Lineas de Alta Velocidad (LAV)

Una línea de alta velocidad (LAV) es una línea ferroviaria construida especialmente para permitir la circulación de trenes de alta velocidad, a velocidades superiores a 250 km/h para líneas de nueva construcción o 200 km/h para líneas reformadas.

La circulación a alta velocidad obliga a que la infraestructura tenga unas características especiales que le hacen distinguibles de las líneas convencionales. La primera línea este tipo fue puesta en servicio en Japón en 1964 (Shinkansen). En Europa, la primera línea de alta velocidad fue puesta en servicio en Italia en 1977.

Caracteristicas:

• El radio de las curvas es grande, en función de las velocidades alcanzadas.

• Las pendientes pueden, ser notablemente más altas que en otro tipo de ferrocarriles. Esto se debe a que la inercia cinética de un tren que circula a alta velocidad y su enorme potencia le permiten ascender rampas muy pronunciadas, sin penalizar en exceso el consumo energético. Esta característica facilita planificar el recorrido de las líneas y reduce el coste, al existir una gran libertad en el trazado del perfil.

• Las vías deben disponer de características geométricas y mecánicas de gran calidad.

• La distancia entre ejes de vías se aumenta (4,2 a 4,5 metros) para evitar el efecto de la succión en los cruces.

• Todo el recorrido debe estar vallado para evitar el paso de animales o personas. El trazado no puede tener pasos a nivel, siendo todos los cruces por encima o por debajo de la línea. Existen sensores que detienen a los trenes si caen objetos sobre las vías. Algunas líneas incluyen sensores de viento lateral o hielo, que advierten a los trenes del peligro.

Líneas de alta velocidad en el mundo:

País	En servicio (km)	En construcción (km)	Total país (km)
China	4234	6696	10025
España	1963	1781	3744
Japón	1906	590	2496
Francia	1872	234	2106
Alemania	1032	378	1410
Italia	1342	92	1434
Turquía	235	510	745
Corea del Sur	330	82	412
Taiwán	345	0	345
Bélgica	209	0	209
Países Bajos	120	0	120
Reino Unido	113	0	113
Suiza	35	72	107

Motor Lineal: Impulsor de los Maglev

Se han desarrollado varios diseños de motores lineales, los cuales se enmarcan en dos categorías principales, motores lineales de baja aceleración y de alta aceleración. Los motores lineales de baja aceleración son apropiados para el tren Maglev y otros usos en el campo del transporte de superficie. Los motores lineales de alta aceleración por lo general son relativamente cortos y se diseñan para acelerar un objeto a muy alta velocidad.

Los motores de baja aceleración tioenen alta velocidad y potencia y por lo general son del tipo motores lineales sincrónicos (LSM), con un bobinado activo de un lado del entre hierro de aire y un conjunto de imanes con sus polos alternados del otro lado. Estos imanes pueden ser imanes permanentes o electroimanes. El motor del tren Shanghai Transrapid es un LSM.

Tipos de Motores Lineales:

Motor de inducción

En este diseño, la fuerza es producida desplazando un campo magnético lineal que actúa sobre conductores en el campo. En cualquier conductor, sea un bobinado, espiral o simplemente un trozo de metal. Los dos campos magnéticos opuestos se repelerán, creando el movimiento en la medida que el campo magnético barre el metal.

Motor sincrónico

En este diseño, por lo general se controla la velocidad de desplazamiento del campo magnético mediante dispositivos electrónicos, para regular el movimiento del rotor. Debido a razones de costo los motores sincrónicos lineales raramente utilizan conmutadores, por lo que el rotor a menudo contiene imanes permanentes, o hierro dulce. Ejemplos de este tipo de motores son los motores utilizados en los sistemas maglev.

Homopolar

En este diseño se pasa una corriente elevada a través de un sabot metálico por contactos deslizantes que son alimentados desde dos rieles. El campo magnético que esta acción produce hace que el metal se proyecte por las vias.

Piezo eléctrico

Un sistema piezo eléctrico a menudo es utilizado para impulsar motores lineales pequeños.

Motores Lienales de Baja aceleración

La historia de los motores lineales eléctricos se remonta a 1840, con los trabajos de Charles Wheatstone, pero resulto ser muy ineficiente lo cual lo hacia impráctico. El ingeniero alemán Hermann Kemper construyó un modelo funcional en 1935. A finales de la década de 1940 el profesor Eric Laithwaite desarrolló el primer modelo funcional a escala real. En una versión de un solo lado las fuerzas de repulsión magnéticas empujan a que el conductor se aleje del estator, haciéndolo levitar, y desplazándolo en la dirección del campo magnético desplazable. A estas versiones posteriores las denomino "río magnético".

A causa de estas propiedades, los motores lineales han sido utilizados a menudo para propulsión maglev, como por ejemplo en el tren de levitación magnética Linimo japonés.

Shangai Maglev: El segundo paso hacia el futuro

El Shanghai Maglev constituye la primera línea comercial de alta velocidad mediante levitación magnética construida en el mundo. Su construcción y puesta en marcha transcurren de 2001 a 2004.

La línea completa una distancia total de 30 kilómetros entre la estación de metro de Longyang Road al Aeropuerto Internacional de Pudong, tardando 7 minutos y medio, con una velocidad media aproximada de 240 km/h, adquiriendo su velocidad máxima de 431 km/h en 3 minutos y medio.

Durante su primer periodo de operación o tuvo mucho exito, operando a aproximadamente un 20% de capacidad de línea, probablemente debido a la reducida longitud de la línea y a su bajo coeficiente de penetración en las áreas más pobladas de Shanghai. En 2006, se propone una extensión hacia Hangzhou (cuidad China) y ampliación de la conexión al Aeropuerto Internacional de Hongqiao, con una ejecución aprobada y planeada para el 2010, pero suspendida por protestas públicas.

Durante unas pruebas realizadas en noviembre de 2006, se establece en esta línea un nuevo record chino de velocidad sobre monoraíl, superandose los 500 km/h, record que no es aplicable al resto del mundo puesto que en pruebas no comerciales el también maglev experimental Shinkansen japonés alcanzo velocidades próximas a los 600 km/h, y el TGV francés alcanzó en circuito los 550 km/h sobre rieles convencionales.

El precio de ticket básico es de 50 Yuanes, algo menos por descuento si se muestra un ticket de vuelo, y el doble en clase VIP. En comparación con otros transportes, el Metro de Shanghai realiza el mismo trayecto en su linea 2 en un tiempo aproximado de viaje de unos 50 minutos a un precio de 6 Yuanes. Debido a la gran extensión de Shanghai, puede salir algo más barato y más rápido desplazarse directamente en taxi.

El 11 de agosto de 2006 se incendió un compartimento, sin víctimas ni heridos, su causa se estimó en un fallo de los sistemas eléctricos.

Evolucion del Monorriel

Los esfuerzos por crear ferrocarriles no convencionales comenzaron a finales del siglo XIX, con el objeto de lograr mayor eficiencia, mayor velocidad y menor coste. Se llevaron a cabo varios intentos para crear un sistema en el que una rueda de acero de doble brida operase sobre un único raíl parecido al convencional.

Como medio de transporte público, el monorraíl es usado en ciudades como Las Vegas, Sídney, Seattle, Tokio y Kuala Lumpur, especialmente en Las Vegas, ya que funciona como el principal sistema de transporte urbano de ésta.

Los monorraíles modernos dependen de una gran viga sólida como superficie de tránsito de los vehículos. 

El tipo más común de monorraíl usado actualmente es el monorraíl sobre viga, en el que el tren funciona sobre una viga de hormigón armado. Un vagón con neumáticos de caucho se apoya sobre la viga y sus laterales para lograr tracción y estabilidad. Hay también un tipo de monorraíl suspendido desarrollado por la compañía francesa SAFEGE en el que los vagones del tren están suspendidos bajo el sistema de ruedas. En este diseño las ruedas se mueven dentro de la viga.

Monorrieles de Propulsión

Casi todos los monorraíles modernos están propulsados por motores eléctricos alimentados por terceros rieles duales, cables de contacto o canales electrificados sujetos o encerrados en sus vigas de guía.

Monorrieles de Levitación magnética

Los trenes de levitación magnética (maglevs), como el Transrapid alemán, fueron construidos como monorraíles sobre viga, debido a que este diseño proporciona una alta estabilidad y permite una deceleración rápida desde velocidades elevadas. Cuando funcionan a toda velocidad, los trenes de levitación magnética flotan sobre el raíl, sin entrar en contacto físico con él. Estos trenes son los monorraíles más rápidos, superando los 500 km/h.

Ventajas

• La principal ventaja de los monorraíles sobre los ferrocarriles tradicionales es que requieren un espacio mínimo.
• Son más silenciosos, debido a que los modelos modernos usan ruedas de caucho sobre una pista de hormigón.
• Son capaces de subir y descender mayores pendientes que los sistemas convencionales pesados o ligeros.
• A diferencia de los sistemas convencionales, los monorraíles sobre vigas rodean su raíl y por tanto son físicamente incapaces de descarrilar, salvo si la propia viga sufre un grave daño.

Desventajas

• Los monorrieles de levitación magnética requieren una vía altamente dedicada y no pueden ser integrados directamente con ningún otro sistema de transporte.
• Los sistemas de transporte que no operan en superficie, las estaciones requieren instalaciones especiales para permitir el acceso de pasajeros discapacitados.
• Los vehículos monorraíles suelen ser más pequeños que los metros pesados, lo que eleva el coste por pasajero y kilómetro.
• En caso de emergencia, los pasajeros no pueden evacuar inmediatamente el vehículo debido a que éste suele estar elevado y no todas las instalaciones cuentan con pasarelas de emergencia. A menudo debe esperarse la llegada de un tren de rescate, de los bomberos o de una grúa. Los monorraíles modernos resuelven este problema construyendo pasarelas de emergencia a lo largo de toda la vía.

Trenes de levitacion magnetica (Maglev)

Desde 1970 se hablaba de que la próxima revolución en los trenes serían los de levitación magnética. Pero hasta hoy no era nada más que el tren del futuro. Pero desde las campanadas de medianoche del 31 de diciembre de 2002, en Taiwan ha dejado de ser el tren del futuro para ser el tren del presente.

El tren Maglev levita sobre un motor magnético. Podemos decir que el tren es un gran imán. Debajo de él, en los "raíles", va un motor linear que hace que un flujo magnético vaya hacia delante. Ese flujo magnético empuja al tren, lo levanta unos milímetros y luego lo hace avanzar. A diferencia de los trenes convencionales, el motor no va en el tren, sino en los "raíles". Esto aporta ventajas:

• Menos peso ya que el motor no va en el tren y por lo tanto menos ruido, ni hay ruedas que rocen con el suelo; sólo hay un silencioso campo magnético.
• Al no haber rozamiento, el consumo de energía es menor.
• Como los motores están en las vías, pueden hacerse más o menos potentes de acuerdo con la pendiente. El tren convencional no puede hacerlo, pues el motor lo lleva él y siempre es el mismo. Por eso los trenes de alta velocidad (TAV)no pueden subir pendientes de más del 4% y el Transrapid puede subir hasta el 10%. Uno de los costos mayores de un tren de alta velocidad es la vía, ya que ha de ser muy recta y tener muy poca pendiente, lo que en muchos casos implica hacer enormes túneles o grandes viaductos.
• El que el motor esté en el suelo hace que su inercia es menor. De hecho arranca y para en mucho menos tiempo que un tren convencional TAV.
• Cuando uno monta en un tren que va a esas enormes velocidades, siempre piensa en qué pasará si descarrila. En el Maglev el descarrilamiento es casi imposible, obligado por la forma en la que van los electroimanes y los motores lineales.
• El ruido es poco puesto que no hay rozamiento con el raíl. Pero a alta velocidad lo que importa es el ruido aerodinámico. El menor peso y las menores servidumbres, al no tener que llevar el motor encima, permiten una mejor aerodinámica.

Ya para 1994 otros países habían logrado desarrollar sus propios ferrocarriles Maglev, entre ellos Estados Unidos, China, Francia, Italia, España y Corea del Sur. En la actualidad, sólo la ciudad china de Shanghái mantiene una línea comercial "maglev" que une el centro de la ciudad con el aeropuerto.

Alemania posee la técnica más desarrollada en materia de sistemas de levitación magnética, junto con Japón, prevé inversiones por 2.300 millones de euros por año para dotar al país de sus dos primeras líneas Maglev, entre Düsseldorf y Dortmund y entre Múnich y su aeropuerto. El tren ira a casi 500 km/h cuando esté construido, aunque por desgracia no hay fecha del posible lanzamiento de este transporte.

Proyectos de metros y trenes en Venezuela

Tren Caracas Guarenas Guatire:

Se espera que este listo para el año 2015, será alimentado por energía eléctrica y será la forma más cómoda y segura de viajar, informó el Ministro del Poder Popular para Transporte y Comunicaciones.

El sistema de transporte masivo que permitirá hacer el recorrido Caracas Guatire en 30 minutos, era anteriormente un metro, pero ahora es un tren, que será una solución a las largas colas de autos que se forman en horas pico para subir a Caracas, mejorando la calidad de vida de los que viven en las ciudades dormitorios.

La inversión es de 2 mil millones de dólares para esta obra y se realiza con el apoyo de la compañía brasileña Odebrecht.

La estación de Caracas se encontrará en la zona de Petare Norte y se llamará Warairarepano, tendrá un recorrido de más de 40 kilómetros para conectar con las ciudades de Guarenas y Guatire en unos 30 minutos.

Se construirán dos túneles de gran extensión, con más de 7 kilómetros de túneles y con 2 kilómetros de viaductos en el tramo Guarenas-Guatire.

Después de ser sometido a diversas evaluaciones y estudios de factibilidad finalmente el proyecto fue aprobado por el gobierno venezolano quien, en el mes de diciembre de 2006, suscribió cuatro contratos de construcción con la empresa brasileña Odebrecht. Una de las partes del contrato se refiere a la construcción del Metro ligero hacia Guarenas-Guatire.

El 22 de febrero de 2008 el Gobierno nacional ordenó la afectación de 1.358 hectáreas de terreno entre la capital y los municipios del estado Miranda por donde pasara el tren, esto para facilitar las actividades de construcción de la obra, ya sea mediante la negociación o la expropiación en la jurisdicción de Petare y Caucagüita del municipio Sucre, Guarenas del municipio Plaza y Guatire del municipio Zamora. 

Los trabajos para su construcción fueron iniciados el 18 de marzo de 2007. Cuando se culmine, este sistema de metro permitirá el desahogo de la Autopista Gran Mariscal de Ayacucho en su tramo Petare-Guarenas, que es usado por miles de vehículos diariamente y que en horas pico se congestiona y produce largas y molestas colas, además de impulsar el desarrollo de las poblaciones aledañas a la construcción del proyecto, calidad de vida de la población, desarrollo de obras civiles y sociales, creación de complejos urbanísticos, comerciales y recreativos.

A principios de marzo de 2008 se inician además los trabajos para la construcción de la estación Guarenas I en el sector Plaza Sucre de la Urbanización 27 de Febrero.

Shinkansen: Primer tren de alta velocidad

El Shinkansen (Nueva línea troncal) es la red ferroviaria de alta velocidad de Japón, operada por la compañía Japan Railways. Desde que en 1964 se abrió la línea Tōkaidō Shinkansen, la red se ha ido expandiendo para conectar la mayor parte de las ciudades de las islas de Honshū y Kyūshū, con velocidades de hasta 300 km/h. cabe destacar que fueron los primeros trenes de alta velocidad del mundo.

La palabra Shinkansen se refiere al trazado de las vías, aunque esta distinción es rara incluso en el propio Japón. Al contrario de la red original, el Shinkansen utiliza el ancho de vía normal (1.435 mm) y se vale de túneles y viaductos para atravesar obstáculos, en vez de rodearlos.

Debido a los problemas de la contaminación acústica, el aumento de la velocidad máxima está siendo cada vez más difícil, particularmente en el fenómeno del "boom del túnel", que aparece cuando los trenes entran en túneles a una velocidad elevada.

Tipos de trenes Shinkansen:

Trenes de pasajeros (clic para ver imágenes de los trenes):

• Serie 0
• Serie 100
• Serie 200
• Serie 300
• Serie 400
• Serie 500
• Serie 700
• Serie 700T
• Serie N700
• Serie 800
• Serie E1
• Serie E2
• Serie E3
• Serie E4
• Serie E5
• Serie E6

Tren TGV: El mas veloz del mundo

El TGV (Tren de Gran Velocidad), es una serie de trenes de alta velocidad desarrollada por Alsthom (corporacion francesa encargada de la generacion electrica y fabricacion de trenes) y SNCF, la compañía de ferrocarriles nacional francesa.

Es unos de los trenes con mayor tecnologia del mundo y el mas veloz de la historia, con un record de 574,8 km/h (3 de abril del 2013) en condiciones especiales de prueba, mide de 200 a 394 metros, con una altura de 2,81 a 2,9 metros, un peso de 380 a 720 toneladas, y su velocidad en un viaje de pasajeros normal es de unos 320 km/h.

La inauguración del servicio de este tren tuvo lugar con el trayecto entre París y Lyon en 1981. Actualmente la red del TGV conecta París con otras ciudades de Francia y con la mayoría de sus países vecinos. Se dedica principalmente al transporte de pasajeros. Entre 1981 y 2013 la red de TGV francés transportó 2 mil millones de pasajeros.

El éxito de la primera línea provocó la expansión del servicio, con nuevas líneas construidas hacia el sur, oeste y noreste del país. Ansiosos por imitar el éxito de la red francesa algunos varios países vecinos construyeron también sus propias líneas de alta velocidad enlazando las líneas del TGV francés con Bélgica, Alemania, Países Bajos, Luxemburgo, Italia, Mónaco,Suiza e incluso con el Reino Unido.

La idea de implantar el TGV fue propuesta por primera vez en 1960, después de que Japón hubiese empezado la construcción del Shinkansen (primer tren de alta velocidad) en 1959.

Originalmente estaba planeado que el TGV, estuviese propulsado por locomotoras de gas turboeléctricas. Las turbinas de gas fueron seleccionadas por su reducido tamaño, su buena relación de potencia por peso y la capacidad de administrar una gran salida de potencia durante un largo período. El primer prototipo, el TGV 001 fue el único TGV construido con este tipo de motor, debido a la subida en el precio del petróleo durante la crisis energética de 1973

Sin embargo, el TGV 001 no fue un prototipo inservible. Su turbina de gas turboeléctrica fue sólo una de las muchas tecnologías necesarias para los viajes a alta velocidad. También se probaron los frenos de alta velocidad que fueron necesarios para disipar la gran cantidad de energía cinética del tren operando a gran velocidad, así como la aerodinámica para alta velocidad y la señalización. Este modelo alcanzó los 318 km/h y esta velocidad aún permanece como el récord del mundo de velocidad para un tren a turbina de gas.

Cambiar al TGV para incorporar la tracción eléctrica requirió una significativa revisión en el diseño. El primer prototipo eléctrico, apodado Zebulon, fue terminado en 1974. Este prototipo viajó durante más de 1.000.000 km en su periodo de pruebas.

Trenes a Vapor: Primer paso hacia el futuro

Al principio lograr fabricar una locomotora era complicado ya que si era demasiado ligera no tenía suficiente adherencia, sus ruedas patinaban y no conseguía arrastrar la carga y si la máquina pesaba demasiado, dañaba los raíles. Muchos trataron de solventar los problemas pero un Britanico llamado Richard Trevithick construyo la primera locomotora en 1804, pero resulto ser demasiado pesada y daño lo railes de hierro fundido en sus viajes de prueba a traves de minas de hierro.

No fue sino hasta 1812 que  Matthew Murray diseña y construye la locomotora ''Salamanca'''. La cual solicionaba los problemas de peso de la máquina. Esto llevo a que en 1826 se iniciara la construcción de la primera línea férrea del mundo entre las ciudades de Liverpool y Manchester. El diseño de la línea se encarga a George Stephenson, que tenía experiencia en diseños de ferrocarriles de minas.

Elementos de una locomotora de vapor

1. Hogar 2. Cenicero 3. Agua (interior de la caldera) 4. Caja de humos 5. Cabina 6. Ténder 7. Domo del vapor 8. Válvula de seguridad 9. Regulador10. Cabecera del recalentador en el conducto principal del vapor 11. Pistón 12. Tobera de salida del vapor 13. Mecanismo de accionamiento de la distribución 14. Palanca de accionamiento del regulador 15. Bastidor 16. Bisel posterior 17. Bisel anterior 18. Cojinete y eje de rueda motriz 19.Ballesta 20. Zapata de freno 21. Bomba para el freno de aire 22. Enganche 23. Silbato 24. Domo arenero

¿Como funcionaba este tren a va por? 

Compuesta por una caldera horizontal cilíndrica con el hogar (sitio donde se quema el combustible) en la parte posterior. Está formado por cuatro paredes laterales y un techo que se le llama cielo. En la base se encuentra la parrilla, donde se deposita el combustible, y bajo la parrilla, una caja para recoger las cenizas y la boca por la que entra el aire para la combustión. Los humos del hogar salen por una serie de tubos situados dentro de la caldera y rodeados de agua, a la que transmiten el calor. En la parte frontal de la caldera se encuentra la caja de humos, a donde va a parar el humo tras haber pasado por los tubos, antes de salir por la chimenea. El vapor sale de la caldera a través de una válvula reguladora, conocida también como "regulador".

En el grafico se observa que cuando el regulador está abierto, el vapor se dirige por el tubo de admisión al motor. Allí entra en primer lugar en la llamada caja del vapor, donde una pieza móvil, la corredera que al deslizarse de uno y otro lado, hace que el vapor se dirija, a su vez, alternativamente a uno y otro lado del pistón dentro del cilindro del vapor, en el que entra a través de las lumbreras de admisión y tras expandirse, la propia corredera lo dirige hacia la lumbrera de escape. Esto ocasiona un movimiento alternativo de vaivén del pistón, a uno y otro lado, que acciona así el movimiento de las ruedas.

Origen de los Trenes

Esta palabra es casi la misma en inglés, francés, holandés, español, portugués o italiano. Hoy definiríamos el tren como un vehículo, múltiple, movido por medios mecánicos que circula por una vía férrea especialmente realizada para él.

Este ha hecho más por la transformación del mundo y de la Humanidad que cualquier otro medio de transporte. Hoy vemos automóviles por todas partes y aviones capaces de sobrevolar la tierra y los mares a gran velocidad, pero antes de que aparecieran estos dos medios de locomoción, el barco y luego el tren permitió al hombre conocer primero y dominar después el mundo. El ferrocarril, es sin duda alguna, una de las formas de transportes, más importantes, significativas, y vitales, debido al impacto que ha tenido a lo largo de la historia de la humanidad, desde su más primitiva e inicial versión en los tiempos de su invención, hasta la revolución industrial, ayudando así a poder transportar masas y multitudes de personas, materias, y productos de manera práctica, segura, y eficiente.

En un tiempo muy cercano alguien inventó la rueda. Poco antes otro inventor descubrió la posibilidad de guiar un vehículo. Ambos acontecimientos tuvieron lugar seguramente en Mesopotamia.

Hoy en día aun se discute cual pudo ser el posible origen de los trenes, las dos teorías mas aceptadas son:

1) En el siglo XVIII, los trabajadores de diversas zonas mineras de Europa descubrieron que las vagonetas cargadas se desplazaban con más facilidad si las ruedas giraban guiadas por un carril hecho con planchas de metal, ya que de esa forma se reducía el rozamiento.

2) Se trataba de aquel vehículo que tenía su camino marcado por las rodadas sobre las que circulaba. Los carros fueron excavando surcos paralelos en las calles de Ur. Los habitantes se dieron cuenta muy pronto de que estas rodadas, mantenían a los vehículos guiados y no estropeaban, al circular, las estrechas calles de las ciudades que regaban el Tigris y el Éufrates.

Lo que si se sabe es que el 25 de julio de 1814  Richard Trevithick invento la primera locomotora que derivaría más tarde en un tren. En 1823, el Parlamento inglés aprobó el acta que aseguraba a George Stephenson la titularidad de un proyecto, cuya finalidad era unir los pueblos de Stockton y Darlington mediante una vía férrea.