La construcción de grandes locomotoras en Bilbao.- 1923
El martes 29 de Mayo último tuvo lugar en los talleres que
tiene en Galindo (Bilbao) la Sociedad Española de Construcciones Babcock & Wilcox
un acto que puede calificarse como trascendental para la industria española.
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Grupo de invitados,
colocados delante de la locomotora numero 4303.
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Nos referimos a la
construcción en Bilbao de locomotoras de mayor potencia que las que se está
empleando actualmente en España. La Compañía del Norte, después de haber
realizado las más severas pruebas comparativas con una locomotora del tipo MASTODONTE,
que la Sociedad mencionada entregó el año pasado con este objeto, entregó otras
diez y seis locomotoras de la misma potencia, efectuándose la prueba oficial de
las tres primeras locomotoras, números 4.303, 4.303 y 4.804, el día 29 de Mayo,
a presencia de los señores Subsecretario de Fomento, D. Alfonso Senra, en
representación del Ministro de Fomento; D. Ángel Gómez Díaz, Ingeniero Jefe de
la Primera División de Ferrocarriles; D. Román Ochando, Jefe de la Sección de
Carreteras; D. Federico Vargas, Ingeniero del Norte; D. Juan Flórez Posadas, en representación del
Ministro del Trabajo; señores Mier, Uriarte, Estibaus, Fusler; capitán Charles,
del Consulado Británico; D. F. G. Cowlrick, Consejero Delegado de la
Sociedad Babcock & Wilcox; Laidler, Balaguer, Martínez de Velasco y
Arribas, que fueron de Madrid con aquel objeto, estando también presentes los
Diputados a Cortes señores Arteche y Balparda; las autoridades de Bilbao; los
Consejeros la sociedad Babcock & Wilcox y altos funcionarios de la misma, y
otras muchas personalidades bilbaínas.
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Momento solemne de la bendición de las
locomotoras tipo MASTODONTE,
construida en Galindo (Bilbao) por la Sociedad
Española de Construcciones
Babcock & Wilcox.
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El párroco de San
Salvador del Valle bendijo las locomotoras, y acto seguido subieron a una de
ellas el Sr. Subsecretario, el Excmo. Sr. Marqués de Triano, el Presidente
de la Diputación y varios ingenieros de la División de ferrocarriles y del
Norte, poniendo en marcha una locomotora engalanada con banderas nacionales, ante
la numerosa concurrencia que prodigaba sus elogios a dicha maquina por lo
perfecto de su construcción y por el satisfactorio resultado de las pruebas.
Terminadas éstas se
sirvió a ¡a concurrencia un “lunch” en las oficinas de la Sociedad, haciendo
los honores el Jefe Administrativo, Sr. Marco; el Director de la fábrica, Mr. Critchley;
Subdirector, Sr. Rodriguez, y otros altos funcionarios de la Empresa.
El Presidente del
Consejo de la Sociedad, Sr. Marqués de Triano, brindó elocuentemente,
agradeciendo la presencia de la representación oficial y de tantas distinguidas
personalidades; elogió las iniciativas y el eficaz, concurso de D. Juan de
Urrutia en pro de la Sociedad Constructora, e igualmente la ayuda prestada por los
ingenieros del Norte. Tuvo merecidas frases de elogio para sir James Kemnal,
Presidente de la Babcock & Wilcox Limited y Vicepresidente de la Sociedad
Española, sintiendo que no hubiera podido honrar la fiesta con su presencia. Fue
muy aplaudido, como igualmente el Sr. Senra, que contestó al Marqués de Triano,
brindando por la prosperidad de la Sociedad Babcock & Wilcox y haciendo
resaltar su benemérito esfuerzo en favor de la industria nacional.
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Bilbao.- El subsecretario de Fomento
con el alcalde de Bilbao,
El presidente de la Diputación y
consejeros de la Compañía de
Ferrocarriles del Norte, visitando os
talleres de la fábrica
Babcock & Wilcox de Sestao.
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Se obsequió a los
invitados con un banquete en el Abra, visitando después las factorías de la Sociedad
Altos Hornos de Vizcaya, que ha suministrado la mayor parte de los materiales
empleados en las locomotoras expresadas, y los talleres de la Sociedad Española
de Construcción Naval.
Estas locomotoras,
del tipo denominado “Mastodonte”, o sea 4-8-0, son las más potentes entre las que actualmente circulan por los
ferrocarriles españoles, y constituyen el primer caso de aplicación en España
del sistema de tres cilindros de admisión directa con manivelas a 120º.
CARACTERÍSTICAS GENERALES.
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Figura 1ª.
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Esta locomotora, de
la que la figura 1ª constituye una
vista de conjunto, tiene las siguientes características:
Caldera.
Superficie de parrilla . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 4,65 m2.
Número de tubos de 133 milímetros . . . . . .. . .
. 27
Número de tubos de 50 milímetros . . . . . . .. . . 218
Longitud entre placas tubulares . . . . . . . . .. . . . 5 metros.
Superficie de calefacción directa . . . . . . . . . . . . 18,4 m2.
Superficie del haz tubular . . . . . . . . . . . . . . . . 207 m2.
Superficie de recalentamiento . . . . . . . . . . . . . . 58,33 m2.
Presión efectiva
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 kgs. Por cm2
Mecanismo.
Número de cilindros
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Diámetro de los cilindros . . . . . . . . . . . . .
. . . . 520 mm.
Carrera de los émbolos . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 660 mm.
Diámetro de las ruedas acopladas . . . . . .. . . . 1.560 mm.
Vehículo.
Carga en servicio sobre los ejes libres . . . . . . . . 13 toneladas.
Carga sobre los ejes acoplados . . . . . . . . . . . . . 62 toneladas.
Peso en servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 75 toneladas.
Base rígida .
. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,400 metros.
Distancia entre ejes extremos . . . . . . . . . .
. . . . . 9,700 metros.
Distancia entre topes . . . . . . . . . . . . .. .
. . . . . . 13,245 metros.
Diámetro de las ruedas libres . . . . . . . . . . . . . 800 mm.
Ténder.
Diámetro de las ruedas . . . . . . . . . . .. . . . .
. . 1.080 mm.
Número de ejes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 4
Capacidad de agua . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .
22 toneladas.
Capacidad de carbón . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 7
toneladas.
Peso en servicio . . . . . . . . . . . . . . . . .. .
. . . . . . . 51 toneladas.
Distancia entre ejes extremos . . . . . . . .. . . .
. . . . . 6,600 metros.
Distancia entre topes . . . . . . . . . . . . . . ..
. . . . . . . 9,985 metros.
Máquina y ténder.
Peso en servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 139 toneladas.
Distancia entre ejes extremos . . . . . . . . . . .
. . . . 18,930 metros.
Longitud entre topes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23,230 metros.
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Figura 2ª.
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Las principales razones
que justifican la disposición general de esta máquina son las siguientes:
Ejes acoplados- La inscripción en curvas de menos de 300 metros de radio se efectúa difícilmente con cinco ejes
acoplados, por lo que si las máquinas han de circular a velocidad superior a 30 kilómetros por hora, el número de
aquéllos no debe exceder de cuatro.
Peso adherente.- Las cargas por eje que pueden soportar las vías españolas es
de 16 toneladas, lo que limita en
64 toneladas el peso adherente.
La resistencia de
los ganchos de tracción del material español está limitada a un esfuerzo normal
de 10.000 kilogramos, lo que con
un coeficiente de adherencia de 0,16 limita
a 62 toneladas el peso
adherente, que es el valor adoptado para la locomotora de que tratamos.
Es de advertir, sin
embargo, que las locomotoras de tres cilindros acoplados a 120° permiten aumentar ligeramente el
esfuerzo normal sin reforzar los ganchos de tracción, porque en ellas el par
motor es prácticamente constante, en tanto que en las locomotoras de dos
cilindros acoplados a 90° el par
máximo excede en un 15 por 100 aproximadamente al par medio; es
decir, que para un esfuerzo normal de 10.000
kilogramos se llegan a esfuerzos máximos de 11.500.
No habría, por
tanto, inconveniente en elevar en un 15
por 100 el peso adherente
de las locomotoras de tres ejes, llegando a 70 toneladas, o sean 17,5 toneladas
por eje; pero la resistencia de la vía limita a 16 toneladas la carga máxima por eje y no podrá pasarse de 64 toneladas de peso adherente.
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Figura 3ª.
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Peso total.- Dentro de los
cuatro ejes acoplados cabría adoptar los tipos 0-8-0, 2-8-0,2-8-2, 4-8-0, 4-8-2
El tipo 0-8-0 hubiera constituido una perfecta
máquina de mercancías; pero como la potencia específica de las grandes
locomotoras de vapor es de unos 20 caballos
por tonelada de máquina (sin ténder), la potencia de la máquina se hubiera
limitado a 1.240 HP., que con un
esfuerzo de 10.000 kilogramos
corresponden a 33 km. por hora.
A partir de esta
velocidad, la caldera y el motor no hubieran podido sostener aquel esfuerzo, y
la máquina no sería apta para el remolque de los grandes expresos a velocidad
superior a la citada. La velocidad critica, es decir, la velocidad a
partir de la cual el esfuerzo que puede producir el motor es inferior al
esfuerzo adherente, aumenta con el número de ejes libres, a causa de la mayor potencia
que puede obtenerse por el mayor peso. Los ejes libres deben tener una carga
algo inferior a la de los ejes acoplados para facilitar su entrada en las
curvas; fijando esta carga en un 90 por
100 de la de aquéllos, en este
caso unas 13 toneladas, se
tiene:
Por otra parte, la
velocidad de los grandes expresos en las fuertes rampas, a que se dedican estas
máquinas, no pasa de 50 km. por
hora, y como no conviene aumenta inútilmente los ejes libres, pues queda la
máquina muy recargada para el transporte de mercancías, se deduce la
conveniencia de los tipos de seis ejes, el 2-8-2 y el 4-8-0, de
los que el último se presta mejor que el primero a la entrada en las curvas a
gran velocidad, por tener los dos primeros ejes más descargados que los demás.
Siendo 26 toneladas el peso
máximo que puede gravitar sobre el carro giratorio y 62 el peso adherente, queda justificado el peso de 88 toneladas adoptado para esta
máquina. Es de advertir, además, que el tipo 4-8-0 presenta ventajas sobre los dos anteriores para la
intensificación del tráfico; se tiene, en efecto:
0-8-0 2-8-0 2-8-2 4-8-0
Velocidad crítica
(km. Por h). 33 40 47 47
Carga remolcada con
ténder de 50 ton.
En rampa 0,020… 318 290 267 267
En rampa 0,020… 318 290 267 267
Ton.km. por hora de
marcha. 10,500 11,600 12,500
12,500
CALDERA.
La caldera de la
locomotora Babcock-Wilcox tiene como principal característica la amplitud de la parrilla, caja de fuego y superficies de
calefacción; la relación de éstas a la de la parrilla es más elevada que la de
la mayoría de las locomotoras actuales, pues se eleva a 48,47, todo lo cual permite quemar combustibles de mediana calidad
con gran rendimiento.
El recalentamiento
del vapor, indiscutible actualmente, se consigue mediante una elevada
superficie de recalentamiento, 58,33 m2, superior a la de otras locomotoras modernas,
a pesar de que por tratarse de una máquina de simple expansión no necesita el
recalentamiento ser tan elevado como lo es en las máquinas compound para
evitar las condensaciones en el depósito intermedio.
El recalentador Babcock-Wilcox
tiene dos colectores separados, uno para vapor saturado y otro para vapor recalentado,
por lo que se evitan enfriamientos de éste a través de la pared intermedia, que
siempre se producen en los colectores únicos generalmente empleados; además el
regulador (figs. 2ª, 3ª y 4ª) deja
siempre los tubos recalentadores en comunicación con la caldera y pasa el vapor
por él después de recalentado.
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Figura 4ª.
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Esta disposición
tiene la ventaja de evitar el encabritamiento de la máquina, que se
produce cuando un golpe de agua inunda el recalentador, en el que por su
elevada temperatura se origina una vaporización rápida que da a la máquina un fuerte
impulso. Los reguladores actuales cierran la comunicación del recalentador con
la cadera; pero no pueden impedir la salida del vapor hacia los cilindros. El
regulador Babcock-Wilcox cierra el paso a los cilindros y deja el recalentador en
comunicación con la caldera. Ciertamente, esta disposición exige la
substitución del movimiento de rotación de la varilla de los reguladores actuales
por el de deslizamiento de la varilla del regulador Babcock-Wilcox, lo que
puede facilitar el agarrotamiento de esta varilla; pero las ventajas enunciadas,
que evitan otros accidentes de peores consecuencias, compensan con exceso esta
posibilidad, fácilmente evitable con un ligero entretenimiento y engrase.
MECANISMO
MOTOR.
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Figura 5ª.
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Para una
determinada caldera la utilización será tanto más perfecta cuanto mayor sea el
grado de expansión, siempre que la presión final sea suficiente para producir
el tiro. En las distribuciones por corredera no es posible reducir la admisión
a menos de 0,15 ó 0,16 de la carrera, pues se originan fuertes compresiones.
Puede, por tanto, afirmarse que la máxima economía se obtendrá cuando el
esfuerzo de tracción pueda obtenerse con tales admisiones a la máxima velocidad
de la máquina. La reducción del grado de admisión trae como consecuencia un
mejor rendimiento y mayor potencia específica; pero exige cilindros enormes,
como lo son los de baja presión de las locomotoras compound, con masas también
enormes para los émbolos y bielas motrices, cuya compensación es de difícil
realización con dos cilindros, lo que obliga a adoptar tipos de tres cilindros,
con las consiguientes ventajas de los menores esfuerzos, diminución de las
masas con movimiento alternativo y constancia del par motor.
Se han juzgado a
veces desproporcionados los grandes cilindros, en relación con el peso
adherente, cuando sólo se atiende a fórmulas empíricas que corresponden a
grandes admisiones; así sucede calculando el esfuerzo tractor por la conocida
fórmula.
Se debe adoptar,
por tanto, el mayor volumen de cilindros que sea posible, sin dar valor alguno
a fórmulas empíricas, cuyo empleo no permite juzgar de la mejor o peor utilización
del vapor.
La distribución de
los cilindros interiores es siempre de difícil inspección, por estar colocada
entre los largueros y debajo de la caldera, por lo que en la locomotora Babcock-Wilcox
se ha suprimido el mecanismo de distribución interior (fig. 5ª).
El distribuidor
exterior A acciona por
una manivela un árbol transversal, C,
cuyos cojinetes, D, van
fijos al bastidor; el otro distribuidor, B,
acciona igualmente otro árbol, E,
cuyos cojinetes le unen al árbol C;
el distribuidor interior se une al árbol E por una manivela, G, de igual longitud, y a
180° con la manivela F; la manivela D tiene doble longitud
que la distancia entre ambos ejes.
El movimiento oscilatorio de la varilla A puede representarse por la ecuación:
Siendo a
la amplitud del mismo y w su pulsación; el del árbol E alrededor del C,
por distar la mitad de la longitud de la manivela, es:
Por tanto, si se considera fijo B y moviéndose A,
el extremo superior de G,
que constituye con F una
palanca cuyo punto medio sufre el desplazamiento anterior, volverá a tomar un
movimiento amplificado:
Si, por el contrario, se supone fijo A y moviéndose B,
con arreglo a la ecuación:
El extremo de G,
que está a 180° con F, se moverá según la
ecuación:
Cuando se muevan a la vez A y B, el movimiento
del extremo de G es la
resultante de los obtenidos:
Que, como fácilmente se comprueba, equivale al:
A que debe obedecer el tercer distribuidor.
El cilindro
interior acciona el primer eje acoplado, que tiene que ser acodado (fig. 6ª), y constituye una hermosa pieza de
forja. La figura 7ª representa la plataforma para el maquinista.
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Figura 6ª. Primer eje acoplado.
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Con las
características antes apuntadas pueden calcularse los esfuerzos y potencias
correspondientes a distintas velocidades, valores que transcribimos de un
estudio realizado por nuestro colaborador Sr. Burgaleta:
V e l o c i d a d e s . . . . . .
. . . . . 20 30 40 50 60
km. Por h.
Esfuerzos . . . . . . . . . . . . . . 13.200 11.700 10.200 9.000 8.040 kgr.
Potencias . . . . . . . . . . . .. . . . . 980 1.300 1.510
1.665 1.790 HP.
V e l o c i d a d e s . . . . . .
. . . . . 70 80 90
100 110 km. por h.
Esfuerzos . . . . . . . . . . .. . . . . 7.180 6.400 5.960 5.480 5.100 kgr.
Potencias . . . . . . . . .. . . . . . . 1.850 1.900 1.980
2.040 2.080 HP.
Siendo los
distribuidores cilíndricos, la locomotora está provista de equilibradores,
válvulas de aire y válvulas de seguridad para los cilindros y engrase
automático de los mismos. En la figura 8ª puede apreciarse el mecanismo de distribución con la
manivela para el árbol de la distribución interior.
RESULTADOS OBTENIDOS.
La tabla de
esfuerzos anteriormente citada permitió a su autor calcular las cargas que
podría remolcar la locomotora Babcock-Wilcox, a la que asignó en la línea de Ávila
una carga de 370 toneladas, en
la de Segovia 350 y en la de
Asturias 330, todas ellas a 40 km. por hora.
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Figura 7ª. Plataforma para el maquinista.
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Los fundamentos de
este cálculo fueron los siguientes:
En la línea de Ávila
la rampa media es de 0,015, con un
máximo de 0,022, teniendo en
cuenta las curvas. A 40 km. por
hora el esfuerzo tractor de 10.200 kilogramos
permite remolcar 370 toneladas
en la rampa media de 0,015; la
velocidad será inferior a 40 km.
Por hora en las rampas superiores a 0,015,
superior en las inferiores, pero conservará dicho valor medio. Una
parada en rampa de 0,022 no obligaría
a cortar el tren, porque en los arranques el esfuerzo tractor puede elevarse a 12.500 kgr., suficiente para las 370 toneladas.
En la línea de
Segovia la rampa media es de 0,018, y
aunque la máxima no pasa de 0,020, con
la curva, y la máquina podría arrancar hasta con 370 toneladas, el valor medio de 0,018 hace bajar a 350 toneladas
la carga que puede remolcarse para sostener la velocidad de 40 km. por hora.
En la rampa de
Pajares la rampa media es de 0,020, la
máxima de 0,022, con la curva, y
la carga se reduce a 330 toneladas,
que es el mismo valor asignado a las locomotoras eléctricas.
Los ensayos
realizados han confirmado y hasta mejorado estos cálculos; la locomotora
Babcock-Wilcox llegó a remolcar hasta 400
toneladas en la línea de Segovia a la velocidad de 40 km. por hora. Puede, por tanto, asegurarse
que en trenes de mercancías, y para la generalidad de las líneas españolas,
esta máquina podrá remolcar siempre las indicadas 400 toneladas.
Siendo de 130 toneladas el peso de la máquina y ténder
y la rampa media de las líneas españolas de 0,010, lo que supone una resistencia al movimiento de unos 14 kgr. por tonelada, el esfuerzo
medio necesario para un tren con 400 toneladas
es de 7.400 kgr., y el trabajo por
kilómetro recorrido 7.400.000 kgm.
A la velocidad de 40 km. por hora desarrolla esta máquina
1.500 caballos, con un consumo
de carbón de 500 kgr. por hora y
metro cuadrado de parrilla, o sean en total 2.325 kgr., equivalentes a 1,55
kgr. De carbón por caballo hora, ó 42,5 kgr. por kilómetro, que corresponden a 0,106 kgr. de carbón por
tonelada-kilómetro en rampa, y como en pendiente no hay consumo, resulta una
media de 0,053 kgr. de carbón
por tonelada-kilómetro de tren, o bien 40
gr. por tonelada-kilómetro de tren y máquina. Elevando esta cantidad en
un 50 por 100 para encendidos y reservas,
resulta un consumo mínimo de 60 gr.
por tonelada-kilómetro, y esto suponiendo que en las rampas de 0,010 no se llevan más que las 400 toneladas calculadas para una
rampa de 0,020. En la Compañía
del Norte el consumo medio se eleva a 80
gr. por tonelada-kilómetro de tren y máquina, lo que supone una economía
de un 25 por 100 a favor de las nuevas máquinas.
Esperamos ver
circular muy pronto por las líneas de la Compañía del Norte las tres primeras
máquinas construidas por la Babcock-Wilcox.
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Figura 8ª.
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Publicado el 8 de Junio de 1.923 en NUEVO MUNDO,
Y en Julio de 1.923 en INGENIERIA Y CONSTRUCCIÓN.
