En opinión de muchas personas el ferrocarril es mucho más que un medio de transporte. Durante ese primer periodo revolucionario al que aludía en la presentación del blog los primeros trenes empezaron a circular uniendo los pueblos que más tarde se convertirían en prósperas ciudades. El tren ha sido, es y deberá seguir siendo un medio de transporte vertebrador, sostenible y eficiente. Además tiene un halo bucólico y romántico que atrapa la atención del vidente para dejarse fotografiar una y mil veces ¿Quién no se ha detenido alguna vez para contemplar una imagen de una vía perdiéndose en el horizonte?

¿Cómo se mueven esas serpenteantes moles de hierro y vidrio sobre las vías? En esta entrada vamos a tratar de dar respuesta a esa cuestión de una manera sencilla. Me voy a centrar en hablar de los motores eléctricos, concretamente de los diferentes sistemas de captación de energía que posibilitan su movimiento. Si bien, antes de entrar en harina, haré un repaso de otras soluciones que actualmente están en funcionamiento.

Voy a empezar por una de las soluciones más disruptivas: el tren de levitación magnética, también llamado maglev. Este medio de transporte se beneficia del principio de atracción/repulsión entre 2 campos magnéticos. Imagínate dos imanes enfrentados con la misma polaridad, se repelen ¿verdad?, pero si cambia la polaridad de uno de ellos se atraen. Si ese doble efecto se repite se genera movimiento. El maglev aprovecha esta característica física para conseguir viajar a velocidades superiores a los 400 km/h. Si quieres disfrutar de este invento deberás viajar al este asiático donde existen 6 líneas de corta distancia operativas repartidas entre Japón, China y Corea. La pega de esta solución es el alto coste de inversión y mantenimiento, pero es pura ingeniería aerodinámica.

Una evolución del anterior, si hablamos de velocidad máxima, es el hyperloop. En este caso hay que imaginar un tubo de vacío por el que viajan cápsulas propulsadas con un rozamiento bajísimo. A diferencia del maglev, que es una realidad, el hyperloop está en fase de desarrollo. A pesar de que no le auguro una implantación relevante, el ser humano debe seguir imaginando la mejor forma de viajar: la más rápida, segura, sostenible y eficiente.

Volviendo a los sistemas tradicionales, los que se mueven con determinación por las vías. Al igual que en automoción también hay trenes propulsados por motores diesel. Son el compañero de trabajo ideal aunque con malos humos ya que pueden circular por vías sin electrificar. La industria está investigando soluciones sin emisiones de gases contaminantes a la atmósfera como, por ejemplo, el hidrógeno.

Y por supuesto, no me puedo olvidar de los trenes de vapor que, aunque ya están casi en desuso, fueron la punta de lanza de la industria ferroviaria. He podido leer que todavía siguen circulando en algunos países como reclamo turístico y en zonas de alta montaña, ya que les afecta en menor medida el cambio de presión atmosférica. Al igual que una foto mostrando los caminos de hierro (chemins de fer) perdiéndose en el horizonte también son habituales e igualmente bellas las fotos de trenes exhalando vapor y humo al discurrir por paisajes de cuento.

Una vez hecho un breve repaso de los diferentes sistemas de propulsión nos vamos a centrar en los motores eléctricos, pero ¿Cómo captan los trenes la energía? La forma de captar la corriente eléctrica es una de las cuestiones que condiciona el tipo de motor eléctrico y en la actualidad hay tres (3) sistemas ampliamente probados: Catenaria o línea área de contacto, tercer riel y electrificación sin catenaria.

• El primero de ellos es la catenaria que toma el nombre de la función matemática. Es el cable por el que discurre la energía y que a través del pantógrafo o sistema de captación alimenta el corazón del tren, su motor. Es el cable que podemos ver zigzaguear encima del eje de la vía cuando estamos esperando en una estación de tren/metro. A cielo abierto, la catenaria suele ir apoyada en postes, pórticos o estructuras similares y en túneles suele suspenderse de la bóveda, pero siempre con el aislamiento eléctrico adecuado. Además, en zonas de poco gálibo, se suele utilizar catenaria rígida que requiere menor espacio y tiene una sección eléctrica mayor.
• El denominado tercer riel, y como su propio nombre indica, está constituido por un riel que discurre paralelo a la vía como si fuera un tercer carril. Mediante esa infraestructura el tren capta la energía a través de frotadores adecuados, unos brazos mecánicos equivalentes en su funcionamiento al pantógrafo. Esta solución se usa en Paris, Londres, Ámsterdam, Nueva York y Chicago, entre otras grandes metrópolis.
• En los últimos años los principales fabricantes de material móvil han desarrollado su propia solución de electrificación sin catenaria para reducir el impacto visual e incluso la limitación de gálibo en altura de la catenaria. Este sistema es cada vez más frecuente en los tranvías que atraviesan zonas urbanas de alto valor histórico o simbólico. Hay algún ejemplo curioso en funcionamiento que iremos desvelando poco a poco.

Además de diferenciarse en la forma de captar la energía, y aunque en todos los casos la propulsión sea eléctrica, podemos diferenciar entre motores de corriente continua y los de corriente alterna. Ambas soluciones son muy distintas y requieren infraestructuras diferentes.

En este viaje descriptivo sobre los sistemas de alimentación eléctrica se va a definir cada opción de menor a mayor nivel de tensión eléctrica.

• Tranvía: 750 V en corriente continua (cc).
• Metro: 1.500 V en cc.
• Cercanías. 3.000 V en cc.
• Alta velocidad. 25.000 V en corriente alterna (ca).

Por tanto, voy a empezar por recorrer una ciudad en tranvía disfrutando del trasiego de sus ciudadanos por sus calles y de la majestuosidad de las edificaciones que pueblan nuestras ciudades. A continuación, nos sumergiremos en el metro para trasladarnos de una punta a otra de la ciudad sin apenas darnos cuenta. Posteriormente nos desplazaremos en un tren de cercanías a otra urbe cercana disfrutando de las increíbles vistas que nos ofrecen muchas rutas. Finalmente, nos subiremos al tren de alta velocidad para viajar a más de 300 km/h hasta donde la imaginación nos lleve y la implantación de la red de altas prestaciones permita. El viaje ha comenzado, acomódate en tu asiento y disfruta del trayecto.