Tubo de escape

El tubo de escape forma parte del sistema de escape de una locomotora de vapor y descarga el vapor de escape de los cilindros en la caja de humos situada debajo de la chimenea para aumentar el tiro a través del fuego.

La primacía del descubrimiento del efecto de dirigir el vapor de escape hacia arriba por la chimenea como medio para proporcionar tiro a través del fuego es objeto de cierta controversia, a la que Ahrons (1927) dedicó una atención significativa. El escape de los cilindros de la primera locomotora de vapor, construida por Richard Trevithick , se dirigía hacia arriba por la chimenea, y él observó su efecto en el aumento del tiro a través del fuego en aquel momento. En Wylam, Timothy Hackworth también empleó un tubo de escape en sus primeras locomotoras, pero no está claro si se trató de un descubrimiento independiente o una copia del diseño de Trevithick. Poco después de Hackworth, George Stephenson también empleó el mismo método, y de nuevo no está claro si se trató de un descubrimiento independiente o una copia de alguno de los otros ingenieros. Goldsworthy Gurney fue otro de los primeros exponentes, cuya reivindicación de primacía fue defendida enérgicamente por su hija Anna Jane. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Las locomotoras de la época empleaban una caldera de un solo conducto o un conducto de retorno único, con la parrilla de combustión en un extremo del conducto. Dado que un solo conducto debía ser ancho para permitir el paso de los gases de escape, un tubo de soplado podía elevar el fuego, arrastrando hollín y chispas hacia arriba por la chimenea. No fue hasta el desarrollo de la caldera multitubular que se pudo utilizar un tiro forzado de forma segura y eficaz. La combinación de la caldera multitubular y el soplado de vapor se cita a menudo como la razón principal del alto rendimiento de la Rocket de 1829 en las pruebas de Rainhill .

Poco después de descubrirse la potencia del chorro de vapor, se hizo evidente la necesidad de una caja de humos bajo la chimenea, para que los gases de escape que salían de los tubos de la caldera se mezclaran con el vapor. Esto tenía la ventaja adicional de permitir el acceso para recoger las cenizas arrastradas por el tiro a través de los tubos de combustión. El tubo de escape, por donde se emite el vapor, se montó directamente debajo de la chimenea, en la parte inferior de la caja de humos.

The steam blast is largely self-regulating: an increase in the rate of steam consumption by the cylinders increases the blast, which increases the draught and hence the temperature of the fire. Modern locomotives are also fitted with a blower, which is a device that releases steam directly into the smokebox for use when a greater draught is needed without a greater volume of steam passing through the cylinders. An example of such situation is when the regulator is closed suddenly, or the train passes through a tunnel. If a single line tunnel is poorly ventilated, a locomotive entering at high speed can cause a rapid compression of the air within the tunnel. This compressed air may enter the chimney with substantial force. This can be extremely dangerous if the firebox door is open at the time. For this reason the blower is often turned on in these situations, to counteract the compression effect.

Little development of the basic principles of smokebox design took place until 1908, when the first comprehensive examination of steam-raising performance was carried out by W.F.M. Goss of Purdue University. These principles were adopted on the Great Western Railway by George Jackson Churchward. A later development was the so-called jumper-top blastpipe which controlled the area of the blastpipe at different steaming rates to maximise efficiency.

The aim of blastpipe modification is to obtain maximum smokebox vacuum with minimum back pressure on the pistons. The simplest modification is a double chimney with twin blastpipes, but many other arrangements have been tried. Towards the end of the steam era the Kylchap exhaust was popular and used on the Nigel Gresley-designed Mallard. Other designs include Giesl, Lemaître and Lempor blastpipes.

• P.W.B. Semmens and A.J. Goldfinch (2003). How Steam Locomotives Really Work. Oxford University Press. ISBN 0-19-860782-2.
• L.T.C. Rolt (1978). George and Robert Stephenson: The Railway Revolution. Pelican. ISBN 0-14-022063-1.
• E. L. Ahrons (1927). The British Steam Railway Locomotive 1825–1925.