El transporte ferroviario es un tipo de transporte terrestre que consiste en una serie de vehículos o vagones guiados sobre un canal compuesto generalmente por rieles de acero, llamado vía férrea. Desde su aparición en la época moderna, es una de las creaciones más importantes del ser humano, ya que revolucionó el desplazamiento terrestre de pasajeros y mercancías.
¿Cuáles son los Tipos de Ferrocarriles?
-
Ferrocarril: este comprende el tren en sí, conformado por una locomotora y un conjunto de carga o pasajeros. Se clasifica en tres tipos, según su naturaleza:
-
- Tren regional o local: utilizado para distancias cortas a velocidades moderadas, como los destinados al transporte público o de bienes, y que emplea combustibles fósiles como diésel o gasoil.
- Tren de alta velocidad: versiones modernas y generalmente eléctricas de los trenes convencionales, capaces de alcanzar velocidades superiores a 200–250 km/h. Operan en vías especialmente diseñadas para adaptarse a altas velocidades. Un ejemplo pionero es el Shinkansen de Japón, conocido como el “tren bala”, que comenzó a operar en octubre de 1964, alcanzando velocidades de 240 km/h.
- Tren de levitación magnética: la última innovación busca utilizar fuerzas electromagnéticas para sustentar en el aire el cuerpo entero del tren.
- Subterráneo o metro: estos trenes urbanos se dedican exclusivamente al transporte de pasajeros, recorriendo ciudades a lo largo de estaciones numerosas.
- Tranvía: una variante urbana del tren que circula en la superficie de la ciudad, combinando características de ferrocarril y subterráneo.
- Funicular: un tipo de tranvía arrastrado por cables en terrenos montañosos o inestables, donde el vagón o contenedor cuelga del cable.
Historia del Transporte Ferroviario
La primera noticia acerca de un sistema de transporte sobre rieles nos remonta a una línea de tres kilómetros que seguía el camino Diolkos, siendo utilizada para desplazar botes sobre plataformas a lo largo del istmo de corinto durante el siglo VI A.C. Estas plataformas, impulsadas por esclavos, se desplazaban guiadas por hendiduras talladas en la piedra. Sorprendentemente, esta línea mantuvo su operatividad a lo largo de 600 años.
Los transportes sobre rieles resurgieron en Europa después de la alta edad media, empleando rieles de madera y siendo accionados mediante una cuerda de cáñamo movida por fuerza humana o animal. Esta línea, aunque completamente reemplazada por material moderno, aún permanece en servicio y es una de las más antiguas que se encuentran operativas.
Esta situación continuó hasta finales del siglo XVIII, cuando la creación de ciertas maquinarias posibilitó el desarrollo de este método de transporte:
- En 1769, james watt inventó la máquina de vapor, desencadenando una revolución industrial de alcance global, cuyos efectos perduran en la actualidad. El segundo evento crucial fue la fabricación de rieles de hierro: inicialmente de madera recubierta de chapa, luego de hierro forjado y finalmente de acero. El desarrollo de la máquina de vapor impulsó la idea de crear locomotoras de vapor capaces de remolcar trenes por líneas. Gracias a esto, Richard Trevithick en 1804 adaptó la máquina de vapor a una locomotora, probándola el 21 de febrero en gales. Fue capaz de remolcar cinco vagones con diez mil kilos de hierro y setenta personas a 8 km/h. La prueba tuvo un éxito relativo, ya que la locomotora rompió los frágiles rieles de chapa de hierro debido al peso, y se abandonó el invento.
- En 1811, John Blenkinsop diseñó la primera locomotora que operó con éxito entre Middleton y Leeds, donde se encontraba la vía férrea más antigua del mundo, establecida en 1758 para remolcar vagones con caballos. Esta locomotora de dos cilindros tenía dos ruedas dentadas que encajaban con los dientes de la vía, como precaución contra el deslizamiento.
- En 1825, se inauguró la primera línea férrea de Inglaterra entre una mina de carbón cerca de Darlington y el muelle de Stockton el 25 de septiembre.
- En 1826, se inauguró la Granite Railway, la primera línea férrea en estados unidos, para transportar granito desde quince, Massachusetts, hasta un muelle del río neponset en Milton.
- En 1829, se inauguró el 15 de septiembre la línea entre Liverpool y Manchester de 49,5 km, siendo el primer tren en transportar pasajeros y marcando el comienzo del ferrocarril moderno.
- En 1830, se estableció la primera línea férrea comercial en estados unidos entre Baltimore y Ohio, que contaba con el primer puente diseñado específicamente para ferrocarriles. A partir de entonces, el gran éxito de las locomotoras de vapor se extendió por todo el mundo.
- En 1837, el 19 de noviembre, se inauguró el primer ferrocarril en territorio español en cuba, conectando la habana y bejucal.
- En 1838, Rober Davidson inició las primeras pruebas con trenes eléctricos al construir un carruaje equipado con baterías capaz de alcanzar 6,4 km/h.
- En 1848, el 28 de octubre, se inauguró el primer ferrocarril de España, entre Barcelona y Mataró.
- En 1850, se inauguró el primer ferrocarril de américa latina en México, conectando Veracruz y san juan.
- En 1855, se estrenó en chile un tramo de la primera línea férrea de américa del sur, entre Copiapó y Valparaíso, la cual no completó sus 187 km hasta 1863. La locomotora fue apodada “la Copiapó”.
- En 1863, el 1 de enero, se inauguró en Londres el primer ferrocarril subterráneo.
- En 1879, Werner Von siemens construyó en Alemania la primera locomotora eléctrica.
- En 1890, se construyó en Suecia la primera línea ferroviaria no concebida para locomotoras de vapor, siendo la primera línea electrificada diseñada para ferrocarriles de suministro eléctrico.
- En 1939, se construyó en Milán el primer tren de alta velocidad del mundo, el ElettroTreno ETR 200, alcanzando una velocidad de 204 km/h.
- En 1964, se inauguró el primer tren bala o Shinkansen en Japón, conectando las ciudades de Tokio y Osaka. A partir de entonces, la alta velocidad se ha vuelto común en países como Francia, España, Alemania y China.
- En 1981, se inauguró el primer tren de alta velocidad en Francia, el TGV (del francés Train à Grande Vitesse, Tren de Alta Velocidad en español), entre París y Lyon.
- En los años 2000, se desarrolló la tecnología de levitación magnética.
¿Cómo Funcionan los Trenes?
El funcionamiento de este sistema se fundamenta en el desplazamiento de los vehículos conectados a la locomotora o vagón propulsor a lo largo de líneas o vías metálicas. Estas vías, dispuestas de manera paralela, definen las direcciones posibles, permitiendo trazar diversas rutas físicas para el movimiento.
El funcionamiento de este sistema varía según el tipo de tren, dividiéndose en tres categorías principales:
- Máquinas de vapor: pioneras en su construcción, estas locomotoras emplean la energía térmica de una cantidad específica de agua para generar energía mecánica. El ciclo de funcionamiento comienza al calentar agua en una caldera cerrada herméticamente, generando vapor que expande y empuja un pistón. Este movimiento lineal se convierte en circular a través de un sistema de biela-manivela, impulsando las ruedas del ferrocarril o el rotor de un generador eléctrico. Para controlar la potencia, se utilizan válvulas que regulan el flujo de vapor y evitan excesos de presión.
- Máquinas diésel: estas locomotoras emplean un motor de combustión interna, siendo el diésel su principal fuente de energía. La transmisión de energía suele ser mecánica, aunque en locomotoras de mayor potencia se opta por una transmisión eléctrica o hidráulica. En los cilindros de estos motores, el combustible diésel se atomiza mediante inyectores y se inflama con aire comprimido a alta temperatura, generando una explosión que impulsa el pistón y hace girar el cigüeñal.
- Máquinas eléctricas: estas locomotoras utilizan electricidad como fuente de energía, suministrada desde una fuente externa y aplicada directamente a los motores de tracción. Requiere la instalación de cableados eléctricos a lo largo de toda la vía ferroviaria. Este tipo de tren se basa en el principio del electromagnetismo, donde una corriente eléctrica que circula por una espira genera un campo magnético que interactúa con el de un imán.
Trenes de levitación magnética: la tecnología MAGLEV se basa en el principio de atracción y repulsión de campos electromagnéticos. La palabra “MAGLEV” deriva de la combinación de “magnético” y “levitación”. La levitación magnética, que implica que el tren pueda flotar en el aire, se logra a través de un sistema de suspensión electrodinámica. Tanto el tren como las vías cuentan con potentes electroimanes, permitiendo que la repulsión eleve el tren algunos centímetros sobre las vías.
Origen de las Vías del Transporte Ferroviario
Cuando los Stephenson diseñaron sus primeras locomotoras, se centraron en adaptarlas a las vías preexistentes en las instalaciones mineras donde trabajaban. No llevaron a cabo un estudio empírico sobre el ancho de vía más apropiado para un futuro desarrollo del sistema, sin considerar factores como la capacidad, la velocidad o el costo de construcción de nuevas vías. La elección del ancho de vía de 1435 milímetros no resultó de un cálculo empírico, sino de una decisión personal de los Stephenson. Otros ingenieros, incluyendo a Brunel, optaron por medidas diferentes sin que el gobierno británico estableciera normativas al respecto.
A lo largo del tiempo, se pasó de vías de madera a vías de hierro en el siglo XVII y luego a raíles de hierro y traviesas de madera en Sheffield. Inicialmente, las vagonetas eran tiradas por mulas o caballos. El ancho de vía estándar en la mayoría de los países, incluyendo estados unidos, es de 4 pies y 8,5 pulgadas (1435 milímetros), una medida que se deriva de las especificaciones originales de un carro de guerra romano imperial.
El éxito de la línea Liverpool-Manchester transformó el concepto de vías férreas, y se reconoció la necesidad de un control centralizado y sistemas de señalización para mantener la seguridad entre trenes. La intervención estatal se consideró crucial para elegir y unificar el ancho de vía. En 1914, Europa ya contaba con una extensa red ferroviaria, excepto en Escandinavia.
En pocos años, los ferrocarriles demostraron su superioridad sobre los canales en términos de velocidad, directividad y resistencia a las condiciones climáticas. En 1850, el continente americano ya tenía 14500 km de vías férreas, y en la década siguiente, los estados unidos superaron al resto del mundo con más de 48300 km construidos por empresas privadas.
Infraestructura del Transporte Ferroviario
La infraestructura ferroviaria comprende todos los elementos físicos por los cuales transcurre el sistema de trenes, ya sean de pasajeros, de mercancías o mixtos. Esto incluye instalaciones de electrificación, señalización, las propias vías, elementos de seguridad, estaciones de transporte de viajeros y terminales de transporte de mercancías.
La parte esencial de la infraestructura ferroviaria consiste en las vías, que básicamente están compuestas por carriles apoyados sobre traviesas dentro de una capa de balasto. La construcción de estas vías implica movimientos de suelos y la realización de obras de fábrica, como puentes, alcantarillas, muros de contención y drenajes, entre otros. Además de la infraestructura básica, se incorporan sistemas de señalización y, en el caso de líneas electrificadas, se instala el tendido eléctrico para alimentar las locomotoras. La vía actúa como una viga sobre un lecho elástico debido a su peso y al comportamiento del balasto, que sirve para apoyar, distribuir cargas y proporcionar contención.
Aunque la construcción de vías más anchas resulta más costosa, ofrece una mayor capacidad para los trenes y, sobre todo, una mayor estabilidad que facilita el desarrollo de altas velocidades. A pesar de estas ventajas significativas, la preferencia por la vía ancha de Brunel eventualmente cedió en favor de la vía estrecha de Stephenson, que hoy en día es considerada el estándar. Sin embargo, las repercusiones del debate inicial sobre el ancho de vía en los primeros pasos del sistema ferroviario aún se reflejan en la actualidad, ya que la entrevía de 1435 milímetros se utiliza en aproximadamente el 60% de los ferrocarriles a nivel mundial, mientras que el restante 40% emplea vías con separaciones entre carriles mayores o menores.
Elementos de la Infraestructura del Transporte Ferroviario
- Balasto: piedra triturada que se utiliza en la plataforma ferroviaria, colocada sobre la explanación de la línea, para soportar los raíles y las traviesas, recibir las cargas transmitidas por estos elementos y drenar el agua de lluvia. Su espesor es variable y generalmente se coloca sobre una capa de menor grosor llamada sub-balasto. El tamaño de las piedras trituradas varía entre 2 cm y 5 cm.
- Traviesa: elemento transversal al eje de la vía que mantiene unidos y a una distancia fija (galga) los dos carriles que conforman la vía, así como los une al balasto. Pueden fabricarse con diversos materiales, incluyendo madera, hierro y concreto.
- Tirafondos: tornillo de sujeción utilizado para fijar el elemento de fijación del carril a la traviesa.
- Carril: en las vías férreas, cada una de las barras de hierro o acero laminado que, formando dos líneas paralelas, sostienen y guían las locomotoras, vagones y coches que ruedan sobre ellas. Sinónimos de este término son riel o rail.
- Aparatos de vía: permiten la ramificación y el cruce de los itinerarios ferroviarios. Se distinguen varios tipos, como los desvíos que permiten la ramificación, las travesías que posibilitan la intersección y los cruzamientos, lugares donde dos vías se cruzan sin posibilidad de cambiar de una a otra.
- Catenaria: línea aérea de contacto tendida longitudinalmente sobre las vías que permite a los vehículos con pantógrafo la captación de potencia eléctrica.
- Señalización: sistema utilizado para controlar el tráfico ferroviario de manera segura, principalmente para evitar colisiones entre trenes.
- Ancho de vía: denominación dada a la separación entre los carriles, que debe coincidir con la separación entre ruedas del material rodante. Esta separación depende del tipo de carril y de las normas aplicables en el país.
¿Cuáles son los Principales Anchos de Vía?
El ancho de vía más utilizado es el internacional (1435 mm), el cual establece la diferencia entre la vía ancha y la vía estrecha.
Entre las vías anchas se encuentran: ruso (1520 mm), irlandés (1600 mm), ibérico (1668 mm), indio (1676 mm), Brunel (2140 mm).
En cuanto a las vías estrechas, se mencionan: escoces (1372 mm), del cabo (1067 mm), métrico (1000 mm), tres pies (914 mm), tres pies suecos (891 mm), imperial (762 mm), bosnio (760 mm), dos pies (610 mm), 600 milímetros (600 mm).
¿Cuáles son las Ventajas del Transporte Férreo?
El transporte ferroviario presenta diversas características que lo posicionan como uno de los modos de transporte más competitivos en comparación con otros. Entre estas características se destacan:
- Capacidad de recorrer grandes distancias a gran velocidad: el ferrocarril puede recorrer distancias considerablemente largas a velocidades superiores a las permitidas en carreteras o vías marítimas.
- Eficiencia en el consumo de combustible: el ferrocarril consume menos combustible en comparación con otros modos de transporte para recorrer la misma distancia, lo que lo hace más económico en términos de consumo de combustible por kilómetro recorrido.
- Capacidad de transportar varios vagones en un solo viaje: permite la operación de diferentes vagones en un solo viaje, lo que aumenta significativamente la capacidad de transportar grandes cantidades de mercancías, como containers de gran tonelaje.
- Menos problemas de tráfico: a diferencia del transporte por carretera, el ferrocarril no se ve afectado por problemas de tráfico, lo que contribuye a una mayor eficiencia en la planificación de los viajes y ahorra costos asociados a retrasos.
- Bajo impacto ambiental: es considerado uno de los medios de transporte de mercancías menos contaminantes y cuenta con un bajo índice de siniestralidad en comparación con otros modos, como la aviación.
Ventajas específicas del transporte ferroviario de mercancías:
- Seguridad: se caracteriza por un bajo índice de accidentes debido a la circulación por infraestructuras de uso único y la ausencia de adversidades directas.
- Resistencia a condiciones meteorológicas: a diferencia del transporte marítimo o aéreo, las inclemencias atmosféricas tienen un impacto limitado en el inicio y la puntualidad de los viajes ferroviarios.
- Alta velocidad y estabilidad: la infraestructura reservada y la ausencia de tráfico permiten mantener una velocidad alta y estable a lo largo de todo el trayecto.
- Presupuestos y tarifas estables: no suele experimentar grandes fluctuaciones de precios, en comparación con el transporte marítimo.
- Economía: es una alternativa económica para el transporte de productos a largas distancias, especialmente en trayectos internacionales.
- Baja huella de carbono: emite menos co2 en comparación con otros modos de transporte, siendo más amigable con el medio ambiente.
- Capacidad para cargas voluminosas: permite transportar tanto cargas sobredimensionadas como grandes cantidades de mercancías en un solo viaje.
¿Cuáles son las Desventajas del Transporte Férreo?
A pesar de las numerosas ventajas del transporte ferroviario, como cualquier modalidad, presenta ciertas limitaciones y desafíos:
- Restricciones de alto y ancho: los trenes, debido a su longitud, enfrentan dificultades para superar grandes desniveles. La solución común a este problema son los túneles, que permiten sortear barreras geográficas.
- Dependencia de infraestructuras: en algunos países, la infraestructura ferroviaria puede ser inexistente o limitada, lo que limita la disponibilidad y eficiencia del transporte ferroviario.
- Ancho de vías: diferencias en el ancho de vías entre países, como en el caso de España y Portugal en comparación con el resto de Europa, pueden generar la necesidad de trasbordar mercancías o utilizar vagones con ejes intercambiables, lo que implica pérdida de tiempo y costos adicionales.
- Limitaciones de alcance: la mercancía solo puede ser transportada hasta donde lleguen las vías, lo que significa que no puede llegar directamente a almacenes o centros de producción específicos.
- Necesidad de transporte complementario: para llevar la carga desde las vías hasta el destino final, es necesario utilizar otro medio de transporte, lo que agrega complejidad y costos adicionales.
- Costes de fricción: el transporte ferroviario a menudo depende de la carretera para realizar trasbordos, y estos costos, conocidos como costes de fricción, pueden ser significativos, representando entre un 25% y un 40% del gasto total del transporte ferroviario, según datos de Eurostat.
- Participación limitada: a pesar de sus ventajas, el ferrocarril representa solo el 5.2% del transporte de mercancías, según datos de Eurostat para el año 2014, lo que sugiere que su participación en el mercado es relativamente baja en comparación con otros modos de transporte.
Autor
Relacionado
¿Qué es un Estudio de Tránsito? y ¿Cómo hacerlo?