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20 mayo 2015

Trenes: el futuro sobre raíles

Futuro | Innovación | Movilidad | Sostenibilidad y ecología | Transporte
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603 kilómetros por hora es la última barrera que ha derribado, hasta ahora, la tecnología ferroviaria. Lo logró el pasado 21 de abril de 2015 el tren japonés modelo “L cero”, que funciona mediante levitación magnética por superconductores (SCMaglev). Este hito resume una tendencia tecnológica creciente y global. El tren, en velocidad, seguridad, eficiencia e impacto ecológico, toma velocidad para reinventarse en el siglo XXI.

Levitación a velocidad punta

El nuevo tren bala japonés unirá Tokyo y Nagoya en el 2027 en unos 40 minutos, alcanzando velocidades máximas de 500 kilómetros por hora. Mientras tanto, el prototipo ya ha batido el record mundial de velocidad ferroviaria, superando los 600 kilómetros por hora y manteniendo esa velocidad punta durante 11 segundos. Y la clave está, precisamente, en no tocar los raíles. La tecnología SCMaglev se basa en la suspensión electrodinámica, un fenómeno físico que se produce al provocar un campo magnético de repulsión entre dos objetos, que los mantiene separados.

SCMaglev L0 Series Crédito: JR Central

En el caso del tren bala esto significa que el vagón levita 10 centrímetros por encima de los raíles; es decir, no  hay fricción entre el tren y las vías que le haga perder velocidad. Para lograrlo, el chasis tiene acoplados una serie de imanes superconductores que generan un campo magnético. Las vías por las que circula el vehículo tienen instaladas unas bobinas que, al interactuar con el campo magnético, generan su propio campo por inducción. Debido a su disposición, estas bobinas logran un doble efecto: por un lado, hacer que el tren levite, y por otro lado, guiar y estabilizar su rumbo. La levitación del tren se produce a partir de los 150 kilómetros por hora y hasta ese momento, el tren circula sobre ruedas de goma.

El presente es híbrido… ¿y el futuro eléctrico?

Del ahorro en tiempo al ahorro en combustible. A finales de este mes, el 30 de mayo, un tren hibrido comenzará a recorrer las 20 estaciones que cubren 47,2 kilómetros de la línea Senseki-Tōhoku (también en Japón), a una velocidad máxima de 100 kilómetros por hora. La ventaja con respecto a un tren convencional, equipado con motores diesel, es que la emisión de óxidos de nitrógeno se ve reducida en un 60% y el consumo de diésel en torno al 10%. Será el quinto tren híbrido de la compañía nipona J-TREC en dar servicio en Japón. Pero es el primero interurbano, extendiendo así a la media distancia una tecnología que solo se aplicaba a los trenes de cercanías.

HB-E210 series Crédito: J-TREC

Los motores híbridos de estos trenes son similares a los de los coches. La mejora ecológica y de eficiencia la aportan dos baterías de litio de 15 kilovatios-hora por vagón. Las baterías cambian su comportamiento según el estado del tren. En parada, alimentan los sistemas auxiliares del tren. Durante la puesta en marcha, y mediante un inductor que transforma en alterna la corriente continua de las baterías, se arranca el tren con los motores diésel apagados; una vez el vehículo ha arrancado, los motores diesel comienzan a operar. El frenado del tren se aprovecha para recargar las baterías.

Los trenes híbridos son un primer paso para conseguir un menor impacto ecológico. Pero la apuesta de futuro a medio plazo sería el tren completamente eléctrico. A él aspira Reino Unido, que por primera vez en 50 años realizó un test con pasajeros a una locomotora eléctrica. Durante los pasados meses de enero y febrero de 2015, un protipo del proyecto IPEMU (Independently Powered Electrical Multiple Units) transportó pasajeros como parte de un plan de la red nacional de ferrocarril británica para reducir sus costes un 20%, además de frenar las emisiones dañinas a la atmósfera.

La alternativa verde del Hidrógeno

Cambiar diésel (un combustible fósil) por hidrógeno (un recurso renovable y no contaminante) es la vía alternativa que plantea la tecnología hydrail. La meta es usar el hidrógeno para producir energía eléctrica que alimente los trenes y tranvías del mañana. Las dos estrategias principales para conseguirlo son o bien quemar el hidrógeno o bien usarlo en una pila de combustible.

Prototipo de tranvía híbrido chino Crédito: Qingdao Sifang Co

La diferencia fundamental es que en el primer caso el hidrógeno se quema en un motor de explosión (como los de gasolina), produciendo un cierto grado de contaminación. En la pila de combustible, el hidrógeno reacciona químicamente con el oxígeno y en este caso los únicos residuos de la reacción son calor y agua, por lo que se considera que los vehículos que emplean esta tecnología (los FCEV) son de emisión cero, es decir, que no contaminan.

La tecnología hydrail está comenzando a salir de la pizarra y los tests. Aruba, una isla caribeña de las Antillas Holandesas, planea ser pionera este mismo año, implantando el primer servicio regular de tranvías de hidrógeno. Y el pasado 7 de abril, la compañía Ballard —que cotiza en el NASDAQ, el principal índice bursátil tecnológico— demostró en China con éxito su tecnología hydrail aplicada por primera vez en el mundo a un transporte masivo de pasajeros, un paso más allá del tranvía turístico de Aruba.

Revoluciones metropolitanas

500.000 pasajeros al día es la cifra que alcanzará el monorraíl de São Paulo, que será el de mayor capacidad y el más largo del mundo cuando se complete su construcción en 2016. 54 trenes de siete vagones (modelo INNOVIA 300 del fabricante Bombardier) recorrerán en 50 minutos los 27 kilómetros de la nueva Línea 15 del metro de São Paulo. Lo harán de manera completamente automatizada, sin conductor humano. Los pasajeros del monorraíl que usen la nueva línea de un extremo a otro se ahorrarán una hora y diez minutos de viaje, en comparación con el tiempo que les llevaría recorrer en coche ese mismo trayecto (dos horas).

Además, el ahorro del monorraíl se refleja también en la infraestructura ferroviaria. El uso de nuevos materiales (tomados de la aeronáutica), permite sistemas más ligeros, con lo que la construcción de las líneas resulta mucho más barata y energéticamente son un 10% más eficientes que un metro tradicional.

El monorraíl de São Paulo es solo uno de los proyectos actuales que buscan llevar la revolución tecnológica al transporte metropolitano. Londres se prepara para invertir cerca de 3.500 millones de euros en los nuevos vehículos para su metro. Totalmente automatizados, con puertas más grandes y con un mayor número de vagones articulados por tren, lo que permitirá eliminar uno de los riesgos más comunes en el metro: el vacío entre el filo del andén y la puerta del tren (como recuerda el famoso mensaje “Mind the gap” en el metro londinense) . Los nuevos trenes diseñados por la compañía PriestmanGoode aprovecharán su mayor movilidad para pegarse al andén y acabar con este peligro a dar un paso en falso. Puertas más grandes, capacidad para mayor número de pasajeros (entre un 25% y un 60% más) y pantallas digitales para actualizar la información en tiempo real también estarán incluidos.

Hyperloop, un “tren” llevado al límite

Difícilmente puede llamarse tren al nuevo proyecto del emprendedor Elon Musk (cofundador de PayPal y Tesla Motors), que lo definió como “un cruce entre el Concorde, un cañón de riel y el hockey de aire” cuando desveló en 2013 su propuesta de un nuevo medio de transporte. Pero la envergadura de la idea se explica mucho mejor en cifras: cubrir los 616 kilómetros que separan San Francisco de Los Ángeles en 30 minutos. Es decir, circular a velocidades transónicas, aquellas que se encuentran al filo de lo supersónico (la barrera del sonido se rompe a los 1234,8 kilómetros por hora).

Diagramas de concepto del Hyperloop. Crédito: Hyperloop Technologies

El milagro tecnológico sería posible gracias a tratar el tren como un proyectil, que circularía por un tubo de cuasi vacío. En la parte delantera del vehículo, un gigantesco ventilador absorbería el aire para evitar que reduzca la velocidad y provoque turbulencias. El tubo de cuasi vacío ayudaría a alcanzar las grandes velocidades ofreciendo una milésima de la presión atmosférica a nivel del mar. Y para la propulsión, la misma filosofía que el maglev: un campo electromagnético de repulsión que eliminaría el rozamiento al hacer levitar el ferrocarril.

La ambición del hyperloop es cambiar toda la economía mundial. Cruzar el Pacífico en una noche para transportar mercancías de Estados Unidos a China. Ciudades distantes simplificadas como puntos de una línea de metro intercontinental (aún imaginaria). Las pretensiones del proyecto contrastan con el escepticismo ante su viabilidad técnica y económica. Pero Elon Musk va en serio con esta nueva aventura tecnológica que comenzará en el californiano Valle Quay, ya que la compañía Hyperloop Transportation Technologies ha conseguido el primer acuerdo comercial para la construcción de este sueño. El primer hyperloop será un tren con un recorrido de solo 8 kilómetros (aún está sin decidir si en trayectoria circular o lineal) y a velocidades mucho más modestas y servirá como medio de transporte de la proyectada ciudad verde que se construirá en el valle.

Ángel Luis Sucasas para Ventana a Conocimiento

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