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Una locomotora o motor es un vehículo de transporte ferroviario que proporciona la fuerza motriz para un tren. La palabra se origina del latín  loco – "de un lugar", ablativo de locus, "lugar" + latín medieval motivus, "causando movimiento", y es una forma abreviada del término motor de locomotora,^[1] utilizado por primera vez a principios del siglo 19 para distinguir entre máquinas de vapor móviles y estacionarias.

Una locomotora no tiene capacidad de carga útil propia, y su único propósito es mover el tren a lo largo de las vías. ^[2] En contraste, algunos trenes tienen vehículos autopropulsados que transportan carga útil. Estas normalmente no se consideran locomotoras, y pueden denominarse unidades múltiples, autocares o vagones. El uso de estos vehículos autopropulsados es cada vez más común para los trenes de pasajeros, pero raro para la carga (ver CargoSprinter). Los vehículos que proporcionan energía motriz para transportar un tren sin motor, pero generalmente no se consideran locomotoras porque tienen espacio de carga útil o rara vez se separan de sus trenes, se conocen como vagones de potencia.

Tradicionalmente, las locomotoras tiraban de los trenes desde el frente. Sin embargo, la operación push-pull se ha vuelto común, donde el tren puede tener una locomotora (o locomotoras) en la parte delantera, en la parte trasera o en cada extremo.

Orígenes

Locomotora Trevithick 1802

Antes de las locomotoras, la fuerza motriz para los ferrocarriles había sido generada por varios métodos de baja tecnología, como la potencia humana, la potencia del caballo, la gravedad o los motores estacionarios que impulsaban los sistemas de cable.

Las primeras locomotoras exitosas fueron construidas por el inventor de Cornualles Richard Trevithick. En 1804, su locomotora de vapor sin nombre transportó un tren a lo largo del tranvía de laferrería penydarren , cerca de Merthyr Tydfil en Gales. Aunque la locomotora transportaba un tren de 10 toneladas largas (11,2 toneladas cortas; 10,2 t) de hierro y 70 pasajeros en cinco vagones a lo largo de nueve millas (14 km), era demasiado pesada para los rieles de hierro fundido utilizados en ese momento. La locomotora solo realizó tres viajes antes de ser abandonada. Trevithick construyó una serie de locomotoras después del experimento de Penydarren, incluida una que funcionó en una mina de carbón en Tyneside, en el norte de Inglaterra, donde fue vista por el joven George Stephenson. ^[3]

La primera locomotora de vapor comercialmente exitosa fue la locomotora de cremallera de Matthew Murray, Salamanca, construida para el ferrocarril middleton de vía estrecha en 1812. Esto fue seguido en 1813 por el Puffing Billy construido por Christopher Blackett y William Hedley para el Wylam Colliery Railway, la primera locomotora exitosa que funciona solo por adhesión. Puffing Billy está ahora en exhibición en el Museo de Ciencias de Londres, la locomotora más antigua que existe. ^[4]

En 1814 George Stephenson, inspirado por las primeras locomotoras de Trevithick y Hedley persuadió al gerente de la mina de carbón de Killingworth donde trabajaba para que le permitiera construir una máquina a vapor . Construyó la Blücher, una de las primeras locomotoras de adhesión de ruedas bridadas exitosas . Stephenson desempeñó un papel fundamental en el desarrollo y la adopción generalizada de locomotoras de vapor. Sus diseños mejoraron el trabajo de los pioneros. En 1825 construyó la Locomoción para el Ferrocarril de Stockton y Darlington, al noreste de Inglaterra, que se convirtió en el primer ferrocarril público de vapor. En 1829 construyó The Rocket, en el que participó y ganó las Pruebas de Rainhill. Este éxito llevó a Stephenson a establecer su compañía como el constructor preeminente de locomotoras de vapor utilizadas en los ferrocarriles en el Reino Unido, los Estados Unidos y gran parte de Europa. ^[5] El primer ferrocarril interurbano de pasajeros, Liverpool and Manchester Railway, se inauguró en 1830, haciendo uso exclusivo de la energía de vapor para trenes de pasajeros y de carga.

Ventajas de las locomotoras

Un diseño temprano de locomotora eléctrica que muestra la disposiciónde la cabina empinada: North Eastern Railway No.1, Inglaterra desde 1905

Hay algunas razones básicas para aislar la potencia del tren de locomotoras, en comparación con los vehículos autopropulsados. ^[6]

Aflojar 

Ya sea por necesidad de reemplazar la locomotora debido a una falla, o por la necesidad de mantener la unidad de potencia, es relativamente fácil reemplazar la locomotora por otra, sin retirar todo el tren del servicio.

Máxima utilización de los coches de potencia

Las locomotoras separadas facilitan el movimiento de costosos activos de energía motriz según sea necesario; evitando así el gasto asociado con los recursos de energía atados o inactivos.

Flexibilidad 

Las locomotoras grandes pueden sustituir a las locomotoras pequeñas cuando se requiere más potencia, por ejemplo, donde las pendientes son más pronunciadas. Según sea necesario, una locomotora se puede utilizar para tareas de carga o servicio de pasajeros.

Ciclos de obsolescencia 

Separar la fuerza motriz de los automóviles que transportan carga útil permite el reemplazo sin afectar al otro. Para ilustrar, las locomotoras podrían volverse obsoletas cuando sus vagones asociados no lo hicieran, y viceversa.

Seguridad 

En un accidente, la locomotora puede actuar como una zona de amortiguación para el resto del tren. Dependiendo del obstáculo encontrado en la línea ferroviaria, es menos probable que la masa más pesada de una locomotora se desvíe de su curso normal. En caso de incendio, podría ser más seguro, por ejemplo, con locomotoras diesel.

Ruido 

Una sola fuente de potencia de tracción (es decir, motores en un solo lugar), es más silenciosa que múltiples unidades de potencia operativa, donde uno o más motores se encuentran debajo de cada carro. El problema del ruido es particularmente notable en las unidades múltiples diesel.

Ahorra tiempo 

La fuerza motriz acompaña a los coches a transportar y en consecuencia hay un ahorro en el tiempo.

Mantenimiento 

Especialmente para locomotoras de vapor pero también para otros tipos, las instalaciones de mantenimiento pueden ser ambientes muy sucios y es ventajoso no tener que llevar alojamiento de pasajeros al mismo depósito. Esta fue una de las razones de la desaparición de los motores ferroviarios de vapor GWR .

Ventajas de múltiples unidades

Hay varias ventajas de los trenes de unidades múltiples (MU) en comparación con las locomotoras.

Rendimiento energético 

Múltiples unidades son más eficientes energéticamente que los trenes arrastrados por locomotoras y más ágiles, especialmente en pendientes descendentes, ya que mucho más del peso del tren (a veces todo) se coloca en ruedas motrices, en lugar de sufrir el peso muerto de los vagones sin motor.

No hay necesidad de girar la locomotora 

Muchas unidades múltiples tienen cabinas en ambos extremos; por lo tanto, el tren puede invertirse sin desacoplar / volver a acoplar la locomotora, lo que proporciona tiempos de respuesta más rápidos, costos de tripulación reducidos y mayor seguridad. En la práctica, el desarrollo de la conducción de remolques de furgonetas y vagones de cabina ha eliminado la necesidad de que las locomotoras circulen, dando una fácil operación bidireccional y eliminando esta ventaja de MU.

Fiabilidad 

Los trenes de unidades múltiples tienen múltiples motores, donde la falla de un motor generalmente no impide que el tren continúe su viaje. Un tren de pasajeros tirado por locomotoras generalmente tiene una sola unidad de potencia; la falla de esta unidad única desactiva temporalmente el tren. Sin embargo, como suele ser el caso con los trenes de carga transportados por locomotoras, algunos trenes de pasajeros utilizan múltiples locomotoras y, por lo tanto, pueden continuar a velocidad reducida después de la falla de una locomotora.

Clasificaciones de locomotoras

Fuerza motriz

Las locomotoras pueden generar su energía a partir de combustible (madera, carbón, petróleo o gas natural), o pueden tomar energía de una fuente externa de electricidad. Es común clasificar las locomotoras por su fuente de energía. Los más comunes incluyen:

Vapor

La primera locomotora de vapor, construida por Richard Trevithick

Los componentes principales de una locomotora de vapor

Una locomotora de vapor en laGare du Nord, París, 1930

En el siglo 19 las primeras locomotoras ferroviarias fueron impulsadas por vapor, generalmente generado por la quema de madera, carbón o petróleo. Debido a que las locomotoras de vapor incluían una o más máquinas de vapor, a veces se las conoce como "máquinas de vapor". La locomotora de vapor siguió siendo, con mucho, el tipo más común de locomotora hasta después de la Segunda Guerra Mundial. ^[7]

La primera locomotora de vapor fue construida por Richard Trevithick; funcionó por primera vez el 21 de febrero de 1804, aunque pasaron algunos años antes de que el diseño de la locomotora de vapor se volviera económicamente práctico. ^[3] El primer uso comercial de una locomotora de vapor fue Salamanca en el ferrocarril Middleton de vía estrecha en Leeds en 1812. En los Estados Unidos, Mathias Baldwin comenzó a construir máquinas de vapor estacionarias para uso comercial y en 1830, abrió su propio taller de producción de locomotoras de vapor. Baldwin Locomotive Works se convirtió en la más grande del mundo a principios de 1900 y construyó las locomotoras de vapor más potentes de la historia. La locomotora Fairy Queen, construida en 1855, corre entre Delhi y Alwar en laIndia y es la locomotora de vapor más antigua en servicio regular (aunque solo para turistas) en el mundo, y la locomotora de vapor más antigua que opera en una línea principal. ^[8][9]

El récord de velocidad de todos los tiempos para los trenes de vapor está en manos de una locomotora LNER Clase A4 4-6-2 Pacific de la LNER en el Reino Unido, número 4468 Mallard, que tirando de seis vagones (más un coche dinamómetro) alcanzó 126 mph (203 km / h) en una ligera pendiente cuesta abajo por Stoke Bank el 3 de julio de 1938. ^[10] Las locomotoras aerodinámicas de pasajeros en Alemania alcanzaron velocidades muy cercanas a esta y, debido a las dificultades para equilibrar y lubricar adecuadamente el tren de rodaje, generalmente se cree que esto está cerca del límite practicable para una locomotora de vapor de acoplamiento directo. ^[11]

Antes de mediados del siglo 20, las locomotoras eléctricas y diesel-eléctricas comenzaron a reemplazar a las locomotoras de vapor. Las locomotoras de vapor son menos eficientes que sus contrapartes diesel y eléctricas más modernas y requieren mucha más mano de obra para operar y dar servicio. ^{[12] Las} cifras de British Rail mostraron que el costo de tripular y alimentar una locomotora de vapor era unas dos veces y media mayor que el de la energía diesel, y el kilometraje diario alcanzable era mucho menor. A medida que aumentaron los costos laborales, particularmente después de la Segunda Guerra Mundial, las tecnologías sin vapor se volvieron mucho más rentables.  ^A finales de las décadas de 1960 y 1970, la mayoría de los países occidentales habían reemplazado por completo las locomotoras de vapor en el servicio de pasajeros. Las locomotoras de carga generalmente fueron reemplazadas más tarde. Otros diseños, como las locomotoras impulsadas por turbinas de gas, se han experimentado, pero han visto poco uso, principalmente debido a los altos costos de combustible.

A finales del siglo 20, casi la única energía de vapor que quedaba en uso regular en América del Norte y los países de Europa Occidental era en ferrocarriles patrimoniales. Estos estaban dirigidos en gran medida a turistas y / o aficionados al ferrocarril, conocidos como "fanáticos del ferrocarril" o "entusiastas del ferrocarril". Una excepción son las líneas de vía estrecha en Alemania, que forman parte del sistema de transporte público, que funcionan con horarios durante todo el año. Estos ferrocarriles retienen vapor para toda o parte de su fuerza motriz. Las locomotoras de vapor permanecieron en uso comercial en partes de México a finales de la década de 1970. Las locomotoras de vapor estuvieron en uso regular hasta 2004 en la República Popular China, donde el carbón es un recurso mucho más abundante que el petróleo para el combustible diesel. India cambió de trenes a vapor a trenes eléctricos y diésel en la década de 1980, excepto los trenes patrimoniales. En algunas líneas ferroviarias montañosas y de gran altitud, las máquinas de vapor permanecen en uso porque se ven menos afectadas por la reducción de la presión del aire que los motores diesel. Las locomotoras ^{de vapor} permanecieron en uso rutinario de pasajeros en Sudáfrica hasta finales de la década de 1990, pero ahora están reservadas a los trenes turísticos. En Zimbabue, las locomotoras de vapor todavía se utilizan en tareas de maniobra alrededor de Bulawayo y en algunos servicios regulares de carga.

A partir de 2006, DLM AG (Suiza) continúa fabricando nuevas locomotoras de vapor. ^[13]

Gasóleo

El EMD F40PHM-2 utiliza unatransmisión diesel-eléctricadiseñada por Electro-Motive Diesel.

Primeros motores de aceite

Las primeras locomotoras verdaderas con motor diesel no se construyeron hasta después de que las patentes del Dr. Diesel expiraron en 1912, pero una serie de locomotoras exitosas con motores de petróleo se produjeron antes de entonces. El primero de ellos fue construido en 1894 por los Hermanos Priestman de Hull. Esta locomotora de ancho estándar fue construida utilizando un motor de tipo marino de doble acción de 12 hp, que funciona a 300 rpm, montado en un chasis de vagón de 4 ruedas. Solo era capaz de transportar un vagón cargado a la vez, debido a su baja potencia de salida, y no fue un gran éxito. ^[14]

Las primeras locomotoras exitosas con motor de petróleo fueron una serie de locomotoras de vía estrecha construidas por Richard Hornsby & Sons Ltd.   entre 1896 y 1903. Estos fueron construidos para su uso por el ejército británico. La primera de ellas fue la Obra Número 1705, entregada al ferrocarril Woolwich Arsenal de 18 pulgadas  (457 mm) el 23 de julio de 1896. Otras tres locomotoras de diseño similar fueron entregadas a Woolwich entre 1900 y 1902.

Las primeras locomotoras diésel verdaderas

Las locomotoras experimentales con motor diesel se construyeron por primera vez justo después de la Primera Guerra Mundial. En la década de 1940, comenzaron a desplazar la energía de vapor en los ferrocarriles estadounidenses. Tras el final de la Segunda Guerra Mundial, la energía diesel comenzó a aparecer en los ferrocarriles en muchos países. La economía significativamente mejor de la operación diesel desencadenó una carrera hacia la energía diesel, un proceso conocido como dieselización. A finales de la década de 1960, pocos ferrocarriles importantes en América del Norte, Europa y Oceanía continuaron operando locomotoras de vapor, aunque todavía existían números significativos fuera de estas áreas.

Como es el caso con cualquier vehículo impulsado por un motor de combustión interna, las locomotoras diesel requieren un sistema de transmisión de potencia para acoplar la salida del motor principal a las ruedas motrices. En los primeros días del desarrollo de la propulsión del ferrocarril diesel, los sistemas de transmisión de energía eléctrica, hidráulica y mecánica se emplearon con diversos grados de éxito. De las tres, la transmisión eléctrica ha demostrado ser la más popular, y aunque las locomotoras diesel-hidráulicas tienen ciertas ventajas y continúan utilizándose en algunos países europeos, la mayoría de las locomotoras modernas con motor diesel son diesel-eléctricas.