foram amplamente utilizados, exceto por cerca de 1.000 locomotivas na Hungria, que usavam a caldeira Brotan de tubos de água .

Uma locomotiva a vapor com a caldeira e a fornalha expostas (fornalha à esquerda)

Uma caldeira consiste em uma fornalha onde o combustível é queimado, um barril onde a água é transformada em vapor e uma caixa de fumaça que é mantida a uma pressão ligeiramente menor do que fora da fornalha.

Combustível sólido, como madeira, carvão ou coque, é jogado na fornalha por uma porta por um bombeiro , em um conjunto de grades que mantêm o combustível em uma cama enquanto queima. As cinzas caem pela grade em um cinzeiro. Se o óleo for usado como combustível, é necessária uma porta para ajustar o fluxo de ar, manter a fornalha e limpar os jatos de óleo.

A caldeira flamotubular possui tubos internos conectando a fornalha à caixa de fumaça por onde circulam os gases da combustão transferindo calor para a água. Todos os tubos juntos fornecem uma grande área de contato, chamada superfície de aquecimento do tubo, entre o gás e a água na caldeira. A água da caldeira envolve a fornalha para impedir que o metal fique muito quente. Esta é outra área onde o gás transfere calor para a água e é chamada de superfície de aquecimento da fornalha. As cinzas e o carvão são coletados na caixa de fumaça à medida que o gás é puxado pela chaminé ( chaminé ou chaminé nos EUA) pelo vapor de exaustão dos cilindros.

A pressão na caldeira deve ser monitorada usando um medidor montado na cabine. A pressão do vapor pode ser liberada manualmente pelo motorista ou bombeiro. Se a pressão atingir o limite de trabalho do projeto da caldeira, uma válvula de segurança abre automaticamente para reduzir a pressão e evitar um acidente catastrófico.

Rescaldo de uma explosão de caldeira em uma locomotiva ferroviária, c. 1850

O vapor de exaustão dos cilindros do motor sai de um bocal apontando para a chaminé da caixa de fumaça. O vapor arrasta consigo os gases da caixa de fumaça, o que mantém uma pressão menor na caixa de fumaça do que sob a grade da fornalha. Essa diferença de pressão faz com que o ar flua através do leito de carvão e mantém o fogo aceso.

A busca por eficiência térmica superior à de uma típica caldeira flamotubular levou engenheiros, como Nigel Gresley , a considerar a caldeira aquatubular . Embora tenha testado o conceito no LNER Classe W1 , as dificuldades durante o desenvolvimento superaram a vontade de aumentar a eficiência por esse caminho.

O vapor gerado na caldeira não apenas movimenta a locomotiva, mas também é utilizado para acionar outros dispositivos como o apito, o compressor de ar para os freios, a bomba de reposição de água da caldeira e o sistema de aquecimento do carro de passeio. A demanda constante de vapor exige uma reposição periódica de água na caldeira. A água é mantida em um tanque no tender da locomotiva ou enrolada na caldeira no caso de uma locomotiva com tanque . Paradas periódicas são necessárias para reabastecer os tanques; uma alternativa era uma concha instalada sob o concurso que coletava água quando o trem passava por uma bandeja localizada entre os trilhos.

Enquanto a locomotiva está produzindo vapor, a quantidade de água na caldeira é constantemente monitorada, observando-se o nível da água em um tubo transparente ou visor. A operação eficiente e segura da caldeira requer manter o nível entre as linhas marcadas no visor. Se o nível de água estiver muito alto, a produção de vapor cai, a eficiência é perdida e a água é conduzida com o vapor para os cilindros, podendo causar danos mecânicos. Mais seriamente, se o nível da água ficar muito baixo, a folha da coroa (superior) da fornalha ficará exposta. Sem água no topo da folha para transferir o calor da combustão, ela amolece e falha, deixando o vapor de alta pressão entrar na fornalha e na cabine. O desenvolvimento do fusível , um dispositivo sensível à temperatura, garantiu uma ventilação controlada de vapor na fornalha para avisar o bombeiro para adicionar água.

A incrustação se acumula na caldeira e impede a transferência de calor adequada, e a corrosão eventualmente degrada os materiais da caldeira a ponto de precisar ser reconstruída ou substituída. A partida de um motor grande pode levar horas de aquecimento preliminar da água da caldeira antes que haja vapor suficiente.

Embora a caldeira seja normalmente colocada horizontalmente, para locomotivas projetadas para trabalhar em locais com declives acentuados, pode ser mais apropriado considerar uma caldeira vertical ou montada de forma que a caldeira permaneça horizontal, mas as rodas estejam inclinadas para se adequar à inclinação dos trilhos.

circuito de vapor

Imagem térmica de uma locomotiva a vapor em operação

O vapor gerado na caldeira preenche o espaço acima da água na caldeira parcialmente cheia. Sua pressão máxima de trabalho é limitada por válvulas de segurança acionadas por mola. Em seguida, é coletado em um tubo perfurado instalado acima do nível da água ou por uma cúpula que geralmente abriga a válvula reguladora, ou borboleta, cujo objetivo é controlar a quantidade de vapor que sai da caldeira. O vapor então viaja diretamente ao longo e para baixo de um tubo de vapor para a unidade do motor ou pode primeiro passar para o cabeçote úmido de um superaquecedor , sendo o papel deste último melhorar a eficiência térmica e eliminar as gotas de água suspensas no "vapor saturado", o estado em que sai da caldeira. Ao deixar o superaquecedor, o vapor sai do cabeçote seco do superaquecedor e desce por um tubo de vapor, entrando nas caixas de vapor adjacentes aos cilindros de um motor alternativo. Dentro de cada caixa de vapor há uma válvula deslizante que distribui o vapor por meio de portas que conectam a caixa de vapor às extremidades do espaço do cilindro. O papel das válvulas é duplo: admissão de cada nova dose de vapor e exaustão do vapor usado uma vez feito o seu trabalho.

Os cilindros são de ação dupla, com vapor admitido em cada lado do pistão por vez. Em uma locomotiva de dois cilindros, um cilindro está localizado em cada lado do veículo. As manivelas são ajustadas 90° fora de fase. Durante uma rotação completa da roda motriz, o vapor fornece quatro golpes de força; cada cilindro recebe duas injeções de vapor por revolução. O primeiro curso é na frente do pistão e o segundo na parte traseira do pistão; portanto, dois golpes de trabalho. Conseqüentemente, duas entregas de vapor em cada face do pistão nos dois cilindros geram uma rotação completa da roda motriz. Cada pistão é preso ao eixo motor em cada lado por uma biela, e as rodas motrizes são conectadas entre si por hastes de acoplamento para transmitir força do acionador principal para as outras rodas. Observe que nos dois " pontos mortos ", quando a biela está no mesmo eixo do moente da roda motriz, a biela não aplica torque à roda. Portanto, se ambos os pedivelas pudessem estar no "ponto morto" ao mesmo tempo e as rodas parassem nessa posição, a locomotiva não poderia começar a se mover. Portanto, os moentes são presos às rodas em um ângulo de 90° entre si, de modo que apenas um lado pode estar no ponto morto por vez.

Cada pistão transmite energia através de uma cruzeta , biela ( biela principal nos EUA) e um pino de manivela na roda motriz ( motor principal nos EUA) ou para uma manivela em um eixo motriz. O movimento das válvulas na caixa de vapor é controlado por um conjunto de hastes e articulações denominado engrenagem de válvulas , acionadas a partir do eixo motriz ou do moente; a engrenagem da válvula inclui dispositivos que permitem inverter o motor, ajustar o curso da válvula e o tempo dos eventos de admissão e escape. O ponto de corte determina o momento em que a válvula bloqueia uma porta de vapor, "cortando" o vapor de admissão e determinando assim a proporção do curso durante o qual o vapor é admitido no cilindro; por exemplo, um corte de 50% admite vapor durante metade do curso do pistão. O restante do curso é impulsionado pela força expansiva do vapor. O uso cuidadoso do corte fornece uso econômico de vapor e, por sua vez, reduz o consumo de combustível e água. A alavanca de reversão ( barra Johnson nos EUA), ou parafuso reversor (se equipado), que controla o corte, portanto, executa uma função semelhante a uma alavanca de câmbio em um automóvel – corte máximo, proporcionando máximo esforço de tração em detrimento da eficiência, é usado para arrancar de um arranque parado, enquanto um corte tão baixo quanto 10% é usado em cruzeiro, proporcionando esforço de tração reduzido e, portanto, menor consumo de combustível/água.

O vapor de escape é direcionado para cima para fora da locomotiva através da chaminé, por meio de um bocal chamado blastpipe , criando o som familiar de "chuffing" da locomotiva a vapor. O blastpipe é colocado em um ponto estratégico dentro da caixa de fumaça que é ao mesmo tempo percorrido pelos gases de combustão aspirados pela caldeira e grelha pela ação do jato de vapor. A combinação dos dois fluxos, vapor e gases de exaustão, é crucial para a eficiência de qualquer locomotiva a vapor, e os perfis internos da chaminé (ou, estritamente falando, do ejetor) requerem um projeto e ajuste cuidadosos. Isso tem sido objeto de estudos intensivos por vários engenheiros (e muitas vezes ignorado por outros, às vezes com consequências catastróficas). O fato de a tiragem depender da pressão de exaustão significa que o fornecimento e a geração de energia são auto-ajustáveis ​​automaticamente. Entre outras coisas, deve-se encontrar um equilíbrio entre obter tiragem suficiente para a combustão e, ao mesmo tempo, dar aos gases de escape e às partículas tempo suficiente para serem consumidos. No passado, uma forte corrente de ar podia levantar o fogo da grelha ou causar a ejeção de partículas não queimadas de combustível, sujeira e poluição, pelas quais as locomotivas a vapor tinham uma reputação nada invejável. Além disso, a ação de bombeamento do escapamento tem o efeito contrário de exercer contrapressão no lado do pistão que recebe o vapor, reduzindo assim ligeiramente a potência do cilindro. Projetar o ejetor de exaustão tornou-se uma ciência específica, com engenheiros como Chapelon , Giesl e Porta fazendo grandes melhorias na eficiência térmica e uma redução significativa no tempo de manutenção e poluição. Um sistema semelhante foi usado por alguns dos primeiros fabricantes de tratores a gasolina / querosene ( Advance-Rumely / Hart-Parr ) - o volume do gás de exaustão era ventilado através de uma torre de resfriamento, permitindo que a exaustão do vapor extraísse mais ar do radiador.

Equipamento de corrida

Animação de engrenagem de corrida
Locomotiva a vapor 2-8-2 na estação de trem
Limpeza a vapor do trem de pouso de uma locomotiva da classe "H", Chicago and North Western Railway , 1943
Engrenagem de funcionamento da locomotiva a vapor

Engrenagem de rolamento inclui a engrenagem de freio, conjuntos de rodas , caixas de mancal , molas e o movimento que inclui bielas e engrenagens de válvulas. A transmissão da força dos pistões para os trilhos e o comportamento da locomotiva como veículo, podendo negociar curvas, pontos e irregularidades na via, é de suma importância. Como a potência recíproca deve ser aplicada diretamente ao trilho a partir de 0 rpm, isso cria o problema de adesão das rodas motrizes à superfície lisa do trilho. O peso adesivo é a parte do peso da locomotiva sobre as rodas motrizes. Isso é mais eficaz se um par de rodas motrizes puder aproveitar ao máximo sua carga por eixo, ou seja, sua parcela individual do peso adesivo. As vigas de equalização que conectam as extremidades das molas de lâmina costumam ser consideradas uma complicação na Grã-Bretanha; no entanto, as locomotivas equipadas com as vigas geralmente são menos propensas à perda de tração devido ao deslizamento das rodas. A suspensão usando alavancas de equalização entre os eixos motrizes e entre os eixos motrizes e os caminhões era uma prática padrão nas locomotivas norte-americanas para manter cargas uniformes nas rodas ao operar em trilhos irregulares.

Locomotivas com aderência total, onde todas as rodas estão acopladas, geralmente não têm estabilidade em velocidade. Para combater isso, as locomotivas geralmente se encaixam em rodas de transporte não motorizadas montadas em caminhões de duas rodas ou vagões de quatro rodas centralizados por molas/roletes invertidos/rolos de engrenagem que ajudam a guiar a locomotiva nas curvas. Estes geralmente assumem peso – dos cilindros na frente ou da fornalha na parte traseira – quando a largura excede a dos mainframes. Locomotivas com várias rodas acopladas em um chassi rígido teriam forças de flange inaceitáveis ​​em curvas fechadas, causando desgaste excessivo de flange e trilho, espalhamento de trilhos e descarrilamento de subida de roda. Uma solução era remover ou afinar os flanges em um eixo. O mais comum era dar jogo axial aos eixos e usar o controle de movimento lateral com mola ou dispositivos de gravidade de plano inclinado.

As ferrovias geralmente preferem locomotivas com menos eixos, para reduzir os custos de manutenção. O número de eixos necessários foi ditado pela carga máxima por eixo da ferrovia em questão. Um construtor normalmente adicionaria eixos até que o peso máximo em qualquer um dos eixos fosse aceitável para a carga máxima por eixo da ferrovia. Uma locomotiva com um arranjo de roda de dois eixos dianteiros, dois eixos motores e um eixo traseiro era uma máquina de alta velocidade. Dois eixos principais eram necessários para ter um bom rastreamento em altas velocidades. Dois eixos motrizes tinham uma massa alternativa menor do que três, quatro, cinco ou seis eixos acoplados. Eles foram, portanto, capazes de girar em velocidades muito altas devido à menor massa alternativa. Um eixo traseiro era capaz de suportar uma enorme fornalha, portanto, a maioria das locomotivas com arranjo de rodas 4-4-2 (American Type Atlantic) eram chamadas de navios a vapor livres e eram capazes de manter a pressão do vapor independentemente da configuração do acelerador.

Chassis

O chassi, ou estrutura da locomotiva , é a estrutura principal na qual a caldeira é montada e que incorpora os vários elementos do trem de rodagem. A caldeira é montada rigidamente em uma "sela" abaixo da caixa de fumaça e na frente do barril da caldeira, mas a fornalha na parte traseira pode deslizar para frente e para trás, para permitir a expansão quando quente.

As locomotivas européias geralmente usam "quadros de placa", onde duas placas planas verticais formam o chassi principal, com uma variedade de espaçadores e uma viga intermediária em cada extremidade para formar uma estrutura rígida. Quando os cilindros internos são montados entre as armações, as armações de placas são uma única grande fundição que forma um elemento de suporte principal. As caixas de eixo deslizam para cima e para baixo para dar alguma suspensão suspensa, contra teias espessas presas à estrutura, chamadas de "hornblocks".

A prática americana por muitos anos foi usar armações de barra construídas, com a estrutura de sela/cilindro da caixa de fumaça e viga de arrasto integrada a ela. Na década de 1920, com a introdução da "superpotência", o leito de locomotiva de aço fundido tornou-se a norma, incorporando estruturas, ganchos de mola, suportes de movimento, sela de caixa de fumaça e blocos de cilindros em uma única fundição complexa e robusta. Um estudo de projeto da SNCF usando estruturas tubulares soldadas resultou em uma estrutura rígida com uma redução de peso de 30%.

Combustível e água

Medidor de agua. Aqui a água na caldeira está na "porca superior", acima do nível máximo normal de trabalho.

Geralmente, as maiores locomotivas são permanentemente acopladas a um tender que transporta água e combustível. Muitas vezes, as locomotivas que percorrem distâncias mais curtas não possuem tender e transportam o combustível em um bunker, sendo a água transportada em tanques colocados ao lado da caldeira. Os tanques podem ter várias configurações, incluindo dois tanques ao lado ( tanques laterais ou pannier tanks ), um em cima ( tanque de sela ) ou um entre as armações ( tanque de poço ).

O combustível usado dependia do que estava economicamente disponível para a ferrovia. No Reino Unido e em outras partes da Europa, o abastecimento abundante de carvão tornou esta a escolha óbvia desde os primeiros dias da máquina a vapor. Até 1870, a maioria das locomotivas nos Estados Unidos queimava madeira, mas à medida que as florestas do leste foram derrubadas, o carvão tornou-se gradualmente mais amplamente utilizado até se tornar o combustível dominante em locomotivas a vapor em todo o mundo. As ferrovias que atendem às operações de cultivo de cana-de-açúcar queimam o bagaço , um subproduto do refino do açúcar. Nos Estados Unidos, a pronta disponibilidade e o baixo preço do petróleo tornaram-no um popular combustível para locomotivas a vapor depois de 1900 para as ferrovias do sudoeste, particularmente no sul do Pacífico. No estado australiano de Victoria, muitas locomotivas a vapor foram convertidas para queima de óleo pesado após a Segunda Guerra Mundial. Ferrovias alemãs, russas, australianas e britânicas experimentaram o uso de pó de carvão para incendiar locomotivas.

Durante a Segunda Guerra Mundial, várias locomotivas a vapor suíças foram modificadas para usar caldeiras aquecidas eletricamente, consumindo cerca de 480 kW de energia coletada de uma linha aérea com um pantógrafo . Essas locomotivas eram significativamente menos eficientes que as elétricas ; eles foram usados ​​porque a Suíça estava sofrendo uma escassez de carvão por causa da guerra, mas tinha acesso a hidroeletricidade abundante .

Várias linhas turísticas e locomotivas históricas na Suíça, Argentina e Austrália usaram óleo leve do tipo diesel.

A água era fornecida nos pontos de parada e depósitos de locomotivas de uma torre de água dedicada conectada a guindastes ou pórticos de água. No Reino Unido, Estados Unidos e França, calhas de água ( panelas de trilhos nos Estados Unidos) foram fornecidas em algumas linhas principais para permitir que as locomotivas reabasteçam seu abastecimento de água sem parar, da água da chuva ou do derretimento da neve que encheu a calha devido ao mau tempo. Isso foi conseguido usando uma "colher de água" implantável instalada sob o concurso ou o tanque de água traseiro no caso de um grande motor de tanque; o bombeiro baixou remotamente a concha para a calha, a velocidade do motor forçou a água para dentro do tanque e a concha foi levantada novamente quando estava cheia.

Uma locomotiva leva água usando um guindaste de água

A água é essencial para o funcionamento de uma locomotiva a vapor. Como Swengel argumentou:

Tem o maior calor específico de qualquer substância comum; isto é, mais energia térmica é armazenada aquecendo a água a uma determinada temperatura do que seria armazenada aquecendo uma massa igual de aço ou cobre à mesma temperatura. Além disso, a propriedade de vaporizar (formar vapor) armazena energia adicional sem aumentar a temperatura… a água é um meio muito satisfatório para converter a energia térmica do combustível em energia mecânica.

Swengel observou que "em baixa temperatura e saídas de caldeira relativamente baixas", boa água e lavagem regular da caldeira era uma prática aceitável, embora tal manutenção fosse alta. À medida que as pressões do vapor aumentavam, no entanto, um problema de "espuma" ou "escorvamento" se desenvolveu na caldeira, em que os sólidos dissolvidos na água formavam "bolhas de casca dura" dentro da caldeira, que por sua vez eram transportadas para os tubos de vapor e podiam explodir as cabeças dos cilindros. Para superar o problema, a água quente concentrada em minerais era deliberadamente desperdiçada (soprada) da caldeira periodicamente. Pressões de vapor mais altas exigiam mais descarga de água para fora da caldeira. O oxigênio gerado pela água fervente ataca a caldeira e, com o aumento da pressão do vapor, a taxa de ferrugem (óxido de ferro) gerada dentro da caldeira aumenta. Uma forma de ajudar a superar o problema foi o tratamento da água. Swengel sugeriu que esses problemas contribuíram para o interesse na eletrificação das ferrovias.

Na década de 1970, a LD Porta desenvolveu um sofisticado sistema de tratamento químico pesado da água ( Porta Treatment ) que não só mantém o interior da caldeira limpo e previne a corrosão, como também modifica a espuma de forma a formar uma "manta" compacta " na superfície da água que filtra o vapor à medida que é produzido, mantendo-o puro e evitando o transporte para os cilindros de água e material abrasivo em suspensão.

Algumas locomotivas a vapor funcionam com combustíveis alternativos , como óleo de cozinha usado , como Grand Canyon Railway 4960 , Grand Canyon Railway 29 , US Sugar 148 e Disneyland Railroad Locomotives .

Equipe

Uma tripulação de locomotiva na França

Uma locomotiva a vapor é normalmente controlada pela parte traseira da caldeira , e a tripulação geralmente é protegida das intempéries por uma cabine. Uma tripulação de pelo menos duas pessoas é normalmente necessária para operar uma locomotiva a vapor. Um deles, o maquinista ou maquinista (América do Norte) , é responsável por controlar a partida, parada e velocidade da locomotiva, e o bombeiro é responsável por manter o fogo, regular a pressão do vapor e monitorar os níveis de água da caldeira e do concurso. Devido à perda histórica de infraestrutura operacional e pessoal, as locomotivas a vapor preservadas que operam na linha principal geralmente têm uma equipe de apoio viajando com o trem.

Ferragens e aparelhos

Todas as locomotivas são equipadas com uma variedade de aparelhos. Alguns deles se relacionam diretamente com a operação da máquina a vapor; outros são para sinalização, controle de trens ou outros propósitos. Nos Estados Unidos, a Federal Railroad Administration determinou o uso de certos aparelhos ao longo dos anos em resposta a questões de segurança. Os aparelhos mais típicos são os seguintes:

Bombas de vapor e injetores

A água ( água de alimentação ) deve ser fornecida à caldeira para substituir aquela que é expelida como vapor após fornecer um curso de trabalho aos pistões. Como a caldeira está sob pressão durante a operação, a água de alimentação deve ser forçada para dentro da caldeira a uma pressão maior que a pressão do vapor, necessitando o uso de algum tipo de bomba. Bombas manuais eram suficientes para as primeiras locomotivas. Os motores posteriores usavam bombas acionadas pelo movimento dos pistões (bombas de eixo), que eram simples de operar, confiáveis ​​e podiam lidar com grandes quantidades de água, mas operavam apenas quando a locomotiva estava em movimento e podiam sobrecarregar a engrenagem da válvula e as hastes do pistão em altas velocidades. . Posteriormente, os injetores de vapor substituíram a bomba, enquanto alguns motores passaram para turbobombas . A prática padrão evoluiu para usar dois sistemas independentes para alimentar a caldeira com água; ou dois injetores de vapor ou, em projetos mais conservadores, bombas de eixo quando funcionando em velocidade de serviço e um injetor de vapor para encher a caldeira quando estacionária ou em baixas velocidades. No século 20, praticamente todas as locomotivas recém-construídas usavam apenas injetores de vapor - geralmente um injetor era abastecido com vapor "vivo" direto da própria caldeira e o outro usava vapor de exaustão dos cilindros da locomotiva, o que era mais eficiente (já que utilizava de vapor de outra forma desperdiçado), mas só poderia ser usado quando a locomotiva estava em movimento e o regulador estava aberto. Os injetores não eram confiáveis ​​se a água de alimentação estivesse em alta temperatura; portanto, locomotivas com aquecedores de água de alimentação, locomotivas-tanque com os tanques em contato com a caldeira e locomotivas de condensação às vezes usavam bombas de vapor alternativo ou turbobombas.

Tubos de vidro verticais, conhecidos como medidores de água ou copos de água, mostram o nível de água na caldeira e são cuidadosamente monitorados durante o funcionamento da caldeira. Antes da década de 1870, era mais comum ter uma série de torneiras instaladas na caldeira ao alcance da tripulação; cada torneira de teste (pelo menos duas e geralmente três foram instaladas) foi montada em um nível diferente. Abrindo cada torneira e vendo se vapor ou água saía por ela, o nível de água na caldeira poderia ser estimado com precisão limitada. À medida que as pressões da caldeira aumentavam, o uso de torneiras de teste tornava-se cada vez mais perigoso e as válvulas ficavam propensas a entupir com incrustações ou sedimentos, gerando leituras falsas. Isso levou à sua substituição pelo visor. Como nos injetores, dois vidros com encaixes separados eram geralmente instalados para fornecer leituras independentes.

Isolamento da caldeira

O termo para isolamento de tubos e caldeiras é "atrasado", que deriva do termo de tanoeiro para uma aduela de barril de madeira . Duas das primeiras locomotivas a vapor usavam revestimento de madeira para isolar suas caldeiras: a Salamanca , a primeira locomotiva a vapor de sucesso comercial, construída em 1812, e a Locomotion No. 1 , a primeira locomotiva a vapor a transportar passageiros em uma linha ferroviária pública. Grandes quantidades de calor são desperdiçadas se uma caldeira não for isolada. As primeiras locomotivas usavam lags, aduelas de madeira moldadas, encaixadas longitudinalmente ao longo do barril da caldeira e mantidas no lugar por aros, faixas de metal, os termos e métodos são da tanoaria .

Os métodos de isolamento aprimorados incluíam a aplicação de uma pasta espessa contendo um mineral poroso, como o kieselgur , ou a fixação de blocos moldados de composto isolante, como blocos de magnésia . Nos últimos dias de vapor, "colchões" de tecido de amianto costurado e recheado com fibra de amianto eram fixados à caldeira, em separadores para não tocar na caldeira. No entanto, o amianto é atualmente proibido na maioria dos países por motivos de saúde. O material moderno mais comum é a lã de vidro ou invólucros de papel alumínio.

O revestimento é protegido por um invólucro de chapa de metal bem ajustado, conhecido como revestimento de caldeira ou cleding.

O atraso efetivo é particularmente importante para locomotivas sem fogo ; no entanto, nos últimos tempos, sob a influência de LD Porta, o isolamento "exagerado" tem sido praticado para todos os tipos de locomotivas em todas as superfícies passíveis de dissipação de calor, como extremidades de cilindros e revestimentos entre os cilindros e as estruturas principais. Isso reduz consideravelmente o tempo de aquecimento do motor com um aumento marcante na eficiência geral.

Válvulas de segurança

As válvulas de segurança da caldeira levantando no Tornado 60163 , criando uma falsa trilha de fumaça

As primeiras locomotivas eram equipadas com uma válvula controlada por um peso suspenso na extremidade de uma alavanca, com a saída do vapor sendo interrompida por uma válvula em forma de cone. Como não havia nada que impedisse que a alavanca pesada saltasse quando a locomotiva passasse por irregularidades na pista, desperdiçando vapor, o peso foi posteriormente substituído por uma coluna de mola mais estável, muitas vezes fornecida pela Salter, uma conhecida balança de mola . fabricante. O perigo desses dispositivos era que a equipe de direção poderia ser tentada a adicionar peso ao braço para aumentar a pressão. A maioria das primeiras caldeiras era equipada com uma válvula de esfera de carga direta "lockup" inviolável, protegida por uma capota. No final da década de 1850, John Ramsbottom introduziu uma válvula de segurança que se tornou popular na Grã-Bretanha durante a última parte do século XIX. Essa válvula não era apenas à prova de violação, mas a violação pelo motorista só poderia ter o efeito de aliviar a pressão. A válvula de segurança de George Richardson foi uma invenção americana introduzida em 1875, e foi projetada para liberar o vapor apenas no momento em que a pressão atingisse o máximo permitido. Atualmente, este tipo de válvula é de uso quase universal. A Great Western Railway da Grã-Bretanha foi uma exceção notável a esta regra, mantendo o tipo de carga direta até o fim de sua existência separada, porque considerou-se que tal válvula perdia menos pressão entre a abertura e o fechamento.

Medidor de pressão

Medidores de pressão em Blackmore Vale . O da direita mostra a pressão da caldeira, o da esquerda a pressão do peito do vapor.

As primeiras locomotivas não mostravam a pressão do vapor na caldeira, mas era possível estimar isso pela posição do braço da válvula de segurança que frequentemente se estendia até a placa traseira da fornalha; as gradações marcadas na coluna da mola davam uma indicação aproximada da pressão real. Os promotores dos testes de Rainhill pediram que cada competidor tivesse um mecanismo adequado para ler a pressão da caldeira, e Stephenson desenvolveu um tubo vertical de mercúrio de nove pés com um visor no topo, montado ao lado da chaminé, para seu Rocket . O medidor de tubo Bourdon , no qual a pressão endireita um tubo enrolado de seção oval de latão ou bronze conectado a um ponteiro, foi introduzido em 1849 e rapidamente ganhou aceitação, e ainda é usado hoje. Algumas locomotivas têm um medidor de pressão adicional na caixa de vapor. Isso ajuda o motorista a evitar patinagem da roda na partida, alertando se a abertura do regulador for muito grande.

Protetores de faíscas e caixas de fumaça

Protetor de faíscas e caixa de fumaça autolimpante

Design típico de caixa de fumaça autolimpante

Os queimadores de madeira emitem grandes quantidades de faíscas voadoras que requerem um dispositivo eficiente de retenção de faíscas geralmente alojado na chaminé. Muitos tipos diferentes foram instalados, sendo o tipo inicial mais comum a chaminé Bonnet que incorporava um defletor em forma de cone colocado antes da boca do tubo da chaminé e uma tela de arame cobrindo a saída larga da chaminé. Um projeto mais eficiente foi a pilha centrífuga de Radley e Hunter patenteada em 1850 (comumente conhecida como pilha de diamante), incorporando defletores orientados para induzir um efeito de redemoinho na câmara que encorajava as brasas a queimar e cair no fundo como cinzas. . Na caixa de fumaça autolimpante, o efeito oposto foi alcançado: ao deixar os gases de combustão atingirem uma série de placas defletoras, anguladas de forma que a explosão não fosse prejudicada, as partículas maiores eram quebradas em pequenos pedaços que seriam ejetados com a explosão, em vez de se depositar no fundo da caixa de fumaça para ser removido manualmente no final da corrida. Tal como acontece com o supressor, uma tela foi incorporada para reter quaisquer brasas grandes.

As locomotivas das classes padrão da British Railways equipadas com caixas de fumaça autolimpantes foram identificadas por uma pequena placa oval fundida marcada com "SC", instalada na parte inferior da porta da caixa de fumaça. Esses motores exigiam diferentes procedimentos de descarte e a placa destacava essa necessidade de funcionários do depósito.

foguistas

Um fator que limita o desempenho da locomotiva é a taxa na qual o combustível é alimentado no fogo. No início do século 20, algumas locomotivas tornaram-se tão grandes que o bombeiro não conseguia remover o carvão rápido o suficiente. Nos Estados Unidos, vários fogões mecânicos movidos a vapor tornaram-se equipamentos padrão e foram adotados e usados ​​em outros lugares, incluindo Austrália e África do Sul.

Aquecimento da água de alimentação

A introdução de água fria em uma caldeira reduz a energia e, a partir da década de 1920, uma variedade de aquecedores foi incorporada. O tipo mais comum de locomotivas era o aquecedor de água de alimentação de vapor de exaustão que canalizava parte do escapamento por meio de pequenos tanques montados no topo da caldeira ou caixa de fumaça ou no tanque macio; a água quente então tinha que ser entregue à caldeira por uma pequena bomba de vapor auxiliar. O raro tipo de economizador diferia na medida em que extraía o calor residual dos gases de escape. Exemplo disso é o(s) tambor(es) pré-aquecedor(es) encontrado(s) na caldeira Franco-Crosti .

O uso de injetores de vapor vivo e de exaustão também auxilia no pré-aquecimento da água de alimentação da caldeira em um pequeno grau, embora não haja vantagem de eficiência para injetores de vapor vivo. Esse pré-aquecimento também reduz o choque térmico que uma caldeira pode experimentar quando a água fria é introduzida diretamente. Isso é ainda ajudado pela alimentação superior, onde a água é introduzida na parte mais alta da caldeira e escorre por uma série de bandejas. George Jackson Churchward encaixou esse arranjo no topo de suas caldeiras cônicas sem cúpula. Outras linhas britânicas, como a London, Brighton & South Coast Railway, equiparam algumas locomotivas com a alimentação superior dentro de uma cúpula separada à frente da principal.

Condensadores e reabastecimento de água

Regar uma locomotiva a vapor
Locomotiva de condensação classe 25 da África do Sul

As locomotivas a vapor consomem grandes quantidades de água porque operam em um ciclo aberto, expelindo seu vapor imediatamente após um único uso, em vez de reciclá-lo em um circuito fechado, como fazem os motores a vapor estacionários e marítimos . A água era um problema logístico constante, e motores de condensação foram concebidos para uso em áreas desérticas. Esses motores tinham enormes radiadores em seus tenders e, em vez de exaurir o vapor do funil, ele era capturado, devolvido ao tender e condensado. O óleo lubrificante dos cilindros era retirado do vapor de exaustão para evitar o fenômeno conhecido como priming, condição causada pela formação de espuma na caldeira que permitia o transporte de água para dentro dos cilindros causando danos por sua incompressibilidade. Os motores mais notáveis ​​que empregam condensadores (classe 25, os "sopradores que nunca sopram") trabalharam no deserto de Karoo , na África do Sul, da década de 1950 até a década de 1980.

Algumas locomotivas britânicas e americanas foram equipadas com conchas que coletavam água de "cachos de água" ( trilhos nos Estados Unidos) durante o movimento, evitando assim paradas para água. Nos Estados Unidos, pequenas comunidades muitas vezes não tinham instalações de reabastecimento. Durante os primeiros dias da ferrovia, a tripulação simplesmente parava ao lado de um riacho e enchia o vagão com baldes de couro. Isso era conhecido como "água sacudida" e levou ao termo "cidades idiotas" (significando uma pequena cidade, um termo que hoje é considerado irônico). Na Austrália e na África do Sul, as locomotivas em regiões mais secas operavam com grandes propostas superdimensionadas e algumas até tinham um vagão de água adicional, às vezes chamado de "cantina" ou na Austrália (particularmente em New South Wales) de "gin de água".

Locomotivas a vapor trabalhando em ferrovias subterrâneas (como a Metropolitan Railway de Londres ) foram equipadas com aparelhos de condensação para evitar que o vapor escapasse para os túneis ferroviários. Eles ainda estavam sendo usados ​​entre King's Cross e Moorgate no início dos anos 1960.

Frenagem

As locomotivas possuem sistema de frenagem próprio, independente do resto do trem. Os freios da locomotiva empregam sapatas grandes que pressionam contra os degraus da roda motriz. Com o advento dos freios a ar comprimido , um sistema separado permitiu ao motorista controlar os freios de todos os carros. Um compressor de ar de estágio único, movido a vapor, foi montado na lateral da caldeira. Os trens de carga longos precisavam de mais ar e foi introduzido um compressor de dois estágios com cilindros LP e HP, acionados por cilindros de vapor HP e LP de composto cruzado. Tinha três vezes e meia a capacidade do único estágio. A maioria foi feita pela Westinghouse . Dois foram montados na frente da caixa de fumaça em grandes locomotivas articuladas. Os sistemas da Westinghouse foram usados ​​nos Estados Unidos, Canadá, Austrália e Nova Zelândia.

Uma alternativa ao freio a ar é o freio a vácuo , no qual um ejetor a vapor é montado no motor em vez da bomba de ar, para criar vácuo e liberar os freios. Um ejetor secundário ou bomba de vácuo cruzada é usado para manter o vácuo no sistema contra os pequenos vazamentos nas conexões de tubulação entre vagões e vagões. Sistemas de vácuo existiam em redes ferroviárias britânicas, indianas, australianas e sul-africanas.

As locomotivas a vapor são equipadas com caixas de areia nas quais a areia pode ser depositada no topo do trilho para melhorar a tração e a frenagem em clima úmido ou gelado. Nas locomotivas americanas, as caixas de areia, ou cúpulas de areia, geralmente são montadas no topo da caldeira. Na Grã-Bretanha, o medidor de carga limitado impede isso, então as caixas de areia são montadas logo acima ou logo abaixo da placa de rolamento.

Lubrificação

Lubrificador de deslocamento da marca "Wakefield" montado em placa traseira de caldeira de locomotiva. Através do visor do lado direito, pode ser visto um gotejamento de óleo (viajando para cima através da água).

Os pistões e válvulas das primeiras locomotivas eram lubrificados pelos maquinistas que jogavam um pedaço de sebo no tubo de explosão . Métodos mais sofisticados de entrega da substância logo foram desenvolvidos. O sebo adere bem às paredes dos cilindros e é mais eficaz que o óleo mineral na resistência à ação da água. Continua a ser um constituinte da formulação de óleo de cilindro de vapor moderno.

À medida que as velocidades e distâncias aumentavam, foram desenvolvidos mecanismos que injetavam óleo mineral espesso no suprimento de vapor. O primeiro, um lubrificador de deslocamento , montado na cabine, usa um fluxo controlado de condensação de vapor em um recipiente selado de óleo. A água do vapor condensado desloca o óleo para os canos. O aparelho geralmente é equipado com visores para confirmar a taxa de suprimento. Um método posterior usa uma bomba mecânica acionada por uma das cruzetas . Em ambos os casos, o abastecimento de óleo é proporcional à velocidade da locomotiva.

Rolamento de ponta grande (com biela e biela ) de Blackmoor Vale mostrando rolhas perfuradas para reservatórios de óleo

A lubrificação dos componentes da estrutura (mancais de eixo, blocos de chifre e pivôs do bogie) depende da ação capilar : as aparas de fio penteado são arrastadas dos reservatórios de óleo para os tubos que levam ao respectivo componente. A taxa de óleo fornecida é controlada pelo tamanho do feixe de fios e não pela velocidade da locomotiva, por isso é necessário retirar as guarnições (que são montadas em arame) quando estacionária. No entanto, em paradas regulares (como a plataforma de uma estação terminal), o óleo que chega aos trilhos ainda pode ser um problema.

Os rolamentos do pino da manivela e da cruzeta carregam pequenos reservatórios em forma de copo para o óleo. Estes possuem tubos de alimentação para a superfície do mancal que começam acima do nível normal de enchimento, ou são mantidos fechados por um pino solto, de forma que somente quando a locomotiva está em movimento o óleo entra. Na prática do Reino Unido, os copos são fechados com rolhas simples, mas estes têm um pedaço de cana porosa empurrado para permitir a entrada de ar. É comum que uma pequena cápsula de óleo picante (anisto ou alho) seja incorporada ao metal do rolamento para avisar se a lubrificação falha e ocorre aquecimento excessivo ou desgaste.

Ventilador

Quando a locomotiva está funcionando, uma corrente de ar no fogo é criada pelo vapor de exaustão direcionado para a chaminé pelo cano de descarga. Sem correntes de ar, o fogo apaga-se rapidamente e a pressão do vapor diminui. Quando a locomotiva está parada, ou desacelerando com o regulador fechado, não há vapor de exaustão para criar tiragem, então a tiragem é mantida por meio de um soprador. Este é um anel colocado ao redor da base da chaminé ou ao redor do orifício do tubo de explosão, contendo vários pequenos bicos de vapor direcionados para cima na chaminé. Esses bicos são alimentados com vapor diretamente da caldeira, controlados pela válvula sopradora. Quando o regulador está aberto, a válvula do soprador está fechada; quando o motorista pretende fechar o regulador, ele abrirá primeiro a válvula do soprador. É importante que o soprador seja aberto antes do fechamento do regulador, pois sem tiragem sobre o fogo, pode haver refluxo – onde o ar atmosférico desce pela chaminé, fazendo com que o fluxo de gases quentes pelos tubos da caldeira seja invertido, com o o próprio fogo sendo soprado pelo orifício de incêndio para a plataforma, com sérias consequências para a tripulação. O risco de recuo é maior quando a locomotiva entra em um túnel por causa do choque de pressão. O soprador também é usado para criar tiragem quando o vapor está sendo levantado no início do serviço da locomotiva, a qualquer momento quando o maquinista precisa aumentar a tiragem no incêndio e para limpar a fumaça da linha de visão do maquinista.

Blowbacks eram bastante comuns. Em um relatório de 1955 sobre um acidente perto de Dunstable , o Inspetor escreveu: "Em 1953, vinte e três casos, que não foram causados ​​por um defeito no motor, foram relatados e resultaram em 26 maquinistas feridos. Em 1954, o número de ocorrências e de feridos foram os mesmos e também houve uma vítima fatal." Eles continuam sendo um problema, como evidenciado pelo incidente de 2012 com BR Standard Class 7 70013 Oliver Cromwell .

Buffers

Na prática britânica e europeia (exceto os países da ex-União Soviética), as locomotivas geralmente têm amortecedores em cada extremidade para absorver cargas compressivas ("buffets"). A carga tensional de tração do trem (força de tração) é suportada pelo sistema de engate . Juntos, eles controlam a folga entre a locomotiva e o trem, absorvem impactos menores e fornecem um ponto de apoio para movimentos de empurrão.

Na prática canadense e americana, todas as forças entre a locomotiva e os vagões são controladas por meio do acoplador - particularmente o acoplador Janney , padrão longo no material circulante ferroviário americano - e sua engrenagem de tração associada , que permite algum movimento de folga limitado. Pequenas covinhas chamadas de "bolsos de poste" nos cantos dianteiro e traseiro da locomotiva permitiam que os carros fossem empurrados para uma pista adjacente usando um poste preso entre a locomotiva e os carros. Na Grã-Bretanha e na Europa, o estilo norte-americano "buckeye" e outros acopladores que lidam com forças entre itens de material rodante tornaram-se cada vez mais populares.

pilotos

Um piloto geralmente era fixado na frente das locomotivas, embora na Europa e em alguns outros sistemas ferroviários, incluindo New South Wales , eles fossem considerados desnecessários. Em forma de arado, às vezes chamados de "apanhadores de vacas", eles eram bastante grandes e foram projetados para remover obstáculos da pista, como gado, bisões, outros animais ou galhos de árvores. Embora incapazes de "pegar" gado vadio, esses itens distintos permaneceram nas locomotivas até o fim do vapor. Os motores de comutação geralmente substituíam o piloto por pequenos degraus, conhecidos como estribo . Muitos sistemas usaram o piloto e outros recursos de design para produzir uma aparência distinta.

faróis

Locomotiva Great Western Railway 7802 Bradley Manor preservada , com duas lâmpadas a óleo significando um serviço expresso de passageiros e uma lâmpada elétrica de alta intensidade adicionada para os padrões de segurança

Quando as operações noturnas começaram, as empresas ferroviárias de alguns países equiparam suas locomotivas com luzes para permitir que o maquinista visse o que havia à frente do trem ou para permitir que outras pessoas vissem a locomotiva. Os faróis eram originalmente lâmpadas de óleo ou acetileno, mas quando as lâmpadas de arco elétrico se tornaram disponíveis no final da década de 1880, elas rapidamente substituíram os tipos mais antigos.

A Grã-Bretanha não adotou faróis brilhantes, pois afetariam a visão noturna e, portanto, poderiam mascarar as lâmpadas de óleo de baixa intensidade usadas nos sinais do semáforo e em cada extremidade dos trens, aumentando o risco de falta de sinais, especialmente em trilhos movimentados. As distâncias de parada das locomotivas também eram normalmente muito maiores do que o alcance dos faróis, e as ferrovias eram bem sinalizadas e totalmente cercadas para evitar que gado e pessoas se desviassem para elas, negando em grande parte a necessidade de lâmpadas brilhantes. Assim, continuaram a ser utilizadas lamparinas a óleo de baixa intensidade, posicionadas na frente das locomotivas para indicar a classe de cada trem. Quatro "ferros de lâmpada" (suportes nos quais colocar as lâmpadas) foram fornecidos: um abaixo da chaminé e três espaçados uniformemente no topo da viga intermediária. A exceção a isso foi a Southern Railway e seus constituintes, que adicionaram uma lâmpada extra de ferro a cada lado da caixa de fumaça, e o arranjo das lâmpadas (ou à luz do dia, placas circulares brancas) informavam aos funcionários da ferrovia a origem e o destino do trem. Em todos os veículos, ferros de lâmpada equivalentes também foram fornecidos na parte traseira da locomotiva ou tender para quando a locomotiva estava funcionando primeiro - ou bunker.

Em alguns países, a operação a vapor tradicional continua na rede nacional. Algumas autoridades ferroviárias exigem faróis potentes o tempo todo, inclusive durante o dia. Isso era para informar ainda mais o público ou os trabalhadores dos trilhos sobre quaisquer trens ativos.

sinos e assobios

As locomotivas usavam sinos e apitos a vapor desde os primeiros dias de locomoção a vapor. Nos Estados Unidos, Índia e Canadá, sinos alertavam sobre um trem em movimento. Na Grã-Bretanha, onde todas as linhas são cercadas por lei, os sinos eram apenas uma exigência nas ferrovias que circulavam em uma estrada (ou seja, não cercadas), por exemplo, um bonde ao longo da estrada ou em um estaleiro. Consequentemente, apenas uma minoria de locomotivas no Reino Unido carregava sinos. Os apitos são usados ​​para sinalizar o pessoal e dar avisos. Dependendo do terreno em que a locomotiva estava sendo usada, o apito poderia ser projetado para alertar a longa distância sobre a chegada iminente ou para uso mais localizado.

Os primeiros sinos e assobios soavam por meio de cordas e alavancas. Os tocadores de sinos automáticos passaram a ser amplamente utilizados nos Estados Unidos depois de 1910.

Controle automático

Um típico indicador " girassol " da AWS. O indicador mostra um disco preto ou um disco "explosivo" amarelo e preto.

A partir do início do século 20, empresas operadoras em países como Alemanha e Grã-Bretanha começaram a instalar locomotivas com sinalização na cabine do Automatic Warning System (AWS), que aplicava automaticamente os freios quando um sinal era passado em "cuidado". Na Grã-Bretanha, eles se tornaram obrigatórios em 1956. Nos Estados Unidos, a Pennsylvania Railroad também equipou suas locomotivas com esses dispositivos.

motores de reforço

O motor de reforço era um motor a vapor auxiliar que fornecia esforço de tração extra para a partida. Era um dispositivo de baixa velocidade, geralmente montado no caminhão de reboque. Foi desengatado por meio de uma marcha intermediária em baixa velocidade, por exemplo, 30 km/h. Boosters foram amplamente utilizados nos Estados Unidos e testados experimentalmente na Grã-Bretanha e na França. No sistema ferroviário de bitola estreita da Nova Zelândia, seis locomotivas Kb 4-8-4 foram equipadas com boosters, os únicos motores de bitola de 3 pés e 6 polegadas ( 1.067 mm ) do mundo a ter esse equipamento.

Os motores de reforço também foram instalados em caminhões auxiliares nos Estados Unidos e conhecidos como locomotivas auxiliares. Dois e até três eixos de caminhões eram conectados por meio de hastes laterais que os limitavam ao serviço em baixa velocidade.

Porta de incêndio

O firedoor é usado para cobrir o firehole quando o carvão não está sendo adicionado. Ele serve a dois propósitos: primeiro, evita que o ar seja puxado por cima do fogo, forçando-o a passar por ele. O segundo objetivo é proteger a tripulação do trem contra golpes. Tem, no entanto, um meio para permitir que algum ar passe por cima do fogo (referido como "ar secundário") para completar a combustão dos gases produzidos pelo fogo.

As portas corta-fogo vêm em vários designs, o mais básico dos quais é uma peça única que é articulada em um lado e pode se abrir na placa de pé. Este projeto tem dois problemas. Primeiro, ele ocupa muito espaço na plataforma e, segundo, a corrente de ar tenderá a fechá-lo completamente, cortando assim qualquer ar secundário. Para compensar isso, algumas locomotivas são equipadas com uma trava que impede o fechamento total da porta corta-fogo, enquanto outras têm uma pequena abertura na porta que pode ser aberta para permitir a passagem do ar secundário. Embora tenha sido considerado o desenho de uma porta corta-fogo que abra para dentro da fornalha evitando assim o inconveniente causado na placa de pé, tal porta ficaria exposta ao calor total do fogo e provavelmente se deformaria, tornando-se assim inútil.

Um tipo mais popular de porta corta-fogo consiste em uma porta deslizante de duas peças operada por uma única alavanca. Existem trilhos acima e abaixo da porta corta-fogo ao longo da qual a porta corre. Esses trilhos tendem a ficar atolados por detritos e as portas exigiam mais esforço para abrir do que a porta de vaivém mencionada anteriormente. Para resolver isso, algumas portas corta-fogo usam operação elétrica que utiliza um cilindro de vapor ou ar para abrir a porta. Entre elas estão as portas borboleta que giram no canto superior, a ação pivotante oferece baixa resistência ao cilindro que abre a porta.

variações

Numerosas variações na locomotiva básica ocorreram enquanto as ferrovias tentavam melhorar a eficiência e o desempenho.

Cilindros

As primeiras locomotivas a vapor tinham dois cilindros, um de cada lado, e essa prática persistiu como o arranjo mais simples. Os cilindros podem ser montados entre as estruturas principais (conhecidos como cilindros "internos") ou montados fora das estruturas e rodas motrizes (cilindros "externos"). Cilindros internos acionam manivelas embutidas no eixo motriz; os cilindros externos acionam as manivelas nas extensões dos eixos motrizes.

Projetos posteriores empregaram três ou quatro cilindros, montados dentro e fora dos quadros, para um ciclo de potência mais uniforme e maior potência. Isso ocorreu às custas de engrenagens de válvulas mais complicadas e maiores requisitos de manutenção. Em alguns casos, o terceiro cilindro foi adicionado dentro simplesmente para permitir cilindros externos de menor diâmetro e, portanto, reduzir a largura da locomotiva para uso em linhas com um medidor de carga restrito, por exemplo, as classes SR K1 e U1 .

A maioria das locomotivas britânicas de passageiros expresso construídas entre 1930 e 1950 eram do tipo 4-6-0 ou 4-6-2 com três ou quatro cilindros (por exemplo, GWR 6000 Class , LMS Coronation Class , SR Merchant Navy Class , LNER Gresley Class A3 ). A partir de 1951, todas menos uma das 999 novas locomotivas a vapor da classe padrão British Rail em todos os tipos usavam configurações de 2 cilindros para facilitar a manutenção.

Engrenagem da válvula

As primeiras locomotivas usavam uma engrenagem de válvula simples que fornecia potência total para frente ou para trás. Logo a engrenagem da válvula Stephenson permitiu ao motorista controlar o corte; isso foi amplamente substituído pela engrenagem de válvula de Walschaert e padrões semelhantes. Os primeiros projetos de locomotivas usando válvulas deslizantes e admissão externa eram relativamente fáceis de construir, mas ineficientes e propensos ao desgaste. Eventualmente, as válvulas deslizantes foram substituídas por válvulas de pistão de admissão interna , embora tenha havido tentativas de aplicar válvulas de gatilho (comumente usadas em motores estacionários) no século XX. A engrenagem da válvula Stephenson geralmente era colocada dentro da estrutura e era de difícil acesso para manutenção; padrões posteriores aplicados fora do quadro eram mais facilmente visíveis e mantidos.

Composição

U-127, a locomotiva 4-6-0 queimando óleo De Glehn que puxou o trem funerário de Lenin, no Museu da Ferrovia de Moscou no Terminal Ferroviário Paveletsky

Locomotivas compostas foram usadas a partir de 1876, expandindo o vapor duas vezes ou mais através de cilindros separados – reduzindo as perdas térmicas causadas pelo resfriamento dos cilindros. As locomotivas compostas eram especialmente úteis em trens onde eram necessários longos períodos de esforços contínuos. A composição contribuiu para o aumento dramático na potência alcançada pelas reconstruções de André Chapelon de 1929. Uma aplicação comum era em locomotivas articuladas, sendo a mais comum a projetada por Anatole Mallet , na qual o estágio de alta pressão era conectado diretamente à estrutura da caldeira; na frente dele foi articulado um motor de baixa pressão em sua própria estrutura, que tira o escapamento do motor traseiro.

locomotivas articuladas

Uma locomotiva Garratt classe 400 da South Australian Railways , construída em 1952 para um projeto Beyer, Peacock & Company da Société Franco-Belge . A articulação é possibilitada por pivôs nas extremidades da estrutura central da locomotiva.
David Lloyd George Deixa a Estação Tan-y-Bwlch , Gwynedd - uma locomotiva Fairlie na Ferrovia Festiniog , País de Gales

Locomotivas muito potentes tendem a ser mais longas do que aquelas com menor potência, mas projetos longos de estrutura rígida são impraticáveis ​​para as curvas apertadas freqüentemente encontradas em ferrovias de bitola estreita. Vários projetos de locomotivas articuladas foram desenvolvidos para superar esse problema. O Mallet e o Garratt foram os dois mais populares. Eles tinham uma única caldeira e duas unidades de motor (conjuntos de cilindros e rodas motrizes): ambas as unidades de motor do Garratt estavam em estruturas giratórias, enquanto uma das Mallets estava em uma estrutura giratória e a outra era fixada sob a unidade da caldeira. Algumas locomotivas triplex também foram projetadas, com uma terceira unidade de motor sob o concurso. Outras variações menos comuns incluíam a locomotiva Fairlie , que tinha duas caldeiras consecutivas em uma estrutura comum, com duas unidades de motor separadas.

tipos duplex

Locomotivas duplex , contendo dois motores em uma estrutura rígida, também foram testadas, mas não tiveram sucesso notável. Por exemplo, a classe 4-4-4-4 da Pennsylvania Railroad T1 , projetada para corrida muito rápida, sofreu problemas de derrapagem recorrentes e, em última análise, incorrigíveis ao longo de suas carreiras.

Locomotivas com engrenagens

Para locomotivas em que um alto torque de partida e baixa velocidade eram necessários, a abordagem de acionamento direto convencional era inadequada. Locomotivas a vapor "engrenadas", como a Shay , a Climax e a Heisler , foram desenvolvidas para atender a essa necessidade em ferrovias industriais, madeireiras, de minas e pedreiras. A característica comum desses três tipos era o fornecimento de engrenagens de redução e um eixo de transmissão entre o virabrequim e os eixos motrizes. Esse arranjo permitiu que o motor funcionasse a uma velocidade muito maior do que as rodas motrizes em comparação com o projeto convencional, onde a proporção é de 1:1.

Cabine para a frente

Nos Estados Unidos, na Southern Pacific Railroad , uma série de locomotivas de cabine dianteira foram produzidas com a cabine e a fornalha na frente da locomotiva e o tender atrás da caixa de fumaça, de modo que o motor parecia funcionar ao contrário. Isso só foi possível usando queima de óleo . A Southern Pacific selecionou este projeto para fornecer ar livre de fumaça para o maquinista respirar enquanto a locomotiva passava por túneis de montanha e abrigos de neve. Outra variação foi a locomotiva Camelback , com a cabine situada no meio da caldeira. Na Inglaterra, Oliver Bulleid desenvolveu a locomotiva da classe SR Leader durante o processo de nacionalização no final da década de 1940. A locomotiva foi fortemente testada, mas várias falhas de projeto (como queima de carvão e válvulas de manga) significaram que esta locomotiva e as outras locomotivas parcialmente construídas foram descartadas. O design da cabine foi levado por Bulleid para a Irlanda, para onde se mudou após a nacionalização, onde desenvolveu o "turfburner". Esta locomotiva teve mais sucesso, mas foi descartada devido à dieselização das ferrovias irlandesas.

A única locomotiva de cabine preservada é a Southern Pacific 4294 em Sacramento, Califórnia.

Na França, as três locomotivas Heilmann foram construídas com um design de cabine dianteira.

Turbinas a vapor

Locomotiva de turbina a vapor Ljungström com pré-aquecedor de ar , c.1925

As turbinas a vapor foram criadas como uma tentativa de melhorar a operação e a eficiência das locomotivas a vapor. Experimentos com turbinas a vapor usando acionamento direto e transmissões elétricas em vários países não tiveram sucesso. A London, Midland & Scottish Railway construiu o Turbomotive , uma tentativa amplamente bem-sucedida de provar a eficiência das turbinas a vapor. Se não fosse pela eclosão da Segunda Guerra Mundial , mais poderiam ter sido construídos. O Turbomotive funcionou de 1935 a 1949, quando foi reconstruído em uma locomotiva convencional porque muitas peças exigiam substituição, uma proposta antieconômica para uma locomotiva "única". Nos Estados Unidos, as ferrovias Union Pacific , Chesapeake & Ohio e Norfolk & Western (N&W) construíram locomotivas elétricas a turbina. A Pennsylvania Railroad (PRR) também construiu locomotivas a turbina, mas com uma caixa de câmbio de acionamento direto. No entanto, todos os projetos falharam devido a poeira, vibração, falhas de projeto ou ineficiência em velocidades mais baixas. O último remanescente em serviço foi o N&W's, aposentado em janeiro de 1958. O único projeto verdadeiramente bem-sucedido foi o TGOJ MT3, usado para transportar minério de ferro de Grängesberg , na Suécia, para os portos de Oxelösund . Apesar de funcionarem corretamente, apenas três foram construídos. Dois deles são preservados em funcionamento em museus na Suécia.

locomotiva sem fogo

locomotiva sem fogo

Em uma locomotiva sem fogo, a caldeira é substituída por um acumulador de vapor , que é carregado com vapor (na verdade, água a uma temperatura bem acima do ponto de ebulição, (100 °C (212 °F)) de uma caldeira estacionária. Locomotivas sem fogo foram usadas onde havia havia um alto risco de incêndio (por exemplo, refinarias de petróleo ), onde a limpeza era importante (por exemplo, fábricas de produção de alimentos) ou onde o vapor está prontamente disponível (por exemplo, fábricas de papel e usinas elétricas onde o vapor é um subproduto ou está disponível a baixo custo). O recipiente de água ("boiler") é fortemente isolado, da mesma forma que com uma locomotiva acionada. Até que toda a água ferva, a pressão do vapor não cai, exceto quando a temperatura cai.

Outra classe de locomotiva sem fogo é uma locomotiva de ar comprimido.

poder misto

Locomotiva híbrida diesel a vapor

Locomotivas de potência mista, utilizando propulsão a vapor e a diesel, foram produzidas na Rússia, Grã-Bretanha e Itália.

Locomotiva elétrica a vapor

Sob condições incomuns (falta de carvão, hidroeletricidade abundante) algumas locomotivas na Suíça foram modificadas para usar eletricidade para aquecer a caldeira, tornando-as locomotivas elétricas a vapor.

locomotiva elétrica a vapor

Locomotiva Heilmann nº 8001, Chemins de Fer de l'Ouest

Uma locomotiva a vapor elétrica usa transmissão elétrica, como as locomotivas diesel-elétricas , exceto que um motor a vapor em vez de um motor a diesel é usado para acionar um gerador. Três dessas locomotivas foram construídas pelo engenheiro francês Jean Jacques Heilmann  [ fr ] na década de 1890.

Categorização

A Gov. Stanford , uma locomotiva 4-4-0 (usando a notação Whyte ) típica da prática americana do século XIX

As locomotivas a vapor são categorizadas pelo arranjo das rodas. Os dois sistemas dominantes para isso são a notação de Whyte e a classificação UIC .

A notação Whyte, usada na maioria dos países de língua inglesa e da Commonwealth, representa cada conjunto de rodas com um número. Esses números normalmente representavam o número de rodas dianteiras não motorizadas, seguido pelo número de rodas motrizes (às vezes em vários grupos), seguido pelo número de rodas traseiras não motorizadas. Por exemplo, um motor de pátio com apenas 4 rodas acionadas seria classificado como um arranjo de roda 0-4-0 . Uma locomotiva com um caminhão dianteiro de 4 rodas, seguido por 6 rodas motrizes e um caminhão traseiro de 2 rodas, seria classificada como 4-6-2 . Arranjos diferentes receberam nomes que geralmente refletem o primeiro uso do arranjo; por exemplo, o tipo "Santa Fe" ( 2-10-2 ) é assim chamado porque os primeiros exemplos foram construídos para a Ferrovia Atchison, Topeka e Santa Fe . Esses nomes eram dados informalmente e variavam de acordo com a região e até com a política.

A classificação UIC é usada principalmente em países europeus, exceto no Reino Unido. Ele designa pares consecutivos de rodas (informalmente "eixos") com um número para rodas não motrizes e uma letra maiúscula para rodas motrizes (A=1, B=2, etc.). Assim, uma designação Whyte 4-6-2 seria um equivalente a uma designação 2-C-1 UIC.

Em muitas ferrovias, as locomotivas eram organizadas em classes . Essas locomotivas amplamente representadas que poderiam ser substituídas umas pelas outras em serviço, mas mais comumente uma classe representava um único projeto. Como regra, as classes recebiam algum tipo de código, geralmente baseado no arranjo da roda. As classes também adquiriam apelidos comumente, como Pug (uma pequena locomotiva de manobra), representando características notáveis ​​(e às vezes não elogiosas) das locomotivas.

Desempenho

Medição

Na era da locomotiva a vapor, geralmente eram aplicadas duas medidas de desempenho da locomotiva. Inicialmente, as locomotivas eram avaliadas pelo esforço de tração, definido como a força média desenvolvida durante uma revolução das rodas motrizes no início da ferrovia. Isso pode ser calculado aproximadamente multiplicando a área total do pistão por 85% da pressão da caldeira (uma regra prática que reflete a pressão ligeiramente mais baixa na caixa de vapor acima do cilindro) e dividindo pela razão do diâmetro do acionador sobre o curso do pistão. No entanto, a fórmula exata é

onde d é o furo do cilindro (diâmetro) em polegadas, s é o curso do cilindro, em polegadas, P é a pressão da caldeira em libras por polegada quadrada, D é o diâmetro da roda motriz em polegadas e c é um fator que depende do corte efetivo. Nos EUA, c geralmente é definido em 0,85, mas menor em motores com corte máximo limitado a 50–75%.

O esforço de tração é apenas a força "média", pois nem todo esforço é constante durante uma revolução dos motoristas. Em alguns pontos do ciclo, apenas um pistão está exercendo momento de giro e em outros pontos, ambos os pistões estão funcionando. Nem todas as caldeiras fornecem potência total na partida e o esforço de tração também diminui à medida que a velocidade de rotação aumenta.

O esforço de tração é uma medida da carga mais pesada que uma locomotiva pode iniciar ou transportar em velocidade muito baixa sobre a inclinação dominante em um determinado território. No entanto, à medida que a pressão aumentava para operar mercadorias mais rápidas e trens de passageiros mais pesados, o esforço de tração era visto como uma medida inadequada de desempenho porque não levava em consideração a velocidade. Portanto, no século 20, as locomotivas começaram a ser classificadas por potência. Uma variedade de cálculos e fórmulas foi aplicada, mas em geral as ferrovias usavam vagões dinamômetros para medir a força de tração em velocidade em testes de estrada reais.

As empresas ferroviárias britânicas relutam em divulgar os números da potência da barra de tração e, em vez disso, geralmente contam com um esforço de tração contínuo .

Relação com a disposição das rodas

A classificação está indiretamente ligada ao desempenho da locomotiva. Dadas as proporções adequadas do restante da locomotiva, a potência é determinada pelo tamanho do incêndio e, para uma locomotiva movida a carvão betuminoso, isso é determinado pela área da grelha. As locomotivas não compostas modernas são normalmente capazes de produzir cerca de 40 cavalos de potência na barra de tração por pé quadrado de grade. A força de tração, conforme observado anteriormente, é amplamente determinada pela pressão da caldeira, pelas proporções do cilindro e pelo tamanho das rodas motrizes. No entanto, também é limitado pelo peso nas rodas motrizes (denominado "peso adesivo"), que precisa ser pelo menos quatro vezes o esforço de tração.

O peso da locomotiva é aproximadamente proporcional à potência de saída; o número de eixos necessários é determinado por este peso dividido pelo limite de carga por eixo para a via onde a locomotiva será utilizada. O número de rodas motrizes é derivado do peso adesivo da mesma maneira, deixando os eixos restantes para serem contabilizados pelos bogies dianteiro e traseiro. As locomotivas de passageiros convencionalmente tinham vagões principais de dois eixos para melhor orientação em velocidade; por outro lado, o grande aumento no tamanho da grelha e da fornalha no século 20 fez com que um truque de reboque fosse chamado para fornecer suporte. Na Europa, algumas variantes do bogie de Bissel foram usadas, nas quais o movimento giratório de um caminhão de eixo único controla o deslocamento lateral do eixo motriz dianteiro (e, em um caso, também do segundo eixo). Isso foi aplicado principalmente a locomotivas expressas e de tráfego misto de 8 acoplamentos e melhorou consideravelmente sua capacidade de negociar curvas enquanto restringia a distância entre eixos geral da locomotiva e maximizava o peso de adesão.

Como regra, os motores de manobra (EUA: motores de comutação ) omitiam os vagões dianteiros e traseiros, tanto para maximizar o esforço de tração disponível quanto para reduzir a distância entre eixos. A velocidade não era importante; fabricar o menor motor (e, portanto, o menor consumo de combustível) para o esforço de tração era fundamental. As rodas motrizes eram pequenas e geralmente sustentavam a fornalha, bem como a seção principal da caldeira. Os motores de inclinação (EUA: motores auxiliares ) tendiam a seguir os princípios dos motores de manobra, exceto que a limitação da distância entre eixos não se aplicava; portanto, os motores de inclinação tendiam a ter mais rodas motrizes. Nos Estados Unidos, esse processo acabou resultando no motor do tipo Mallet com suas muitas rodas acionadas, e estas tendiam a adquirir bogies dianteiros e traseiros conforme a orientação do motor se tornava mais um problema.

Como os tipos de locomotivas começaram a divergir no final do século 19, os projetos de motores de carga inicialmente enfatizavam o esforço de tração, enquanto os de motores de passageiros enfatizavam a velocidade. Com o tempo, o tamanho da locomotiva de carga aumentou e o número total de eixos aumentou proporcionalmente; o truque principal era geralmente um único eixo, mas um caminhão traseiro foi adicionado a locomotivas maiores para suportar uma fornalha maior que não cabia mais entre ou acima das rodas motrizes. As locomotivas de passageiros tinham truques dianteiros com dois eixos, menos eixos motrizes e rodas motrizes muito grandes para limitar a velocidade com que as partes recíprocas tinham que se mover.

Na década de 1920, o foco nos Estados Unidos voltou-se para a potência, simbolizada pelo conceito de "superpotência" promovido pela Lima Locomotive Works, embora o esforço de tração ainda fosse a principal consideração após a Primeira Guerra Mundial até o fim do vapor. Os trens de mercadorias foram projetados para rodar mais rápido, enquanto as locomotivas de passageiros precisavam puxar cargas mais pesadas em alta velocidade. Isso foi conseguido aumentando o tamanho da grelha e da fornalha sem alterar o restante da locomotiva, exigindo a adição de um segundo eixo ao caminhão rebocador. Freight 2-8-2 s tornou-se 2-8-4 s enquanto 2-10-2 s tornou-se 2-10-4 s. Da mesma forma, o passageiro 4-6-2 s tornou-se 4-6-4 s. Nos Estados Unidos, isso levou a uma convergência na configuração articulada 4-8-4 e 4-6-6-4 de dupla finalidade, que foi usada tanto para serviços de carga quanto de passageiros. As locomotivas Mallet passaram por uma transformação semelhante, evoluindo de motores de banco para enormes locomotivas principais com fornalhas muito maiores; suas rodas motrizes também foram aumentadas de tamanho para permitir uma corrida mais rápida.

Fabricação

Classes mais fabricadas

A locomotiva a vapor de classe única mais fabricada no mundo é a locomotiva a vapor russa classe E 0-10-0 , com cerca de 11.000 produzidas na Rússia e em outros países, como Tchecoslováquia, Alemanha, Suécia, Hungria e Polônia. A locomotiva russa classe O totalizou 9.129 locomotivas, construídas entre 1890 e 1928. Cerca de 7.000 unidades foram produzidas da alemã DRB Classe 52 2-10-0 Kriegslok .

Na Grã-Bretanha, foram construídos 863 da classe GWR 5700 e 943 da classe DX da London and North Western Railway  – incluindo 86 motores construídos para a Lancashire and Yorkshire Railway .

Reino Unido

Great Western Railway No. 6833 Calcot Grange , uma locomotiva a vapor classe 4-6-0 Grange na estação Bristol Temple Meads . Observe a fornalha Belpaire (tampa quadrada).

Antes do Grouping Act de 1923 , a produção no Reino Unido era mista. As maiores empresas ferroviárias construíam locomotivas em suas próprias oficinas, com as menores e empresas industriais encomendando-as de construtores externos. Existia um grande mercado para construtores externos devido à política de construção residencial exercida pelas principais empresas ferroviárias. Um exemplo de trabalho de pré-agrupamento foi o de Melton Constable , que manteve e construiu algumas das locomotivas para a Midland and Great Northern Joint Railway . Outras obras incluíram uma em Boston (um dos primeiros edifícios da GNR) e Horwich Works .

Entre 1923 e 1947, as Quatro Grandes empresas ferroviárias (a Great Western Railway, a London, Midland & Scottish Railway, a London & North Eastern Railway e a Southern Railway) construíram a maior parte de suas próprias locomotivas, comprando apenas locomotivas de construtores externos quando suas próprias obras estavam totalmente ocupadas (ou como resultado da padronização exigida pelo governo durante a guerra).

A partir de 1948, a British Railways (BR) permitiu que as antigas Big Four (agora designadas como "Regiões") continuassem a produzir seus próprios projetos, mas também criou uma gama de locomotivas padrão que supostamente combinavam as melhores características de cada região. Embora uma política de dieselização tenha sido adotada em 1955, a BR continuou a construir novas locomotivas a vapor até 1960, com o motor final sendo nomeado Evening Star .

Alguns fabricantes independentes produziram locomotivas a vapor por mais alguns anos, com a última locomotiva a vapor industrial construída na Grã-Bretanha sendo construída por Hunslet em 1971. Desde então, alguns fabricantes especializados continuaram a produzir pequenas locomotivas para bitola estreita e ferrovias em miniatura, mas como o principal mercado para estes é o setor ferroviário turístico e histórico , a demanda por tais locomotivas é limitada. Em novembro de 2008, uma nova locomotiva a vapor da linha principal, 60163 Tornado , foi testada nas linhas principais do Reino Unido para eventual fretamento e uso em turnê.

Suécia

No século 19 e início do século 20, a maioria das locomotivas a vapor suecas foram fabricadas na Grã-Bretanha. Mais tarde, no entanto, a maioria das locomotivas a vapor foram construídas por fábricas locais, incluindo NOHAB em Trollhättan e ASJ em Falun . Um dos tipos de maior sucesso foi a classe "B" ( 4-6-0 ), inspirada na classe prussiana P8. Muitas das locomotivas a vapor suecas foram preservadas durante a Guerra Fria em caso de guerra. Durante a década de 1990, essas locomotivas a vapor eram vendidas para associações sem fins lucrativos ou para o exterior, razão pela qual as locomotivas suecas classe B, classe S ( 2-6-4 ) e classe E2 ( 2-8-0 ) podem agora ser vistas em Grã-Bretanha, Holanda, Alemanha e Canadá.

Estados Unidos

A California Western Railroad nº 45 (construtor nº 58045), construída por Baldwin em 1924, é uma locomotiva Mikado 2-8-2 . Ainda está em uso hoje no Skunk Train.

As locomotivas para as ferrovias americanas eram quase sempre construídas nos Estados Unidos com pouquíssimas importações, exceto nos primeiros dias das locomotivas a vapor. Isso se deveu às diferenças básicas dos mercados nos Estados Unidos, que inicialmente tinham muitos mercados pequenos localizados a grandes distâncias, em contraste com a maior densidade de mercados da Europa. Eram necessárias locomotivas que fossem baratas e robustas e pudessem percorrer grandes distâncias em trilhos construídos e mantidos de forma barata. Depois que a fabricação de motores foi estabelecida em larga escala, havia muito pouca vantagem em comprar um motor do exterior que precisasse ser personalizado para atender aos requisitos locais e às condições da pista. Melhorias no design do motor de origem européia e americana foram incorporadas pelos fabricantes quando podiam ser justificadas em um mercado geralmente muito conservador e de mudanças lentas. Com a notável exceção das locomotivas padrão USRA construídas durante a Primeira Guerra Mundial, nos Estados Unidos, a fabricação de locomotivas a vapor sempre foi semi-personalizada. As ferrovias encomendavam locomotivas adaptadas às suas necessidades específicas, embora algumas características básicas de design estivessem sempre presentes. As ferrovias desenvolveram algumas características específicas; por exemplo, a Pennsylvania Railroad e a Great Northern Railway tinham preferência pela fornalha Belpaire. Nos Estados Unidos, fabricantes de grande escala construíram locomotivas para quase todas as empresas ferroviárias, embora quase todas as principais ferrovias tivessem oficinas capazes de reparos pesados ​​e algumas ferrovias (por exemplo, a Norfolk and Western Railway e a Pennsylvania Railroad, que tinham duas oficinas de montagem ) construíram locomotivas inteiramente em suas próprias oficinas. As empresas que fabricam locomotivas nos EUA incluem a Baldwin Locomotive Works , a American Locomotive Company (ALCO) e a Lima Locomotive Works . Ao todo, entre 1830 e 1950, mais de 160.000 locomotivas a vapor foram construídas nos Estados Unidos, com a Baldwin respondendo pela maior parte, quase 70.000.

As locomotivas a vapor exigiam manutenção e revisão regulares e, em comparação com um motor diesel-elétrico, frequentes (geralmente em intervalos regulamentados pelo governo na Europa e nos Estados Unidos). Alterações e atualizações ocorreram regularmente durante as revisões. Novos aparelhos foram adicionados, características insatisfatórias removidas, cilindros melhorados ou substituídos. Quase todas as partes da locomotiva, incluindo caldeiras, foram substituídas ou atualizadas. Quando o serviço ou as atualizações ficaram muito caras, a locomotiva foi negociada ou aposentada. Na estrada de ferro de Baltimore e Ohio, duas locomotivas 2-10-2 foram desmontadas; as caldeiras foram colocadas em duas novas locomotivas Classe T 4-8-2 e o maquinário da roda residual transformado em um par de comutadores Classe U 0-10-0 com novas caldeiras. A frota da Union Pacific de motores 4-10-2 de 3 cilindros foi convertida em motores de dois cilindros em 1942, devido a altos problemas de manutenção.

Austrália

A 200ª locomotiva a vapor construída pela Clyde Engineering (TF 1164) da coleção Powerhouse Museum

Em Sydney , a Clyde Engineering e a Eveleigh Railway Workshops construíram locomotivas a vapor para a New South Wales Government Railways . Estes incluem a classe C38 4-6-2 ; as cinco primeiras foram construídas em Clyde com racionalização , as outras 25 locomotivas foram construídas em Eveleigh (13) e Cardiff Workshops (12) perto de Newcastle. Em Queensland, locomotivas a vapor foram construídas localmente por Walkers . Da mesma forma, a South Australian Railways também fabricou locomotivas a vapor localmente em Islington Railway Workshops em Adelaide . A Victorian Railways construía a maioria de suas locomotivas em suas oficinas de Newport e em Bendigo , enquanto nos primeiros dias as locomotivas eram construídas na Phoenix Foundry em Ballarat . As locomotivas construídas nas oficinas de Newport variaram da classe nA 2-6-2 T construída para bitola estreita até a classe H 4-8-4 - a maior locomotiva convencional a operar na Austrália, pesando 260 toneladas. No entanto, o título de maior locomotiva já usada na Austrália vai para a locomotiva 4-8-4+4-8-4 Garratt da classe New South Wales AD60 de 263 toneladas , construída pela Beyer, Peacock & Company na Inglaterra. A maioria das locomotivas a vapor usadas na Austrália Ocidental foram construídas no Reino Unido, embora alguns exemplos tenham sido projetados e construídos localmente nas Oficinas Ferroviárias Midland da Western Australian Government Railways . As 10 locomotivas da classe WAGR S (introduzidas em 1943) foram a única classe de locomotiva a vapor a ser totalmente concebida, projetada e construída na Austrália Ocidental, enquanto as oficinas de Midland participaram notavelmente do programa de construção em toda a Austrália do Australian Standard Garratts - esses as locomotivas foram construídas em Midland na Austrália Ocidental, Clyde Engineering em New South Wales, Newport em Victoria e Islington na Austrália do Sul e viram vários graus de serviço em todos os estados australianos.

O fim do vapor no uso geral

A introdução de locomotivas elétricas por volta da virada do século 20 e, posteriormente, locomotivas diesel-elétricas significou o início de um declínio no uso de locomotivas a vapor, embora tenha demorado algum tempo antes de serem eliminadas de uso geral. Como a energia a diesel (especialmente com transmissão elétrica) tornou-se mais confiável na década de 1930, ela ganhou uma posição na América do Norte. A transição completa da energia a vapor na América do Norte ocorreu durante a década de 1950. Na Europa continental, a eletrificação em larga escala substituiu a energia a vapor na década de 1970. O vapor era uma tecnologia familiar, bem adaptada às instalações locais e também consumia uma grande variedade de combustíveis; isso levou ao seu uso contínuo em muitos países até o final do século XX.

Os motores a vapor têm eficiência térmica consideravelmente menor do que os motores a diesel modernos, exigindo manutenção e mão de obra constantes para mantê-los operacionais. A água é necessária em muitos pontos ao longo de uma rede ferroviária, tornando-se um grande problema em áreas desérticas, como em algumas regiões dos Estados Unidos, Austrália e África do Sul. Em locais onde a água está disponível, ela pode ser dura , o que pode causar a formação de " incrustações ", compostas principalmente por carbonato de cálcio , hidróxido de magnésio e sulfato de cálcio . Carbonatos de cálcio e magnésio tendem a se depositar como sólidos esbranquiçados no interior das superfícies de tubos e trocadores de calor . Esta precipitação é causada principalmente pela decomposição térmica dos íons bicarbonato , mas também ocorre nos casos em que o íon carbonato está em concentração de saturação. O acúmulo de incrustação resultante restringe o fluxo de água nas tubulações. Nas caldeiras, os depósitos prejudicam o fluxo de calor para a água, reduzindo a eficiência do aquecimento e permitindo o superaquecimento dos componentes metálicos da caldeira.

O mecanismo alternativo nas rodas motrizes de uma locomotiva a vapor de expansão única de dois cilindros tendia a bater nos trilhos (ver golpe de martelo ), exigindo assim mais manutenção . Levantar vapor do carvão levava algumas horas e criava sérios problemas de poluição. As locomotivas a carvão exigiam limpeza do fogo e remoção das cinzas entre os turnos de serviço. As locomotivas a diesel ou elétricas, em comparação, se beneficiaram de novas instalações de manutenção personalizadas. A fumaça das locomotivas a vapor também foi considerada questionável; as primeiras locomotivas elétricas e a diesel foram desenvolvidas em resposta aos requisitos de redução de fumaça, embora isso não levasse em consideração o alto nível de poluição menos visível na fumaça do escapamento do diesel , especialmente em marcha lenta. Em alguns países, no entanto, a energia para locomotivas elétricas é derivada do vapor gerado em usinas elétricas, que geralmente são movidas a carvão.

Renascimento

60163 Tornado , uma nova locomotiva expressa construída para a linha principal britânica , concluída em 2008
Reading Blue Mountain e Northern Railroad 425 sendo preparados na Pensilvânia , EUA, para o trem turístico diário em 1993
Er 774 38 0-10-0 no Steam Special Train em Moscou 11 de julho de 2010
Locomotiva a vapor 2-6-0 tipo "N3" construída pela Beyer, Peacock & Company em 1910 e restaurada em 2005–2007 pela Associação Ferroviária Uruguaia (AUAR). A foto mostra a locomotiva com um trem turístico de passageiros em março de 2013 no museu da estação ferroviária de Montevidéu.
Classe 26 da África do Sul , o Diabo Vermelho

Aumentos drásticos no custo do óleo diesel levaram a várias iniciativas para reviver a energia a vapor. No entanto, nenhum deles avançou ao ponto de produção e, a partir do início do século 21, as locomotivas a vapor operam apenas em algumas regiões isoladas do mundo e em operações turísticas.

Já em 1975, entusiastas ferroviários no Reino Unido começaram a construir novas locomotivas a vapor. Naquele ano, Trevor Barber completou sua locomotiva Trixie de bitola de 2 pés ( 610 mm ) , que funcionava na Meirion Mill Railway . A partir da década de 1990, o número de novas construções concluídas aumentou dramaticamente com novas locomotivas concluídas pelas ferrovias Ffestiniog e Corris de bitola estreita no País de Gales. A Hunslet Engine Company foi revivida em 2005 e começou a construir locomotivas a vapor comercialmente. Um LNER Peppercorn Pacific "Tornado" de bitola padrão foi concluído em Hopetown Works , Darlington , e fez sua primeira operação em 1º de agosto de 2008. Ele entrou em serviço na linha principal no final de 2008. Em 2009, mais de meia dúzia de projetos para construir Réplicas de máquinas a vapor extintas estão avançando, em muitos casos usando peças existentes de outros tipos para construí-las. Os exemplos incluem BR 72010 Hengist , BR Class 3MT No. 82045 , BR Class 2MT No. _ _ Projetos Grange . Esses novos projetos baseados no Reino Unido são complementados pelo novo projeto da Pennsylvania Railroad 5550 nos Estados Unidos. Um dos objetivos do grupo é superar o recorde de velocidade da locomotiva a vapor da 4468 Mallard quando a 5550 estiver concluída e para o 5550 preencher uma enorme lacuna na preservação de locomotivas a vapor.

Em 1980, o financista americano Ross Rowland fundou a American Coal Enterprises para desenvolver uma locomotiva a vapor movida a carvão modernizada. Seu conceito ACE 3000 atraiu considerável atenção, mas nunca foi construído.

Em 1998, em seu livro The Red Devil and Other Tales from the Age of Steam , David Wardale apresentou o conceito de uma locomotiva "Super Class 5 4-6-0" de alta velocidade e alta eficiência para o futuro transporte a vapor de trens turísticos. nas principais linhas britânicas. A ideia foi formalizada em 2001 pela formação do Projeto 5AT dedicado ao desenvolvimento e construção da Locomotiva a Vapor de Tecnologia Avançada 5AT , mas nunca recebeu nenhum grande apoio ferroviário.

Os locais onde novas construções estão ocorrendo incluem:

Em 2012, foi iniciado nos EUA o projeto Coalition for Sustainable Rail, com o objetivo de criar uma locomotiva a vapor moderna e de alta velocidade, incorporando as melhorias propostas por Livio Dante Porta e outros, e usando biomassa torrificada como combustível sólido. O combustível foi desenvolvido recentemente pela Universidade de Minnesota em colaboração entre o Instituto do Meio Ambiente (IonE) da universidade e a Sustainable Rail International (SRI), uma organização criada para explorar o uso da tração a vapor em uma configuração ferroviária moderna. O grupo recebeu a última locomotiva a vapor da classe ATSF 3460 sobrevivente (mas não operacional) (nº 3463) por meio de doação de seu proprietário anterior no Kansas, o Great Overland Station Museum. Eles esperam usá-lo como uma plataforma para desenvolver "a locomotiva de passageiros mais limpa e potente do mundo", capaz de atingir velocidades de até 210 km/h. Chamado de "Projeto 130", visa quebrar o recorde mundial de velocidade do trem a vapor estabelecido pelo LNER Classe A4 4468 Mallard no Reino Unido a 126 mph (203 km/h). No entanto, nenhuma demonstração das reivindicações do projeto ainda está para ser vista.

Na Alemanha, um pequeno número de locomotivas a vapor sem fogo ainda está trabalhando em serviço industrial, por exemplo, em usinas elétricas, onde o fornecimento de vapor no local está prontamente disponível.

A pequena cidade de Wolsztyn , na Polônia , a aproximadamente 60 quilômetros (37 milhas) da cidade histórica de Poznan , é o último lugar no mundo onde se pode andar em um trem de passageiros regular puxado por energia a vapor. O galpão da locomotiva em Wolsztyn é o último desse tipo no mundo. Existem várias locomotivas em funcionamento que transportam serviços diários entre Wolsztyn, Poznan, Leszo e outras cidades vizinhas. Pode-se participar de cursos footplate via The Wolsztyn Experience. Não há mais nenhum lugar no mundo que ainda opere diariamente, serviço de transporte público/passageiro não turístico movido a vapor, exceto aqui em Wolsztyn. Existem várias locomotivas de uso geral OL49-class 2-6-2 construídas na Polônia e uma PT47 classe 2-8-2 em serviço regular. Todo mês de maio, Wolsztyn é o local de um festival de locomotivas a vapor que traz locomotivas visitantes - geralmente bem mais de uma dúzia a cada ano, todas em operação. Estas operações não são feitas para fins turísticos ou museológicos/históricos; esta é a última linha férrea não a diesel na PKP (Rede Estatal Polonesa) que foi convertida para energia a diesel.

A empresa suíça Dampflokomotiv- und Maschinenfabrik DLM AG entregou oito locomotivas a vapor para ferrovias de cremalheira na Suíça e na Áustria entre 1992 e 1996. Quatro delas são agora a tração principal no Brienz Rothorn Bahn ; os outros quatro foram construídos para o Schafbergbahn na Áustria, onde circulam 90% dos trens.

A mesma empresa também reconstruiu uma locomotiva alemã DR Class 52.80 2-10-0 para novos padrões com modificações como rolamentos de rolos, queima de óleo leve e isolamento da caldeira.

Das Alterações Climáticas

O uso futuro de locomotivas a vapor no Reino Unido está em dúvida por causa da política do governo sobre a mudança climática . A Heritage Railway Association está trabalhando com o All-Party Parliamentary Group on Heritage Rail em um esforço para continuar operando locomotivas a vapor movidas a carvão.

Muitas ferrovias turísticas usam locomotivas a vapor movidas a óleo (ou converteram suas locomotivas para funcionar com óleo) para reduzir sua pegada ambiental e porque o óleo combustível pode ser mais fácil de obter do que o carvão do tipo e tamanho adequados para locomotivas. Por exemplo, a Grand Canyon Railway opera suas locomotivas a vapor com óleo vegetal usado.

Uma organização chamada Coalition for Sustainable Rail (CSR) está desenvolvendo um substituto do carvão ecológico feito de biomassa torrificada . No início de 2019, eles realizaram uma série de testes com a Everett Railroad para avaliar o desempenho do biocombustível , com resultados positivos. Verificou-se que o biocombustível queima um pouco mais rápido e mais quente que o carvão. O objetivo do projeto é principalmente encontrar um combustível sustentável para locomotivas a vapor históricas em ferrovias turísticas, mas a CSR também sugeriu que, no futuro, locomotivas a vapor movidas a biomassa torrefada poderiam ser uma alternativa econômica e ambientalmente superior às locomotivas a diesel. Além disso, uma grande cuba contendo (sal) pode ser usada sem a necessidade de reabastecer o meio. Veja Masdar [Masdar.ae]. Grandes elementos de aquecimento seriam um método de recarregar o sistema, no entanto, também é possível bombear sal fundido, removendo o sal resfriado e reabastecendo de instalações que contêm um tanque muito maior.

Locomotivas a vapor na cultura popular

As locomotivas a vapor estão presentes na cultura popular desde o século XIX. As canções folclóricas desse período, incluindo " I've Been Working on the Railroad " e a " Ballad of John Henry ", são um dos pilares da música e da cultura americana.

Muitos brinquedos de locomotivas a vapor foram feitos e a modelagem ferroviária é um hobby popular.

As locomotivas a vapor são frequentemente retratadas em obras de ficção, notadamente The Railway Series do Rev WV Awdry , The Little Engine That Could de Watty Piper , The Polar Express de Chris Van Allsburg e Hogwarts Express da série Harry Potter de JK Rowling . Eles também apareceram em muitos programas infantis de televisão, como Thomas & Friends , baseado em personagens dos livros de Awdry, e Ivor the Engine criado por Oliver Postgate .

O Expresso de Hogwarts também aparece na série de filmes Harry Potter, retratado por GWR 4900 Classe 5972 Olton Hall em uma pintura especial de Hogwarts. O Polar Express aparece no filme de animação de mesmo nome .

Um passeio funicular elaborado e temático do Hogwarts Express é apresentado no Universal Orlando Resort na Flórida, conectando a seção Harry Potter do Universal Studios com o parque temático Islands of Adventure.

O Polar Express é recriado em muitas ferrovias históricas nos Estados Unidos, incluindo o North Pole Express puxado pela locomotiva Pere Marquette 1225 , que é operada pelo Steam Railroading Institute em Owosso, Michigan . Segundo o autor Van Allsburg, essa locomotiva serviu de inspiração para a história e foi utilizada na produção do filme.

Vários jogos de computador e videogame apresentam locomotivas a vapor. Railroad Tycoon , produzido em 1990, foi eleito "um dos melhores jogos de computador do ano".

Existem dois exemplos notáveis ​​de locomotivas a vapor usadas como cargas em brasões heráldicos . Uma delas é a de Darlington , que exibe a Locomotion No. 1 . O outro é o brasão original de Swindon , atualmente não em uso, que exibe uma locomotiva a vapor básica.

O bairro do estado representando Utah, retratando a cerimônia do pico de ouro

Locomotivas a vapor são um tema popular para colecionadores de moedas. A moeda de 5 pesos de prata de 1950 do México tem uma locomotiva a vapor em seu reverso como característica proeminente.

A moeda de 20 euros do Período Biedermeier , cunhada em 11 de junho de 2003, mostra no anverso um modelo antigo de locomotiva a vapor (a Ajax ) na primeira linha ferroviária da Áustria, a Kaiser Ferdinands-Nordbahn . O Ajax ainda pode ser visto hoje no Technisches Museum Wien . Como parte do programa 50 State Quarters , o trimestre que representa o estado americano de Utah representa a cerimônia em que as duas metades da primeira ferrovia transcontinental se encontraram no Promontory Summit em 1869. A moeda recria uma imagem popular da cerimônia com locomotivas a vapor de cada empresa de frente um para o outro enquanto o espigão dourado está sendo conduzido.

O romance " Night on the Galactic Railroad " de Kenji Miyazawa é centrado na ideia de um trem a vapor viajando entre as estrelas. O romance de Miyazawa mais tarde inspirou a bem-sucedida série " Galaxy Express 999 " de Leiji Matsumoto .

Outra franquia televisiva japonesa, Super Sentai , apresenta monstros baseados em locomotivas a vapor.

Charge Man, um Robot Master da quinta parcela da série Mega Man é baseado em uma locomotiva a vapor.

Veja também

Em geral

Tipos de locomotivas a vapor

Notas

Referências

Bibliografia

Leitura adicional

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links externos