Cuando pensamos en un tren la primera imagen que viene a nuestra mente quizás sea una maquina imponente que humea por todos lados. No es para menos, pues el tren es una máquina poderosa que ha tenido un gran impacto en la historia y desarrollo de la humanidad.
Desde 1804 cuando Richard Trevithick inventó la primera locomotora a vapor, pasando por los modelos de George Stephenson hasta la actualidad, esta formidable máquina sigue beneficiándonos en nuestro día a día. Conozcamos un poco de su historia y evolución.
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Características del tren
El tren es un medio de transporte masivo, tanto de personas como de carga, que consta de una determinada cantidad de vagones unidos entre sí. El vagón principal, o locomotora, es el encargado de remolcar los demás vagones; muchos sistemas de tren usan una en cada extremo como configuración push-pull.
Estas locomotoras son dirigidas por un mismo operador, el cual puede conducirlas desde cualquiera de sus extremos. Los trenes realizan sus recorridos por vías fijas ya establecidas, siendo características dos formas en particular.
La principal es a través de rieles compuestos de barras metálicas sobre las cuales las ruedas realizan el recorrido. La segunda forma es mediante levitación magnética, la cual se logra con el uso de imanes tanto en la vía como en el tren. El magnetismo provoca que el tren se mantenga suspendido, permitiendo usar esta misma fuerza para propulsarlo y dirigirlo.
El tren y sus diversas tecnologías
Desde su invención con el modelo de Trevithick, el tren ha utilizado diversas tecnologías con el fin de generar la energía necesaria para su funcionamiento. Por lo cual uno de los principales rasgos característicos de los trenes es la forma de propulsión de su material rodante.
Estos, con el pasar del tiempo han ido mejorando, reportando mayores beneficios en su funcionamiento. Analicemos las diferentes tecnologías usadas para movilizar estas grandes máquinas.
El tren a vapor
Este tren funciona con la combustión generalmente de carbón, aunque también se emplea el uso de otros combustibles. Este es arrojado en una caldera, la cual calienta el agua de la parte superior haciendo que esta hierva y genere vapor.
El vapor se almacena en el domo y es enviado por un regulador a la válvula deslizante ubicada sobre el pistón. El mecanismo sistemático de la válvula generalmente cuenta con un orificio de alimentación, uno de salida y dos de inyección al pistón.
Mediante este mecanismo la válvula puede llenar y vaciar el vapor de agua para mantener en funcionamiento el mecanismo del pistón. La presión del vapor que entra en la zona vacía comienza a empujar el pistón que acciona el movimiento de la biela.
Esta está unida a las ruedas de la locomotora realizando el movimiento simultáneo de las mismas. Debido a que el agua se evapora este debe reabastecerse periódicamente, por ello las locomotoras tienen un depósito de agua y combustible en el tender.
El tren a Diesel
Son locomotoras que emplean como unidad de potencia un motor de combustión interna, generalmente de dos tiempos que utiliza gasoil como combustible. Estos motores son los más indicados para usos pesados ofreciendo mejores resultados que el sistema de tracción a vapor.
Además, brinda una mejor relación en cuanto a consumo y movimiento. Lo que deriva en un mejor aprovechamiento de la energía, siendo más limpios y económicos.
El tren a Diesel eléctrico
Esta locomotora emplea un motor Diesel que acciona el movimiento de un generador eléctrico. La energía eléctrica que genera es enviada a los motores de tracción, los cuales están acoplados a las ruedas mediante engranajes.
Además, el motor cuenta con la potencia necesaria para accionar generadores auxiliares de los cuales se obtiene la energía para accionar equipos auxiliares.
Generalmente, estas locomotoras cuentan con un generador de electricidad a tensión constante y uno de tensión variable y magnitud. Estas permiten suministrar electricidad a la iluminación, los compresores de freno, baterías ventiladores, regular la potencia, etc.
El almacenamiento de la electricidad se realiza en baterías eléctricas las cuales se recargan con el motor o se pueden sustituir. También a través de supercondensadores, que en cuestión de minutos se recargan, algo que se realiza generalmente en las distintas paradas del tren.
Trenes Diesel hidráulicos
Emplean una combinación de motor Diesel con una transmisión hidráulica, con la cual se varía y también amplifica el par de fuerzas del motor. El movimiento se logra mediante la transmisión de energía a través de un fluido, generalmente aceite, que está dentro del circuito.
La bomba hidráulica transmite la energía cinética que acciona los mecanismos de los émbolos situados en las ruedas del tren, produciendo su movimiento.
Trenes eléctricos
Utilizan energía eléctrica, la cual obtiene de forma constante y directa de una fuente externa, generalmente de tipo catenaria y tercer riel. La instalación catenaria es aquella que emplea un cableado aéreo, siendo el polo positivo, que transmite la energía al tren por medio del pantógrafo. La energía luego regresa a la subestación por medio de los rieles, los cuales funcionan como el polo negativo.
La alimentación por tercer riel se logra mediante un frotador que hace contacto con un riel rígido. Este se ubica a un lado o en el centro del andén y se usa como polo positivo de la configuración. El polo negativo serían los rieles por donde transita el tren.
La energía eléctrica es aplicada de forma directa sobre los motores de tracción, los cuales generan el movimiento del tren. La configuración aplicada varía mucho del entorno sobre el cual transitará el tren, debido al espacio necesario para la instalación.
Es un medio mucho más limpio y eficaz en el aprovechamiento de la energía, la cual resulta renovable. Debido a su alto costo de instalación suele ser aplicado en lugares con mucho tráfico de personas.
Trenes de levitación magnética
También conocidos como trenes maglev, utilizan un gran número de imanes para su suspensión y la propulsión. El tren utiliza las espirales de metal ubicados en las vías, los cuales cambian la polaridad de los imanes impulsándolo.
Esto también crea una suspensión de 10 cm, cuya única fricción es el aire; dicha fricción se reduce con su aerodinámica. Gracias a ello, este sistema puede alcanzar altísimas velocidades y mejor confort, aprovechando al máximo el uso de energía. Lamentablemente, aunque la energía se aprovecha al máximo, requiere un alto consumo en la polarización de los imanes.
A pesar de los beneficios de este sistema, su aplicación comercial se ha visto afectada por diversos factores. En primer lugar, podemos destacar el alto costo que representa montar la infraestructura necesaria para su funcionamiento. Además de los costos de consumo, lo que ha llevado a algunos países a no optar por su implementación y desarrollar otras tecnologías.
Transporte ferroviario
El uso de carriles como transporte data del siglo VI a.C. Sin embargo, la idea de usar trenes como medio de transporte está muy influida por las minas europeas. En ellas se empleaban vagonetas que se desplazaban por una vía de línea estrecha, trasladando los minerales obtenidos de la mina.
Esta idea con el pasar del tiempo fue evolucionando hasta la aparición del motor de vapor, el cual facilitó la construcción de locomotoras. No fue hasta 1830 cuando se inaugura la primera línea ferroviaria interurbana conectando Liverpool con Manchester.
Ese mismo año, en Estados Unidos también se inaugura el tramo entre Baltimore y Ohio, derivando en un éxito que impulsó su implementación mundialmente. Los sucesos de la Segunda Guerra Mundial llevaron a que las locomotoras a vapor incrementaran sus costos. Pero el desarrollo de motores de combustión de la época facilitó la reducción de costo y mejora de rendimiento en las locomotoras.
De la tecnología a vapor a los motores Diesel
Las compañías ferroviarias se beneficiaron al migrar de la tecnología a vapor a la implementación de motores Diesel. Se empezaron a construir una gran escala de autovías y automóviles, lo que redujo la popularidad del uso de trenes para transporte.
Las vías y autobuses conllevaron a la sustitución de los tranvías, los cuales fueron desmantelados. Un suceso bastante polémico ya que muchas de las compañías de tranvía de Estados Unidos fueron compradas por compañías automovilísticas y petroleras.
Pero el tren se convirtió nuevamente en una excelente alternativa en el transporte masivo de personas y mercancía. Esto gracias a factores como la crisis petrolera del 73, el uso de contenedores para el traslado de mercancías y la implementación del transporte subterráneo.
Llevando la aplicación del transporte ferroviario de formas muy diversas en la actualidad, siendo los más comunes los siguientes.
Ferrocarriles
Los ferrocarriles son el sistema más completo de trenes, los cuales constan de una locomotora con una cantidad de vagones para carga o pasajero. Se emplean para traslados por la ciudad o para desplazarse entre distintas ciudades.
Algunos incluso alcanzan altas velocidades, generalmente usados en tramos con distancias muy largas, haciendo que su recorrido solo tome minutos.
Los trenes de carga usan distintos tipos de vagones para transportar diversos materiales. Se clasifican principalmente en furgones, góndolas, tolvas, tráilers y carros tanque, entre otros.
En países como Estados Unidos el ferrocarril es más usado para el transporte de carga que de pasajeros. Por ello, es capaz de mover más toneladas por kilómetro que los camiones, llegando a transportar 1700 millones de toneladas anuales.
Metro o Subterráneo
Es el tren urbano que atraviesa las distintas zonas de una ciudad, conectándolas entre sí por vías subterráneas o superficiales. La construcción del sistema se logra a través de distintos tramos y líneas que se conectan entre sí.
A lo largo de estas, se desplazan de forma sincronizada diversos trenes realizando paradas en las estaciones. Estas se encuentran a una distancia no muy larga de la otra a lo largo del tramo de la línea.
Resulta ser una excelente alternativa en las principales metrópolis debido a su capacidad para trasladar grandes cantidades de personas rápidamente. Aunque debido a la gran cantidad de población, en horas pico pudiera abarrotarse afectando la comodidad de los usuarios.
Sin embargo, la rapidez, el costo accesible y la facilidad de acceso a las áreas más importantes son innegables. Posicionándolo como un mejor servicio en comparación con el transporte automovilístico.
Tranvía
Este medio de transporte se caracteriza por ser un tren pequeño que transita por las calles de las zonas urbanas. Su circulación se realiza por medio de rieles que, generalmente, no cuentan con un canal exclusivo de la calle para dicho medio.
A pesar de que la invención del automóvil llevó a su casi extinción, actualmente se encuentra en auge su implementación. Debido a la propia saturación del transporte por la gran cantidad de vehículos, el tranvía ha tenido un éxito rotundo en las ciudades europeas.
El tranvía se ha convertido en una solución que garantiza el transporte y la conservación del ambiente. Gracias al desarrollo de la tecnología, el servicio que presta este medio es de altísima calidad, accesibilidad, regularidad y rapidez. Presenta un menor consumo energético que el metro, ya que al ir por la superficie se aprovecha la luz natural.
Funicular
Es un pequeño ferrocarril que se utiliza para sortear pendientes muy inclinadas. El sistema está conformado por dos pequeños trenes que circulan en una vía corta. Estos no tienen una capacidad de movimiento propia, pues están unidos por un cable alrededor de una polea.
La polea se encarga de la tracción haciendo que mientras un tren baja el otro sube. De este modo se aprovechan las diversas fuerzas que generan el movimiento de ambos trenes. A pesar de que su movimiento depende de la polea, los trenes cuentan con frenos propios de emergencia ante una falla del cable.
Tren transiberiano
Es el recorrido ferroviario más largo del mundo que va desde Rusia con conexiones a China y Mongolia. La longitud del recorrido es de 9288 km con una duración de viaje de aproximadamente 7 días. Su construcción empezó a mediados del siglo XIX aprovechando el auge de las locomotoras.
Se constituyó en una solución ideal a las dificultades de transporte por las duras condiciones de Siberia. El tren está en funcionamiento desde 1904, usado por los rusos, chinos y mongoles para trasladarse por sus territorios. El ancho de vía en China es diferente por lo cual para poder cruzar la frontera se deben colocar otros bogíes al vagón.
Debido a lo extenso del recorrido, cuenta con vagones restaurantes y los pasajeros van en vagones dormitorios. La comodidad y demás servicios dependen del tipo de tren, así como de la categoría que se elige al comprar el boleto.
Ventajas y desventajas del tren
Entre las principales ventajas del transporte ferroviario tenemos:
- Facilidad para transportar una gran cantidad, tanto de personas como de carga, en un solo viaje.
- Costos accesibles debido a las cantidades que se pueden transportar, lo que permite reducir los gastos de operación.
- Bajas tasas de fallas o accidente, garantizando la seguridad en el traslado.
- Rapidez y acceso de su servicio, debido a que no cuenta con problemas de tráfico.
- Reducción de la contaminación, sobre todo en trenes eléctricos, los cuales también reducen la contaminación sónica al ser más silenciosos
Por otro lado, las desventajas son:
- Dependencia de una gran infraestructura, la cual en muchos países no se implementa por su alto costo.
- Los accidentes, aunque son pocos comunes, llegan a reportar innumerables daños, pudiendo incluso suspender el sistema.
- Tiempo de espera para la carga y descarga de mercancías en comparación con el transporte motor.
- Flexibilización de su recorrido, recorriendo una línea y estaciones establecidas, imposibilitando el transporte puerta a puerta.
Trenes más rápidos del mundo
En la siguiente lista encontrarás el tren más rápido del mundo y los que le siguen a este en velocidad.
- Shinkansen L0: un tren japonés de levitación magnética que ostenta el record mundial al alcanzar 604 Km/h.
- Shanghai Maglev: un tren de levitación magnética de fabricación alemana usado en china que alcanza los 431 Km/h.
- Hemu-430X: tren desarrollado en Corea del Sur capaz de alcanzar 420 Km/h de velocidad máxima.
- Frecciarossa 1000: tren de alta velocidad de fabricación italiana que alcanza una velocidad máxima de 400 Km/h.
Trenes más lujosos del mundo
Estos son los trenes que ostenta de mayores lujos en sus servicios.
- Venice Simplon-Orient-Express: es un tren lujoso que va de Londres a Venecia, atravesando otras ciudades importantes. Su boleto cuesta de 2700 euros, cuenta con vagones antiguos pero glamorosos y lujosos, y un restaurant con comidas 5 estrellas.
- Seven Stars in Kyushu: un tren de lujo ubicado en la isla Kyushu, Japon. Su tarifa es de 5400 dólares con vagones lujosos y una decoración clásica, incluyendo hasta un paseo en ferry
- The Ghan: lujoso tren cuyo recorrido va desde Adelaida a Darwin en Australia. Cuenta con habitaciones lujosas, un restaurant y su servicio incluye música en vivo y excursiones por un precio de 1800 euros
- Maharajas’ Express: ubicado en La India, es un tren que ganó 7 veces seguida la votación al tren más lujoso desde 2012 al 2018. Su mayor tarifa es de 23700 dólares, con suites que cuentan con minibar, comedores con platos que tienen orillo de oro y copas de swaroski.
Los trenes más peligrosos del mundo
Aunque el tren es un medio de transporte bastante seguro, algunos de ellos están ubicados en lugares extremos, convirtiéndolos en los trenes más peligrosos.
- El tren Nariz del Diablo en Ecuador: El cual realiza un recorrido en zigzag por una pendiente casi perpendicular en un tramo muy estrecho, a 2700 metros sobre el nivel del mar
- El tren a las nubes en argentina: un tren turístico que realiza un recorrido por la cordillera de los andes. Su vía está compuesta por viaductos de más de 200 metros con profundidades que te dejan sin aliento.
- Ferrocarril Qinghai-Tíbet: conecta China con el Tibet este tren enfrenta condiciones climáticas extremas y un recorrido por alturas de más de 4000 metros.
- Tren Pamban Bridge en La India: atraviesa un puente marítimo de 2 Km, enfrentando fuertes corrientes e incluso ciclones.
Los trenes más altos del mundo
Hay trenes ubicados a alturas realmente increíbles, estos son los más altos del mundo.
- El ferrocarril Qinghai-Tíbet: cuyo recorrido alcanza un punto máximo de altura de 5072 metros, por lo que es reconocido como el camino al cielo.
- El tren de Lima a Huancayo: en cuyo recorrido de 172 km el tren alcanza 4835 metros de altura en su punto más alto.
- El tren a las nubes en Salta, Argentina: que realiza un recorrido a una altura de 4200 metros.
- El Ferrocarril Jungfrau: un tren de cremallera ascendente, el cual atraviesa el monte Eiger alcanzando una altura de 3454 metros.
Los trenes más largos del mundo
Por último, estos son los trenes más largos de la Tierra.
- Tren de carga de Transnet Freight Rail en Sudáfrica: que transportó 375 vagones de manganeso alcanzando más de 4 km de longitud.
- Tren de Hierro en Mauritania: el cual lleva una carga de 210 vagones por un tramo de 703 kilómetros.
- The Ghan en Australia: con 44 vagones y más de 1km de longitud es el tren de pasajeros más largo del mundo
Tecnología en desarrollo
El costo que genera implementar la levitación magnética como energía propulsora del tren es altísimo. Por esa razón, se han propuesto diferentes formas de propulsión, las cuales se encuentran en pleno proceso de investigación.
Entre estas podemos destacar locomotoras impulsadas por motores de célula de hidrogeno en vez de los motores Diesel, siendo una propuesta bastante ecológica. Así como trenes que arrastren una gran cantidad de vehículos, como en el Eurotunel, para descongestionar las autopistas.
Sin duda, desde su invención, el tren sigue influyendo en la vida de los seres humanos, manteniendo su utilidad en nuestras vidas. Se han convertido en la solución ante el creciente aumento de la población y su necesidad de movilización.
El tren reduce significativamente el impacto ambiental que genera el uso de vehículos y aviones para estas labores. Al grado de que su implementación se extiende cada día más a nivel mundial.
Bibliografía:
https://es.wikipedia.org/wiki/Tren
https://es.wikipedia.org/wiki/Locomotora_de_vapor
www.youtube.com/watch?v=xnClSss50pI
www.youtube.com/watch?v=9476ZxFxI_Q
http://comofuncionanlostrenes.blogspot.com/2013/03/locomotoras-diesel.html
www.truecalia.com/blog/funciona-tren-levitacion-magnetica/
https://es.wikipedia.org/wiki/Gran_esc%C3%A1ndalo_del_tranv%C3%ADa_de_Estados_Unidos#Versiones
https://es.wikipedia.org/wiki/Ferrocarril#Tipos_y_variantes
https://es.wikipedia.org/wiki/Tranv%C3%ADa
https://definicion.de/funicular/
www.sertrans.es/trasporte-terrestre/ventajas-desventajas-transporte-ferroviario-mercancias/
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