Electro-Motor Diésel

En 1930, General Motors (GM) buscaba entrar en la producción de motores diésel y ampliar su gama de aplicaciones. Adquirieron la Winton Engine Company , que tenía en su línea de productos una variedad de motores diésel estacionarios y marinos y motores de encendido por chispa para vehículos pesados. GM vio que el papel de EMC en el desarrollo y la comercialización de vehículos pesados ​​con motores Winton se ajustaba a sus objetivos y compró la compañía poco después de la adquisición de Winton, cambiándole el nombre a Electro-Motive Corporation (EMC), una subsidiaria de GM. Apoyada por la División de Investigación de GM dirigida por Charles F. Kettering , la Winton Engine Corporation de GM se centró en el desarrollo de motores diésel con mejores relaciones potencia-peso y flexibilidad de salida adecuados para uso móvil. ^{[ 9 ]} Eugene W. Kettering, hijo de Charles Kettering, dirigió la parte de Winton del proyecto de desarrollo.

En 1933, EMC diseñó los sistemas de propulsión para los trenes aerodinámicos Zephyr y M-10000 , un avance significativo en la potencia y velocidad que ofrecían. El Zephyr empleó el primer producto importante de la nueva empresa conjunta GM-Winton: una versión de ocho cilindros y 600 hp del motor diésel Winton 201A de dos tiempos , con compresor Roots , barrido unidireccional e inyección unitaria . A medida que las compañías Budd y Pullman Standard firmaron contratos para construir más trenes aerodinámicos con motor diésel, se convirtieron en clientes importantes de EMC. Se había demostrado que la propulsión diésel era adecuada para trenes pequeños, ligeros y de alta velocidad, además de su función ya consolidada en el servicio de maniobras ferroviarias. 

Al ver oportunidades para ampliar el papel del diésel en el ferrocarril, EMC invirtió en una nueva fábrica de locomotoras y comenzó el trabajo de desarrollo de las locomotoras que produciría. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 10 ]} La sede de la fábrica en la calle 55 en McCook, Illinois , al oeste de Chicago, sigue siendo la sede corporativa. ^{[ 11 ] [ nota 1 ]} Las locomotoras de diseño de desarrollo EMC BB de 1800 hp de 1935 presentaban los sistemas de control de unidades múltiples que se convirtieron en la base de los conjuntos de locomotoras de cabina/refuerzo, y el formato de motor doble que se adoptaría para las unidades de potencia Zephyr más nuevas en 1936 y las locomotoras de pasajeros aerodinámicas de la serie E de EMC que su nueva fábrica comenzó a producir en 1937. Antes de la introducción de sus unidades E, EMC estaba en producción de locomotoras de maniobras, que siguieron siendo el pilar de su producción hasta que la dieselización del servicio de carga y pasajeros alcanzó su punto máximo a mediados de la década de 1940.

El esfuerzo de investigación y desarrollo de GM-Winton continuó hasta mediados de la década de 1930, basándose en la experiencia con el Winton 201A, para desarrollar motores diésel que satisficieran mejor las necesidades específicas de las locomotoras. El fruto de este esfuerzo fue el nuevo motor 567 de GM , presentado por su división, ahora llamada Cleveland Diesel Engine Division, en 1938. El nuevo motor aumentó la potencia de las locomotoras de la serie E de EMC a 2000 caballos de fuerza por unidad y mejoró sustancialmente su fiabilidad. También en 1938, EMC amplió su alcance en la cadena de producción de locomotoras al pasar de equipos de General Electric a generadores y motores de tracción de fabricación propia. Con la incorporación de Eugene Kettering a EMC ese mismo año, EMC asumió un papel de liderazgo en el desarrollo de los motores de locomotoras de GM.

Los prolongados esfuerzos de desarrollo de GM-Winton-EMC colocaron a la compañía en una posición ventajosa con respecto a otros desarrolladores de locomoción diésel-eléctrica. Su competidor más cercano era la American Locomotive Company (ALCO), que había producido locomotoras diésel-eléctricas de maniobras desde mediados de la década de 1920, proporcionó la fuerza motriz para los trenes aerodinámicos Rebel en 1935 y comenzó la producción de locomotoras de diseño experimental para competir con las unidades E en 1939. El otro principal competidor de EMC, Baldwin Locomotive Works , vio retrasado su trabajo de desarrollo con diésel debido a su creencia durante la década de 1930 de que el futuro del servicio de líneas principales seguía estando en el vapor, y a dificultades financieras que efectivamente congelaron su desarrollo de diésel mientras EMC y ALCO continuaban con el suyo. Baldwin comenzó a producir locomotoras diésel-eléctricas de maniobras en 1939.

Los trenes de pasajeros generaban pocos ingresos para las compañías ferroviarias, pero la sustitución de las locomotoras de vapor por unidades diésel fiables podía suponer un cambio crucial en su rentabilidad. Con la estandarización de la producción de locomotoras, EMC simplificó los procesos de pedido, fabricación y mantenimiento, e introdujo economías de escala que redujeron los costes unitarios. EMC ofreció servicios de apoyo, como financiación, formación y mantenimiento en campo, que facilitaron la transición del vapor al diésel e impulsaron su mercado en los últimos años previos a la entrada de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial. El rendimiento del nuevo motor 567 en las locomotoras de pasajeros también generó confianza en la viabilidad de la energía diésel para el transporte de mercancías.

En 1939, la compañía construyó una locomotora de carga de demostración de cuatro unidades, la FT , e inició una gira por las líneas ferroviarias del continente. La gira fue un éxito. Las compañías ferroviarias del oeste, en particular, vieron que las locomotoras diésel podían liberarlas de la dependencia del escaso suministro de agua para las locomotoras de vapor. En 1940, tras incorporar el frenado dinámico a sugerencia de los clientes, comenzaron a recibir sus primeros pedidos para la nueva locomotora de carga.

General Motors transfirió la producción de motores de locomotoras bajo la autoridad de EMC para crear la División Electro-Motive de GM (EMD) el 1 de enero de 1941. ^{[ 10 ]} Con esta transferencia, EMD se convirtió en una entidad totalmente autónoma de desarrollo, producción, comercialización y servicio. Los productos no relacionados con locomotoras (grandes motores diésel marinos y estacionarios) continuaron bajo la División de Motores Diésel de Cleveland de GM durante otros veinte años.

En enero de 1941, EMD entregó la primera unidad FT al ferrocarril Atchison, Topeka & Santa Fe , numerada como Unidad 100, y durante ese año se encontraba en plena producción de locomotoras de línea y de maniobras, convirtiéndose en el mayor productor mundial. La entrada de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial ralentizó temporalmente la producción de locomotoras de EMD; los buques de la Armada de los Estados Unidos obtuvieron prioridad para la energía diésel y la crisis del petróleo de 1942-43 hizo que el vapor alimentado con carbón fuera una opción más atractiva. La Junta de Producción de Guerra detuvo la producción de nuevo equipo de pasajeros entre septiembre de 1942 y diciembre de 1944. Más adelante en la guerra, la producción de locomotoras diésel para el servicio de carga se incrementó a medida que se necesitaban más locomotoras para transportar suministros bélicos. Para cuando el modelo FT fue reemplazado en 1945, se habían producido 555 unidades con cabina y 541 unidades auxiliares.

EMD salió de la guerra con importantes ventajas sobre sus competidores en la producción de locomotoras diésel, ya que había entrado en ella con líneas completamente desarrolladas de locomotoras diésel de línea principal, mientras que las asignaciones de producción bélica obligaron a sus competidores, principalmente la American Locomotive Company (ALCO) y la Baldwin Locomotive Works , a vender principalmente locomotoras diésel de maniobras y de vapor de diseños preexistentes. Esto otorgó una ventaja al estado de desarrollo técnico de EMD con locomotoras diésel de mayor potencia en los críticos años de la posguerra. Los nuevos modelos de locomotoras de pasajeros se entregaron a partir de febrero de 1945. Los nuevos modelos de su locomotora de carga le siguieron más tarde en 1945 y 1946 .

A finales de la década de 1940, la gran mayoría de las compañías ferroviarias estadounidenses habían decidido dieselizar sus flotas de locomotoras. Los servicios de pasajeros, ante la creciente competencia del transporte aéreo y automovilístico, sustituyeron rápidamente a las locomotoras de vapor por motivos de imagen y costes, pero el mercado de mayor crecimiento era el de las locomotoras de carga. Para satisfacer la demanda de la posguerra, EMD inauguró otra planta de producción de locomotoras en Cleveland, Ohio, en 1948.

Alco-GE fue el competidor más fuerte de EMD durante la era de la dieselización, habiendo producido las primeras locomotoras diésel de maniobras en 1941 y obteniendo alrededor del 26% de la cuota de mercado de locomotoras diésel, principalmente para maniobras y aplicaciones de corta distancia, a partir de 1946. ^{[ 12 ]} Las locomotoras de mayor potencia de ALCO para servicio de línea principal tuvieron menos éxito, ya que estaban plagadas de problemas de fiabilidad. En 1948 la asociación ALCO-GE desarrolló un prototipo de locomotora eléctrica de turbina de gas ; la producción en serie comenzó en 1952. Los recién llegados al negocio de las locomotoras diésel Baldwin, Fairbanks-Morse y Lima-Hamilton lucharon en el mercado ya que sus productos no lograron obtener una reputación sólida. En 1950 quedó claro que los competidores de EMD no podían arrebatarles su posición en el mercado de las locomotoras diésel de línea principal, y en 1949 su nueva locomotora de maniobras EMD GP7 invadió el nicho de mercado que anteriormente ocupaban ALCO y Baldwin.

En 1950, la nueva planta de EMD en London, Ontario , Canadá, comenzó a operar. La planta era operada por la filial canadiense General Motors Diesel (GMD), que producía tanto locomotoras EMD existentes como diseños propios de GMD para los mercados nacionales y de exportación canadienses. Como empresa canadiense, GMD podía vender productos a otros países de la Commonwealth británica sin los aranceles que limitaban el comercio con países que no pertenecían a la Commonwealth, obteniendo así el mismo acceso al mercado que ALCO y Baldwin a través de sus filiales Montreal Locomotive Works y Canadian Locomotive Company .

Las locomotoras de maniobras de EMD, con potencia y fiabilidad suficientes para su uso en líneas principales, revolucionaron el mercado de las locomotoras de carga, desplazando rápidamente a las locomotoras de maniobras de sus competidores y, posteriormente, a sus propias locomotoras de carrocería de la serie F. La GP9 se convirtió en el modelo EMD de mayor producción, con 4112 unidades A y 165 unidades B vendidas entre 1954 y 1963. Debido a su facilidad de mantenimiento y versatilidad, la mayoría de las locomotoras vendidas en Norteamérica desde la introducción de la GP9 han sido locomotoras de maniobras, o de tipo hood . Posteriormente se producirían locomotoras de laterales lisos basadas en un chasis de locomotora de maniobras, o de tipo cowl , para el servicio de pasajeros. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

A mediados de la década de 1950, tras el auge de la demanda generado por la dieselización, se produjeron condiciones de mercado más difíciles. En esa década, todos los competidores establecidos de EMD se derrumbaron y surgió con fuerza un nuevo rival: General Electric Company . Lima-Hamilton fue la primera en quebrar, fusionándose en 1951 con Baldwin para formar Baldwin-Lima-Hamilton. La posición de Baldwin era precaria, y su cuota de mercado disminuyó hasta que abandonaron el negocio de las locomotoras en 1956. Fairbanks-Morse, tras luchar por mantenerse en la industria con su planta motriz marina de pistones opuestos , dejó el sector de las locomotoras en 1963. General Electric disolvió la asociación ALCO-GE a raíz de los poco convincentes esfuerzos de ALCO por desarrollar motores fiables de mayor potencia, y se hizo cargo de la empresa conjunta de turbinas de gas-eléctricas ALCO-GE en 1953. En 1956, GE comercializaba sus propias locomotoras diésel-eléctricas de la serie Universal, con motores Cooper-Bessemer, como locomotoras de exportación. La tardía introducción por parte de ALCO de una potencia mejorada para sus locomotoras en 1956 apenas benefició a la compañía; ya no contaban con el apoyo de marketing, financiación ni servicio de GE, y la GP9 era una formidable competidora en el saturado mercado nacional. En 1960, la U25B fue la primera locomotora de carretera de GE impulsada por su motor diésel FDL-16, que rápidamente desplazaría la posición de ALCO y, finalmente, la de EMD en el mercado nacional. ^{[ 16 ] [ 17 ]} La competencia de los dos gigantes con grandes recursos de capital abrumó a ALCO hasta que cerró sus puertas en 1969.

El motor 567 fue continuamente mejorado y actualizado. El 567 original de seis cilindros producía 600 hp (450 kW) , el V-12 1000 hp (750 kW) y el V-16 1350 hp (1010 kW) . EMD comenzó a turboalimentar el 567 alrededor de 1958; la versión final, el 567D3A (fabricado desde octubre de 1963 hasta aproximadamente enero de 1966), producía 2500 hp (1900 kW) en su configuración V-16. ^{[ 18 ]}        

Al comenzar la década de 1960, EMD se vio obligada a responder al desafío que suponía la U25B de GE, mejorando las características de sus locomotoras de las series GP (General Purpose) y SD (Special Duty/Standard Duty), aumentando la potencia de sus motores 567 y desarrollando posteriormente los motores 645, aún más potentes. Estos esfuerzos, junto con las mejoras introducidas en la SD40-2, fueron suficientes para que EMD mantuviera su ventaja competitiva sobre GE hasta mediados de la década de 1980.

En 1962, GM trasladó la producción restante de grandes motores diésel no destinados a locomotoras de Cleveland a la planta de EMD en McCook, poniendo fin a la existencia de la División de Motores Diésel de Cleveland. ^{[ 19 ]}

A finales de 1965, EMD presentó el motor 645 ampliado . Las potencias nominales eran de 1500 hp (1100 kW) V-12 sin turbocompresor, 1500 hp (1100 kW) V-8 turboalimentado, 2300 hp (1700 kW) V-12 turboalimentado, 2000 hp (1500 kW) V-16 sin turbocompresor y 3000 hp (2200 kW) V-16 turboalimentado. A finales de 1965, EMD construyó su primer motor de veinte cilindros, un V20 turboalimentado de 3600 hp (2700 kW) para el EMD SD45 . La variante final del 645 de dieciséis cilindros (el 16-645F) producía 3500 hp (2600 kW) . ^{[ 18 ]}              

En 1972, EMD introdujo sistemas de control modulares con la línea Dash-2 ; la EMD SD40-2 se convirtió en uno de los diseños de locomotoras diésel más exitosos de la historia, tanto en términos de ventas como de longevidad en servicio. Se construyeron un total de 3945 unidades SD40-2. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

EMD introdujo su nuevo motor 710 en 1984 con las locomotoras de la Serie 60 ( EMD SD60 y EMD GP60 ). El motor EMD 645 continuó ofreciéndose en ciertos modelos (como la Serie 50) hasta 1988. El 710 se produce en versiones de ocho, doce, dieciséis y veinte cilindros para aplicaciones ferroviarias, marinas y estacionarias. Simultáneamente con la introducción del 710, los sistemas de control de EMD en las locomotoras cambiaron a microprocesadores, con sistemas de prevención de deslizamiento de ruedas controlados por computadora, entre otros. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

La cuota de mercado de EMD en Norteamérica cayó por debajo de la de su principal competidor, General Electric, en 1987. ^{[ 1 ] [ 25 ]} Después de que el Tratado de Libre Comercio entre Canadá y Estados Unidos entrara en vigor en 1989, EMD decidió consolidar toda la producción de locomotoras en la planta de la División Diesel de General Motors de Canadá (anteriormente GMD) en London, Ontario , un desarrollo que puso fin a la producción de locomotoras en la planta de La Grange, Illinois, en 1991, ^{[ nota 1 ]} aunque la planta de Illinois continuó produciendo motores y generadores.

A finales de los años 80 y durante los años 90, EMD introdujo el accionamiento por motor de inducción de CA en las locomotoras EMD utilizando tecnología Siemens . ^{[ 26 ]} A principios de los años 90, EMD introdujo el bogie de dirección radial , que redujo el desgaste de las ruedas y las vías. En 1995, EMD reemplazó los inyectores unitarios mecánicos por inyectores unitarios controlados electrónicamente en sus motores 710.

En 1998, EMD presentó el motor 265H de cuatro tiempos y dieciséis cilindros , utilizado como motor principal en la locomotora EMD SD90MAC-H . En lugar de reemplazar por completo el motor de la serie 710, el motor H se produjo simultáneamente con los motores de dos tiempos de EMD, aunque principalmente para la exportación. La aceptación del 265H fue limitada debido a problemas de fiabilidad. El 265H, con 6300 hp (4700 kW) , fue el motor más potente jamás producido por EMD y el primer motor de cuatro tiempos ofrecido al mercado por EMD o sus empresas predecesoras desde que el Winton 201A introdujera su avance en la propulsión diésel de dos tiempos en 1934.  

En 1999, Union Pacific realizó el mayor pedido individual de locomotoras diésel en la historia del ferrocarril norteamericano al adquirir 1000 unidades de la EMD SD70M . Desde entonces, la flota de SD70M de Union Pacific se ha ampliado con más de 450 unidades adicionales. Además, Union Pacific posee cerca de 500 locomotoras EMD SD70ACe , seis de las cuales han sido pintadas con los colores conmemorativos de las compañías ferroviarias adquiridas o fusionadas. Todas estas locomotoras funcionan con motores 710G.

El 1 de junio de 2010, Caterpillar anunció que había acordado comprar Electro-Motive Diesel a Greenbriar, Berkshire et al. por 820 millones de dólares. Progress Rail , filial de Caterpillar , completó la transacción el 2 de agosto de 2010. ^{[ 3 ]} Aunque Caterpillar anunció que John S. Hamilton continuaría en sus funciones de presidente y director ejecutivo de EMD tras el cierre de la transacción, Hamilton dejó EMD a finales de agosto de 2010 por razones no especificadas. ^{[ 30 ]}

Las regulaciones de emisiones Tier-4 de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. para locomotoras nuevas entraron en vigor el 1 de enero de 2015. A partir de esa fecha, las locomotoras EMD con motor 710 (por ejemplo, las SD70ACe) solo podían fabricarse para su uso fuera de los Estados Unidos continentales (es decir, Canadá, Alaska, México y otros países). EMD había pensado inicialmente que el motor 710 podría modificarse o "ajustarse" para cumplir con los estándares Tier-4, pero no fue posible cumplir con esos requisitos manteniendo un rendimiento y una fiabilidad óptimos durante rigurosas pruebas en "condiciones reales". El desarrollo de una locomotora compatible con Tier-4 pasó de centrarse inicialmente en el motor de dos tiempos 710 al motor de cuatro tiempos 1010J , derivado del motor 265H.

La primera locomotora (de preproducción) que utilizaba el motor 1010J, la SD70ACe-T4, que empleaba un motor de 12 cilindros y 4600 caballos de fuerza (3400 kW) (4400 hp de tracción), se presentó a finales de 2015. ^{[ 31 ] [ 32 ]} Las pruebas de las nuevas locomotoras comenzaron en la primavera de 2016. ^{[ 33 ]} Las dos primeras unidades de un pedido de 65 unidades de la nueva locomotora se entregaron a Union Pacific en diciembre de 2016. ^{[ 34 ]} 

En 2022, Progress Rail celebró los 100 años de EMD. Progress Rail sigue ofreciendo locomotoras EMD con motor 710 para exportación, así como paquetes de actualización "ECO" para la modernización de locomotoras más antiguas, lo que les permitió mantener su negocio durante la pausa en la producción de locomotoras para el mercado nacional.

Se diseñó un nuevo motor compacto y ligero con bloque de aluminio que funcionaba a mayores revoluciones por minuto (rpm). Estos motores cuentan con un cigüeñal vertical y los cilindros estaban dispuestos en forma de X, con cuatro bancadas de cilindros en cuatro filas. Se trataba de los motores 16-184 y 16-338, conocidos como motores "panqueque". El motor 16-388 medía 4,1 m (13,5 pies ) desde la base del generador hasta la parte superior del filtro de admisión de aire y 1,2 m (4 pies ) de ancho. Es un motor diésel de dos tiempos con inyección mecánica que utilizaba un compresor Roots. El 16-184A se instaló en algunos cazasubmarinos de 34 m (110 pies ) de la clase SC-497 durante la Segunda Guerra Mundial. Los dos motores diésel 16-184A de 1540 hp (1150 kW) que impulsaban dos ejes producían un cazasubmarinos más rápido que alcanzaba los 21 nudos. ^{[ 67 ]}     

El EMD 16-338 desarrollaba 1090 CV (810 kW) a 1600 rpm. En la parte superior había una entrada de aire y luego cuatro capas de cuatro cilindros cada una. Cada cilindro tenía un diámetro de 6 pulgadas (15 cm) y una carrera de 6 ½ pulgadas (17 cm) . En la parte inferior del cigüeñal había un generador Elliot que desarrollaba 817 kW a un máximo de 710 voltios CC. Esto resultó problemático ya que los fluidos del motor corrían hacia el generador. El motor completo pesaba poco más de ocho toneladas. Con 4 pies de ancho, permitía cuatro motores en una sala de máquinas de solo 22 pies (6,7 m) de largo y también permitió a los ingenieros de diseño eliminar una sala de máquinas de submarino. ^{[ 68 ]} El submarino de la clase Tang y el submarino de investigación USS Albacore utilizaron el problemático EMD 16-338. En la clase Tang , la Armada decidió reemplazar los motores "panqueque" con motores diésel Fairbanks-Morse 38D 8-1/8 de diez cilindros y pistones opuestos . La falta de fiabilidad y la escasez de repuestos llevaron al desmantelamiento del USS Albacore en 1972, ya que las piezas canibalizadas dejaron de estar disponibles. ^{[ 69 ] [ 70 ]}