OPTIMOTUSS: ¿el retorno del chismecarril?

Por Iván Rivera, el 12 julio, 2022. Categoría(s): Divulgación • Ingeniería • Tecnología
Render del sistema OPTIMOTUSS visto desde una posición elevada en el extremo de un andén de metro.
Render del sistema OPTIMOTUSS visto desde una posición elevada en el extremo de un andén de metro. Imagen: OPTIMOTUSS.

Entre los muchos triunfos de la tecnología del tren a lo largo de su historia, quizá el más extraño haya sido inspirar a inventores de todo pelaje para intentar superarlo. Con mayor o menor éxito, aunque normalmente menor, hemos visto derivados del ferrocarril apoyados en un solo raíl, impulsados por motores de aviación, levitando sobre electroimanes, propulsados por aire comprimido, turbinas de gas o incluso energía nuclear. Algunos de estos proyectos ha logrado sacar la cabeza; en el mundo hay un puñado de maglevs y unos cuantos monorraíles, gracias a un conjunto de circunstancias que favorecían su implementación por encima de la de un tren convencional. Aunque, si somos justos, tendremos que reconocer que esos condicionantes incluyen, a veces, el parecer más «moderno». ¿Quién, de entre los que tuvierais uso de razón en 1992, no recuerda la exitosa carrera del monorraíl de la Expo de Sevilla?

Nadie, naturalmente. El monorraíl de La Cartuja, tras el fallido intento de reciclaje de la Expo en parque temático, terminó almacenado, hasta que otra «expo» más moderna, la de Zaragoza en 2008, lo repescó. Y ahora sí, ¿quién, de entre los que hayáis estado en los terrenos de la Expo zaragozana, no recuerda la exitosa carrera comercial de su monorraíl? De nuevo nadie. Resulta que como atracción turística, un monorraíl no es para tanto. Quizá tenga que ver con que llama más la atención visto desde fuera que montando en él. O quizá sea el detalle sin importancia de que evacuar una vía sobre pilares de seis metros de altura si el monorraíl se detiene es un trabajo para Supermán, o en su defecto el cuerpo de bomberos. Un buen rato colgado en las alturas en un vehículo sin fluido eléctrico a pleno sol no es buena publicidad para ningún medio de transporte.

Coches del monorraíl de la Expo 92 cubiertos de pintadas en un desguace de Aragón.
Coches del monorraíl de la Expo de Sevilla en un desguace en Muel. Foto: Heraldo de Aragón.

Gadgetbahns

La relativa mala fama de los inventos que pugnan por mejorar el ferrocarril ha llevado a algunos expertos en el mundo anglosajón a acuñar el apelativo gadgetbahn, palabra compuesta del vocablo inglés gadget, cacharro, cachivache, chisme, y el alemán Bahn, tren. En español podríamos decir «chismecarril», que me resulta una palabreja encantadoramente expresiva. Chismecarril sería cualquier vehículo inspirado en un ferrocarril que, por un motivo u otro, resulta ser una mala idea. Un maglev de alta velocidad, por ejemplo, no es un chismecarril: sabemos que funcionan y pueden ser muy rápidos. Su problema es que cubren un nicho de transporte que no existe en casi ningún lugar del planeta, con la posible excepción, por el momento, de Japón y China. Lugares de elevadísima densidad de población, y por tanto gran demanda, con ejes de transporte rápido maduros y saturados.

Un monorraíl en una ciudad costera asiática típica, por segundo ejemplo, tampoco es un chismecarril: construir un ferrocarril en superficie es imposible por la ocupación del terreno; hacerlo subterráneo puede ser impracticable por la dificultad de excavar junto al agua; levantarlo sobre pilotes, que además pueden transitar por orografías complicadas con brazos de mar y fuertes desniveles, parece una solución perfectamente razonable. Un people mover automático en un aeropuerto, por tercer ejemplo, puede ser justo lo que se necesita si un tren completo es matar moscas a cañonazos; además, puede ser subterráneo o elevado, a gusto del diseñador.

Prácticamente cualquier otra cosa es un chismecarril, y algunas de las anteriores también si están concebidas en un entorno social y tecnológico que no necesita realmente de esas soluciones. Destaca entre ellos, por mérito propio, toda una categoría de chismecarriles que tuvo su momento de gloria en los inenarrables años 70: los transportes rápidos personales o PRT, de las siglas en inglés Personal Rapid Transport. La idea parece salida de una novela clásica de ciencia ficción: el protagonista llega a una estación, teclea su destino en un panel y espera un instante hasta que junto a él se abre una puerta deslizante. Una pequeña cápsula queda a su disposición. La aborda y se pone cómodo. En escasos minutos se encontrará en el destino deseado, cruzándose de camino con muchas otras cápsulas que, aunque siguen las mismas vías, llevan a sus pasajeros a diferentes destinos.

Estación del sistema PRT de la Universidad de Virginia Occidental, con un vehículo.
Estación del Morgantown Personal Rapid Transit. Foto: Antony-22/Wikimedia Foundation

Los PRT

Es fácil imaginarse un sistema PRT como un conjunto de cabinas que recorren varias vías posibles en un entramado horizontal. Un trasunto material de las redes de paquetes de datos tipo internet. Parece una idea genial, así que la pregunta se hace sola: ¿por qué no tenemos sistemas de tipo PRT? En realidad sí que hay algunos funcionando en todo el mundo; el más grande y longevo está en Morgantown, dentro del campus de la Universidad de Virginia Occidental, en los EE. UU. Su historia está llena de incidencias y problemas, hasta el punto de que la excusa más común para llegar tarde a una clase en la universidad comienza por «es que el PRT…». Su uso más relevante ocurre durante el Cram, una festividad estudiantil en la que se intenta batir la marca del número de pasajeros enlatados en uno de los coches del sistema. El récord está en noventa y siete: nada mal para unos vehículos preparados para ocho pasajeros sentados y siete de pie.

El problema de los PRT es, como tantos otros en el mundo de la ingeniería del transporte, sutil. Resulta que su capacidad de transporte, los pasajeros-kilómetro que puede producir cada hora, no es nada brillante en comparación con la de sistemas como un metro o un ferrocarril de cercanías. Esto deja a los PRT en desventaja en entornos urbanos muy densos y de alta demanda. Pero si nos vamos a áreas suburbanas, con densidades de población menores y por tanto demandas más moderadas que sí podrían, técnicamente, satisfacerse sin milagros de ingeniería, resulta que el coste de las infraestructuras para un PRT es completamente prohibitivo y no puede competir con tranvías, autobuses o, a menor escala, soluciones de movilidad personal como bicicletas eléctricas o patinetes. El PRT, hasta ahora, no ha encontrado un nicho en el que medrar, y por eso no lo vemos en casi ningún lugar.

Por otro lado, si admitimos un argumento ético, quizá esté bien dejarlo así. A fin de cuentas, la idea del PRT no surge solo de ingenieros de telecomunicaciones reconvertidos en tecnólogos del transporte —¡cuánto daño han hecho!*—, sino también de fans del coche privado que, ante la dificultad para la tecnología de hace unas décadas de automatizar por completo sus bloques de metal de tonelada y pico con ruedas, plantearon un sistema de transporte «público pero no». Uno que pudieras utilizar solo o con una compañía muy limitada, evitando así mezclarte con la plebe. Cualquiera en el metro puede ser un asesino en serie, como dijo Elon Musk al proponer su sistema de túneles a múltiples niveles y patines transporta-coches —a los efectos, un chismecarril muy poco disfrazado— que tuvo en su momento tanto éxito mediático como escasez de proyectos reales ahora.

OPTIMOTUSS

Es en este panorama tan poco halagüeño en el que se ha viralizado OPTIMOTUSS, la propuesta de un equipo del Grupo de Investigación Tecnologías Mecánicas, Eléctricas y Térmicas de la Universidad de Alcalá de Henares (UAH). Se trata de un sistema PRT que aprovecha, al menos en principio, la infraestructura del metro. Los trenes son sustituidos por cápsulas con capacidad para una o dos personas que se apoyan sobre uno solo de los raíles de cada vía, transformando así una vía doble en una cuádruple. La vía exterior, formada por el raíl más cercano a cada andén, es utilizada para accesos y salidas del sistema. La interior permite a las cápsulas circular a la velocidad máxima teórica del trazado sin detenerse en estaciones intermedias. Unos desvíos situados a ambos lados de cada estación y fuera de ella permiten acelerar a las cápsulas de la vía externa para incorporarse al tráfico de la interna y viceversa, frenar al salir de la vía interna para poder detenerse en la externa. En el andén, varias cápsulas pueden encolarse mientras descargan viajeros y esperan otros nuevos. Y todo esto, utilizando la catenaria actualmente existente para alimentar los vehículos.

Los cálculos realizados por el equipo de la UAH muestran que un sistema así podría, teóricamente, multiplicar por seis las velocidades medias alcanzadas en el metro. Esto es esencialmente correcto: la única forma de mejorar la velocidad media en una línea de metro es efectuar menos paradas. Algo así no puede hacerse en líneas de doble vía porque, de todos modos, los trenes de cada sentido deberán detenerse en cuanto cualquiera que tengan por delante lo haya hecho. Algunos sistemas de ferrocarril metropolitano del mundo solucionan este problema con cuatro vías; los trenes rápidos circulan por las vías interiores sin detenerse hasta que llegan a sus estaciones de destino, normalmente aquellas con mayor conectividad con otras líneas y sistemas de transporte. Mientras, los trenes locales avanzan por las vías exteriores, a una velocidad media muy inferior. El sistema OPTIMOTUSS eleva esta flexibilidad al máximo exponente. No hay mucha duda de que, si se pretende reducir de forma significativa la duración de cada viaje en metro, el desarrollo de la UAH es un posible camino.

Pero… (No lo neguéis, lo estabais esperando)

Diagrama de organización de una estación de metro genérica con el sistema OPTIMOTUSS.
Esquema de abordaje y salida de OPTIMOTUSS en una estación de metro genérica. Imagen: UAH.esNoticia.

En el momento en el que nace cualquier innovación, nuestra obligación como progenitores es intentar matarla. Sin piedad. Parece contradictorio, pero en realidad queremos evitar muy fuerte acabar inaugurando unos túneles antiatascos con luces de discoteca que se atascan en cuanto se usan en un régimen real. O algo parecido. Hay quien tiene un suministro infinito de morro que echarle a la vida, pero nosotros no somos ese alguien. Así que es nuestra obligación, deontológica y de vergüenza torera, buscarle los puntos débiles a nuestro invento. Y en OPTIMOTUSS hay varios problemas cuya solución no está clara.

Comencemos por el número de vehículos por línea, muy superior al actual. Los trenes suelen circular en composiciones con más de un coche motor, lo que significa que, en caso de problemas, la redundancia en la propulsión hace sencillo que un tren averiado salga por sus propios medios del servicio, retirándose a la cochera o taller más cercano. Las cápsulas de OPTIMOTUSS tienen un solo motor, con lo que no disponen de esa redundancia, y retirar un vehículo averiado de la vía puede acabar siendo un problema más serio. El tráfico podría quedar interrumpido en un andén o podrían quedar pasajeros varados en un túnel mientras se orquestan las maniobras necesarias para introducir un tractor en la vía que rescate la cápsula averiada. Junto con su menor redundancia intrínseca, el mayor número de vehículos prácticamente garantiza una mayor frecuencia de fallos.

Cápsula del sistema OPTIMOTUSS (izquierda) y detalle de su bogie (derecha).
Diseño preliminar de un vehículo del sistema OPTIMOTUSS. Izquierda: vista completa. Derecha: bogie. Imagen: Rubén Oliva Domínguez/Técnica Industrial.

Pasando a otro tema, OPTIMOTUSS plantea un interesante problema de equilibrio mecánico. Se trata de un sistema sin estabilización giroscópica —para entendernos, como la que sí tiene un segway— pero que se apoya sobre un solo raíl y tiene que mantenerse vertical incluso en parado. Para ello, plantea un tipo de rueda diferente de la cónica con pestaña usada en el ferrocarril. Usaría un par de ruedas, una de ellas motriz, apoyadas sobre la cabeza del carril (el engrosamiento superior) con una pestaña a cada lado, y garantizaría su equilibrio con ruedas adicionales con eje de giro vertical rodando sobre el alma del raíl (el «cuello»).

Esta configuración es similar a la de cierto tipo de monorraíles que ruedan sobre perfiles de viga en forma de T, pero a pequeña escala. El problema aquí es que se ha hecho abstracción por completo de los sistemas ferroviarios reales que se encuentran en los raíles. Por ejemplo, el alma de los carriles no está libre de obstáculos. Al encontrarse fuera del gálibo inferior de los trenes, se acostumbra a montar conectores varios para el sistema de señalización o la puesta a tierra. Por otro lado, el raíl debe sujetarse a su plataforma mediante sujeciones montadas en su patín (la parte más ancha de abajo) que podrían impedir el tipo de rodadura propuesta. Rodadura que también es imposible en raíles embebidos, por falta de espacio.

Sin ánimo de eternizarnos en esta búsqueda de problemas, está también la cuestión de la adecuación del tránsito de pasajeros a las cápsulas disponibles. El sistema de abordaje de las cápsulas es muy similar al de los pasajeros de una montaña rusa, y requiere cierto orden y disciplina que, quizá, no sea posible mantener en situaciones de gran afluencia. Como cada pasajero individual tendrá, en principio, un destino diferente a sus viajeros adyacentes, no parece práctico esperar a lanzar una cápsula con la capacidad indicada de dos personas hasta que aparezca un compañero que realice el mismo viaje, ya que estaría haciendo esperar a todas las que tuviera detrás. Si la cápsula «que toca» es una de las grandes, el problema es más serio. Tendríamos entonces un sistema que no favorece su uso en máximas condiciones de ocupación, reduciendo a propósito su capacidad de transporte.

Por otro lado, y recordando de nuevo a nuestro amigo Musk, si cada compañero de viaje puede ser un asesino en serie, personalmente yo preferiría estar rodeado de cientos de personas en un espacio atestado y no acompañado por mi potencial némesis, solos los dos, en una pequeña cápsula.

Entonces, ¿para qué?

Algunas de las innovaciones más interesantes del ferrocarril en las últimas décadas, muchas de ellas implementadas con éxito en líneas españolas y extranjeras, han surgido de la UAH o de la mano de ingenieros y profesores de esta universidad trabajando para empresas. No cabe dudar de las credenciales ferroviarias de su gente, algo que curiosamente no puede decirse de tantos grupos de ingeniería en la academia española: la escasez de oferta en lo que respecta a estudios de máster en sistemas ferroviarios lo revela a las claras. Aunque OPTIMOTUSS sea un sistema que difícilmente tendrá éxito, el empeño de sus responsables en reciclar al máximo las infraestructuras existentes revela un conocimiento íntimo del mayor obstáculo para la implantación de una innovación rompedora en un campo tan conservador como el de la ingeniería ferroviaria: la compatibilidad con bienes de equipo e infraestructuras muy onerosas y planificadas, generalmente, con periodos de amortización de varias décadas.

¿Cuál es, entonces, el beneficio de trabajar en este tipo de propuestas de chismecarriles? Tienen un indiscutible valor pedagógico. Jugando con uno de estos sistemas, un ingeniero —o una horda de ellos, ¿es esa la palabra correcta?— puede profundizar tanto como desee en el estudio y desarrollo de un sistema que no existe, pero con aplicaciones inmediatas a la realidad. La universidad puede desarrollar su propiedad industrial alrededor de este sistema y utilizarlo con fines formativos, fomentando en sus estudiantes la capacidad de abstracción necesaria en sus estudios.

Porque pese al omnipresente discurso utilitarista, la universidad no está para formar profesionales a la carta, donde la carta es una lista pormenorizada de tecnologías concretas redactada por la empresa. Para empezar, ¿que es «la empresa»? Cada una tiene un entorno técnico y social único, y pretender atinar con las necesidades exactas de una supuesta corporación genérica desde la universidad, en un mercado y con tecnologías en flujo constante, es una quimera. La misión de la universidad ha sido siempre, y debe seguir siendo, enseñar a pensar. Y para ello, nada mejor que disponer de sistemas «de juguete» para eliminar cualquier noción preconcebida y fomentar razonamientos creativos, «fuera de la caja». Alcanzada la madurez de cada alumno, debe ser responsabilidad de la empresa que lo contrate formarlo en las plataformas tecnológicas que necesite. Cualquier otro enfoque devalúa la labor universitaria.

Pero además este pensamiento creativo puede, esta vez de verdad, dar lugar a innovaciones inesperadas en los sistemas existentes. O, quién sabe, en otros nuevos que sí puedan funcionar. Porque el futuro está abierto y cada idea nueva, por descabellada que parezca tiene un potencial desconocido para acercarnos a él.

Bibliografía

Oliva Domínguez, R., Fernández Muñoz, M., Valiente Blanco, I., & Díez-Jiménez, E. (7/12/2021). Sistema de Transporte Rápido personal compatible con infraestructura ferroviaria actual y evaluación de su potencial aplicación en el Metro de Madrid. Técnica Industrial. Visitado el 10/07/2022, en https://www.tecnicaindustrial.es/wp-content/uploads/Numeros/120/7668/a7668.pdf.

Fastening Systems. Pandrol. (7/01/2022). Visitado el 10/07/2022, en https://www.pandrol.com/product_lines/fastening-systems/.

* Nota: el autor es uno de ellos.



Por Iván Rivera, publicado el 12 julio, 2022
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