1. INTRODUCCIÓN
Comenzando por las locomotoras
a vapor y terminando por los modernos automotores, la historia del material
móvil motor ferroviario ve su máxima expansión en los dos últimos siglos,
pasando a lo largo de su evolución por distintos tipos de máquinas alimentadas
por diversas fuentes de energía.
Pasamos a continuación a
ahondar en la evolución histórica de éste material móvil.
2. TRACCIÓN VAPOR
Una
locomotora de vapor es una máquina que, mediante la combustión de un elemento (carbón, fueloil, madera, biomasa, etc.) en
una caldera, calienta agua, el vapor resultante de la ebullición de ésta genera
presión y mueve pistones que impulsan las ruedas mediante un juego de bielas (por esta razón se
llaman motores de combustión externa). Las locomotoras debían ser reabastecidas
de agua cada determinado tiempo, ya que sin ella no funcionaría el sistema.
Las
locomotoras de vapor fueron la forma dominante de tracción en los ferrocarriles hasta que a mediados del siglo XX fueron reemplazadas por las locomotoras diésel y eléctricas.
El desarrollo del motor
de vapor impulsó la idea de crear locomotoras de vapor que pudieran arrastrar trenes por carriles de
hierro. Los primeros
ferrocarriles empleaban caballerías para arrastrar carros sobre rieles. Cuando se
desarrollaron las máquinas de vapor, se trató de aplicarlas al ferrocarril. Los
primeros intentos tuvieron lugar en Gran Bretaña; así, por ejemplo, Richard Trevithick construyó una locomotora
en 1804. Esta máquina tenía un
solo cilindro, disponía de un volante de inercia y la transmisión de fuerza a las
ruedas se realizaba por engranajes. La locomotora de Trevithick no fue
incorporada al ferrocarril debido a que los raíles de hierro fundido no
soportaron el peso de la máquina y se dañaron en los tres viajes de prueba.
Se continuó utilizando la
fuerza animal para el arrastre de los vagones, hasta que la escasez de caballos
y sus altos costes a consecuencia de las guerras napoleónicas obligan a emplear
de nuevo las locomotoras. Finalmente en 1812 Matthew Murray diseña y construye la locomotora Salamanca.
En 1825, George Stephenson construyó la Locomotion para
la línea entre Stockton y Darlington, al noreste de Inglaterra, que fue la primera locomotora de vapor que
arrastró trenes de transporte público.
En 1830 se
inauguró la primera línea de ferrocarril interurbano, la línea entre Liverpool y Manchester. La vía utilizada era del mismo tipo que
otras anteriores, como la del ferrocarril entre Stockton y Darlington. Su ancho era de 1.435 mm, actualmente conocido como ancho internacional ya que
es utilizado por aproximadamente el 60% de los ferrocarriles actuales.
En los años siguientes, el
éxito de las locomotoras de vapor hizo que las líneas de ferrocarril y las
locomotoras se extendieran por todo el mundo.
La primera línea
ferroviaria española comenzó a circular entre Barcelona y Mataró en 1848.El
ferrocarril era todo un símbolo de progreso. Era un medio de trasporte cómodo y
barato. Sin embargo, la tracción a
vapor sólo permitía alcanzar velocidades relativamente reducidas y el consumo
de combustible era muy elevado, necesitando, además, un ténder para transportarlo, lo que suponía un peso muerto añadido
al tren. Aún así, el
ferrocarril facilitó los desplazamientos de las personas y los intercambios
comerciales.
El ferrocarril
además supuso un cambio en la forma de vida. La ampliación de las fábricas
favoreció una revolución en la industria. Comenzaba una época de grandes
cambios.
3. TRACCIÓN ELÉCTRICA
La tracción
eléctrica ya era considerada en los años 50 del pasado siglo la solución con
más futuro, pero tenía aún un cierto grado de estancamiento.
Las locomotoras
eléctricas son aquellas que utilizan como fuente de energía la energía eléctrica proveniente de una fuente externa,
para aplicarla directamente a motores de tracción eléctricos.
Las locomotoras
eléctricas requieren la instalación de cables eléctricos de alimentación a lo
largo de todo el recorrido, que se sitúan a una altura por encima de los trenes
a fin de evitar accidentes. Esta instalación se conoce como catenaria. Las locomotoras toman la
electricidad por un trole, que es mayoritariamente conocido como pantógrafo. En otros casos, pueden tomar la
corriente de la propia vía (se requiere que haya al menos un carril
electrificado), sin necesidad de catenaria ni de pantógrafo.
El coste de la
instalación de alimentación hace que la tracción eléctrica solamente sea
rentable en líneas de mucho tráfico, o bien en vías con gran parte del
recorrido en túnel bajo montañas o por debajo del mar, con
dificultades para la toma de aire para la combustión de los otros tipos de motor.
Inicialmente, el desarrollo de
las locomotoras eléctricas fue motivado por el incremento de túneles,
particularmente en las áreas urbanas. El humo de las locomotoras de vapor era nocivo, y la
Administración Pública comenzó a prohibir su uso dentro de sus límites. De esta
forma, el primer trabajo exitoso fue en el ferrocarril subterráneo City and
South London Railway en el Reino Unido. La electricidad se
volvió rápidamente la opción elegida para los subterráneos. Los trenes
subterráneos y elevados generalmente usaban vapor hasta que fueron obligados a
convertirse.
En 1894, el ingeniero húngaro KálmánKandó desarrolló
motores de corriente alterna trifásica de alto voltaje y generadores para
locomotoras eléctricas. En 1915, formuló el principio de que las líneas
ferroviarias principales sólo podían ser exitosas si podían usar, por medio de simples
subestaciones transformadoras, directamente la frecuencia estándar de la red
pública.
La primera electrificación de
una línea principal fue en 1895.
Algunas de las ventajas que
ofrecía la electrificación eran: mejores prestaciones, menores costes de
mantenimiento, y menor coste de la energía eléctrica para las locomotoras.
Sin embargo, el coste de la
infraestructura (subestaciones, sistemas de control…) era la principal desventaja
de la electrificación.
4. TRACCIÓN DIESEL
En cuanto a la
tracción diesel su mayor reto se encontraba en la forma de transmitir el
esfuerzo motor, lo que limitaba su utilización a pequeñas potencias válidas
para locomotoras de maniobras. Sin embargo, cuando en Alemania se desarrolla
con éxito la transmisión hidráulica, se desbloquea la situación, llegándose a
construir locomotoras diesel de hasta 4.000 CV.
En Estados Unidos,
de forma contraria a lo que luego sucedió a finales del siglo XX, el desarrollo
se centró más en la tracción eléctrica y, en cuanto a locomotoras, se desarrollaron
los proyectos basados en tracción diesel-eléctrica, acoplando, como veremos,
generadores eléctricos a los motores diesel para alimentar a los motores eléctricos
de tracción. Estos desarrollos hacen que, a partir de los años 50, la tracción a vapor
vaya perdiendo terreno.
Las locomotoras
diésel son aquellas que utilizan como fuente de energía la producida por un motor de combustión
interna de ciclo diésel, estos motores pueden ser de
dos o cuatro tiempos, siendo muy utilizados los de dos tiempos. La trasmisión
de la potencia se realiza con transmisión mecánica convencional en pequeñas
locomotoras de maniobra, ferrobuses, automotores y máquinas auxiliares. En locomotoras
de mayor potencia, la transmisión mecánica no es adecuada y se sustituye por la
trasmisión hidráulica o eléctrica.
En 1912 se construye
la primera locomotora diesel del mundo de gran potencia (en
Prusia) y fue a partir de entonces cuando se inicia el constante
desarrollo de la tracción diesel.
Debido a la crisis ferroviaria que sufren las
compañías y a la competencia del transporte por carretera en España, alrededor
de los años treinta, se buscó minimizar los gastos de la explotación, sobre
todo en líneas secundarias; una solución fue sustituir los antieconómicos
trenes de vapor por otros de tracción diesel.
Los primeros intentos de
introducir la tracción diesel en vía estrecha en España datan
de 1908, mientras que para la vía ancha el motor de explosión se aplicó
por primera vez en 1921.
La Guerra Civil pospuso el
desarrollo de la tracción diesel en España hasta la década de los cincuenta. De
esta manera, es a partir de los años sesenta, a través del Plan de
Modernización de RENFE cuando se sustituirán progresivamente las locomotoras de
vapor por las locomotoras diesel. El uso del diesel se va a producir en España
a través de tres tipos de trenes: los tractores de maniobras, las locomotoras
de línea y los trenes diesel de viajeros para servicios diurnos.
El 23
de Junio de 1975 quedó en España fuera de servicio comercial de viajeros
la última locomotora de vapor, la Mikado 141 F-2348, con lo
que se dio por terminada la época del vapor en nuestro país.
La locomotora Diésel-Eléctrica (también llamada híbrida eléctrica) consiste
básicamente en dos componentes: un motor diésel que mueve un generador eléctrico, y varios motores eléctricos (conocidos como motores de tracción) que comunican a
las ruedas la fuerza tractora y que mueven la locomotora.
La aparición
de las locomotoras diésel-eléctricas en la primera parte del Siglo XX aceleró
el final de las locomotoras de vapor, no obstante, se
emplearon en América del Norte y Europa hasta mediados del siglo y continuaron
siendo utilizadas en otros países hasta el final del Siglo XX.
La
instalación eléctrica es más costosa que la diesel, debido al elevado gasto que
supone la electrificación de la línea. Sin embargo, en la tracción eléctrica se
disminuye la contaminación acústica, desarrollan mayores potencias y tienen
mejores prestaciones en el caso de rampas pronunciadas. Además, las locomotoras
eléctricas son más seguras en túneles y tramos subterráneos, y la duración del motor
eléctrico es mayor.
No
podemos olvidar el apartado ecológico, en el cual es preferible la opción
eléctrica debido a que la electricidad es una fuente energética más limpia que
el gasoil.
Las
locomotoras diésel-hidráulicas utilizan un sistema de turbinas hidráulicas acopladas entre sí. El mecanismo permite hacer llegar
la potencia de forma gradual desde el motor girando permanentemente hacia las
ruedas que parten de parado. El principal inconveniente de este sistema es la
incapacidad de mover cargas muy grandes, por lo que se usa principalmente en automotores.
5. AUTOMOTORES
A
finales de los años 70 surgen los automotores. Se denomina automotor (también
conocido como coche motor) a una unidad ferroviaria autopropulsada por un motor diésel, eléctrico o híbrido diésel-eléctrico. Por lo general
están compuestos por 2 a 4 unidades (coches) semi-permanentemente unidos y
articulados.
Los
automotores nacieron por emulación de los autobuses. Se trataba en general de
un único vehículo (en principio unidireccional y posteriormente dotado de
cabinas en ambos extremos) que llevaba viajeros y que era movido por un pequeño
motor térmico. Estos vehículos eran muy apropiados en los primeros años del
ferrocarril para rutas en las que no había muchos viajeros, y por lo tanto las
potencias necesarias no eran muy grandes, y así́ podía instalarse el motor en
el propio vehículo en el cual se transportaban los viajeros.
El
aumento de la demanda hizo que a estos automotores se añadiesen posteriormente
algunos remolques: primero sin cabina de conducción y sin posibilidad de paso
de viajeros; más adelante los remolques disponían de paso de viajeros y
cabina de conducción en el extremo. Circulaban automotores diésel con hasta
tres y cuatro remolques.
Los
vehículos autopropulsados para servicios de medias y largas distancias han
tenido también extendida aplicación en España, lo que sin embargo no ha
ocurrido en otros países de nuestro entorno.
Los
beneficios que nos aportan los automotores son los siguientes: posible acople
de varios conjuntos de vehículos remolques o autopropulsados, permitiendo
ampliar la cantidad de plazas disponibles para el pasajero, ahorro en el consumo de combustible, distribución de la propulsión
entre los coches (permite la marcha ininterrumpida del automotor, ya que no
depende de una sola unidad propulsora, que puede sufrir averías).
6. TALGO
En
los años 40, el ingeniero Español Alejandro Goicoechea llevaba a cabo con
éxito la prueba de una solución singular para el guiado de los ejes de los
vehículos ferroviarios, el Talgo. Se trataba de una original estructura
rodante, constituida por una larga armadura, realizada a base de módulos
formados por triángulos isósceles, en cuyas bases estaban montadas unas ruedas
unidas entre sí de tal forma que, de una manera natural, los ejes eran guiados
sobre la vía evitando el ataque directo de las pestañas de las ruedas sobre el
carril exterior en las curvas. Esta estructura rodante diseñada por Goicoechea
alcanzó los 75 km/h entre Leganés y Villaverde (Madrid).
Desde
entonces, se han producido diversas series de ramas Talgo que continúan
circulando y produciéndose en la actualidad.
7. ALTA VELOCIDAD (AVE)
En 1981 se inauguró la primera
línea de TAV y comenzaron a proyectarse las
primeras líneas de alta velocidad en Europa.
En España la
primera línea escogida para ser realizada en alta
velocidad fue el Nuevo Acceso Ferroviario a Andalucía.
En 1988 se decidió que la
nueva red de alta velocidad tendría ancho internacional, al igual que el resto de
Europa, pero incompatible con el ancho ibérico de
España.
Tras varios años de obras, la
primera línea se inaugura el en 1992, coincidiendo con
la Expo 92 celebrada
en Sevilla.
En sus dos primeros años de funcionamiento, el AVE circulaba entre Madrid y la
capital andaluza en 2 horas y 55 minutos, con paradas intermedias en Ciudad Real,
Puertollano y Córdoba.
En 1993 se alcanzó el
récord de velocidad de los trenes AVE.
Algunas ventajas respecto a su
eficiencia son: menos paradas, velocidades más homogéneas, diseño más
aerodinámico, maquinaria más avanzada,
al ser más corto el viaje gastan menos en servicios auxiliares
(calefacción, aire acondicionado…). Sin embargo, su eficiencia depende las
plazas que vayan ocupadas.
La rentabilidad económica de
una línea AVE es muy sensible al volumen de demanda existente en el corredor
donde se construye la línea, a su capacidad de desviar tráfico de otros medios
de transporte con fuertes externalidades y a la capacidad de pago de sus
usuarios.
8. BIBLIOGRAFÍA
Realizado por:
Carmen Alía Verdejo
Sara Fernández García
Dolores Roldán Santos
Excelente post generadores diesel
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