Locomotivas GTEL

Por: Ferreoclube   Dia: 6 de outubro de 2017

As GTEL- Gas Turbine Electric Locomotives são um tipo peculiar de locomotivas cuja propulsão é a queima de gás em um sistema turbina-elétrico, em contraste com as máquinas diesel-elétricas, cujo motor primário responsável pela geração de eletricidade para os motores e componentes elétricos é de combustão por compressão, cujo combustível principal é o diesel/gasóleo. O conceito de locomotivas equipadas com turbinas a gás surgiu por volta dos anos 1930, com o desenvolvimento de turbinas para a aviação, e a ideia de aplicações ferroviárias surgiu em meio à necessidade de desenvolvimento de locomotivas capazes de entregar altas potências a baixos custos.

 

Das principais vantagens da tecnologia GTEL em comparação à diesel-elétrica, destacam-se a maior relação peso-potência, quantidade reduzida de peças móveis, baixa vibração, pouca necessidade de lubrificação, e alto desempenho em situações que requerem a entrega de muita potência por períodos prolongados. Por outro lado, o ruído produzido pelas turbinas é excessivamente alto, assim como a temperatura dos gases expelidos pelo motor, que facilmente superaquece quando em túneis. Devido à queda brusca de potência com a  redução da velocidade de rotação, as condições operacionais para a obtenção do melhor desempenho dessas locomotivas é bastante restrita. Ao contrário das locomotivas diesel-elétricas, que apresentam bom desempenho em velocidades relativamente baixas, manobras e viagens de curtas distâncias, as condições para o bom desempenho das GTEL são bastante restritas. Consequentemente, é notório observar que as locomotivas utilizadas pela UP (empresa que mais operou máquinas desse tipo em seu parque de tração) eram destacadas para os corredores de exportação, onde podiam trafegar por longos períodos de tempo e em altas velocidades. No entanto, esses ousados projetos da engenharia ferroviária não alcançaram a popularidade da propulsão elétrica ou diesel-elétrica, em função dos altos custos e complicações operacionais, como pode ser observado nos diversos exemplos citados:

 

A primeira locomotiva GTEL foi a Am 4/6 construída pela Brown Boveri para a companhia ferroviária suíça SBB-CFF-FFS em 1939, e entregue em 1941, para serviços de passageiros de média/alta velocidade em linhas nas quais o tráfego era pouco denso para justificar investimentos em eletrificação. Com o passar do tempo, essa interessante tecnologia foi testada no Reino Unido, França, Estados Unidos e União Soviética, porém sem uso em larga escala pela maioria das companhias ferroviárias desses países, com exceção da estadunidense Union Pacific Railroad, que possuiu dezenas dessas locomotivas, que desempenharam importantes papéis nos grandes corredores de exportação da empresa, principalmente nas década de 1950-60.

 

Poucos anos depois, no Reino Unido, a British Rail fez uso de duas GTEL, que haviam sido encomendadas por sua antecessora GWR- Great Western Railway pouco antes da nacionalização, e cuja entrega havia sido postergada por causa da Segunda Guerra Mundial. A locomotiva 18000, de fabricação Brown Boveri, foi entregue em 1949. A escolha por uma máquina GTEL deve-se à insuficiência das locomotivas a diesel no mercado para atender às demandas da GWR. O protótipo encomendado para testes possuía 2.500HP em comparação com as locomotivas  a vapor King class(1.900HP) e LMS Class D16/1 (1.600HP), possuía 117.028Kg, rodagem A-1-A-A-1-A e alcançava a velocidade máxima de 145Km/h. Em 1951 foi entregue o segundo protótipo, a locomotiva 18100, fabricada pela Metropolitan Vickers. Essa GTEL era equipada com uma turbina a gás de uso aeronáutico de 3.000HP, pesava 131.578Kg, possuía a mesma rodagem da 18000. No entanto, assim como o modelo anterior, a 18100 não apresentava desempenho satisfatório, principalmente em função do baixo desempenho em baixas velocidades e dificuldade da companhia em alocar as locomotivas em serviços nos quais pudessem ser utilizadas perto da potência máxima. No final dos anos 1960, ambas as locomotivas foram convertidas para elétricas, e operaram dessa forma até meados da década de 1990, quando retiradas para preservação. O último investimento notório com essa tecnologia realizado pela British Rail foi o APT-E- Advanced Passenger Train Experimental, que consistia em um trem-unidade movido a turbinas a gás. Inaugurado em 25 de julho de 1972, o trem circulou por pouco tempo, e apenas em testes. Sem nunca ter realizado operações comerciais, foi enviado para o National Railway Museum em junho de 1976.

 

Nos anos 1950, na França, a SNCF realizou uma aquisição de um protótipo de 1.150HP(comprado em 1952) da Renault, sucedido de duas locomotivas de 2.400HP com propulsão a turbinas Pescara(adquiridas em 1959). No entanto, a manutenção dos modelos era demasiado complexa, e o equipamento foi retirado de operação após alguns anos de serviço. Posteriormente, quando da criação do TGV em 1980, o protótipo TGV 001 foi construído com propulsão a gás, porém o conceito foi descontinuado conforme evoluíram os testes, e a Administração da SNCF decidiu pelo uso de trens elétricos para o serviço TGV.  

 

A tecnologia GTEL atingiu seu apogeu nos Estados Unidos nas décadas de 1950-60, com a implementação de diversas locomotivas a gás pela Union Pacific para seus corredores de exportação, nos quais podiam trafegar em velocidades relativamente altas, com grandes composições e em longas distâncias nas planícies do meio-oeste estadunidense. A companhia precisava de máquinas mais modernas e potentes que as vaporosas Big Boy para efetuar a dieselização, mas não havia locomotivas diesel-elétricas de tamanha robustez na época. Os primeiros testes com máquinas GTEL começaram com a entrega do protótipo GE 101, construído pela General Electric, foi entregue em novembro de 1948, e em junho de 1949 renumerado UP50. A locomotiva possuía a curiosa rodagem B+B-B+B, e era equipada com uma turbina de 4.800HP, capaz de entregar 4.500HP de força de tração, o equivalente a mais que o dobro das mais potentes locomotivas diesel-elétricas da época. A robusta máquina possuía 230.000Kg e mais de 24m de comprimento.

 

O parque de máquinas GTEL da Union Pacific foi formado por três gerações de locomotivas, sendo a primeira formada pelas unidades 51-60, entregues entre janeiro de 1952 e agosto de 1953. As primeiras rotas em que foram utilizadas eram em Utah e Wyoming, e posteriormente Ogden-Laramie e Ogden-Cheyenne. Salvo algumas alterações pontuais, como a UP53 que foi modificada para queimar propano, a maioria dessas máquinas sempre operou na forma original, até sua aposentadoria por volta de junho de 1964. A segunda geração GTEL foi entregue em 1954-58, formada pelas unidades GTEL 61-75. Ficaram conhecidas como Verandas, por causa da formação Carbody (locomotiva com a cabine) e Hood (unidade de tração), e eram equipadas com turbinas e equipamentos elétricos similares às da primeira geração. A principal diferença das locomotivas da segunda geração para as da primeira é a posição das entradas de ar, que fica na parte de cima das máquinas em vez de nas laterais do corpo das mesmas. Com as locomotivas da segunda geração, também foram realizados alguns testes, que revelaram-se bem sucedidos, com máquinas a diesel, para composições ainda maiores que as tracionadas pelas GTEL da primeira geração. As Verandas tiveram uma atuação incrivelmente curta, sendo aposentadas entre agosto de 1963 e junho de 1964.

 

A terceira e última geração, por sua vez, foi encomendada em 1955, e identificada como unidades 61 a 75. As maiores locomotivas GTEL eram conjuntos formados por uma unidade Cab (a locomotiva em si) acoplada a uma unidade hood (auxiliar de tração) e um tanque de combustível similar aos tênderes das vaporosas. Entregues entre agosto de 1958 e junho de 1961, distinguiam-se dos modelos anteriores pela rodagem C-C das partes do conjunto (salvo o tênder que não era motorizados, possuindo portanto a rodagem 3-3), e eram equipadas com turbinas a gás GE Frame 5 para as quais não era necessário liquifazer o combustível para a queima no motor. As gigantescas máquinas de 8.500HP eram capazes de atingir 105Km/h e mostravam ótimo desempenho nas rotas de longa distância com grandes e pesadas composições de carga. No entanto, devido aos altos custos operacionais, essas máquinas mostravam-se caras demais, o que somado ao grande porte, que as tornava complicadas de manobras nos pátios, essas locomotivas atuaram por pouco tempo e foram aposentadas já na segunda metade da década de 1960, sendo a última viagem realizada no dia 26 de dezembro de 1969, pondo fim à era GTEL da Union Pacific.

 

No começo dos anos 2000, tiveram início as primeiras ideias do uso da propulsão a gás nas ferrovias canadenses, e em 2002 foi anunciado pela Bombardier o lançamento do JetTrain, uma composição de alta velocidade impulsionada por uma turbina a gás Pratt&Whitney, que seria destinada para operações nas rotas Quebec – Windsor e Orlando – Miami. No entanto, o projeto foi descontinuado e substituído pelo projeto Zefiro, de composições elétricas de alta velocidade.

 

 

Na Rússia, essa ousada tecnologia foi de pouco destaque, apesar da facilidade de obtenção de combustível a preços competitivos em função da exploração de gás natural no País. No período da União Soviética, foi construída em 1959 uma locomotiva denominada G1-01, que consistia em um par de duas máquinas de arranjo C-C, da qual apenas uma seção foi construída. Cinco anos depois, foram colocados para testes os modelos GP1, que possuíam um design similar e potência de cerca de 3.500HP. Essas locomotivas rodaram em testes até o começo dos anos 1970, e chegaram a realizar algumas operações comerciais. Após o fim da União Soviética, os testes com locomotivas de turbinas a gás retornariam somente em 2006, quando a Russian Railways introduziu o modelo GEM-10, equipada com uma turbina de 1.300HP alimentada por Gás Liquefeito de Petróleo, e rodagem C-C. Outro modelo interessante foi a TGEM10-0001, uma locomotiva manobreira estilo Cow-Calf, com rodagem B-B+B-B e que contava com o mesmo tipo de turbina da GEM-10. Em 2007, foi realizado outro teste mais ousado com o modelo GT1-001, construído com o arranjo B-B-B+B-B-B e capaz de entregar 11.100HP de potência de tração. A imponente máquina capaz de operar em tração dupla e até tripla, realizou seus primeiros testes em 23 de janeiro de 2009, com um trem de carga de 159 vagões de 15.000 toneladas métricas; em dezembro de 2010 foram realizados novos testes com composições de carga, e em setembro de 2011 a locomotiva atingiu o recorde de tracionar uma composição de 170 vagões pesando 16.000 toneladas métricas.

 

Imagens:

Locomotiva “Veranda” nº65 da Union Pacific, em setembro de 1957

 

Locomotiva UP nº18 “Big Blow” em preservação estática no Ilinois Railway Museum, em 2015

 

UP nº15 em Cheyenne, em foto de 01/07/1968

 

Locomotiva Brown Boveri nº18000 da British Rail em Didcot, no dia 6 de agosto de 2011

 

Trem APT-E (Advanced Passenger Train Experimental) em testes no ano de 1972

 

Modelo russo GT1-001 em testes, por Boris Lukov

 

Locomotiva TEM-19 da Russian Railways (Em russo: Российские железные дороги), em julho de 2016

 

Apresentação do modelo a gás da SNCF no dia 7 de outubro de 1953

 

Modelo JetTrain da Bombardier em disposição no dia 15 de abril de 2004

 

 

Fontes: Bombardier (http://www.bombardier.com/en/home.html); Ferreoclube (http://www.ferreoclube.com.br); Gettyimages (http://www.gettyimages.ie); Railpictures (http://www.railpictures.net); Railway Gazette (http://www.railwaygazette.com); Russian Railway (http://eng.rzd.ru); SNCF (http://www.sncf.com).

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