60. Adherencia. -

Los pistones de una locomotora hacen girar las ruedas motoras; rodando sobre los rails, sin resbalar ó patinar, las ruedas hacen avanzar la locomotora. Es el rozamiento el que impide el patinage. Cuando un objeto reposa sobre una tabla plana, igual sea en una superficie bien derecha, por ejemplo, una válvula de distribución sobre el mármol del taller, una cierta fuerza es necesaria para moverla: esta fuerza depende del peso del objeto, además de la naturaleza y del estado de las superficies en contacto: es esta en cada caso, una. fracción determinada del peso. Podrá ser la quinta parte del peso de la válvula, si esta no está engrasada, sea 2 kg. si la válvula pesa. 10. Colocando sobre el marmol una arandela cilindrica, podemos hacerla rodar, ó bien hacerla resbalar como á la válvula, accionando de modo que no gire: será para esto necesario vencer un frotamiento como para hacer resbalar un cuerpo plano, mientras que un débil esfuerzo es suficiente para producir la rotación.

Igualmente, cuando una rueda de locomotora patina en lugar de rodar sobre el carril, aquella vence un frotamiento, es decir, una resistencia que actúa en el punto mismo en que la rueda reposa.

Si las ruedas y los carriles están provistos de dientes engranarán los unos en los otros, tal como se observa en los ferrocarriles de cremallera, y como lo realizó Blenkinsop en 1811, la rotación de las ruedas hace avanzar, necesariamente, la locomotora; el esfuerzo ejercido por los dientes de las ruedas sobre los del rail es el esfuerzo de tracción total, que arrastra al tren y la locomotora á si misma.

Podemos figurarnos una rueda y un rail ordinarios provistos de dientes microscópicos, y estos pequeños dientes dan á la locomotora un apoyo para ejercer su esfuerzo de tracción; de ello resulta un empuje igual al esfuerzo de tracción total, dirigido en el sentido del rail. Este empuje no puede exceder del valor que produciría el resbalamiento de la rueda, valor limite que es una fracción del peso apoyando la rueda sobre el rail; esta fracción es variable seijun el estado de las superficies.

Tanto cuanto es menor el esfuerzo de tracción producido por la locomotora, de este límite, menor es la posibilidad de resbalamiento; en cuanto el esfuerzo traspasa este límite, sea por que es muy enérgico, sea que el límite desciende, las ruedas patinan.

Este esfuerzo límite puede ser el quinto del peso de las ruedas motoras sobre carriles, llamado peso adherente, y aún más, en cuanto el rail esté bien seco; el peso adherente de una máquina de ejes independientes, siendo por ejemplo, 18.000 kg, el esfuerzo de tracción podrá ser de la quinta parte, de 18.000 ó sea 3.600 kg.

La humedad crea sobre el rail una especie de grasa y reduce el esfuerzo capaz de producir el patinage: este esfuerzo no será sino, la décima, la décima-quinta, del peso adherente, es decir, en el ejemplo escogido. 1.800, 1.200 kg. Cuando los carriles se han lavado bien por una lluvia abundante, vuelve á encontrarse una adherencia casi tan grande como cuando están secos.

Diversas causas, aparte la humedad, pueden reducir mucho la adherencia: las hojas secas, el aceite, las melazas sobre las ruedas ó sobre los railes, las langostas aplastadas (1).

En resumen, las condiciones variables de la adherencia imponen al esfuerzo de tracción un límite independiente de la potencia motora que pueda dar el vapor. En cuanto se alcanza este límite, las ruedas patinan; la potencia motriz siendo mayor que la resistencia que se le opone, pónese á girar el mecanismo con mas celeridad, á riesgo de alcanzar una velocidad capaz de destrozarlo ó torcerlo, si el maquinista no cierra á tiempo el regulador.


61. Acoplamiento.—

El límite del esfuerzo de tracción impuesto por la adherencia, es á cada instante proporcional al peso adherente; hay gran interés en alzar este límite, evidentemente, pero las vías no soportarían indefinidamente el acrecentamiento del peso bajo las ruedas: en Francia no se traspasa mucho 17 á 18 toneladas por eje. El esfuerzo de tracción se halla asi limitado bien bajo en las locomotoras de ejes independientes.

El acoplamiento de dos ó mas grupos do ruedas, obligándolas á rodar, ó á patinar juntas, permite el aumentar mucho el peso adherente, que se halla asi, doble, triple: puede comprender el peso total de la máquina, como también el de las provisiones, tratándose de una máquina-ténder.

Durante mucho tiempo, se creyó que el acoplamiento no convenía á las locomotoras de gran velocidad. La práctica ha demostrado que las bielas de acoplamiento, bien montadas, resisten á las rotaciones más rápidas de las ruedas, y que las averías son sumamente raras.


62. Areneros.—

Derramando un poco de arena sobre los carriles, se aumenta la adherencia, y se combaten las influencias que la reducen. La arena, contenida en una caja llamada arenero, es llevada por tubos delante de las ruedas motoras: cae espontáneamente en cuanto se destapa un orificio practicado en el fondo de este arenero (fig. 91 y 92) ó bien es vertida en los tubos por un distributor en hélice que se hace girar á mano (fig. 98).

Fig. 91.—Arenero de los ferrocarriles de Paris á Lyon y al Mediterráneo: un pequeño disco con dos taladros, sobre el fondo horizontal de la caja, descubre la abertura del uno ó del otro de los tubos que rematan delante y detrás de la rueda.

Estos areneros simples no resultan satisfactorios: la arena cae desigualmente, y forma paquetes, que, si bien son aplastados por las ruedas motoras, estorban la rotación regular de las siguientes, aumentando la resistencia del tren, además la arena cae á alguna distancia delante de las ruedas motoras, de modo que no surte sus efectos en el instante preciso, y el viento puede llevársela; y por último el gasto de arena es muy grande y los areneros se vacían antes del término de una etapa, si los patinages son frecuentes.

En el aparato Gresham (Fig. 94), un  pequeño eyector a vapor se instala delante de la rueda motriz: el golpe de vapor, escapando por la tobera central, aspira el  aire  por el  tubo que termina en una caja montada bajo el arenero.

Esta caja tiene un orificio para la entrada de la arena y del aire y desciende por su peso. Cuando el chorro de vapor funciona, el aire arrastra a la arena que es lanzada entre rueda y rail. Una pequeña cantidad de arena basta a restablecer la adherencia: el exceso nocivo del consumo se evita y la arena es proyectada sin retraso al sitio mismo en que es útil. En 1 minuto, las dos jetas del aparato Gresham debitan juntas cerca de un litro de arena.

Fig. 94. — Aparato Gresham; caja de aspiración, donde cae la arena; eyector de vapor, recibiendo el vapor por el tubo pequeño, aspirando por el tubo grueso el aire cargado de arena y proyectándola bajo la rueda.

Algunas precauciones son necesarias para el buen funcionamiento de este aparato. La arena ha de ser seca y muy fina: se la ha de cribar con mallas de 2 mm cuando más, y secando al sol y al horno. El grifo que provee de vapor á los eyectores, debe disponerse de modo que el agua que pueda entrañar, no pase á los eyectores.

Para evitar por completo el inconveniente del agua procedente del vapor condensado, hácese uso, en lugar de vapor, de aire comprimido, tomado á la reserva principal del freno Westinghouse. En la disposición de la Fig. 95, el aire comprimido se escapa por dos diminutos orificios á una caja montada contra el arenero, cuando se abre el robinete de maniobra.

Uno de los filetes de aire (el derecho en la figura) ataca á la arena, y el otro se reúne al primero para arrastrarla, así removida, al tubo que la conduce sobre el carril bajo la rueda.

Cuando son varias las ruedas acopladas, la arena no obra sobre las que están delante del tubo del arenero; con el arenero Gresham, no parece tampoco poder actuar mucho sobre las ruedas que siguen á la tocada por el chorro de arena. Duplícanse algunas veces los aparatos areneros sobre las máquinas de tres y cuatro ejes acoplados. Muchas locomotoras, y aun las máquinas-ténder, no llevan tubos sino en la parte delantera, lo que hace que la marcha, atrás se haga difícil. Cuando el marchar hacia atrás es frecuente, la adición de tubos dando arena detrás de la rueda motora es necesaria., (fig. 91). Debe evitarse e! proyectar arena sobre las agujas, ya que su intromisión entre lengüetas ó espadines es perjudicial á su maniobra. (2).


63. Lavado de los carriles. —

Sobre un rail bien mojado, la adherencia es próximamente la misma que sobre un rail seco: basta pues lavar un carril á gran chorro para, que cese de ser resbaladizo. Sobre ciertas líneas de fuertes rampas, donde el gran consumo de arena exige un desescombro frecuente de los túneles y aumenta el desgaste de los railes y de los aros, se ha provisto á las locomotoras de aparatos para lavar los carriles: unos tubos insistiendo delante de la locomotora envían sobre los railes el agua tomada al ténder y lanzada por un filo de vapor.


64.    Esfuerzos de tracción de la locomotora. —

Las condiciones de adherencia imponen un límite variable á la fuerza de tracción de una locomotora; la fuerza de tracción es producida por el vapor, y no traspasa de ciertos valores. Hay que evitar toda confusión entre estos dos límites del esfuerzo de tracción; si el esfuerzo que puede producir el vapor excede del que la adherencia permite utilizar en ciertos momentos, es posible el reducir este esfuerzo; puede también mejorarse la adherencia con ayuda de la arena, ó de otro modo, esta se mejora espontáneamente en ciertos días, y en determinadas estaciones del año. Pero si es el esfuerzo motor el que es débil, por grande que sea, la adherencia, no hay más remedio: no podrá traspasarse este esfuerzo.

En otros términos, podemos llegar á un triste caso, no sin pena, es verdad, cuando la adherencia del motor es insuficiente, pero es imposible remediar esta debilidad. (3)

Desde que se construyen máquinas potentes, reduciendo en lo posible, el peso de las piezas, ocurre con frecuencia que la adherencia es floja con relación á la potencia: por tal razón se ha recargado, de intento,  el peso de las locomotoras, sin otro motivo. Sobre líneas planas, donde las máquinas de mercancías remolcan trenes pesando 700, 800 y más toneladas, la, adición de algunas toneladas á la máquina no se hace sensible, si se las compara, á la carga total. Pero sobre las líneas de montaña, con rampas de 20, y de 40 mm. por metro, el peso que puede arrastrarse no es muy grande: si este peso desciende á 80 ó 100 toneladas, algunas toneladas de mas cargadas á la máquina, que reducen un tanto la carga útil del tren, no son indiferentes: hay que mirarse mucho en eso de sobrecargar expresamente las locomotoras, para mejorar la adherencia. Es conveniente buscando esta adherencia, llevar en lo posible el peso al motor, principalmente suprimiendo los tenders separados.

El esfuerzo de tracción, que ordinariamente está indicado sobre el cuadro de las dimensiones de las locomotoras, está calculado como sigue. Si el vapor, tomado á la mayor presión que deba soportar la caldera, empuja el pistón en su total carrera, sin ninguna retención de expansión, comunicando su otra cara con los conductos del escape, obtendrase el mayor trabajo posible por cada golpe del pistón.

Este trabajo es igual á la fuerza que empuja el pistón multiplicada por su carrera; con un pistón de 45 cm. de diámetro, cuya superficie sea de 1.590 cm.², y una caldera timbrada á 10 kg. esta fuerza llega á 15.900 kg. Si la carrera es de 0,6 m., el trabajo será 15.900 x 0,6 ó 9.550 kilográmetros; para una vuelta total de ruedas, como hay dos cilindros y cada, pistón hace una excursión doble, el trabajo motor será cuatro veces mayor.

Por otra parte, el trabajo ejercido por la locomotora, para una vuelta, de ruedas, es igual al esfuerzo de tracción medio aplicado entre las ruedas y el rail, multiplicado por el camino recorrido en el tiempo en que las ruedas dan una vuelta entera: este camino es igual á la circunferencia de una rueda; siendo el diámetro de esta rueda, por ejemplo, de 1,400 m., la, circunferencia es aproximadamente de 4,400 m.

Si las fricciones ú otras resistencias no causasen ninguna pérdida en las transmisiones del trabajo de los pistones (émbolos) á las ruedas motoras, el trabajo del esfuerzo de tracción durante una vuelta de ruedas sería igual al del vapor sobre los émbolos, á 4 veces 9.550, ó sea, 38.200 kilográmetros en el ejemplo. Este trabajo conocido es el producto del esfuerzo de tracción medio por la longitud recorrida, 4,400 m: el esfuerzo de tracción es pues, 38.200 dividido por 4,400, ó 8.700 kg. próximamente.

Es  esto lo que expresa la fórmula:

 

que, se reduce á , en donde p es la presión efectiva del vapor en kg. por cm.², d el diámetro del cilindro en centímetros, c la carrera del pistón en metros, á contar cuatro veces por vuelta de ruedas, D el diámetro de las ruedas motoras, en metros.

En realidad, no puede desarrollarse un tan grande esfuerzo de tracción, puesto que el vapor no trabaja nunca á plena presión durante toda la carrera del pistón, y por que los frotamientos de que se ha hecho más arriba mérito, son inevitables. Estímase que, con las actuales disposiciones de las locomotoras no puede recogerse sino al rededor de las dos terceras partes, ó 0,65 del trabajo calculado: es este, el que indica la fórmula  . Esta reducción se estima al límite, y se dá el caso de que las locomotoras desarrollan un esfuerzo superior.

Esta tracción es la que ejercen las ruedas motoras, y sirve no solamente para tirar del tren, sino que á producir el avance de la locomotora misma: el esfuerzo sobre el gancho de tracción de atrás que anota, el dinamómetro, es pues menor. Por fin, la acción motora de los pistones sobre las ruedas no es constante durante una vuelta, lo cual no turba la igualdad del trabajo expresado, pero hay riesgo de que se produzca, el patinage en ciertas posiciones de los pistones.

El esfuerzo de tracción, así calculado, no puede desarrollarse por la locomotora durante mucho tiempo, á menos que no marche muy lentamente, ya que la caldera no produciría todo el vapor necesario, que es desde luego mal utilizado cuando no se detiene en los cilindros.

Para sacar todo el partido posible de las máquinas, importa darlas las cargas del mayor peso remolcable: estas cargas dependen, para una máquina dada, dé la velocidad de marcha, de las rampas y de las curvas, y del estado atmosférico, que actúa sobre la, adherencia, así como sobre las resistencias del tren. Y es en definitiva la vaporización de la caldera la que impone un límite á la carga; no obstante, á pequeña velocidad, las condiciones de la adherencia, pueden algunas veces obligar á reducirla; ésta reducción es muchas veces necesaria, para, no maltratar los enganches, que no pueden soportar con seguridad sino un esfuerzo limitado a determinado número de toneladas.

Cuando las rampas no son largas, el ímpetu del tren permite franquearlas más fácilmente. Las curvas causan una resistencia, que puede asimilarse á la de las rampas de un cierto número de milímetros por metro. En cuanto al efecto, muy variable, de las condiciones atmosféricas, tiénense en cuenta, de una manera general, fijando las cargas para invierno y para verano, y por medio de reducciones temporales ó excepcionales.

Sobre los caminos de hierro de París á Lyon y al Mediterráneo, se ha calculado, para cada sección, una rampa ficticia que representa el efecto de los declives reales y de las curvas; la sección es supuesta presentando estas rampas ficticias en alineación recta, sobre toda su longitud. Como los trenes mas rápidos pueden con facilidad suma franquear por impulso ciertas rampas, resulta que la rampa ficticia tiene menor valor para esta clase de trenes. Entiéndase bien que aquella tiene dos distintos valores para cada sentido del trayecto. El cuadro adjunto, dá como ejemplo, las rampas ficticias para las tres secciones de la línea de París á Tonnerre. Estas rampas se indican en milímetros y fracciones de milímetro por metro. Las velocidades son las velocidades medias de marcha en la sección.

Velocidad en kilómetros por hora	20	30	40	50 á 60
París á Montereau	3	2,7	2,4	2,25
Montereau á Laroche	2,5	2,3	2,1	2
Laroche á Tonnerre	2,75	2,55	2,35	2,25
Tonnerre á Laroche	3	2,7	2,4	2,25
Laroche á Montereau	2	1,6	1,2	0,8 á 0,5
Montereau á París	1	0,8	0.6	0,5

Cuadros especiales anexos á los itinerarios, dán para cada serie de máquinas las cargas á remolcar para las diferentes velocidades sobre las diversas rampas ficticias. Las cargas se calculan aproximativamente en toneladas.
¡

(1) Para memoria solamente, citaré dos casos de casi ausencia absoluta de adherencia. Durante el seco verano de 1884 en las estepas del Guadarrama, cayó tal nube de langosta que nubló el sol en un área de bastantes kilómetros. No hubo tren, circulando de día que no perdiese por patinage 2 y mas horas. No bastaba arena, ni escobas en los quita-piedras. La capa sobre el carril, cuyo olor al aplastarse era insoportable, excedía de 10 cm. A la bajada fueron muchos los trenes que rebasaron durante un mes las estaciones de Las Navas, Santa María y Robledo.  - N. del T.

(2) Felicítense de la introducción de estos preciosos aparatos los que cada día habían de cargar el arenero, de la pesada arena húmeda: los que en cada estación de las largas pendientes del Pirineo, del Guadarrama y de Asturias, habían de cargar con el cubo é ir á buscarla; los qne atravesaron los túneles de la Cañada, Gainchurrizqueta de Ormaiztegui y Zumárraga, con los de Pajares, expuesta la vida para que colase en alguna cantidad por los tubos, y aquellos otros que subieron á pié desde Quintanilla de las Torres á Barruelo en un día de agua-nieve para que no se parase el tren, pala en mano, rebuscando entre el balasto algo que interponer para recobrar la adherencia.

En lo qne respecta á carecer de tubos para la marcha atrás, solo citaré un hecho que es una lección. La estación de Olesa, línea de Z. á B. (Norte) está entre dos rampas adversas como

pues conduciendo cierto día en contramarcha ténder adelante, con la vieja máquina n.° 1410 un tren de mercancías en dirección á Manresa, tuve que quedarme cerca de dos horas en la citada estación, hasta que bajó una vagoneta con obreros dedicados á poner arena á lo largo de los carriles en cerca de 2,700 km. que tiene de longitud la rampa hasta alcanzar el túnel de Vacaríssas.

Las causas fueron estas: del tren qne nos precedió, 1250 de mercancías, se derramó un bocoy de nafta, acertando á regar los carriles, y la máquina no tenía tubos mas que para la marcha adelante. Al primer intento ascendente, retrocedí antes de trasponer el disco, a fin de evitar mayores males. - N. del T.

(3) Dígalo el maquinista que,  por uno de esos errores corrientes de cálculo, del ingeniero, del jefe del Movimiento ó de un capataz, se encuentra en plena rampa con 80, 100 ó más toneladas de exceso. ¿Remedio? Cortar el tren. N. del T.