INFORME TÉCNICO SOBRE LA LOCOMOTORA DE VAPOR 1816 MODERNIZADA

La Locomotora de vapor 1816 presenta un diseño 2-8-0 de típica construcción americana fabricada por la American Locomotive Company en el año 1919. Los cilindros son de 20” x 26” y sus ruedas acopladas de 50” (Anexo 1).

El proceso tecnológico de modernización de esta máquina se dirigió fundamentalmente a:

Para la elevación de la potencia de esta locomotora se previó en su proceso de modernización que su ciclo termodinámico alcanzase el mayor rendimiento posible, resumiéndose este objetivo en las siguientes soluciones técnicas:

Algunas consideraciones sobre las características y capacidad tractiva de la locomotora 1816 modernizada.

Según se concibió en su re-diseño, la 1816 modernizada se considera una máquina para servicio general, capaz de trabajar en cualquier tipo de vía, por su poco peso total y por eje (15 t), apta para llevar un tren de mercancías de 1000 t de peso bruto total a velocidades entre 25 y 60 km./h sobre rampas de entre 12 y 4 por mil (80% de lo que hace una MLW). Esto traducido a servicios equivale a traccionar un tren cañero con 35 carros cargados (unas 1800 t en total) en un CAI típico, o un tren de viajeros de 8 coches modernos, unas 500 t de peso bruto, en cualesquiera de nuestras líneas, a velocidades entre 40 y 80 km/h.

La velocidad de adherencia es de 25 km./h, lo que significa que a dicha velocidad el tren a plena carga y con esta máquina podrá subir la pendiente dominante. Esta velocidad es sensiblemente alta si la comparamos con la de algunas de las Diesel que han operado en el país, en el rango de su velocidad mínima continua a 9 km./h para la GM 900 (USA), 10 para la TEM 2 (Rusia), siendo equivalente a la de las MLW (Cánada) y las TE 114 (Rusia).

Para las condiciones de los ferrocarriles cubanos (estados de las vías y tipo de trenes) donde por el momento se pudieran utilizar las locomotoras de vapor que pudieran recuperarse, modernizarse o incluso de fabricación nueva, la velocidad de 25 Km/h como mínima resultante para la 1816 a plena carga en pendientes dominantes, puede considerase una velocidad adecuada.

Según los cálculos realizados sobre una primera estimación de la capacidad tractiva de la locomotora, su potencia expresada en equivalente Diesel es de ~ 2000 HP. Teóricamente se estima la zona económica de operación entre los 50 y 80 Km/h dado que se calculó para una presión de trabajo de 200 lbs/plg²

Las estimaciones hechas en forma de pronóstico están recogidas en el trabajo inconcluso del Ing. Consultor Porta “ Una primera estimación de la performance tractiva de la locomotora de vapor 1816” y actualmente se consideran suficientes para comprender que se espera de la 1816 en la fase en la cual se encuentra el proyecto a principios de enero de 1999.

Durante el trabajo desarrollado con la locomotora 1816, se han obtenido determinadas experiencias y resultados que pudieran resumirse en lo siguiente:

La modernización de locomotoras de vapor en Cuba es posible utilizando las capacidades de proyecto y taller existentes, incluyendo los casos en los que sea conveniente la sustitución de sus calderas por unas modernas construidas en el país.
La experiencia de la 1816 permite estimar que con un reducido gasto en materiales y componentes es posible tener una locomotora modernizada capaz de consumir combustibles de mínimo costo, (petróleo de bajo costo o biomasa), con una vida útil adicional de no menos de 20 años y con potencia equivalente a una diesel de similares características tractivas.
Varias de las innovaciones desarrolladas durante la modernización de la 1816 son aplicables a las locomotoras de vapor existentes, ejecutables durante los trabajos de taller convencionales.
Los costos de mantenimiento de las locomotoras de vapor pueden ser reducidos aun mas mediante la introducción de la tecnología de tratamiento de agua interno para calderas de locomotoras de vapor con productos de alta integración nacional, desarrollada con Tecnología Porta y aplicada con efectividad en locomotoras de la Central Azucarera ¨ Ifraín Alfonso.¨
La tracción a vapor juega un papel decisivo en la producción azucarera, según investigaciones parciales realizadas por un equipo de trabajo del Instituto Superior Politécnico José A. Echevarria en 3 centrales azucareras de la provincia de La Habana, se determinó que sus costos de mantenimiento, resultaban inferiores a los de la tracción diesel referidos estos al tráfico realizado por ambos tipos. Se ha comprobado que existen factores objetivos que permiten no solo conservarla, sino hacerla mas efectiva.
La experiencia obtenida en la modernización de la 1816 con la participación de diferentes ramas productivas del país, confirman que existe potencial intelectual, técnico y productivo suficientes para considerar que el país puede fabricar locomotoras de vapor modernas en base a las capacidades industriales existentes. Esta experiencia continuó enriqueciéndose a escala de desarrollar ingeniería básica y de detalle para el prototipo LVM800.
Se ha comprobado durante el transcurso del trabajo que en el país existe un grupo apreciable de talleres de locomotoras de vapor con personal calificado en vapor, los cuales a pesar de no disponer de los recursos necesarios, han sido capaces de mantener en condiciones de operación aceptables y hasta de recuperar locomotoras dadas de baja en alguna región.
Los principios planteados por la Tecnología de Combustión por Gasificación del bagazo aplicados a calderas de Centrales Azucareros son una realidad según demuestran los resultados obtenidos por experiencias conjuntas con el CETA de la Universidad Central de Las Villas, en las centrales azucareras s “Pablo Noriega” e “Ifraín Alfonso”. Estos resultados están siendo utilizados en los ensayos de combustión para locomotoras de vapor.
Es posible extender las tecnologías desarrolladas durante la modernización de la 1816 a otras ramas de la industria nacional (fabricación de calderas, locomotoras de vapor sin hogar, plantas generadoras de energía eléctrica en base a calderas humotubulares alimentadas por paja de caña en centros de acopio, etc).
Varias universidades, centros de investigación, empresas de proyectos, y talleres de producción han asimilado en mayor o menor grado la tecnología de Porta; así como especialistas y técnicos de los Ferrocarriles de Cuba y del Minaz.

ANEXO 1. Características Técnicas de la locomotora de vapor 1816:

No. orden	Denominación de las características	UM	Datos

1	Número de identificación		1816
2	Fórmula axial		2-8-0
3	Fabricante		ALCO (American Locomotive Company)
4	Modelo		Light Consolidation
5	Año de fabricación		1919
6	Altura	m (pies)	4.87 ( 16 )
7	Ancho	m (pies)	3.0 (10 )
8	Largo	m (pies)	19,97 (36)
9	Trocha	mm	1435
10	Peso de la locomotora	tf	~ 60
11	Diámetro de las ruedas motrices	mm (pulg)	1270 ( 50 )
12	Velocidad máxima constructiva	km/h	80
13	Diámetro del cilindro	mm (pulg)	508 ( 20 )
14	Longitud del cilindro	mm (pulg)	660 ( 26 )
15	Cantidad de cilindros		2
16	Capacidad de combustible	galones	3361
17	Capacidad de agua	galones	?
18	Capacidad arena	m³	0,277
19	Presión de trabajo proyectada	psi	200
20	Presión de trabajo autorizada	psi	150
21	Area de parrilla	m²	3,5 ( 2,125 X 1,650 )
22	Area total del hogar	m²	1,5748 X 1,9812 X 1,4986
23	Cantidad de tubos de vapor grandes		36
24	Diámetro de los tubos de vapor pequeños ( φ interior x espesor)	mm	φ 51 x 3
25	Superficie de evaporación de los tubos de vapor pequeños	m²	89, 5
26	Longitud de los tubos grandes y pequeños incluyendo grosor de la placa tubular	mm	3697
27	Tipo de calentador		“A”
28	Longitud de los elementos del sobrecalentador medidos desde la placa frontal	mm	3400
29	Superficie de recalentamiento	m²	53 (según plano CVLS-11-00-PE)
30	Diámetro de los tubos de recalentamiento (aberturas en paralelo)	mm	φ 38 x 3, 5