Las GTEL de Union Pacific fueron una serie de locomotoras eléctricas de turbina de gas construidas por Alco-GE y General Electric entre 1952 y 1961 y operadas por Union Pacific de 1952 a 1970.
Union Pacific operaba la flota más grande de locomotoras eléctricas con turbina de gas (GTEL) de cualquier ferrocarril del mundo. El prototipo, UP 50 , fue el primero de una serie construida por General Electric para los servicios de carga de larga distancia de Union Pacific y comercializada por la sociedad Alco-GE hasta 1953. El prototipo se presentó en 1948 y fue seguido por tres series de locomotoras de producción. En un momento dado, Union Pacific dijo que las GTEL transportaban más del 10% de la carga del ferrocarril. [ cita requerida ]
El ahorro de combustible era bajo, ya que la turbina consumía aproximadamente el doble de combustible que un motor diésel de igual potencia. Al principio, esto no era un problema, porque las turbinas de Union Pacific quemaban combustible pesado Bunker C , que era menos costoso que el diésel . Pero este combustible altamente viscoso es difícil de manejar, con una consistencia a temperatura ambiente similar al alquitrán o la melaza . Para resolver este problema, se construyó un calentador en los tanques de combustible (y más tarde en los depósitos de combustible ) para calentar el combustible a 200 °F (93 °C) antes de alimentarlo a la turbina. Finalmente, UP cambió de Bunker C a combustible pesado No. 6 modificado, que contenía menos contaminantes y disolventes. [ cita requerida ] La acumulación de hollín y la erosión de las palas causadas por cenizas corrosivas plagaron todas las turbinas. Los cambios en los sistemas de admisión de aire en las locomotoras de turbina de producción mejoraron la calidad del aire que llegaba a las turbinas, lo que a su vez redujo el desgaste de las palas de la turbina y aumentó la vida útil de la turbina. Las GTEL funcionaron hasta finales de 1969 y las dos últimas (números 18 y 26) se almacenaron en la rotonda de Cheyenne en condiciones de funcionamiento hasta que se retiraron en febrero de 1970. [1] Ambas fueron enviadas posteriormente a museos.
Union Pacific llevaba mucho tiempo buscando las mejores y más grandes locomotoras. En la década de 1930, se probaron un par de locomotoras de turbina de vapor , pero fueron rechazadas. Antes de la Segunda Guerra Mundial , Union Pacific había estado añadiendo locomotoras diésel a su lista, pero ninguna tiraba de trenes de mercancías por carretera. La idea de utilizar cuatro diésel para igualar la potencia de una locomotora de vapor no era atractiva, por lo que se empezó a buscar algo más grande. General Electric había estado construyendo turbinas de gas para aviones y propuso utilizar algo similar en una locomotora. Union Pacific pensó que los costes de mantenimiento de una locomotora eran en gran medida independientes de su potencia, por lo que una menor cantidad de locomotoras más potentes ahorraría dinero.
Union Pacific decidió que la mejor manera de que las locomotoras de turbina desarrollaran su potencial sería colocarlas en trenes de carga de las líneas principales. Los largos recorridos y las velocidades relativamente altas maximizarían la eficiencia de las turbinas.
Después de que Union Pacific manifestara su interés, GE construyó un prototipo, GE 101, que se completó en noviembre de 1948. Después de las pruebas en el noreste durante junio de 1949, se le cambió el número a UP 50. Pintada en amarillo blindado Union Pacific, la UP 50 comenzó una ronda de pruebas. Union Pacific nunca se hizo cargo de esta locomotora. Esta era una de las pocas locomotoras de combustión interna en América del Norte que tenía una cabina en cada extremo. Las cabinas en sí se parecían a las unidades FA que estaba construyendo Alco-GE en ese momento. Los lados de la locomotora tenían numerosas rejillas de entrada de aire que se podían abrir y cerrar en patrones variados.
El UP 50 era una unidad de carrocería con una disposición de ruedas B+B-B+B : cuatro bogies de dos ejes, con pares conectados por travesaños de envergadura . La turbina producía 4.800 CV (3,6 MW), de los cuales 4.500 CV (3,4 MW) estaban disponibles para tracción. Esta potencia era más del doble de la de las unidades diésel-eléctricas de esa época.
Para arrancar, el generador diésel auxiliar de la unidad alimentaría un conjunto de bobinados en el generador principal de la turbina de gas, lo que haría que el generador girara. La rotación del generador comenzaría a hacer girar la turbina, momento en el que se utilizaría combustible diésel para iniciar la combustión. Un generador de vapor calentaría y licuaría el suministro de combustible principal de la turbina (fueloil pesado Bunker C). Cuando la turbina y el fueloil alcanzaran sus temperaturas mínimas de funcionamiento, el combustible de la turbina cambiaría de diésel a combustible principal.
Esta máquina pesaba 500.000 libras (230.000 kg) y tenía más de 80 pies (24 m) de largo.
Las turbinas se entregaron en tres grupos principales después de extensas pruebas del prototipo. Union Pacific tenía la intención de utilizar las turbinas para reemplazar sus locomotoras de vapor Big Boy , que estaban programadas para ser retiradas de servicio.
Desde enero de 1952 hasta agosto de 1953, UP recibió las unidades 51 a 60, como el prototipo pero con una cabina en un solo extremo para aumentar la capacidad de combustible. Cada una costó 540.000 dólares estadounidenses . [2] El bastidor de la locomotora transportaba 7200 galones estadounidenses (27.000 L) de combustible.
Los GTEL inicialmente transportaban carga entre Ogden, Utah y Green River, Wyoming , pasando por Weber Canyon y Echo Canyon, Utah. En 1954, comenzaron a operar entre Ogden y Laramie y, poco después, entre Ogden y Cheyenne. En 1955 y 1956, se agregaron tanques de combustible de 24.000 galones estadounidenses (91.000 L) detrás de las turbinas, lo que les permitió operar hasta Council Bluffs, Iowa .
El UP 53 se utilizó para probar una entrada de aire mejorada montada en el techo, que resultó exitosa, y las locomotoras 57-60 se construyeron con esta entrada. [3]
En mayo de 1953, el UP 57 fue reconvertido para funcionar con propano utilizando un vagón cisterna presurizado como combustible auxiliar. Este combustible se quemaba de forma limpia y no ensuciaba las aspas de la turbina como lo hacía el combustible Bunker C, pero era más difícil de transportar y planteaba problemas de seguridad. El proyecto finalizó en enero de 1954 y el UP 57 volvió a ser Bunker C. No se realizaron otras conversiones. [4] [5]
Las UP 59 y 60 se utilizaron en un par experimental de doble turbina de 9000 hp (6700 kW), compartiendo un ténder de combustible entre ellas. La turbina trasera a veces se apagaba en los túneles. A pesar de las modificaciones para minimizar estas dificultades, el experimento se interrumpió, a favor de utilizar locomotoras diésel adicionales con las turbinas. [6]
Las turbinas de primera generación fueron retiradas en junio de 1964. [7]
Las unidades 61 a 75 se entregaron a principios de 1954. Las pasarelas exteriores a lo largo de los flancos le valieron el apodo de "Veranda" y la convirtieron en un híbrido entre locomotoras con carrocería y capota . La turbina y el equipo eléctrico eran prácticamente iguales, aunque las entradas de aire laterales con lamas se reemplazaron por la gran entrada montada en el techo que se probó por primera vez en la UP 53. [3]
La UP 61 se utilizó en pruebas de control de unidades múltiples con motores diésel a partir de 1958. Estas pruebas tuvieron éxito y, finalmente, todas las GTEL de 4500 hp (3400 kW) menos seis fueron equipadas para funcionar con motores diésel. A medida que aumentaron los requisitos de tonelaje, las locomotoras diésel de arrastre en operaciones de unidades múltiples se volvieron más comunes.
Las Verandas fueron retiradas entre agosto de 1963 y junio de 1964. [7]
En 1955, Union Pacific encargó una nueva locomotora eléctrica de turbina, la más potente del mundo. Cada una de ellas constaría de dos unidades más un ténder de combustible, con una potencia nominal de 8.500 caballos de fuerza (6.300 kW).
La unidad A contenía la cabina de control y un generador auxiliar de motor diésel. La unidad B llevaba la turbina y los generadores principales para proporcionar electricidad a los motores de tracción de las unidades A y B. La turbina era de nuevo diseño, una turbina de gas de ciclo simple GE Frame 5 con un compresor de dieciséis etapas, diez cámaras de combustión y una turbina de dos etapas. No se necesitaba un generador de vapor para calentar y licuar el combustible pesado Bunker C porque los ténderes estaban aislados. El plan original era numerar estas unidades en la serie 7000, pero se numeraron del 1 al 30.
Fueron entregadas a Union Pacific entre agosto de 1958 y junio de 1961. Estas unidades eran muy diferentes de las generaciones anteriores, ya que tenían una disposición de ruedas de CC en cada una de sus unidades (sin incluir sus ténderes). La locomotora pesaba alrededor de 610 toneladas con un ténder lleno. El esfuerzo de tracción continuo era de 146.000 lb (66.000 kg) con la relación de transmisión 74:18 de 65 millas por hora (105 km/h); en 1961, las clasificaciones de tonelaje eran 6.740 en la subida del 0,82% al oeste desde Cheyenne y 5.180 en la subida del 1,14% al este desde Ogden.
Las turbinas de estas unidades son los motores primarios más potentes jamás instalados en una locomotora norteamericana. Con 8.500 hp (6.300 kW) de un solo motor primario , estos motores establecieron un récord que todavía se mantiene. Esa potencia nominal se afirmaba [ ¿por quién? ] a 6.000 pies (1.800 m) de altitud y 90 °F (32 °C), y en aire más frío y denso la propia turbina podría superar los 10.000 hp (7.500 kW) si el sistema eléctrico pudiera soportarla. En 1963, Trains escribió: "Los grandes trabajos de 8500 hp siguen bajo constante escrutinio mientras UP: (1) eleva algunos de ellos a potencias nominales de 10.000 hp; (2) considera motorizar sus ténderes de combustible con motores de tracción..." [8] El libro de Lee explica que UP intentó restablecer la excitación del generador para absorber la potencia nominal más alta, pero solo en una prueba. [ cita requerida ] La revista Trains menciona que el período de prueba de cuatro meses de las turbinas hasta Los Ángeles en 1962 terminó cuando "las ruedas del ténder fueron motorizadas, lo que impuso una restricción de velocidad" [9] (los horarios de 1961 y 1963 muestran un límite de 65 mph (105 km/h) para todas las turbinas).
Estas turbinas acabaron desplazando a las unidades 51 a 75. En las turbinas anteriores había problemas con la obstrucción de los filtros de combustible, por lo que se decidió filtrar el combustible antes de llenar los tanques de combustible de las locomotoras y el ténder.
A diferencia de las turbinas anteriores, las turbinas de 8.500 hp (6.300 kW) venían con ténderes de combustible de 24.000 galones estadounidenses (91.000 L), además de los 2.500 galones estadounidenses (9.500 L) de combustible diésel en el tanque de la locomotora. Tenían bocinas de aire Leslie S-5T-RF en el techo de la cabina (posteriormente trasladadas a la sección central del radiador de la unidad A, en respuesta a la acumulación de hielo en las campanas).
Las turbinas de tercera generación fueron retiradas en 1970.
La ventaja de costo del Bunker C disminuyó a medida que la industria del plástico comenzó a encontrarle usos y las técnicas de craqueo mejoradas permitieron que el petróleo, previamente considerado un desecho, se convirtiera en combustibles más livianos.
El último recorrido de una locomotora de turbina de gas tuvo lugar el 26 de diciembre de 1969. Su tren de rodaje se recicló en la serie de locomotoras GE U50 . Los bogies, motores de tracción y travesaños de las locomotoras 51 a 75 se utilizaron en la construcción de la U50, y los bogies y motores de tracción de las locomotoras de las series 1 a 30 se utilizaron en la construcción de la U50C . Se conservaron varios de los ténderes y se transformaron para contener agua con fines de mantenimiento de la vía y, más tarde, para ser utilizados en las locomotoras de vapor operativas de Union Pacific: UP 844 y UP 4014 .
En 1964, se desecharon los prototipos y las turbinas de primera y segunda generación, y no quedó ninguna para conservar. Se conservaron dos turbinas de tercera generación: la UP 18, que se encuentra en el Museo del Ferrocarril de Illinois [10], y la UP 26, que se encuentra en el Museo del Ferrocarril del Estado de Utah en Ogden, Utah. [11] Ambas son exhibiciones estáticas, y no se informó que ninguna de las turbinas esté en condiciones de funcionamiento ni que se planee restaurarlas.
El ténder UP 907853 de UP 18, construido en 1937, tuvo una larga historia; construido primero para su uso con las locomotoras de vapor de la serie FEF de UP antes de su conversión al uso de turbinas, sirvió como ténder de agua desde la década de 1970 hasta 1984 para trenes como el Expo '74 y el American Freedom Train antes de ser donado al Museo del Ferrocarril de Kansas y luego adquirido por el IRM. [12]
En octubre de 1962, Union Pacific construyó su propia GTEL experimental, utilizando una ALCO PA -1 modificada como cabina, el chasis de una locomotora eléctrica clase GN W-1 (comprada como chatarra al Great Northern Railway ) como segunda unidad y un motor primario de turbina modificado retirado de una de las locomotoras de las series 50 a 75.
La unidad tenía una disposición de ruedas A1A-A1A+2-D+D-2, 18 ejes de los cuales 12 eran motores. Se conservó el motor diésel de 2000 hp (1,5 MW) del PA-1 y la unidad B llevaba la planta de energía principal para los generadores principales, que aportaban 5000 hp (3,7 MW) para una potencia total de 7000 hp (5,2 MW). El ténder de carbón se reconstruyó a partir del de la locomotora de vapor Challenger número 3990. La configuración se numeró 80, pero se cambió a 8080 en 1965 para evitar conflictos con las nuevas EMD DD35 que se estaban introduciendo en ese momento. [13]
Los problemas de erosión de las palas y acumulación de hollín que se dieron en las locomotoras anteriores se magnificaron con la turbina de carbón. Moler carbón en partículas finas también era problemático, pero necesario porque cualquier partícula de carbón de gran tamaño podía dañar las palas de la turbina. Finalmente, el experimento fue declarado un fracaso y se descartó después de pasar solo 20 meses en servicio.
Las turbinas de gas convencionales acumularon cada una más de 1.000.000 de millas (1.600.000 km) en servicio comercial, pero el prototipo de turbina de carbón funcionó menos de 10.000 millas (16.000 km) antes de ser eliminado de la lista de UP el 15 de marzo de 1968. La unidad de control PA-1 se intercambió con EMD , mientras que la unidad de turbina y el ténder se desecharon en los talleres de Omaha .
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