El ferrocarril vio la luz en la primera mitad del s. XIX, accionado por la máquina de vapor, que impulsó la I Revolución Industrial. Fue la primera vez que el ser humano logró controlar el movimiento gracias a una fuerza motriz, que no dependía de factores ambientales (como el viento o el agua) o animales. Aunque la aplicación más popular de la máquina de vapor fue la locomotora, hubo otras aplicaciones industriales de la máquina de vapor que mecanizaron la industria.

En esencia, en la locomotora de vapor (por extensión, la máquina de vapor), gracias a la combustión de carbón o madera, se calienta el agua de una caldera, que pasa de estado líquido a estado vapor, aumentando la presión, siendo capaz el vapor de mover unos mecanismos, que finalmente consiguen el movimiento de rotación de las ruedas y el desplazamiento de la locomotora y sus vagones, en el caso de los trenes.

Visto desde fuera, la locomotora de vapor tiene una gran belleza plástica, un movimiento del bielaje cautivador, un sonido que delata el esfuerzo que la locomotora está haciendo en cada momento, de ahí que algunos ferroviarios asemejaran la locomotora de vapor a un ser vivo. Pero hay que reconocer que los oficios de maquinista y fogonero eran durísimos, para súper hombres.

Durante más de siglo y medio, la tracción vapor estuvo presente en las vías de todo el mundo, llegando a su fin en los países desarrollados en torno a mitad de los años 70 del s. XX. Por suerte, algunos países con sensibilidad histórica y respeto por sus ferrocarriles tienen preservadas locomotoras de vapor en régimen de marcha, y organizan viajes turísticos.

imagen:  Locomotora vapor Mikado|| autor:  Museo del Ferrocarril

La tracción vapor murió por varias razones. Si bien su tecnología era sencilla, al alcance de países y administraciones ferroviarias con pocos recursos, tenía los siguientes inconvenientes:

• Costes de mantenimiento elevados. Llenado de agua, carbón, limpieza de escorias, de la caja de humos,engrasado de la multitud de partes móviles no protegidas…

• Alta indisponibilidad. Solo hay que pensar en el tiempo que debía transcurrir desde que una locomotora de vapor estaba “apagada” hasta que tenía presión suficiente para echar a andar. Por ello, muchas veces, durante la noche, había ferroviarios que mantenían las locomotoras “encendidas” con presión, para que al día siguiente no hubiera que esperar varias horas a que las locomotoras “cogieran presión”. En todos los depósitos, siempre debía haber alguna locomotora “encendida”, para atender a situación de emergencia, lo que resultaba en un derroche energético

• Capacidades de operación limitadas. Pensemos, al atravesar un túnel largo y en rampa, lo complicado que debía resultar para la pareja de ferroviarios que la locomotora siguiera traccionando el convoy, cuando la concentración de oxígeno cada vez era menor debido al humo y la combustión.

• La necesidad de importar carbón en muchos casos, al carecer de este recurso natural. En países donde había abundantes yacimientos de carbón, la tracción vapor fue más longeva. En ocasiones, los países disponían de minas de carbón, pero de baja calidad, obligando a un esfuerzo extra de la pareja de maquinistas, debido al inferior poder calorífico del carbón nacional frente al importado.

• Mayor desgaste sobre la vía debido a los movimientos de vaivén de los mecanismos de la locomotora.

• Bajísimo rendimiento de una locomotora de vapor. El rendimiento de la locomotora de vapor era escandalosamente bajo (en torno al 11% o inferior). El movimiento nativo generado por el vapor es lineal y oscilante, lo que implica muchos rozamientos (a diferencia de los motores eléctricos, cuyo movimiento nativo es giratorio).

imagen:  la unidad eléctrica 509 en Pont de fusta || autor: por confirmar

En la mayoría de los países, el vapor estuvo presente en las vías durante casi siglo y medio. Lógicamente, no desapareció un día la tracción vapor y, al día siguiente, apareció la tracción eléctrica o diésel; durante unos 70 años, la tracción vapor y la eléctrica, no solo coexistieron, sino que se complementaron y, en muchísimos lugares donde la tracción eléctrica no podía llegar, ahí estaban las locomotoras de vapor. Existen miles de fotografías donde podemos ver la coexistencia de ambos tipos de tracción.

El desarrollo de la tracción eléctrica fue impulsado por la evolución de la electricidad o, hablando con más propiedad, del electromagnetismo. En efecto, aunque coloquialmente nos referimos a la electricidad como fuente de energía, tenemos que saber que, lo que de verdad ocurre, son fenómenos electromagnéticos, es decir, siempre que hay algún tipo de conversión energética (mecánica en eléctrica, eléctrica en mecánica o eléctrica en eléctrica) hay una transferencia energética entre la electricidad propiamente dicha y el magnetismo (y viceversa). Dicho con otras palabras, sin magnetismo no habría electricidad, al menos en el sentido que la conocemos.

Con la energía eléctrica siempre tenemos tres agentes:

• La generación de la electricidad a partir de las centrales eléctricas (eólicas, de carbón, salto de agua, nucleares, solares, etc.).

• El transporte de la energía, ya que la energía se produce en un lugar y el consumo suele estar a centenares o miles de kilómetros.
• Los consumos en industrias, hogares, oficinas, ferrocarriles, en alumbrado, motores, maquinaria, etc.

Lógicamente, en electrificación ferroviaria tenemos presente al menos dos de los tres agentes:

• La generación eléctrica, normalmente, no va a ser cometido de la administración ferroviaria (si bien, antiguamente, algunas compañías ferroviarias sí generaban su propia electricidad). Un punto y aparte sería las locomotoras diésel, ya que, contrariamente a lo que muchas personas creen, la mayoría de las locomotoras diésel tienen motores de tracción eléctricos y el motor diésel se encarga de accionar un alternador que genera la electricidad necesaria para alimentar los motores de tracción (ya se dedicará un capítulo a este apartado). Es decir, en la mayoría de las locomotoras diésel, la propia máquina se genera su propia electricidad a partir del gasoil.

• El transporte de la energía eléctrica, donde tendríamos los cables que transportan la electricidad (la catenaria o hilo de contacto, que discurre paralelamente a la vía, o bien el “tercer raíl”), la propia vía y las subestaciones eléctricas de tracción (SET).

• Las locomotoras eléctricas.

imagen:  Primera locomotora eléctrica || autor: por confirmar

La primera locomotora eléctrica fue presentada en el año 1879 por el Sr. Werner Siemens (que daría nombre al gigante eléctrico) en la Exposición Universal de Berlín. Aquel vehículo accionado por electricidad realmente fue una atracción de feria, pero permitió demostrar que la electricidad también podía mover un vehículo.
En el año 1881, la compañía del Sr. Siemens creó la primera línea electrificada en un tramo de algo menos de tres kilómetros entre Berlín y Lichterfelde, dando lugar al primer tranvía eléctrico del mundo.

En el año 1895 se puso en marcha la primera red ferroviaria electrificada del mundo, en la línea Baltimore-Ohio, en EEUU.
Hablar de electricidad implica necesariamente tener que recurrir a los térmicos “Corriente Continua” (CC o, en inglés, DC: Direct Current) y “Corriente Alterna” (CA o, en inglés, AC: Alternative Current). En efecto, en los inicios de la electricidad, hubo una pugna que se llamó “la Guerra de las corrientes” entre el americano Thomas Alba Edison (creador, entre otros inventos, de la bombilla de incandescencia) y el europeo Nikola Tesla (un genio con una sólida formación en física y matemáticas, tristemente olvidado, y al que una conocida marca de automóviles eléctricos rinde honor con su nombre).

imagen:   Edison izq – Tesla dr|| autor:  wikipedia

En un principio, Tesla fue contratado por Edison, pero a los pocos años separaron sus caminos. Mientras Edison defendía la corriente continua (la que se obtiene de pilas, baterías, dinamos, paneles fotovoltaicos), Tesla abogó por la corriente alterna (la que llega a los enchufes de nuestras casas) que él mismo había inventado. En el siguiente artículo hablaremos de las diferencias entre ambos tipos de corriente. Siendo conocedor Edison (que tenía una formación académica muy inferior a su rival) que el sistema de corriente alterna de Tesla era mejor debido a que permitía el transporte de la energía eléctrica a mayores distancias y de una forma mucho más económica, impulsó una campaña de difamación contra Tesla, llenando la ciudad de Nueva York de carteles desprestigiando la corriente alterna y haciendo espectáculos circenses, donde electrocutaban a perros y caballos para demostrar la supuesta peligrosidad de la corriente alterna.

Los organizadores de la Exposición Universal de Chicago de 1893 pusieron a prueba ambos sistemas para iluminar el recinto de la exposición. Mientras el presupuesto de Edison fue en torno a un millón de dólares, el de Tesla costó la mitad y, cuando se encendieron las luces de incandescencia con el sistema de Edison, se atenuó el alumbrado de la ciudad de Chicago. A partir de ese momento, quedó demostrado que el sistema de corriente alterna de Tesla era mejor al de corriente continua de Edison. La compañía The Westinghouse Corporation, cuyo fundador había inventado los frenos de aire para el ferrocarril, compró a Tesla su sistema de corriente alterna, por lo que se implantó la electrificación de todos los países en corriente alterna.

Pero, curiosamente, en el mundo ferroviario no fue así, y la electrificación en corriente continua sigue presente hoy en día, por razones históricas que iremos explicando en próximos capítulos. En la red convencional de ADIF (ancho ibérico), tenemos 3.000V de corriente continua (3KVDC), mientras que en la red de alta velocidad (ancho internacional) tenemos 25.000V en corriente alterna (25KVAC), si bien se van a electrificar tramos de la red convencional en 25KVAC, lo que obligará a emplear locomotoras bitensión para poder circular por la red convencional en ambos sistemas de alimentación: 3KVDC y 25KVAC. Decididamente, también para el ferrocarril es mejor el transporte de la corriente alterna, pero siguen existiendo miles de kilómetros electrificados en corriente continua.

Francisco Mallols Olmos.