Chimenea doble

Un desarrollo simultáneo fue el tubo de soplado Kylchap , que combinaba el difusor Kylälä del ingeniero finlandés Kyösti Kylälä con un tubo de estrangulación de chimenea adicional añadido por el ingeniero francés André Chapelon . Esto dividió el área del tubo de soplado en cuatro boquillas más pequeñas, y la inducción de tiro vertical se realizó a través de tres venturis apilados . Si bien el área total del tubo de soplado se mantuvo constante, su perímetro, y por lo tanto el área de mezcla con los gases de escape, se duplicó. Las faldas adicionales también mejoraron la eficacia del soplado para inducir un tiro.

Si bien no existe ninguna razón por la que un método, ya sea la doble chimenea o el conducto de extracción de gases de Kylchap, dependa del otro, el interés por ambos fue generalmente simultáneo, por lo que a menudo se instalaban juntos.

Las primeras 50 locomotoras Ivatt clase 4MT 2-6-0 se construyeron con chimeneas dobles. Sin embargo, su rendimiento fue deficiente y se observó que generaban poco vapor. Las pruebas realizadas en la planta de ensayos estáticos de Rugby revelaron que la chimenea doble no ofrecía ninguna ventaja y que, además, su diseño inicial había sido deficiente. Tras su modificación con una chimenea simple y una mejor circulación de gases en la caja de humos, su caudal de vapor aumentó de 9000  lb/hora con chimenea doble a 17 000  lb/hora con chimenea simple, aunque este valor seguía estando por debajo del límite teórico de 19 000  lb/hora, limitado por el tamaño de la parrilla. ^{[ 4 ]}

Una desventaja menor podría ser una explosión de escape más suave para alejar el humo externo de la visión del conductor. Cuando las locomotoras de la clase A3 de la LNER fueron equipadas con chimeneas dobles a finales de la década de 1950, sufrieron problemas con el humo que obstruía la visión desde la cabina. ^{[ iii ]} La solución a esto fue instalar pequeños deflectores de humo tipo Witte del modelo alemán.

Nigel Gresley , el CME de la LNER , era un ferviente seguidor de la práctica francesa en el diseño de locomotoras, en particular del trabajo de André Chapelon y las Nord 'Superpacifics' de Marc de Caso . Cuando Gresley diseñó su clase P2 como sucesora de sus A3 , ^{[ iv ]} tuvo en cuenta este trabajo francés y también utilizó una chimenea doble con tubos de escape Kylchap . Inicialmente se construyeron dos P2, la 2001 Cock O' The North y luego la 2002 Earl Marischal , ambas en 1934. Siguiendo también la práctica francesa, la 2001 se construyó con válvulas de asiento, y para comparar, la 2002 mantuvo las válvulas de pistón convencionales. Para evitar problemas con el humo que obstruyera la visión del maquinista, ambas se construyeron con tapas en cuña en su caja de humos y placas de ala en los lados superiores de la misma, como se había utilizado para la 10000 . Con el escape más agudo de la 2001 equipada con válvula de asiento, esto tuvo éxito y el humo se proyectaba hacia arriba, lejos de las ventanas de la cabina. Sin embargo, la 2002 tenía un escape más suave y dio problemas, hasta que fue reconstruida con deflectores de humo adicionales , espaciados aproximadamente 18 pulgadas en paralelo a las placas de ala existentes. Ambas locomotoras se consideraron exitosas, pero la 2002 tenía ventaja en eficiencia, debido a los volúmenes más pequeños dentro de la caja de válvulas. ^{[ v ]} Cuando se construyeron los demás miembros de la clase P2, siguieron el ejemplo de la 2002 con válvulas de pistón y los deflectores de humo adicionales. ^{[ 5 ]}

Los primeros de la clase A4 volvieron a una chimenea simple y un tubo de soplado convencional. Se prestó la mayor atención al flujo de gas en general, tanto en la entrada como en la salida. Con los P2, había una tendencia a un exceso de tiro, cuando trabajaban a máxima potencia con un corte prolongado, suficiente para elevar el fuego. Para evitar esto, los A4 usaron un "tubo de salto" en su tubo de soplado, un anillo suelto que se elevaba bajo la influencia de un fuerte chorro de soplado, aumentando el diámetro efectivo de la boquilla y, por lo tanto, reduciendo el efecto de succión del soplado. Este dispositivo no se podía aplicar ni a una chimenea doble ni a un tubo de soplado Kylala, pero no está claro si esa fue la única razón para el tubo de soplado simple simplificado. ^{[ 6 ]}

La locomotora 4468 Mallard, la número 28 de las A4, fue construida con una chimenea doble y tubos de escape Kylchap en 1938. Esto se consideró un éxito, por lo que las tres últimas de la clase, construidas unos meses después, también se construyeron con ellas. ^{[ 7 ]} Toda la clase fue reacondicionada de manera similar en la década de 1950, junto con algunas de las A3 . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Las locomotoras Pacific A2 de Peppercorn se construyeron, después de la guerra, con tubos de escape dobles Kylchap similares.

Cinco locomotoras de la clase LMS Jubilee fueron equipadas experimentalmente con chimeneas dobles en diferentes momentos. La primera fue la 5684 Jutland , una chimenea doble con enaguas Kylchap en 1937. ^{[ 9 ]} Esto mejoró tanto la capacidad de vapor como el consumo de carbón, aunque se retiró después de un año debido a problemas con el tiro excesivo que provocaba chispas en la chimenea y una acumulación de ceniza en la caja de humos. ^{[ 10 ]} Las locomotoras 5742 Connaught y 5553 Canada fueron equipadas con chimeneas dobles simples en 1940, que se retiraron de Canada poco después, pero que Connaught conservó hasta 1955. ^{[ 9 ]}

Como parte de los experimentos en la planta de pruebas de Rugby , la 45722 Defence fue equipada con una chimenea doble entre 1956 y 1957. ^{[ 11 ]} En 1961 se instaló un escape doble a la 45596 Bahamas , lo que la mantuvo hasta su retirada y su conservación. ^{[ 11 ]} Otras dos locomotoras, la 5735 Comet y la 5736 Phoenix, fueron reconstruidas con una caldera cónica 2A y una chimenea doble en 1942. ^{[ 12 ]} Estaban destinadas a ser un prototipo para la reconstrucción de toda la clase, pero, al final, fueron las únicas Jubilees en ser tratadas de esa manera. Todas las locomotoras de la clase Royal Scot fueron reconstruidas siguiendo líneas similares, al igual que muchas de las locomotoras Fowler Patriot.

La locomotora LMS 'Black 5' 4767 se completó el último día de la LMS, el 31 de diciembre de 1947. Era única entre las 842 locomotoras de la clase, ya que presentaba un mecanismo de articulación externa Stephenson, además de otras características experimentales: una doble chimenea, cojinetes de rodillos Timken en toda la locomotora e iluminación eléctrica. ^{[ 13 ]} Estas modificaciones formaban parte de una serie de experimentos de George Ivatt para mejorar la ya excelente Black 5 diseñada por Stanier. La doble chimenea se retiró en 1953, debido al buen rendimiento de la chimenea estándar y a los problemas con el soplo más suave de la doble chimenea, que no eliminaba el humo de la cabina con la suficiente eficacia. ^{[ 14 ]} Las locomotoras 4765 y 4766 también habían probado una doble chimenea similar, pero con el mecanismo de distribución Walschaerts estándar. ^{[ 14 ]}

Algunas de las primeras Black 5 construidas por BR se construyeron con el mecanismo de distribución Caprotti . Se construyó un lote de veinte, 44738-44757 , de las cuales las tres últimas también tenían chimeneas dobles. Las calderas de las máquinas Caprotti se elevaron 2 pulgadas, reduciendo aún más el espacio libre para la altura de la chimenea. Las cajas de válvulas Caprotti estaban dispuestas con las válvulas de entrada de 6,25 pulgadas (159 mm) en el exterior, alimentadas por tuberías de vapor grandes y prominentes, y las válvulas de escape de 7 pulgadas (180 mm) en el interior. El gran volumen de espacio libre que era inevitable dentro del cofre de válvulas de las válvulas de asiento Caprotti tenía un efecto similar a un largo recorrido en el ajuste de la válvula. A diferencia de la máquina Stephenson, ^{[ vi ]} esto hizo que estas máquinas funcionaran bien a velocidad pero mal para subir pendientes. Aunque la intención de probar el mecanismo de distribución Caprotti había sido reducir el mantenimiento, el consumo de carbón seguía siendo importante. Se consideraba que estas máquinas consumían más carbón de lo habitual, ya que el fuerte y audible sonido del escape afectaba al tiro de la cámara de combustión. Sin embargo, los modelos de doble chimenea tenían un sonido más suave y, por lo tanto, consumían menos. ^{[ 15 ]}  

En 1951 se probó un segundo lote de dos locomotoras Caprotti más, la 44686 y la 44687. Estas tenían un diseño diferente, con una transmisión mecánica mejorada a las cajas de levas y ambas con chimeneas dobles. Para reducir el volumen del "espacio muerto" dentro de la caja de válvulas, las válvulas de escape se redujeron de tamaño para que ahora fueran iguales a las de admisión. El diseño de la transmisión mecánica se consideró exitoso y se copió para las pocas locomotoras Caprotti posteriores construidas para las clases BR Standard. Sin embargo, el comportamiento de buen rendimiento a alta velocidad, pero una falta de potencia con cortes bajos, era el mismo que el de las otras locomotoras. Todas las locomotoras Caprotti conservaron sus chimeneas dobles y se notaba que su escape, aún de sonido entrecortado, no tenía problemas para elevar el humo lejos de la cabina. ^{[ 16 ]}

En septiembre de 1955, la locomotora GWR King clase 6015 King Richard III fue equipada con una chimenea doble para realizar pruebas. Estas resultaron exitosas, por lo que toda la clase fue reacondicionada con este sistema. Algunas locomotoras de la clase Castle fueron reacondicionadas de manera similar. Las pruebas realizadas con un vagón dinamómetro durante el transporte del Cornish Riviera en 1956 no mostraron un aumento evidente en el rendimiento, pero sí una mejora del 8 % en la eficiencia del consumo de carbón. El consumo de agua se mantuvo constante, lo que indica que se trató de una mejora en la combustión y la transferencia de calor, en lugar de la reducción de la contrapresión de los gases de escape del motor, como indicaban otras pruebas. ^{[ 17 ]}

Las locomotoras BR Standard se diseñaron desde el principio con un calado basado en el trabajo previo de SO Ell. A pesar de esto, algunas de las clases tenían un rendimiento deficiente, en particular la Clase 4 4-6-0 . En 1957, la 75029 fue equipada con éxito con una doble chimenea, lo que llevó a su adopción en muchas de las locomotoras de la clase. ^{[ 18 ]}

Al mismo tiempo, también hubo una propuesta para probar un eyector Giesl en la 9F ^{[ vii ].} Posiblemente como comparación para esto, la 92178 se construyó con una chimenea doble. La chimenea doble tuvo tanto éxito ^{[ 20 ]} que se adoptó como estándar para todas las 9F construidas a partir de la 92183, ^{[ viii ]} incluidas las tres equipadas con un alimentador mecánico . ^{[ 22 ]}

Varios diseños de la última etapa de la era del vapor en el Ferrocarril Union Pacific , particularmente aquellos diseñados durante la época de Otto Jabelmann como jefe de mecánica del ferrocarril, utilizaban chimeneas dobles. Las FEF-3, la tercera y última iteración de la serie FEF de Union Pacific, se construyeron todas nuevas con chimeneas dobles. Al igual que sus contemporáneas británicas, las chimeneas dobles causaban problemas al generar grandes cantidades de humo que podían obstruir la visión del maquinista, por lo que las FEF-3 pronto fueron equipadas con deflectores de humo tipo oreja de elefante. ^{[ 26 ]} Posteriormente, se colocarían deflectores de humo en todas las demás locomotoras FEF, incluidas aquellas sin chimeneas dobles. Una de las FEF-2 del ferrocarril, la número 831, fue equipada con una chimenea triple experimental. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

Otros diseños de Union Pacific que recibieron chimeneas dobles fueron las locomotoras articuladas de última época construidas para el ferrocarril, incluyendo el grupo final de locomotoras Union Pacific Challenger construidas en 1942 y toda la serie de locomotoras Union Pacific Big Boy . ^{[ 29 ]} Si bien algunas locomotoras Challenger y Big Boy estaban equipadas con deflectores de humo, el humo no era tan problemático en ellas como en la clase FEF debido a sus calderas mucho más largas. Un puñado de las Challenger equipadas con chimenea doble fueron desviadas al Ferrocarril Denver and Rio Grande Western , desde donde más tarde prestarían servicio en el Ferrocarril Clinchfield . Las locomotoras operativas del moderno Programa de Vapor de Union Pacific, UP  844, UP  4014 y la ahora retirada UP  3985, conservaron sus chimeneas dobles.

Las locomotoras de doble chimenea eran una característica común en varias clases de locomotoras dúplex de la PRR y otros diseños experimentales a finales de la era del vapor. La clase S1 de la Pennsylvania Railroad, un prototipo único 6-4-4-6, también utilizaba una doble chimenea, al igual que la clase Q2 de la Pennsylvania Railroad, una locomotora dúplex 4-4-6-4 de la que se construyeron un total de 26 unidades. La clase T1 de la Pennsylvania Railroad, una clase dúplex con 52 locomotoras producidas, también llevaba doble chimenea. La clase S2 de la Pennsylvania Railroad utilizaba un sistema único de cuádruple chimenea como parte de su diseño experimental de turbina de vapor. Esta locomotora única, introducida en 1944, fue desguazada en 1952.

La locomotora Pennsylvania Railroad 5550, de nueva construcción basada en la clase T1, está siendo construida por T1 Steam Locomotive Trust. En 2021, se estaba construyendo la caldera de la locomotora, que, una vez terminada, contará con una doble chimenea como las locomotoras originales. ^{[ 30 ]}

Varias de las locomotoras más grandes del Ferrocarril Southern Pacific, como la Southern Pacific clase AC-9 y la Southern Pacific clase AC-12, utilizaban sistemas de doble chimenea. Estas también estaban equipadas con "divisores de chimenea", una característica de diseño que se remonta a las Mallet de chimenea simple del Southern Pacific que reducía la velocidad del escape para evitar dañar los techos de los cobertizos de nieve. ^{[ 31 ]} Varias de estas locomotoras fueron construidas con un diseño de cabina delantera 4-8-8-2 , colocando la cabina de la locomotora en la parte delantera de la locomotora para evitar la asfixia durante los largos segmentos de túneles y cobertizos de nieve en el Southern Pacific. ^{[ 32 ]} La Southern Pacific 4294, la única superviviente de las locomotoras de cabina delantera del Southern Pacific, se conserva en Sacramento, California, en el Museo Estatal del Ferrocarril de California .

La locomotora experimental de vía métrica Argentina , diseñada por Livio Dante Porta, fue una reconstrucción en 1948 de una antigua 4-6-2 convertida en una 4-8-0 . ^{[ 33 ]} La locomotora incorporaba una doble chimenea, además de otras mejoras destinadas a optimizar el flujo de vapor y el consumo de combustible. Los diseños de escape de Porta evolucionaron finalmente hasta convertirse en el eyector Lempor . La locomotora experimental fue un éxito, y otras locomotoras se modificaron para incluir las mejoras de Porta, aunque no muchas recibieron dobles chimeneas como la Argentina . En la década de 1970, Porta diseñó una locomotora grande para adaptarse al gálibo de carga North American Plate C, basada en el diseño de la Argentina , que incluía dobles chimeneas. ^{[ 34 ]} Dicha locomotora nunca se construyó. La Argentina se conserva en la estación Mate de Luna en San Miguel de Tucumán ; se desconoce su estado actual, y algunos informes sugieren que ha sido desguazada.

Siguiendo la metodología de diseño de LD Porta, la locomotora sudafricana Clase 26 4-8-4 LD Porta (más conocida por su apodo Diablo Rojo ) fue equipada con un sistema de doble chimenea provisto de eyectores Lempor junto con un sistema de combustión de generador de gas para mejorar la eficiencia. ^{[ 35 ]}

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