El futuro viaja en tren

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En los últimos 25 años se ha revivido construcción de trenes de alta velocidad y una nación es la responsable: China. Este impulso todavía no ha alcanzado a todas las naciones, pero podemos asegurar que este será un cambio a escala global al constatar como muchas naciones ya se están uniendo al proyecto de desarrollo más ambicioso de la historia: La Franja y la Ruta. La piedra angular de esto proyecto mundial son los trenes.

Incluso, se puede demostrar que la gran transformación industrial y económica de China, ahora seguida por muchas naciones se debe, en gran medida, a la tecnología, a la correcta planificación, eficaz ejecución y adecuado financiamiento de su infraestructura ferroviaria.

Para entender esta veloz transformación hay que comprender que es un tren de alta velocidad (high speed rail, HSR), se le define así cuando supera los 200 km/h, en vías que se han acondicionado para ello. O bien, trenes de 250 km/h en adelante, cuando las vías han sido construidas a propósito para la alta velocidad. La mayoría de los trenes HSR son de pasajeros, aunque también existen para carga. Este auge por el tren eléctrico de alta velocidad, se constata en la cantidad enorme de kilómetros construidos y por construir.

Solo en China opera poco más del 60 por ciento de los todos los trenes de alta velocidad del mundo con sus 22,000 km en su territorio (que va a duplicar su extensión para el 2030). Le sigue España que llega a 2,200 km, otros países de la lista tienen apenas mil kilómetros o menos. La paradoja histórica es que los EU, la primera nación que logró conectar todo su territorio con ferrocarriles, no tiene ni un kilómetro de trenes de alta velocidad.

El tren ofrece todo lo que se busca cuando se trata de viajar. Es rápido y confiable, seguro y cómodo, barato y versátil. Es rápido porque ha mejorado mucho la tecnología desde el tren convencional diésel-eléctrico.

Es confiable porque su operación es casi automatizada y es monitoreado todo el tiempo y en todo el trayecto. Es seguro porque está confinado en sus propias vías y usa sus propios puentes y túneles y es cómodo porque no hace ruido y puede tener vagones de servicio como restaurantes, además de funcionar como un hotel rodante al ofrecer camas y contar con servicios de Internet, TV, baños, etc.

De los transportes terrestres es el que menos accidentes tiene. Su costo de operación es bastante bajo en comparación con el resto de sistemas de transporte, solo superado por el transporte marítimo. Si tiene la infraestructura adecuada adquiere el estatus de transporte masivo, como ocurre en Europa y China. Es versátil porque sus estaciones pueden adquirir la funcionalidad multimodal, es decir, se podrán interconectar con puertos, aeropuertos, líneas de ferrocarril suburbano o tren ligero, Metro para el interior de los ciudades y terminales de autobuses.

Por otro lado, los trenes de carga nos presentan otras ventajas. Pueden llevar más carga por viaje, hasta 100 vagones de 40 toneladas cada vagón, con solo un par de locomotoras. Es el equivalente de usar 100 tráileres o tracto camiones. Por tanto, nos reduce enormemente los costos de operación individual de cada tráiler en combustible, lubricación y mantenimiento.

El desgaste que sufren las llantas de hule es mucho mayor en comparación con la rueda de metal y el riel. Y por si fuera poco, se reduce enormemente la contaminación atmosférica. Por eso, marginar el desarrollo de los trenes y preferir el transporte carretero como la principal vía de trasporte terrestre, es desquiciado.

Quizá lo mejor de los trenes, es que aún falta mucho por desarrollarlos. La tecnología del motor de combustión interna llegó a su cúspide y va de salida. Mientras el uso de nuevos principios físicos aplicados al transporte nos brinda un potencial que ya podemos aprovechar como veremos más adelante.

Maglev, un avión con disfraz de tren

El tren de mayor velocidad que existe que es el Maglev (magnetic levitation train). Esta joya de la tecnología, es un tren de suspensión, propulsión y guía magnético. Avanza volando como los aviones. Desarrollado conceptualmente en los EU, y construido por vez primera para uso comercial gracias al trabajo conjunto de los consorcios alemanes Thyssen-Krupp y Siemens; está basado en el principio de interacción de campos magnéticos y funciona usando bobinas superconductoras. Tiene tres sistemas de bobinas que son la base de los potentes electroimanes que se colocan en el riel y en el tren.

Su funcionamiento se asemeja mucho a un motor eléctrico común, solo que en vez de un estator en forma de cilindro hueco y un cilindro rotor que gira dentro de él; en el Maglev, el estator se extiende a lo largo del riel y se le llama longstator y el rotor se extiende debajo del tren, siguiendo el mismo diseño, solo que aquí se usa un arreglo que tiene la forma de ganchos que abrazan el riel por ambos lados.

El primer juego de electroimanes es para que el tren se suspenda o levite usando el principio de la repulsión magnética para vencer la fuerza de gravedad, separando el tren del riel una distancia menor a los 5 cm.

Un segundo juego de electroimanes va colocados en los costados del riel, dentro del arreglo de gancho que ya mencionamos. Este electroimán abraza al riel y también usa la repulsión magnética para mantener al tren separado del riel, también menos de 5 cm. Ese es el sistema guía que le permite al tren seguir fielmente la trayectoria del riel para que no se descarrile.

Un tercer juego de electroimanes va en la parte baja del riel y se aproximan mucho, pero sin tocar, la parte final del gancho. A diferencia de los dos sistemas de electroimanes anteriores que mantienen una polaridad fija y siempre de signos iguales entre ellos, éste nuevo juego de electroimanes conmutarán la polaridad de sus campos para que ocurra la propulsión del tren. Este desplazamiento lineal funciona así: En el tren se tiene una polaridad tal que sus electroimanes son atraídos por el electroimán del riel que esta unos centímetros adelante y que tiene una polaridad de sentido contrario para que lo atraiga; el campo magnético atrae al tren y lo hace avanzar.

En el momento que pasa por encima del electroimán que lo atrajo, cambia la polaridad del electroimán del tren y ahora es repelido, lo que le da un segundo impulso al tren en su avance. Por tanto, a la fuerza de atracción del primer momento se suma la fuerza de la repulsión del segundo y esto se repite a lo largo del riel. Si sumamos los momentos de fuerza obtenemos un significativo empuje que permite un desplazamiento lineal que podemos aumentar alterando la velocidad de conmutación del juego de electroimanes.

Cabe señalar que todos los electroimanes actuantes, son bobinas construidas por alambres superconductores. Con esto, se logra alcanzar una velocidad promedio de 450-500 km/h. para uso comercial. En prototipos de laboratorio se han obtenido velocidades muy superiores.

Para el frenado del tren, se ocupa el mismo principio pero invirtiendo la secuencia de conmutación de los campos. Es decir, cuando el tren se acerca a un electroimán del riel, este lo repele y cuando lo cruza, lo atrae. Este ingenioso mecanismo lo convierte en un sistema muy eficiente y confiable. Es seguro porque todo el movimiento del tren se logra por medios electromagnéticos interactuantes y puede ser monitoreado y controlado todo el tiempo. La intensidad, polaridad y velocidad de conmutación de los campos magnéticos se hace por computadoras a bordo y desde las estaciones. Si llega a fallar el suministro de energía, se dispone de un sistema de rodamiento de emergencia. En el Maglev, la única fricción es la resistencia del aire, porque no hay contacto físico entre el tren y lo que lo mueve, algo único que sin duda marca el futuro del transporte. El único inconveniente, por ahora, es su alto costo de construcción.

Hay pruebas de laboratorio y construcción de prototipos en China, para introducir un Maglev en un tubo al vacío, para que se reduzca drásticamente la resistencia al aire, teóricamente, se podría alcanzar una velocidad de 6,400 km/h.

La versión comercial del tren Maglev que Alemania vendió a China es la primera generación; se llama Transrapid, corre a 430 km/h. llevando pasajeros del Aeropuerto Pudong de Shanghai a la ciudad de Shanghai. Fue inaugurado hace 16 años y desde entonces, solo se ha retrasado una hora en todos los miles de viajes que ha realizado. Un pequeño incendio por un cortocircuito hace 10 años obligó a retirar de circulación un tren sin que hubiera heridos. Podemos decir que funciona muy bien. En 2 minutos, el Maglev Transrapid, alcanza los 350 km/h y su velocidad máxima llega a 430 km/h.

China anunció que muy pronto entra en operación su primer tren Maglev de diseño y construcción propia, con una ventaja, y es que ahora una línea de Maglev chino, cuesta menos de la mitad de construir una línea subterránea de Metro, y se requiere de menos espacio para instalar los rieles Maglev que los de un Metro convencional, según informan los medios chinos. Esta primera versión comercial correrá a solo 120 km/h.

El Hiperloop, otra forma de levitación

Otra tecnología basada en principios diferentes está aún en desarrollo, es el Hiperloop de la empresa aeroespacial Space X, de los EU. El Hiperloop evita la levitación magnética y en su lugar busca una levitación por corriente de aire. Propiamente no es un tren, es un sistema de cápsulas individuales que viajan en un tubo de acero con un vacío parcial. Cada cápsula lleva su sistema de levitación a través de una corriente de aire que produce la propia cápsula. Hay un compresor en parte frontal que desplaza el aire por debajo y produce un colchón de aire de menos de 1.3 mm. Unos esquíes refuerzan el efecto del colchón.

Las cápsulas serán impulsadas por medio de un motor de inducción magnética lineal (los principios de funcionamiento de este motor de inducción aún son reservados porque este mismo motor se usa en la industria militar para disparar proyectiles en el arma que se denomina cañón de riel).

El motor dispara la cápsula y con ese sólo impulso inicial, viajará todo el trayecto igual que una bala. Un sistema similar de inducción al final del recorrido se encarga de frenar la cápsula. Teóricamente se alcanzará una velocidad de entre 970 km/h a 1,200 km/h, porque tampoco habrá fricción entre la cápsula y el tubo de transporte. Un grave inconveniente de este sistema es que solo puede recorrer trayectorias absolutamente rectas y éstas no se puede desviar ¡más de un milímetro!. Para los largos trayectos de miles de kilómetros, eso es muy difícil de lograr por los desplazamientos de suelo debido a los sismos y los fuertes vientos.

Otros problemas por resolver son la inseguridad inherente al perder el control de la cápsula en todo el trayecto. Tampoco está resuelta la molestia para el pasajero que deberá sufrir grandes fuerzas de aceleración estimadas en 0.5 G, (cercana a la que experimenta un astronauta en ascenso al espacio) y el enorme ruido por el paso de la columna de aire de sustentación que viaja casi 1,000 km/h. Sin embargo, el proyecto avanza rápido, con una fuerte inversión de capital privado.

La Franja y La Ruta unirán al continente euroasiático con el mundo

Pero en el primer párrafo hablamos del proyecto de escala global, La Franja y la Ruta. Pues bien, estos trenes rápidos de alta velocidad, son la columna vertebral de este proyecto de desarrollo propuesto por el gobierno chino en junio de 2013.

A pocas semanas del anuncio, se arrancó el proyecto desde el centro de Asia, con la idea de lograr una conectividad continental euroasiática y después mundial.

La Franja y la Ruta, es una nueva Ruta de la Seda; recuérdese la ancestral ruta comercial de la seda china que conocemos por el comerciante veneciano Marco Polo. Hay muchos tramos que ya se han completado y hay el compromiso de más de 60 naciones por integrarse. El 5 de febrero, de 2016, llegó el primer tren de carga a la región de Kaluga, cerca de Moscú, proveniente de China, en el marco del proyecto internacional Nueva Ruta de la Seda, un viaje de ¡casi 7,500 km!

En junio de 2013, también se anunció el inicio el proyecto de infraestructura la “Ruta de la Seda Marítima”, que de la misma forma que la Ruta de la Seda terrestre, hará que los barcos recorran los puertos y superpuertos acondicionados para un flujo importante de flota mercante llevando mercancías de un extremo a otro de Euroasia y de ahí para el mundo.

La Franja y la Ruta será recorrida por muchas líneas de tren de alta velocidad que van a ir cuadriculando el vasto territorio euroasiático en donde cada región o pueblo pueda subirse a esta locomotora de desarrollo. Será indispensable la ampliación de los puertos (como se acaba de hacer en el Puerto de Pireo en Grecia) para recibir el alto tráfico de los trenes. Iberoamérica ya debe de estar haciendo las adecuaciones y la nueva infraestructura si quiere conectarse a la Ruta de la Seda Marítima, esto se empezó a discutir en la última reunión de la CELAC (Comunidad de Estados Latinoamericanos y del Caribe) con China el pasado enero.

El Puente Terrestre Mundial

La Academia de Ciencias de Rusia, presentó hace una década el proyecto de unión del Estrecho de Bering por medio de túneles submarinos para unir Asia con América. Otros proyectos ya están terminados, en camino de ser construidos o ya dejaron de ser proyectos porque están terminados y en operación, como el Puente que une a Macao con Hong Kong (37 km por encima del mar y con dos islas artificiales). El Canal de Suez, en Egipto, recién ampliado permite el paso de grandes buques de los mares asiáticos al Mediterráneo, lo que permitirá conexión ferroviaria entre África y la Península Arábiga. Hay proyectos ya avanzados para unir por puentes ferroviarios, Europa y África, a través del estrecho de Gibraltar.

El Canal de la Mancha ya une al Reino Unido con Europa; el Puente Sajalin unirá a Japón y Rusia, en fin, estas son las primeras piezas para ensamblar el Puente Terrestre Mundial, que será la extensión natural de la Franja y la Ruta, propuesta por China hace apenas 5 años, basada en el principio histórico del “bienestar del otro” plasmado en el Acuerdo de Paz de Westfalia de 1648. Sobre este tema se elaborará un artículo futuro.

Artículo publicado en el Boletín BIIE Vol.05 No.10 – Febrero 2018 Segunda Quincena.

Analista político internacional con 30 años de experiencia, especializado en Ciencia, Tecnología e Inteligencia.

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