martes, 23 de mayo de 2017

La propulsión de los trenes del mañana

Ingeniería Ferroviaria

Por: Eugenio Rodríguez (Energía y Electrónica - Industrial - Mecánica) 

A nivel mundial, existe una tendencia hacia formas de transporte más sostenibles ambientalmente. Respaldada por nuevas regulaciones y una apuesta cada vez más decidida por parte de organismos gubernamentales, esta tendencia está obligando a toda una serie de industrias afrontar algunas preguntas nada fáciles, pero necesarias. Por ejemplo, ¿cómo podemos asegurar que el crecimiento de la industria ferroviaria durante la última década continúe ininterrumpidamente mientras se limitan los perjuicios al medio ambiente?.


Sería erróneo sugerir que se trata de un dilema completamente nuevo, ya que durante muchos años se han electrificado grandes tramos de vía; sin embargo, en los últimos tiempos ha habido un mayor esfuerzo en eliminar del ferrocarril el diésel, o al menos hacer que los motores diésel sean menos nocivos.

Aun así, la Comisión Europea afirma que el 20% del actual tráfico ferroviario de Europa es llevado a cabo por locomotoras diésel, con el Reino Unido, Grecia, Estonia, Letonia y Lituania encabezando la lista. A finales de diciembre del pasado año, un informe de la firma de estudios Technavio sugirió que el mercado mundial de locomotoras diésel aumentará de manera constante, con una tasa de crecimiento anual compuesta de casi el 3% en 2020.


Además, un estudio realizado en 2015 por la Universidad de Cambridge, la Universidad de Minnesota y la Universidad Estatal de Minnesota Mankato, destacó que las estaciones cerradas donde hay trenes diésel son un riesgo para la salud. Los investigadores hallaron que la estación de tren de Londres Paddington estaba incumpliendo los límites europeos con respecto al dióxido de nitrógeno (NO2) en la calidad del aire exterior durante un período de cinco días.

Por lo tanto, queda manifiesto que aún queda camino por recorrer, pero ¿qué está haciendo la industria ferroviaria al respecto? En Fieras de la Ingeniería revelamos los principales avances que se están llevando a cabo en el sector.

Pilas de combustible de hidrógeno en los trenes

Si nos resulta interesante las pilas de combustible de hidrógeno, debemos mirar hacia Alemania. Este país europeo es anfitrión del tren Coradia iLint desarrollado por los ingenieros de Alstom, que trabaja combinando hidrógeno y oxígeno en una pila de combustible integrada para generar electricidad.

En 2014, Alstom firmó un acuerdo con las regiones alemanas de Baja Sajonia, Renania del Norte-Westfalia y Baden-Württemberg, para desarrollar líneas de prueba antes de entrar en operación para el transporte de pasajeros en 2018.


Además de esto, Hydrail, un término que abarca todos los vehículos ferroviarios que utilizan hidrógeno para su propulsión, ha ido creciendo paulatinamente, con proyectos en Alemania, Reino Unido y China, donde en 2015 se inauguró un tranvía impulsado por hidrógeno en Qingdao.


En una escala ligeramente más pequeña, los estudiantes de ingeniería de la universidad de Birmingham construyeron una locomotora accionada por pilas de combustible en 2012. Su investigador principal, Stephen Kent, fue citado por Wired explicando que el hidrógeno podría ser ideal para las rutas rurales más tranquilas. Afirmó: “Es altamente improbable que (estas rutas) sean electrificadas. Además, en algún momento el diésel se va a volver muy escaso y demasiado caro para seguir usándolo. El hidrógeno parece ser una alternativa ideal”.


Locomotoras impulsadas por baterías

En el año 2015, la Network Rail del Reino Unido probó el primer tren de pasajeros alimentado por baterías para operar en la red ferroviaria de Gran Bretaña. Viajando entre Harwich International y Manningtree, con las palabras “baterías incluidas” impresas en su lateral, la Clase 379 Electrostar podría un día operar ampliamente a través de la red.


Además, en enero de este año, Bombardier anunció que había firmado un contrato por 1,7 mil millones de euros con los Ferrocarriles Federales Austriacos (OBB) para proporcionar 300 trenes Talent 3 para su red de ferrocarril regional y suburbano, cuyos servicios se estiman que comiencen en 2019.


La unidad eléctrica múltiple (EMU) de Talent 3 tiene un sistema de batería que puede ser recargado por cables aéreos en vías electrificadas o por estaciones de carga en rutas no electrificadas.

GNL para ferrocarriles más limpios

El gas natural licuado (GNL) se utiliza en la industria ferroviaria como una opción para las locomotoras de doble combustible. En julio del año pasado, Ferrocarriles de Rusia, Gazprom, Transmashholding y Sinara Group firmaron un importante acuerdo para desarrollar la infraestructura necesaria para apoyar el uso de GNL en locomotoras. No obstante, ya en 2015 Rusia dio a conocer la que denominó la primera locomotora por GNL del mundo, la TEM19.


También a finales del año pasado, el operador español RENFE anunció que iba a reemplazar el motor diésel de un tren Clase 2600 DMU con un equivalente de GNL, y probarlo contra una versión diésel en la misma locomotora. El DMU de GNL funcionará en una sección de 20 km de vía en el norte de España.

Según la Railway Gazette, RENFE quiere reducir las emisiones a menos de 20 g de CO2 por pasajero/km en 2020, y ha reducido el uso de combustible diésel del 41% en 1990 al 32% en la actualidad.

Por otra parte, GE Transportation también ha desarrollado un kit de reacondicionamiento para gas natural, cuyos ingenieros afirman que pueden convertir sus locomotoras de la serie Evolution para operar hasta un 80% con gas natural.


Evolución del Tier 4 de GE

Siguiendo con GE y su serie Evolution, la compañía desarrolló el motor diésel del Tier 4, diseñado para cumplir con las regulaciones de emisiones de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA).

GE completó la primera prueba de producción del Tier 4 en abril de 2015, y la compañía afirma que puede reducir al menos el 70% de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y partículas (PM).

En el mismo año, Ed Hall, director general senior de ingeniería de motores de GE, declaró en Wired: “Observamos muy detenidamente lo que se necesitaría para reducir los contaminantes. Y logramos controlar todo el proceso de combustión. Este será nuestro producto estrella para los próximos ocho años”.


El año pasado, GE celebró la producción 1.000 de la locomotora Tier, cuya nueva versión será utilizada por la Compañía de Ferrocarriles Canadienses.

La familia de trenes Prima

Las locomotoras Prima H3 y H4 de Alstom pueden funcionar en modos de motor simple o doble: un generador diésel de 1.000 KW o dos generadores diésel de 350 KW, o en configuraciones híbridas y de baterías.

Concretamente, el modelo híbrido H3 puede reducir el uso de combustible del 30% al 50%, ya que incorpora una batería junto con el generador diésel. En su modo totalmente a batería, diseñado para áreas densamente pobladas o en túneles, puede operar libre de emisiones.

En cuanto al H4, su ajuste híbrido es adecuado para su uso en vías no electrificadas, mientras que una versión de batería bimodal acopla un sistema de catenaria y una batería. Alstom afirma que el doble motor del H4 puede reducir el consumo de combustible diésel hasta en un 15%.


En octubre, el operador alemán Deutsche Bahn introdujo cinco H3 híbridos en su flota. Daniel Croonen, director de servicio de Alstom Alemania y Austria, afirmaba en el momento de su estreno: “La locomotora Prima H3 prepara el camino hacia la nueva realidad del transporte de mercancías sin emisiones en Europa”.

1 comentario:

Usted podrá dar su opinión libremente, pero aquellos comentarios que vengan con insultos, improperios, etc. y sin colocar nombre y apellido, nombre y/o pseudónimo no serán publicados.