Hace 200 años, en una época de grandes revoluciones, una invención del hombre cambió por completo el concepto de distancias, comercio y, en general, la vida de las personas. Se trata de la locomotora, que funcionó con éxito por primera vez en 1811 en Inglaterra. Esta invención se convirtió con el tiempo en el primer paso de la globalización: los recorridos que antes duraban días, ahora podían ser de horas; las distancias se redujeron; el tiempo empezó a adquirir valor. En otras palabras, el mundo se volvió más pequeño y más cercano.
La locomotora evolucionó de ser arrastrada por caballos a ser impulsada por la máquina de vapor. Luego volvió a evolucionar y comenzó a funcionar con combustibles varios; poco después llegaron los trenes eléctricos y de levitación magnética. Y para muchos su camino termina allí. Incluso, para otros, es un sistema que hace parte del pasado. Sin embargo, están muy equivocados.
Los ferrocarriles son el transporte del hoy y el mañana. Han evolucionado a la par que todos los demás y, además de ser un firme competidor del transporte aéreo, también ofrecen un servicio que los otros medios de transporte no pueden brindar. Y su desarrollo no para. Los trenes del futuro serán más sostenibles y verdes, económicos, veloces y, en algunos casos, sorprendentes.
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¿Cómo serán los trenes del futuro?
Algunos estudios indican que las emisiones de carbono por milla de los trenes suelen ser cerca del 80 % menores que las de los carros. Además, en un tren se pueden movilizar hasta 50 000 personas por hora. Todo esto hace a los trenes un transporte altamente eficiente y sostenible. Sin embargo, todavía queda mucho espacio para la mejora.
Algunos de los puntos clave que deben tener los trenes del futuro es la incorporación de movilidad más inteligente; más respeto por el medioambiente; accesibilidad; y mejora en la experiencia del usuario. Para ello, se trabajan desde diversas líneas: desde la mejora de sus tecnologías, la incorporación de las nuevas tecnologías de información, el desarrollo de nuevos espacios o facilidades para la movilidad hasta la incorporación de combustibles más limpios.
Por ejemplo, si hablamos de la movilidad y eficiencia, el aumento de la velocidad siempre será un aspecto importante. Gracias a la tecnología SCMaglev, levitación magnética por superconductores, en 2016 se logró que un tren alcanzara los 603 km/h. En Asia, principalmente, se ha desarrollado esta tecnología y ha ayudado a conectar a regiones distintas de manera muy efectiva.
Además, suelen ser eléctricos, por lo que dependiendo del origen de la electricidad pueden tener una huella de carbono muy baja. Todos los años estas tecnologías continúan mejorando y es probable que veamos velocidades aún más asombrosas próximamente.
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Otros aspectos
Sin embargo, no se trata solo de lograr velocidades sorprendentes. Otro de los grandes retos será incorporar las nuevas tecnologías en su sistema; entre ellas el internet de las cosas, el big data y la inteligencia artificial, que permitan su incorporación a las ciudades inteligentes. Estas permitirán hacer un monitoreo en tiempo real, realizar mantenimiento preventivo y evitar imprevistos.
De la misma forma, deberá ser un sistema de transporte más flexible e integrado, con servicios variables según el flujo de personas y conectado con otro tipo de empresas. Asimismo, hay múltiples iniciativas que investigan nuevas fuentes de energía, como el hidrógeno, para impulsar los trenes; o nuevos diseños en su interior para que sean más cómodos y espaciosos; incluso, otro tipo de estaciones, como plataformas móviles y más.
Tendencias futuristas de los trenes
Nuevas fuentes de energía
Al igual que todos los demás medios de transporte en el mundo, los trenes del futuro dejarán de lado los combustibles fósiles para impulsarse con fuentes energéticas más limpias. Aunque ya existen trenes que se impulsan por medio de electricidad, lo cierto es que no son todos. Muchos trenes en el mundo todavía se impulsan por carbón o diésel.
Una de las soluciones que se propone al respecto es comenzar a electrificar las líneas. El método es similar al de los tranvías, por medio de sistemas de recolección de energía con conexiones eléctricas al suelo. También se habla de una primera transición a trenes híbridos, como la línea Senseki-Tohoku en Japón. Esta línea es de 47,2 km y alcanza una velocidad de 100 km/h. Aunque no es una electrificación completa, ayuda a redecir las emisiones de óxido de nitrógeno en un 60 %.
La energía solar también hace parte de las alternativas. Un ejemplo de esto es el primer tren potenciado por energía solar que se encuentra en Byron Bay, Australia. Opera desde 2017 y busca aprovechar la energía del Sol para maximizar su poder.
Hidrógeno, el impulso del futuro
Sin embargo, es el hidrógeno la mayor apuesta del futuro. Por ejemplo, la compañía alemana Hydrail busca usar hidrógeno para alimentar los trenes y tranvías de mañana. La investigación aborda dos estrategias: la quema del hidrógeno por medio de un motor de combustión que produce cierta contaminación; o el usarlo en una pila de combustible, que implica una reacción con el oxígeno y cuyo residuo es el agua.
El funcionamiento es bastante simple: la pila de combustible está formada por un ánodo, un cátodo y una membrana de electrolito. El hidrógeno pasa a través del ánodo, donde se divide en electrones y protones. Luego, los electrones pasan a través de un circuito que genera carga eléctrica. No obstante, el uso de hidrógeno como combustible no está resuelto todavía. Primero, es un elemento que no es abundante en estado puro en la Tierra, sino que se encuentra en compuestos como el agua. Segundo, es muy volátil y altamente explosivo.
La tecnología ya está siendo probada. Por ejemplo, la compañía Ballard demostró en China con éxito el transporte pasivo de pasajeros por medio de hidrógeno. La prueba tuvo lugar en 2016, y ha servido como impulso para continuar con la investigación de esta tecnología.
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Trenes Maglev superrápidos
Los trenes Maglev son, actualmente, la forma más rápida de viajar en tren. Este tipo de trenes usan un campo electromagnético de repulsión para elevar los vagones del suelo y evitar la pérdida de velocidad por fricción. Uno de los trenes Maglev más rápidos actualmente se encuentra en Shanghái y conecta el Aeropuerto de Pudong con una terminal de metro fuera de la ciudad. El recorrido de 30 kilómetros lo completa en siete minutos a 431 km/h (268 millas por hora).
El siguiente hito lo logrará Japón con el tren bajo que unirá a Tokio y Nagoya en 2027. Le tomará 40 minutos y alcanzará velocidades de 500 km/h. Su prototipo ya ha batido récords de velocidad ferroviaria y ha superado los 600 km/h. Por su parte, China está probando un tren «super Maglev» que podría alcanzar los 1000 km/h. Sin embargo, todavía está en fase de investigación.
Hyperloop
El hyperloop no es exactamente un tren, sino una combinación de diferentes tecnologías como un concorde, un cañón de riel y el hockey de aire. Sin embargo, sigue siendo parecido a un ferrocarril y se considera uno de los posibles trenes del futuro.
Es una idea del emprendedor Elon Musk, propuesta en 2013, que habla de un medio de transporte que podría cubrir los 616 kilómetros que separan San Francisco de Los Ángeles en 30 minutos. Es decir, podría alcanzar los 1126 km/h (700 millas por hora), duplicando las velocidades de los trenes Maglev.
¿Cómo lo lograría? Tratando al tren como un proyectil. Este circularía por un tubo de cuasi vacío, que ofrece una milésima de la presión atmosférica a nivel del mar. Además, el vehículo contaría con un ventilador en su parte delantera que absorbería el aire para evitar que reduzca la velocidad. Su propulsión mantendría la filosofía del Maglev, un campo electromagnético de repulsión que elimine la fricción.
El hyperloop no existe todavía y su mayor reto son sus elevadísimos costos de construcción y mantenimiento. Aunque diferentes empresas ya han avanzado en sus investigaciones, tendremos que esperar varios años para poder ver sus aplicaciones prácticas y en completo funcionamiento.
Optimización de los espacios en cabina
Otro de los aspectos que entrará en revisión y transformación en los próximos años serán las cabinas del tren. Son dos aspectos distintos los que se deben cambiar: proporcionar suficiente espacio para el hacinamiento en los trenes u optimizarlos para el viajero moderno. Los viajes en tren tienen muchos aspectos por mejorar.
Por un lado, se habla que su interior debe ser más flexible y multifuncional: movilidad en los asientos y estructuras internas; facilidad para adaptarse a las necesidades estacionales; incluir wifi; instalar áreas para máquinas expendedoras; o destinar áreas al trabajo.
Por otro lado, se habla de ofrecer un espacio más sofisticado. Por ejemplo, JPA Designg creó el interior del tren Belmond Gran Hibernian, que viaja por Irlanda. El tren tiene 20 cabinas con literas y baños, dos espaciosos vagones comedor y un interior que apuesta por la elegancia. James Park, fundador de JPA Design, asegura:
Las innovaciones que se pueden esperar en el futuro incluyen al menos 10 cm de espacio adicional para las piernas entre los asientos, ya que los respaldos están siendo diseñados para ser más delgados. Además de sistemas de entretenimiento con sonido direccional de modo que no se necesite auriculares y asientos inteligentes con cojines que se adapten a la forma del cuerpo de una persona.
En general, se habla de suites en los trenes, mejorar la accesibilidad de los espacios y generar mayor sensación de espacio. Otro ejemplo de ello fue la propuesta de PriestmanGood con su concepto del tren de alta velocidad Mercury.
Movilidad digital
Uno de los siguientes pasos en para los trenes del futuro será la incorporación de las nuevas tecnologías. Hablamos de sensores, análisis predictivo, big data y más. De esta forma, se busca garantizar una confiabilidad cerca del 100 % a los usuarios.
También ayudará a aumentar la eficiencia de los trenes y maximizar el número de personas que se pueden transportar en ciertos momentos. Recopilando y procesando la información adecuada, se podrá saber cuándo cambiar la velocidad de los viajes, las horas de inicio y llegada y otros factores que mejoren el servicio.
La incorporación de los nuevos desarrollos también abarca otras áreas. Permite hablar de planificación multimodal; nuevos sistemas de venta y pagos e integración de tecnología blockchain a la cadena de valor. Además, ayuda a generar una comunicación con el viajero durante todo el ciclo del viaje, lo que también se traduce en una mejora del servicio y la experiencia.
Finalmente, no se puede dejar de lado la seguridad. En este ámbito, estas tecnologías también jugarán un papel muy importante. Los sistemas de videovigilancia podrían identificar automáticamente un robo y alertar a los operadores del tren o llamar a la policía a modo de respuesta.
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Nuevos sistemas de logística
Adicionalmente, de cara al cliente, los nuevos desarrollos tecnológicos también implicarían cambios positivos. La inteligencia artificial, big data y digitalización de procesos podrían tener un gran impacto en la atención al cliente.
Por ejemplo, la tecnología de reconocimiento facial podría hacer más sencillo la entrada a las estaciones de tren. Uno de los esfuerzos es permitir que los usuarios puedan entrar a la estación sin ningún procedimiento adicional que caminar tras las puertas. Es decir, se podrían olvidar de buscar la billetera, sacar el dinero, hacer filas para la tiquetería.
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La compañía Cubic Transportation Systems es una de las pioneras en esta innovación. En 2017, la compañía llevó a cabo una prueba en Montreal con una línea de entrada sin puertas. Para ello usaron una combinación entre bluetooth y un software de reconocimiento facial para ayudar a acelerar el pago de los pasajes de entrada. La empresa asegura que el sistema puede duplicar la eficiencia de los sistemas de metro.
Menos paradas en trenes modulares
Uno de los grandes enemigos de la velocidad de los trenes son las paradas para que los usuarios bajen. Entre más paradas tenga una ruta, menor será la velocidad del tren. Por ello, los trenes de alta velocidad solo suelen parar en las ciudades grandes.
PriestmanGoode está trabajando en un nuevo concepto que busca reducir casi por completo las paradas de estos trenes. Se trata de un concepto en el que los vagones del metro viajarían en un bucle desde la ciudad hasta un tren de alta velocidad en las afueras. Los vagones del metro se conectarían a trenes de alta velocidad igualando temporalmente su velocidad. De esta forma, los pasajeros podrían subir y bajar del tren sin tener que reducir la velocidad.
Este concepto permitiría viajar sin problemas enormes distancias, como desde San Francisco hasta Nueva York. Este concepto tiene el potencial de mejorar drásticamente la accesibilidad de los viajes en tren de alta velocidad para grandes poblaciones.
Trenes autónomos más eficientes
Los trenes autónomos no son nuevos. De hecho, han estado en funcionamiento por varios años en diferentes ciudades del mundo como Dubái, San Pablo o Shanghái. Sin embargo, los expertos estiman que esta tecnología podría transformar el transporte ferroviario.
La autonomía de estos trenes es usada, principalmente, en viajes cortos. Sin embargo, los sistemas siguen mejorando día a día y sus aplicaciones aumentan. De esta forma, podría empezar a usarse en viajes más y más largos alrededor del mundo. Además, podría utilizarse para optimizar la eficiencia de los sistemas subterráneos teniendo en cuenta las horas punta y evitando pequeños retrasos.
The Straddling bus, una movilidad optimizada
La optimización del espacio siempre es una meta en cuanto a organización urbana se trata. Ya mencionamos cómo sería la optimización interna en los trenes del futuro, pero ¿te imaginas cómo sería externamente? China tiene una propuesta única y sorprendente.
Usualmente cuando pensamos en trenes hablamos de ferrocarriles elevados, subterráneos o a nivel del suelo. La propuesta de China busca brindar una alternativa. Se trata de un straddling bus, una idea para optimizar el tráfico urbano que consiste en un autobús que circulará por encima del tráfico. Se eleva sobre la calzada y se desplaza sin colisionar con los automóviles, formando un túnel por el cual pueden circular.
El concepto nació en los 60, pero vio la luz recientemente en la ciudad Qinhuangdao, donde tuvo un periodo de prueba gratuito para el público. Sus dimensiones son de 22 metros de largo, 7,6 metros de ancho y en su interior es capaz de transportar simultáneamente a 300 pasajeros a una velocidad de 65 km/h.
Ejemplos de trenes del futuro
Mireo Plus H
Se suele decir que el hidrógeno es el combustible del futuro, y usualmente se piensa en un futuro lejano. Sin embargo, no es así: ya es parte de nuestro presente. Un ejemplo de ello es el proyecto de Deutsche Bahn, la empresa que opera las redes ferroviarias nacionales de Alemania, y su proyecto Mireo Plus H: uno de los trenes del futuro pensado para funcionar con hidrógeno.
El proyecto se está trabajando de la mano con Siemens Mobility y busca ser una alternativa a los trenes de combustión. El tren sería alimentado con pilas de combustible de hidrógeno y baterías de iones de litio. Su autonomía rondaría los 600 km, y su velocidad se limitaría a los 160 km/h. Su primera línea será instalada entre Tübingen, Horb y Pforzheim en el estado alemán de Baden-Württemberg.
Aunque no se tiene información exacta sobre su capacidad de pasajeros, los fabricantes aseguran que podría ahorrar unas 330 toneladas de dióxido de carbono para la atmósfera. Se espera que entre en funcionamiento en 2024.
Cabe destacar que este no es el primer proyecto de este tipo, ni en el mundo ni en Alemania. Otros ejemplos son Alstom en Austria y Alemania; Talgo en España; o Coradia ilint en Alemania. Sin embargo, este proyecto buscará cubrir la red nacional ferroviaria entera.
Hybari
El hidrógeno está pisando fuerte en los trenes del futuro. Por lo tanto, no es sorpresa que en Japón también se esté trabajando en un proyecto de tren de pila con hidrógeno a cargo de Toyota, Japan Railway Company y Hitachi. Sus pruebas comenzarán en 2022.
El proyecto recibe el nombre de Hybari (HYdrogen-HYBrid Advanced Rail for Innovation). Su primer modelo será el FV-E991 y tendrá dos vehículos autopropulsados con cuatro motores eléctricos de 95 kW y dos inversores. Es decir, el tren estará equipado con cuatro celdas de combustible de electrolito de polímero sólido de Toyota, con capacidad de 60 kW. Además, tendrá dos baterías de iones litio de Hitachi de 120 kWh de capacidad, con sistema de frenada regenerativa. Sus motores serán alimentados por baterías y celdas de hidrógeno.
Se distinguirá de los demás trenes por un diseño exterior caracterizado por sus motivos en azul. Este modelo podrá alcanzar una velocidad de 100 km/h y tendrá una autonomía de 140 km. En fase de pruebas, que comenzará en 2022, se utilizará en las líneas de Tsurumi y Nambu.
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El Maglev más veloz del mundo
Actualmente, los trenes Maglev son los métodos de transporte más veloces que existen. El récord mundial en velocidad actualmente lo tiene Japón con 603 km/h alcanzados durante fase de pruebas en 2015. Sin embargo, este récord no se ha registrado esta velocidad en un sistema comercial.
Lograrlo es la meta de China, que ha establecido que su próximo tren Maglev alcance los 620 km/h. El tren fue presentado en Chengdu, capital de la provincia de Sichuan en el suroeste de China. Su velocidad se debe a su tipo de tecnología de levitación, ya que utiliza un superconductor de alta temperatura en vez de uno de baja temperatura. Así, no se requiere que el tren acelere antes de levitar, sino que puede hacerlo de forma directa.
De esta forma, utiliza un superconductor de alta temperatura desarrollado por la Universidad Southwest Jiaotong, China Railway Group Limited y CRRC Corporation Limited. Este requirió una inversión de cerca de 9 millones de euros. Así, se logra un menor consumo de energía.
Por otro lado, la compañía estatal China Railway Rolling Stock Corporation (CRRC), presentó en 2019 un prototipo de su último tren Maglev. Este tiene la capacidad de alcanzar una velocidad máxima de 600 km/h. Su producción empezará ente 2021.
Hyperloop
El hyperloop es una empresa a la que le están apostando múltiples compañías alrededor del mundo. Es una tecnología que podría revolucionar el transporte en todo el orbe; por lo tanto, no es sorpresa que haya diferentes organizaciones y enfoques para su desarrollo.
Ya explicamos en qué consiste el sistema. No obstante, es importante aclarar que este sistema no solo podría desplegarse sobre la tierra; también podría elevarse sobre pilares o, incluso, funcionar bajo tierra. Su velocidad podría superar con creces la de los aviones y su fuente de energía no está del todo definida. Se planteó inicialmente que se moviera con energía solar; sin embargo, las investigaciones continúan.
Dado que Elon Musk decidió anunciar el proyecto de manera abierta para que cualquier empresa pudiera sumarse a él, encontramos empresas alrededor del mundo que están enfocando sus esfuerzos en lograr la creación del hyperloop.
Entre estas empresas encontramos, por supuesto, las empresas de Elon Musk. Hyperloop nació bajo SpaceX; no obstante, sus diferentes empresas están sacando provecho de esta tecnología. Tesla está desarrollando las cápsulas y apostando por la velocidad. Por su parte, The Boring Company está excavando túneles que servirán para el sistema.
Otra de las compañías es Virgin Hyperloop One. Esta empresa está realizando pruebas a escala completa y, además, le disputa a Tesla los récords de velocidad. Hace unos años, aseguraron que la meta era tener tres hyperloops en 2021, una de ellas uniría a España y Marruecos.
Por su parte, Hyperloop Transportation Technologies (HTT) está comprometida con las rutas europeas y cuenta con socios como Talgo y NVIDIA. Han anunciado que su primera ruta comercial será en Emiratos Árabes. En este segmento de trenes del futuro también encontramos a TransPod, Zeleros, Arrivo, DGWHyperloop y Hardt Global Mobility.
Palabras finales
Los trenes del futuro estarán llenos de novedades, velocidad, innovación y experiencias. Es probable que logren conectar al mundo como nunca antes se ha visto. Incluso podrían llegar a superar la velocidad del transporte aéreo. De igual forma, podrían brindar nuevos niveles de comodidad y eficiencia bajo los nuevos enfoques de los fabricantes.
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