Ferrocarril atmosférico para niños
Un ferrocarril atmosférico es un tipo de tren que se mueve usando la presión del aire. A diferencia de los trenes normales que llevan su propio motor, estos trenes son impulsados por la diferencia de presión del aire en una tubería. Imagina que una bomba gigante quita el aire de un lado de la tubería o lo empuja hacia el otro lado. Esta diferencia de presión empuja un pistón conectado al tren, haciéndolo avanzar.
La idea principal es que la energía para mover el tren no está en el propio tren, sino en estaciones de bombeo fijas a lo largo de la vía. Esto evita que el tren tenga que cargar con motores pesados y combustible. El pistón del tren se desliza dentro de un tubo continuo, y el tren se conecta a él a través de una ranura especial que se sella para mantener la presión.
Aunque se propusieron varias ideas a principios del siglo XIX, las primeras aplicaciones prácticas no duraron mucho debido a problemas inesperados. Sin embargo, con la tecnología moderna, se han desarrollado sistemas más avanzados que se usan hoy en día para distancias cortas, como en el aeropuerto de Porto Alegre, Brasil.
Contenido
- Historia de los Ferrocarriles Atmosféricos
- Aplicaciones Modernas: El Aeromóvil
- Concepto de Alta Velocidad
- Galería de imágenes
- Véase también
Historia de los Ferrocarriles Atmosféricos
En los inicios de los ferrocarriles, los vagones se movían con la fuerza de personas o caballos. Cuando aparecieron las locomotoras de vapor, eran muy pesadas y dañaban las vías. Además, les costaba subir pendientes pronunciadas. Por eso, muchos ingenieros buscaron otras formas de mover los trenes usando motores fijos, que podían ser más grandes y potentes. Antes de que la electricidad fuera común para los trenes, se pensó en usar cables o la presión del aire.
Primeras Ideas y Patentes
George Medhurst y sus Propuestas
En 1799, George Medhurst, de Londres, sugirió mover mercancías usando aire a través de tuberías. En 1812, propuso que los vagones de pasajeros "volaran" por un túnel. Él imaginó dos formas: que el propio vagón fuera el pistón dentro de un tubo grande, o que un pistón separado se moviera en un tubo más pequeño. Medhurst nunca patentó ni construyó sus ideas.
El Sistema de Vallance
En 1824, un inventor llamado Vallance patentó un sistema y construyó una pequeña línea de prueba. Su tren era del tamaño de un tubo de hierro de casi 2 metros de diámetro, y usaba piel para sellar los bordes. Aunque funcionó, no se usó comercialmente.
La Idea de Henry Pinkus
En 1835, Henry Pinkus patentó un sistema con un tubo cuadrado y luego uno circular. Propuso sellar la ranura del tubo con una cuerda continua. Unos rodillos en el tren levantarían la cuerda para pasar y luego la volverían a colocar para sellar. Construyó una línea de prueba, pero su sistema falló porque la cuerda se estiraba. Sin embargo, su idea de un tubo con una ranura que se podía volver a sellar fue muy importante para futuros diseños.
Samuda y Clegg: Un Sistema Más Práctico
Jacob y Joseph Samuda, ingenieros navales, junto con Samuel Clegg, experto en gas, trabajaron juntos para mejorar el ferrocarril atmosférico. En 1838, patentaron una "nueva mejora en las válvulas".
En 1840, probaron su sistema en una vía de casi un kilómetro en Londres. El sistema de Samuda usaba un tubo de hierro fundido con una ranura en la parte superior. Un pistón, conectado al primer vagón del tren, se metía en el tubo. La ranura se sellaba con una tira de cuero continua. Cuando una estación de bombeo quitaba el aire del tubo delante del tren, la presión del aire de fuera empujaba el pistón y el tren hacia adelante.
Las pruebas duraron dos años y mostraron que el sistema podía mover trenes a velocidades de hasta 48 km/h. Samuda publicó un libro en 1841 explicando las ventajas de su sistema:
- Los trenes no necesitaban llevar motores ni combustible, lo que los hacía más ligeros.
- Podían subir pendientes más pronunciadas, lo que reduciría los costos de construcción de las vías.
- No habría humo de locomotoras, lo que sería bueno en túneles.
- Las colisiones entre trenes serían imposibles, ya que solo un tren podía estar en cada sección del tubo a la vez.
- El pistón dentro del tubo ayudaría a evitar descarrilamientos.
- No habría riesgo de explosiones de calderas de vapor.
Samuda también respondió a las críticas, explicando que las fugas de aire no eran un problema grave y que el costo de las estaciones de bombeo se compensaba al no necesitar locomotoras.
Patente y Continuación
En abril de 1844, Jacob y Joseph Samuda patentaron su sistema. Poco después, Joseph murió, y Jacob continuó el trabajo. La patente incluía cómo usar agua para crear el vacío y cómo manejar los cruces de vías.
Ferrocarril Atmosférico de Dalkey
El Ferrocarril de Dublín y Kingstown quería extender su línea hasta Dalkey, un tramo de unos 3 kilómetros con pendientes muy pronunciadas y curvas cerradas, difíciles para las locomotoras de vapor de la época. El tesorero de la empresa, James Pim, vio el sistema de Samuda y pensó que era perfecto.
Así, en 1843, se instaló el Ferrocarril Atmosférico de Dalkey. Usaba un tubo de 38 cm de diámetro y una sola estación de bombeo. Cinco minutos antes de la salida de un tren, la bomba empezaba a funcionar, creando un vacío en el tubo. El tren se empujaba manualmente hasta que el pistón entraba en el tubo, se soltaban los frenos y el tren arrancaba.
La línea se abrió al público el 19 de agosto de 1843. Los trenes alcanzaban velocidades de unos 48 km/h. El regreso a Kingstown era cuesta abajo, por gravedad. Funcionó con éxito durante diez años y atrajo la atención de muchos ingenieros famosos.
Ferrocarril de París-Saint Germain
En Francia, los hermanos Pereire tenían una línea de tren que no podía llegar hasta Saint-Germain-en-Laye por una pendiente muy pronunciada. Al saber del éxito de Dalkey, decidieron usar el sistema atmosférico para la extensión.
La construcción comenzó en 1845 y la extensión se abrió el 15 de abril de 1847. Tenía 1.5 km de largo y una pendiente muy inclinada. El tubo de tracción era de 63 cm de diámetro y se cerraba con dos solapas de cuero. Dos máquinas de vapor de 200 caballos de fuerza impulsaban las bombas. Los trenes subían a 35 km/h. Al bajar, el tren iba por gravedad.
El sistema fue un éxito técnico, pero el desarrollo de locomotoras de vapor más potentes llevó a su abandono en 1860.
Ferrocarril de Londres y Croydon
El Ferrocarril de Londres y Croydon (L&CR) compartía una vía con otra línea, lo que causaba mucha congestión, especialmente en una cuesta. El ingeniero William Cubitt, impresionado por Dalkey, propuso añadir una tercera vía para trenes locales que usaría energía atmosférica.
La línea atmosférica se abrió en enero de 1846. Se instaló un tubo de 38 cm de diámetro. Sin embargo, a diferencia de Dalkey, se omitió una cubierta de hierro que protegía la válvula de cuero.
Dificultades Técnicas y Abandono
El verano de 1846 fue muy caluroso y seco, lo que causó problemas graves con la válvula de cuero del tubo. El cuero se endurecía y no sellaba bien, permitiendo que el aire se escapara. Además, la grasa animal usada para sellar atraía a las ratas, que se metían en el tubo y la roían, causando más fugas. Los retrasos se hicieron frecuentes.
El invierno siguiente trajo más problemas: el frío extremo hacía que el cuero se pusiera rígido y la nieve entraba en el tubo. Los directores de la compañía perdieron la confianza en el sistema. Finalmente, el 4 de mayo de 1847, anunciaron que el sistema atmosférico sería abandonado.
Ferrocarril del Sur de Devon
El Ferrocarril del Sur de Devon (SDR) quería extender una línea hasta Plymouth, pero el terreno era muy montañoso. El ingeniero principal, Isambard Kingdom Brunel, había visitado Dalkey y creía que el sistema atmosférico era ideal para las pendientes pronunciadas, lo que ahorraría mucho dinero en la construcción.
La construcción comenzó en 1845. Aunque la entrega de la maquinaria se retrasó, los primeros trenes de pasajeros atmosféricos comenzaron a operar el 13 de septiembre de 1847. Al principio, el sistema funcionó bien, con trenes alcanzando velocidades de hasta 103 km/h.
Problemas y Abandono
Sin embargo, pronto surgieron problemas. El consumo de carbón de las estaciones de bombeo era mucho mayor de lo esperado. Durante el invierno de 1847-1848, la válvula de cuero que sellaba el tubo empezó a fallar. El frío la congelaba y la lluvia la empapaba, impidiendo que sellara bien. En verano, el calor y la sequedad la resecaban. Además, secciones del cuero se desprendían.
Brunel intentó solucionar los problemas, pero el costo de mantenimiento era enorme. En una reunión de accionistas el 29 de agosto de 1848, se decidió abandonar el sistema atmosférico a partir del 9 de septiembre de 1848. Aunque algunos accionistas querían continuar, la mayoría votó por el abandono.
A menudo se dice que las ratas fueron un factor en el fracaso de la válvula de cuero, ya que se sentían atraídas por la grasa. Sin embargo, los historiadores no han encontrado pruebas documentales de que esto fuera un problema importante en el Ferrocarril del Sur de Devon.
Aplicaciones Modernas: El Aeromóvil
Los problemas tecnológicos del siglo XIX hicieron que los ferrocarriles atmosféricos fueran abandonados. Pero con los materiales y la tecnología modernos, se han desarrollado sistemas que funcionan muy bien.
A finales del siglo XX, la empresa brasileña Aeromovel Corporation creó un sistema de transporte automático que usa energía atmosférica. Los trenes ligeros viajan sobre rieles montados en una viga hueca de hormigón que actúa como conducto de aire. Cada vagón tiene una placa (el pistón) dentro del conducto, conectada por un mástil que pasa por una ranura sellada con aletas de goma.
Bombas de aire eléctricas fijas en la línea soplan aire en el conducto para crear presión positiva o lo extraen para crear un vacío parcial. Esta diferencia de presión empuja la placa del pistón y mueve el vehículo. Los trenes no tienen conductor y su movimiento es controlado desde la línea. El Aeromóvil fue diseñado en la década de 1970 por el brasileño Oskar H.W. Coester.
Instalaciones del Aeromóvil
- Yakarta, Indonesia (1989): El primer sistema se instaló en un parque temático, Taman Mini Indonesia Indah. Era un circuito de 3.2 km con seis estaciones y tres trenes. Aunque se cerró por un tiempo, reabrió en 2019 con un solo tren convertido a diésel.
- Porto Alegre, Brasil (2013): Una segunda instalación conecta la estación de metro del aeropuerto con la Terminal 1 del Aeropuerto Internacional Salgado Filho. Esta línea de vía única tiene 1 km de largo y el viaje dura 90 segundos.
- São Paulo-Guarulhos, Brasil (futuro): En 2020, se anunció que Aerom instalará un ferrocarril interno de 2.6 km con 4 estaciones en el Aeropuerto Internacional de São Paulo-Guarulhos.
También se están desarrollando centros de investigación en China y se han propuesto proyectos en Ghana y otras ciudades.
Concepto de Alta Velocidad
La empresa Flight Rail Corp. en EE. UU. ha desarrollado un concepto de tren atmosférico de alta velocidad. Este sistema usaría vacío y presión de aire para mover módulos de pasajeros en una vía elevada. Un pistón libre, acoplado magnéticamente a los vagones, se movería dentro de un tubo sellado.
La compañía tiene un modelo a escala 1/6 que funciona en una vía de prueba de 639 metros de largo, alcanzando velocidades de hasta 40 km/h. Afirman que un modelo a escala real podría superar los 322 km/h.
Galería de imágenes
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Tren Aeromovel en la línea de prueba de Porto Alegre (década de 1980). La viga situada debajo del tren forma el conducto de aire. El vehículo está conectado a una placa de propulsión en el conducto accionada por presión de aire
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Ilustración de Un tratado sobre la adaptación de la presión atmosférica a los fines de la locomoción en los ferrocarriles, de Samuda
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Casa de bombeo en Torquay, Devon
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Museo de Croydon, Tubo de Ferrocarril Atmosférico, 1845-47
Véase también
En inglés: Atmospheric railway Facts for Kids
- Ferrocarril por cable: Un sistema que usa cables para mover trenes, a menudo en pendientes.
- Funicular: Un sistema que usa la gravedad para subir y bajar vagones en pendientes.
- Tubo neumático: Un sistema para enviar objetos pequeños usando aire a presión.
- Catapulta de aviones: Un sistema que usa presión para lanzar aviones desde barcos.
