Serie Star 4-6-0 (Vapor)

Great Western Railway

La Serie Star de GWR era la locomotora de trenes de viajeros más avanzada de su época en Inglaterra, y, según Sir William Stanier, la piedra angular del diseño británico de locomotoras. Esta Serie fue la base de las posteriores Castles y Kings.
Las dos primeras 4-6-0 de Great Western Railway (GWR) se fabricaron en 1896 y 1899. Eran unas máquinas de mercancías muy potentes con cilindros interiores y doble armazón, y con unos pistones que daban tal empuje que ocasionaron averías en los ejes articulados. Los estudios realizados en los ferrocarriles americanos llevaron a Churchward, director de coches de locomotoras y furgones de GWR, a utilizar dos cilindros exteriores en las primeras 4-6-0.
La primera 4-6-0 con dos cilindros de Churchward, la Nº 100, fue fabricada en 1902 y se llamó William Dean por su predecesora que había sido retirada ese año. En 1903, le siguió otra 4-6-0, la N° 98, la cual tenía una caldera exenta de domo. En ella, el vapor para los cilindros se recogía desde el punto más alto del espacio de vapor, entre los hogares interior y exterior, en lugar de hacerlo en el domo, en el medio de la caldera. Ello era posible gracias al hogar Belpaire (de techo cuadrado) el cual, junto a la mitad posterior estrecha del barril de la caldera, proporciona mayor espacio de vapor que las de techo redondeado con el barril cilíndrico de la caldera.
Se le colocaron válvulas de pistón de gran diámetro con recorrido largo y solape de vapor. Esto hizo posible obtener una potencia relativamente mayor con pequeños tiempos de corte y, gracias a un mayor grado de expansión del vapor, una mayor eficacia.

Las máquinas de Churchward de cuatro cilindros presentaban otras características francesas, que incluían resbaladeras de cruceta más largas. Éstas se utilizaban para dar cabida a las fuerzas verticales ejercidas por la cruceta del pistón. Otra de las innovaciones era el bogie tipo Glehn, con cojinetes laterales espaciados lo más posible para minimizar la tendencia al balanceo.

A partir de 1903, y durante 20 años, las Churchward 4-6-0 de dos y cuatro cilindros de las Series Saint y Star, atendiendo al funcionamiento y ahorro de combustible, fueron las locomotoras expreso británicas más extraordinarias. Las características de su diseño influyeron sobremanera en la fabricación de las locomotoras inglesas hasta el final de la tracción a vapor.

Datos Clave: Serie Star 4-6-0
N° de GWR y BR: 4.000 (antes, Nº 40) y 4.001-4.072. N° 4.000, 4.009, 4.016, 4.032, 4.037 y 4.063-4.072, posteriormente reconstruidas como Serie Castle.
Ingeniero: George J. Churchward	Fecha de fabricación: 1906-1923
Tipo de servicio: Expresos de pasajeros de líneas principales.	Retirada del servicio: 1932-57
Colores distintivos: Verde Brunswick, chimenea con sombrerete de cobre, cubierta de válvula de seguridad y asiento de los guardabarros de las ruedas acopladas de latón pulido.
Mejor marca: Swindon-Paddington, 124,3 km a una velocidad media de 118 km/h. con un tren de 265 toneladas. Paddington-Exeter, 279 kilómetros a una velocidad media de 94,4 km/h. con un tren de 13 coches y 470 toneladas.

Lecciones francesas
En 1899, Gastón du Bousquet, ingeniero jefe del Ferrocarril Norte de Francia, había presentado sus locomotoras compound Atlantic (4-4-2) de cuatro cilindros, las cuales rápidamente consiguieron una reputación extraordinaria por su funcionamiento y economía. Churchward valoró mucho todo ello, pero consideró que él podía también obtener buenos resultados con sus últimas máquinas de dos cilindros de expansión simple cuando funcionaban con tiempos de corte pequeños, ya que el grado total de expansión del vapor era del mismo orden que en las compound francesas.

En 1903, a fin de confirmar esta valoración, Churchward persuadió a la junta de GWR para que comprara una compound de cuatro cilindros, tipo Norte, para realizar pruebas comparativas. Mientras tanto, se incrementó la presión de una tercera 4-6-0, la Nº 171, de 13,60 a 15,30 atmósferas, cambiando además la disposición de las medas a 4-4-2 para acercarla comparativamente a las Atlantic francesas. En 1905, se entregaron dos más de esta máquinas con cilindros, parrillas y hogares ligeramente mayores.

Churchward estaba muy impresionado por la mayor suavidad de circulación de las compound Atlantic, con cuatro cilindros y unas piezas móviles mucho más ligeras. La masa de los pistones y las bielas, con su movimiento alternativo, prácticamente se auto equilibraba, en comparación con las piezas móviles parcialmente equilibradas pero mucho más pesadas de su propia 4-4-2 de dos cilindros.

Churchward decidió fabricar la versión de cuatro cilindros de su máquina de dos cilindros. Sin embargo, en vista de la rentabilidad marginal que ofrecían las compound debido a las condiciones de explotación de GWR y al mecanismo más complicado del tipo Du Bousquet, decidió utilizar la tracción por expansión simple. La primera locomotora Churchward de cuatro cilindros, 4-4-2, Nº 40, fue entregada en junio de 1906.

La caldera de la Nº 40 era generalmente similar a la del Nº 98, la segunda 4-6-0, pero se estrechaba en la parte de arriba a partir del largo total del barril de la caldera, en vez de hacerlo a partir de la mitad. Los laterales y la parte de arriba del hogar Balpeaire estaban ligeramente curvados y la placa del hogar tenía menor anchura y altura, de modo que los laterales se estrechan hacia el extremo final.

Esta forma, junto a la del barril de la caldera, que se estrechaba hacia delante, proporcionaban una mayor superficie al mamparo de tubos del hogar y a los primeros metros de la caldera, justo donde se generaba el vapor más rápidamente. En el revestimiento de la parte superior de la tobera de soplado de Churchward, los orificios ocupaban un área mayor cuando la máquina funcionaba a pleno rendimiento, reduciendo la contrapresión del vapor de escape.

A quince miembros de la Serie Star se les instalaron calderas y cilindros más grandes y cabinas con ventanas laterales, y fueron convertidas en máquinas de la Serie Castle. Otras Star recibieron tan sólo chimeneas de vapor exteriores similares a las de las mayores 4-6-0. Una de esas máquinas, la Malmesbury Abbey Nº 4.064, arrastra, cerca de Chippenham, a principio de los años 50, el Swindon-Bristol de las 16.07 h.

Los cilindros y el mecanismo de distribución
El diseño de los cilindros y del reparto de tracción de la N ° 40 se hizo a partir del de la compound francesa Atlantic de cuatro cilindros. Los cilindros interiores hacían funcionar el eje acoplado delantero y los exteriores, el segundo eje. Sin embargo, para poder utilizar las bielas de conexión interior y exterior con la misma longitud, se colocaron los cilindros interiores sobre las ruedas del bogie delantero y más adelantados que en las locomotoras francesas.

Comparando las compound francesas 4-4-2 y las primeras 4-6-0 de dos cilindros de Churchward, el mecanismo de distribución utilizado en la Nº 40 era el más sencillo. Las francesas 4-4-2 tenían cuatro juegos de distribución Walschaerts (dos en el interior del armazón y dos fuera), mientras que Churchward colocó un sistema Stephenson con cuatro excéntricas interiores en sus 4-6-0 de dos cilindros.

La Nº 40 tenía tan sólo dos juegos de distribución simplificados. Los husillos de la válvula exterior eran movidos por simples balancines desde los dos juegos de distribución Walschaerts modificados (alojados entre los armazones en un lugar inaccesible). Con este sistema, las bielas radiales se movían por medio de unos vástagos desde las crucetas exteriores opuestas, eliminando de este modo el uso de las excéntricas interiores.

Este mecanismo de distribución (de tijeras), diseñado por W. H. Pearce, funcionaba perfectamente, pero para ajustar correctamente las válvulas se empleaban 10 días. Churchward se dio cuenta de que esto podría causar retrasos en las revisiones de las locomotoras que utilizaran este tipo de mecanismo. Entonces decidió que, en adelante, las bielas de radio de los mecanismos Walschaerts de las máquinas de cuatro cilindros funcionarían de modo convencional, movidas por dos excéntricas del eje acoplado delantero. La primera remesa de 10 Star se entregó en febrero de 1907, fabricada como 4-6-0 para conseguir un mayor peso de adherencia. En 1909, la Nº 40 fue transformada en una 4-6-0, aunque conservó su mecanismo de distribución de tijeras.

En 1908, las pruebas con el coche dinamométrico entre Exeter y Paddington se llevaron a cabo con la Star 4-6-0, Nº 4013,  Knight of the Grand Cross. Arrastrando un tren de 390 toneladas con coches ligeros más antiguos, equivalente en resistencia a la rodadura a unas 450 toneladas del material moderno más pesado de GWR, se consiguió un promedio neto de velocidad de 91,7 km/h. en 279,9 kilómetros de recorrido.

La máxima potencia en la barra de tracción era de 1.050 HP a 85,2 km/h. El consumo específico medio de combustible era de unos 1,59 kilos por caballo en la barra de tracción/hora, que era la mitad de lo que consumían las grandes 4-6-0 de Lancashire & Yorkshire Railway (LYR) en su forma original de 1908.

Datos Clave: Serie Star 4-6-0
Cuatro cilindros: Originalmente: 36,5 cm de diámetro; después se agrandó a 38,10 cm. con recalentadores desde 1913.
Carrera: 66,04 cm.	Diámetro máximo de la caldera: 1,67 metros estrechándose hasta 1,47 metros.
Esfuerzo de tracción: 12.610 kilos al 85% de presión de caldera con cilindro de 38,10 cm. de diámetro.	Superficie de la parrilla: 2,51 m2
Capacidad de agua: 15.911- 18.184 litros.	Capacidad de carbón: 6 toneladas.
Peso en orden de marcha: Máquina: 75,6 toneladas. | Tender: 40,4-46,7 toneladas.
Las Star más grandes
En 1919, se fabricó una 2-8-0 para tráfico combinado, nueva y con dos cilindros, la Serie 47XX, con una caldera mayor que la utilizada en las 4-6-0 y en las 2-8-0. Se la designó como N° 1, y tenía un área un 12% mayor. Churchward quiso utilizar esta caldera para las Series Star y Saint, pero su peso aplazó la propuesta.
Pruebas de funcionamiento
En 1910, se llegó a un acuerdo de intercambio de la Nº 4.005, Polar Star, de GWR, que realizaba servicios entre Londres y Crewe, y la Nº 1.471 Worcestershire 4-6-0 de LNWR entre Londres y Exeter. La 4-6-0 de GWR manejó con facilidad los pesados expresos de LNWR, dejando perplejo con su marcha silenciosa al personal de LNWR. Aunque la N° 1.471 de LNWR hizo lo que pudo, con una caldera ligeramente más pequeña, una presión menor y un solape de válvulas más corto, el resultado fue inferior al de las Star y el consumo de agua y combustible mucho mayor.

La introducción de los recalentadores
En 1906, Churchward y George Hughes de LYR fueron los primeros ingenieros que aplicaron los recalentadores a sus locomotoras. De este modo, se solucionaba la pérdida de calor por la condensación en los cilindros y se incrementaba la potencia gracias al mayor volumen de vapor a temperaturas más altas.

Churchward se dio cuenta, a partir de sus propias pruebas y de la experiencia de otros, de que los lubricantes del cilindro y de la válvula no podían soportar las altísimas temperaturas del vapor. Tales temperaturas podrían llegar a causar carbonización, en cuyo caso las portillas del vapor y los conductos quedaban parcialmente bloqueados. Churchward se contentó con temperaturas de vapor máximas de unos 287°, las cuales evitaban ese problema y permitían que la potencia de sus locomotoras aumentara de un 10 a un 15% y que el consumo de combustible se redujera para una potencia dada.

La primera Star a la que se le instaló el tipo de triple elemento, en 1901, fue en la Swindon Nº 3 estándar, la Nº 4.021 King Edward, llamada más tarde British Monarca, y retrospectivamente les fue instalado a las máquinas anteriores. Hacia 1913, 750 locomotoras de GWR contaban con recalentadores, lo que suponía un ahorro de 60.000 toneladas al año.

El aumento de potencia de las Star con recalentadores y el diámetro de los cilindros aumentado 38,10 centímetros permitió a estas máquinas hacerse cargo resueltamente de las crecientes cargas de los trenes expresos. En 1914, la Nº 4.045, Prince John, arrastró el Cornish Riviera Express, de Paddington a Exeter, 280 kilómetros, a una velocidad de 94,9 km/h, durante todo el recorrido, con un tren de 470 toneladas.

Durante los años 20, la carga por eje máxima en algunos de los principales itinerarios de GWR se incrementó entre 20 y 22,5 toneladas. Esto permitió, a partir de 1923, la introducción de la Serie Castle y de la mayor parte de la Serie King, a partir de 1927. Ambos diseños se basaban en las dimensiones de los cilindros y ampliación de la caldera de las Star. Algunas Star hicieron el itinerario Paddington-Bristol hasta mediados de los años 50 del siglo pasado.

A partir de 1911, las Star contaron con alimentación superior para reducir la formación de depósitos de cal, y proporcionar un sistema para calentar el agua de alimentación dentro de la zona de vapor en la parte superior de la caldera. Las locomotoras que contaban con este dispositivo podían identificarse por los tubos que iban por el lateral de la caldera hasta la cubierta de la válvula de seguridad.

La primera Churchward de cuatro cilindros, la N° 40, fue fabricada como una 4-4-2 para acercarse más a un estudio comparativo con las compound francesas. Posteriormente, pasó a ser una 4-6-0 para conseguir una mayor adherencia. Finalmente, se le reemplazó el bogie de estilo americano. Tras las críticas, se llevaron a cabo una serie de cambios en el diseño externo. A los últimos miembros de la Serie se les alargó hacia abajo los laterales de la cabina.

Dónde verlas

Sólo se ha conservado la Lode Star Nº 4.003. Se encuentra en el National Railway Museum de York.

En el National Railway Museum de York | https://www.railwaymuseum.org.uk | GWR 4-6-0 Nº 4003 Lode Star - 1992 | Colección Science Science Group | © La Junta de Fideicomisarios del Museo de Ciencias | Licencia Creative Commons Attribution 4.0 

En el National Railway Museum de York | https://www.railwaymuseum.org.uk | GWR 4-6-0 Nº 4003 Lode Star - 1992 | Colección Science Science Group | © La Junta de Fideicomisarios del Museo de Ciencias | Licencia Creative Commons Attribution 4.0 

Fuente: El Mundo de los Trenes - Ediciones del Prado S.A. 1997 - Madrid (España), salvo mención expresa.