Descubre los sistemas ferroviarios: Guía para entender cómo funcionan
Por: Jaime Rosero
En este blog, recorreremos un poco la historia de los sistemas ferroviarios para luego adentrarnos en los componentes de la SÚPERESTRUCTURA y LA TRACCIÓN ELEÉCTRICA de estos.
¡No pierdas de vista los sistemas ferroviarios!
Un poco de historia
Desde la primera línea férrea construida en Bogotá, estos sistemas han sido clave para la economía del país. Actualmente, Colombia cuenta con varios sistemas ferroviarios operativos algunos de ellos son: FENOCO, encargada de transportar carbón desde La Guajira hasta los puertos del Caribe; Ferrocarril del Pacífico, que conecta el puerto de Buenaventura con el interior del país; y el Metro de Medellín, un sistema de transporte masivo que mueve a miles de personas diariamente en el Valle de Aburrá. A pesar de altibajos en el desarrollo de los sistemas ferroviarios, en los últimos años se ha trabajado en modernizar y ampliar las líneas existentes para ofrecer una alternativa eficiente y sostenible para la movilización de mercancías y personas en Colombia.
El ferrocarril fue uno de los principales motores del desarrollo económico, social y cultural de los países que se embarcaron en su construcción en los siglos XVIII y XIX. Fue inventado por el inglés James Watt, lo que permitió acelerar de manera significativa el lento avance material de la humanidad. En 1804, el también inglés Richard Trevithick inventó la primera máquina locomotora sobre rieles, lo que fue muy rápidamente comercializado, dando lugar al primer servicio de ferrocarril entre Stockton y Darlington. En Colombia, la construcción de ferrocarriles comenzó en 1835, solo diez años después de la primera línea comercial en Inglaterra. Aunque la red ferroviaria fue rentable, su impacto en el progreso del país fue prácticamente nulo debido a una serie de problemas, incluyendo contratos fallidos, obras destruidas, corrupción y vacíos jurídicos. La mayoría de los proyectos de ferrocarriles iniciados por el gobierno sufrieron un calvario similar, excepto los ferrocarriles de la Sabana, de Cúcuta y la segunda parte de Antioquia, financiados y construidos por colombianos. La falta de capacidad administrativa de la dirigencia nacional y la entrada de especuladores internacionales encarecieron escandalosamente los costos de algunos segmentos. (FENOCO, 2023)
Superestructura ferroviaria
En múltiples ocasiones, infortunadamente las empresas no cuentan con un amplio o acertado conocimiento sobre el tema, por lo que al solicitar una calibración a un proveedor y al recibir los resultados, no se generan cambios ni mejoras en el uso de los equipos, ya que no pueden analizar correctamente el certificado. Muchas de estas organizaciones realizan este proceso, solo por cumplir requisitos normativos.
Figura 1. Perfil transversal de una vía férrea (Montoya, 2020)
A continuación te voy a contar acerca de los componentes principales de la Superestructura.
La geometría de la vía se define por la orografía y la calidad de circulación del material rodante. Los trazados férreos requieren perfección para un buen funcionamiento, el margen de error es casi inadmisible en estos sistemas. La principal función de la estructura de la vía es disipar los esfuerzos provocados por el apoyo de los vehículos, transmitiéndolos en valores inferiores al terreno y a la banca, elevando así la capacidad de carga a soportar.
El balasto es el elemento granular que se encuentra bajo las traviesas y sobre el terreno, conectando la súper estructura con la infraestructura del tren. Aunque su desarrollo no ha alcanzado soluciones completas debido a la gran cantidad de variables que influyen en él, cumple diversas funciones, como repartir uniformemente sobre el terreno los esfuerzos de las traviesas, estabilizar vertical, longitudinal y lateralmente la vía, amortiguar las cargas, proporcionar una rodadura suave y cómoda de los vehículos, proteger de la humedad, drenar el agua, permitir la recuperación geométrica de la vía y nivelar y alinear la vía.
Las traviesas o durmientes son la unión entre el riel y el balasto. Tienen varias funciones, como soportar los rieles asegurando la posición en la inclinación, separación y cota, recibir cargas horizontales y verticales de los vehículos y repartirlas en el balasto, mantener la estabilidad en el plano vertical y horizontal frente a esfuerzos estáticos y dinámicos del tren, mantener el aislamiento eléctrico (en caso de señalización) y aislar corrientes parasitas (apantallamiento) en casos de vías electrificadas.
Los elementos de sujeción unen el riel con el durmiente y entre ellos, asegurando la invariabilidad del ancho de vía, fijando las traviesas, y facilitando la transferencia a las infraestructuras de las acciones elásticas y dinámicas ejercidas por el material rodante.
Los rieles son un elemento fundamental para la estructura de la vía, ya que son la interfaz entre el movimiento del tren y la transmisión de carga al terreno. Sus funciones son transmitir esfuerzos provocados por el material rodante hacia los otros elementos de la vía, guiar las ruedas en el movimiento y, en caso de existir señalización, transmitir energía eléctrica para información.
Por último, los aparatos de vía son elementos usados para permitir los cruzamientos y tener protecciones para el tránsito de los vehículos por la vía férrea. En este artículo, se mencionaron algunos de ellos. (Cadavid, 2023)
Tracción eléctrica en los sistemas ferroviarios
La tracción eléctrica en los sistemas ferroviarios es una tecnología cada vez más utilizada en todo el mundo debido a sus numerosos beneficios en términos de eficiencia energética, amigable con el medio ambiente y costos de operación, por ello es importante entender de que trata esto.
La tracción eléctrica en los sistemas ferroviarios es un método de propulsión de trenes que utiliza motores eléctricos en lugar de motores diésel. La energía eléctrica se suministra a los trenes a través de una red de catenarias o un tercer riel conductor. Esta energía eléctrica se utiliza para alimentar los motores eléctricos ubicados en los bogies de los trenes. Los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en energía mecánica, lo que permite la propulsión del tren.
La tracción eléctrica en los sistemas ferroviarios se utiliza comúnmente en líneas de ferrocarril de alta velocidad, metro y sistemas ferroviarios urbanos. Las ventajas del uso de la tracción eléctrica es la eficiencia energética, ya que no hay pérdida energía por combustión como lo son los motores a diésel, proporciona un mejor control de la velocidad y la aceleración de los trenes, su nivel de ruido es bajo y es más flexible en términos de diseño de la red ferroviaria. Además, el uso de electricidad renovable para alimentar la tracción eléctrica puede reducir aún más las emisiones de gases de efecto invernadero. Otra de las varias ventajas importantes es la reducción de costos de operación. Aunque la inversión inicial puede ser costosa, a largo plazo son significativamente más bajos que los de los sistemas de propulsión diésel.
Para cerrar, una pequeña reflexión…
Los sistemas ferroviarios desempeñan un papel fundamental en el desarrollo económico de un país al proporcionar un medio de transporte eficiente y confiable para el movimiento de personas y mercancías. Estos sistemas permiten la conexión de diferentes regiones y facilitan el comercio nacional e internacional, fomentando el crecimiento económico y la generación de empleo. Además, los ferrocarriles son una opción más sostenible y amigable con el medio ambiente en comparación con otros modos de transporte, al reducir la congestión vial y las emisiones de gases de efecto invernadero. Asimismo, los sistemas ferroviarios promueven la inversión en infraestructura, promueven la integración regional y contribuyen al desarrollo de sectores estratégicos como la industria, la agricultura y el turismo.
En definitiva, los sistemas ferroviarios son una pieza clave en el desarrollo económico de un país, impulsando la movilidad, la conectividad y la competitividad en el ámbito nacional e internacional.
Escrito por:
Jaime Rosero Rodríguez
Estudiante de Ingeniería Eléctrica
Estudiante en Práctica en Consultoría del CIDET
https://cidet.org.co/inteligencia-negocios/
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