El Cohete de Stephenson

Diseño generalEditar

La locomotora tenía una alta chimenea en la parte delantera, una caldera cilíndrica en el centro, y una caja de fuego separada en la parte trasera.El gran par de ruedas delanteras de madera era accionado por dos cilindros externos colocados en ángulo. Las ruedas traseras más pequeñas no estaban acopladas a las ruedas motrices, dando lugar a una disposición de ruedas 0-2-2.

Objetivos del diseñoEditar

Stephenson diseñó el Rocket para las pruebas de Rainhill, y las reglas específicas de ese concurso. Al ser el primer ferrocarril destinado a los pasajeros más que al transporte de mercancías, las normas hacían hincapié en la velocidad y exigían fiabilidad, pero el peso de la locomotora también estaba muy restringido. Las locomotoras de seis ruedas estaban limitadas a seis toneladas y las de cuatro a cuatro toneladas y media. En particular, el peso del tren que se esperaba arrastrar no debía ser más de tres veces el peso real de la locomotora. Stephenson se dio cuenta de que, independientemente del tamaño de las locomotoras que habían tenido éxito anteriormente, este nuevo concurso favorecería a una locomotora rápida y ligera con una potencia de arrastre moderada.

InnovacionesEditar

Par único de ruedas motricesEditar

La decisión más visible de Stephenson fue utilizar un único par de ruedas motrices, con un pequeño eje portante detrás. Esta fue la primera 0-2-2 y la primera locomotora de conductor único. El uso de conductores únicos ofrecía varias ventajas. Se evitaba el peso de las barras de acoplamiento y el segundo eje podía ser más pequeño y ligero, ya que sólo soportaba una pequeña proporción del peso. La Rocket colocaba algo más de 2 1⁄2 toneladas de su peso total de 4 1⁄2 toneladas en sus ruedas motrices, una carga por eje superior a la de la Sans Pareil, aunque la 0-4-0 era más pesada en conjunto, con 5 toneladas, y estaba oficialmente descalificada por superar el límite de 4 1⁄2 toneladas. A los primeros diseñadores de locomotoras les preocupaba que la adherencia de las ruedas motrices de la locomotora fuera inadecuada, pero la experiencia anterior de Stephenson le convenció de que esto no sería un problema, sobre todo con los trenes ligeros del concurso de pruebas.

Las calderas multitubularesEditar

El Rocket utiliza un diseño de caldera multitubular. Las calderas de las locomotoras anteriores consistían en un solo tubo rodeado de agua (aunque la Lancashire Witch tenía dos conductos de humo). La Rocket tenía 25 tubos de fuego de cobre que llevaban los gases de escape calientes desde la cámara de combustión, a través de la caldera húmeda hasta el tubo de explosión y la chimenea. Esta disposición daba lugar a una mayor superficie de contacto del tubo caliente con el agua de la caldera en comparación con un único conducto de humos de gran tamaño. Además, el calentamiento radiante de la cámara de combustión separada y ampliada contribuyó a aumentar aún más el vapor y, por lo tanto, la eficiencia de la caldera.

El innovador original de los tubos de fuego múltiples no está claro, entre Stephenson y Marc Seguin. Se sabe que Seguin visitó a Stephenson para observar la Locomoción y que también construyó dos locomotoras multitubulares de su propio diseño para el ferrocarril Saint-Étienne-Lyon antes de Rocket. La caldera de Rocket era la más desarrollada, con la cámara de combustión separada y un tubo de escape para el tiro, en lugar de los engorrosos ventiladores de Seguin, pero Rocket no fue la primera caldera multitubular, aunque no está claro de quién fue la invención.

Las ventajas de aumentar el área del tubo de combustión también se habían intentado con la Novelty de Ericsson y Braithwaite en Rainhill. Su diseño, sin embargo, utilizaba un solo tubo de fuego, doblado en tres. Esto ofrecía una mayor superficie, pero sólo a costa de un aumento proporcional de la longitud y, por tanto, de una escasa corriente de aire en el fuego. Su disposición también hacía que la limpieza de los tubos fuera poco práctica.

Las ventajas de la caldera de tubos múltiples se reconocieron rápidamente, incluso para las locomotoras de carga pesadas y lentas. En 1830, Timothy Hackworth, antiguo empleado de Stephenson, había rediseñado su Royal George de tubos de retorno como la clase Wilberforce de tubos de retorno.

Tubo de explosiónEditar

El Rocket también utilizaba un tubo de explosión, alimentando el vapor de escape de los cilindros en la base de la chimenea para inducir un vacío parcial y tirar de aire a través del fuego. El mérito de la invención del tubo de soplado es discutido, aunque Stephenson lo utilizó ya en 1814. El tubo de soplado funcionaba bien en la caldera multitubular de Rocket, pero en los diseños anteriores con un solo conducto de humos a través de la caldera había creado tanta succión que tendía a arrancar la parte superior del fuego y arrojar las cenizas ardientes fuera de la chimenea, aumentando enormemente el consumo de combustible.

Cilindros más cercanos a la horizontalEditar

Al igual que la Lancashire Witch, Rocket tenía dos cilindros colocados en ángulo desde la horizontal, con los pistones impulsando un par de ruedas de 4 pies y 8,5 pulgadas (1,435 m) de diámetro. La mayoría de los diseños anteriores tenían los cilindros colocados verticalmente, lo que daba a los motores un movimiento de balanceo desigual a medida que avanzaban por la vía. Posteriormente, el Rocket se modificó para que los cilindros se colocaran casi en horizontal, una disposición que influyó en casi todos los diseños posteriores.

Pistones conectados directamente a las ruedas motricesEditar

También como en la Lancashire Witch, los pistones estaban conectados directamente a las ruedas motrices, una disposición que se encuentra en las locomotoras de vapor posteriores.

Caja de fuego separadaEditar

La caja de fuego estaba separada de la caldera y era de doble pared, con una camisa de agua entre ambas. Stephenson reconoció que la parte más caliente de la caldera, y por tanto la más eficaz para la evaporación del agua, era la que rodeaba al propio fuego. Esta cámara de combustión se calentaba por el calor radiante del coque incandescente, no sólo por convección de los gases de escape calientes.

Las locomotoras de la época de Rocket se alimentaban de coque en lugar de carbón. Los terratenientes locales ya estaban familiarizados con las oscuras nubes de humo de las locomotoras estacionarias alimentadas con carbón y habían impuesto normas a la mayoría de los nuevos ferrocarriles para que las locomotoras «consumieran su propio humo». El humo de un incendio de coque era mucho más limpio que el del carbón. No fue hasta 30 años después y el desarrollo de la caja de fuego larga y el arco de ladrillo que las locomotoras podrían efectivamente quemar carbón directamente.

La primera caja de fuego de Rocket era de chapa de cobre y de forma algo triangular desde el lado. La placa de la garganta era de ladrillo refractario, posiblemente también el cabezal trasero. Cuando se reconstruyó hacia 1831, se sustituyó por un cabezal trasero y una placa de garganta de hierro forjado, con una envoltura de tambor (ahora desaparecida), presumiblemente de cobre, entre ambos. Esto proporcionaba un mayor volumen interno y favorecía una mejor combustión dentro de la caja de fuego, en lugar de dentro de los tubos. Estas primeras cajas de fuego formaban un espacio de agua separado del tambor de la caldera y estaban conectadas por prominentes tubos de cobre externos.

Crédito por el diseñoEditar

Ha habido diferencias de opinión sobre a quién se debe dar el crédito por el diseño de Rocket. George Stephenson había diseñado varias locomotoras antes, pero ninguna tan avanzada como Rocket. En el momento en que Rocket se diseñaba y construía en la fábrica de Forth Banks, vivía en Liverpool supervisando la construcción del ferrocarril de Liverpool y Manchester. Su hijo Robert había regresado recientemente de una temporada de trabajo en Sudamérica y retomó el cargo de director general de Robert Stephenson and Company. Se encargaba diariamente de diseñar y construir la nueva locomotora. Aunque estaba en contacto frecuente con su padre en Liverpool y probablemente recibía sus consejos, es difícil no atribuir a Robert la mayor parte del mérito del diseño. Una tercera persona que puede merecer una cantidad significativa de crédito es Henry Booth, el tesorero del Ferrocarril de Liverpool y Manchester. Se cree que sugirió a Robert Stephenson la utilización de una caldera multitubular.

Evolución del diseño de la locomotora StephensonEditar

Antes de RocketEditar

Rocket se construyó en una época de rápido desarrollo de la tecnología de las máquinas de vapor. Se basó en la experiencia adquirida en diseños anteriores de George y Robert Stephenson, incluyendo la locomotora Blücher de Killingworth (1814); Locomotion (1825); y la Lancashire Witch (1828).

Locomoción (1825), conservada en el museo Head Steam de Darlington.2-2 con cilindros montados en la parte trasera construidas para la L&MR antes de su inauguración el 15 de septiembre de 1830, culminando con el Northumbrian (1830), para el cual los cilindros eran horizontales. Otros motores del diseño Rocket que se entregaron al ferrocarril de Liverpool y Manchester fueron el «Arrow», el «Comet», el «Dart» y el «Meteor», todos ellos entregados al ferrocarril durante 1830.

• Rocket (1829) Replica

• Northumbrian (1830)

• Invicta (1829)

Después de RocketEdit

Por la misma época, Stephenson experimentó con cilindros montados en la parte delantera. La fallida 0-4-0 Invicta, construida en 1829 inmediatamente después de Rocket, todavía los tenía en ángulo. La exitosa locomotora 2-2-0 Planet (1830) tenía los cilindros internos montados en la parte delantera colocados en posición horizontal.

Las máquinas construidas con el diseño Planet y el posterior diseño 2-2-2 Patentee de 1833 dejaron obsoleto el diseño de Rocket.