TEMAS 13 Presente y Futuro de Los Transportes

Sumario Tierra Los eternos problemas del transporte . . . . . . . . . . . . . . . 6 W. Wayt Gibbs

Pasado y futuro de la movilidad mundial . . . . . . . . . . . 10

 Andreas Schafer y David Victor 

Vehículos que no fueron a ninguna parte . . . . . . . . . . . 14

 John Rennie

La cuestión de los coches eléctricos . . . . . . . . . . . . . . . . 18

 Daniel Sperling

Automóviles mixtos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Victor Wouk 

Almohadillas neumáticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

 Robert E. Resh

Frenos hidráulicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Stanley L. Stokes

Volantes de inercia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

 Harold A. Rosen y Deborah R. Castleman

Informática y tráfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Kenneth R. Howard 

Los viajes virtuales y la virtual desaparición de los atascos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Patricia L. Mokhtarian

Autopistas automatizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

 James H. Rillings

Seguridad vertical. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 William Sheeran

Ascensores móviles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

 Miriam Lacob

Velocidad frente a necesidad. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Kristin Leutwyler 

El avance de los trenes muy veloces. . . . . . . . . . . . . . . . 50

 Jean-Claude Raoul

El atraso americano. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

 Anthony Perl y James A. Dunn, Jr.

El maglev, ¿una carrera sin meta?. . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Gary Stix 

A toda marcha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 60 Gary Stix 

Aire Directo hacia el cielo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 66

 Hans Mark 

La tentación de Icaro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 73 Shawn Carlson

Paseos por el espacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 78 T. K. Mattingly

Mar Los mi microsubmarinos se se hacen a la ma mar . . . . . . . . . . . . 86 Graham S. Hawkes

Buques rápidos del futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 90

 David L. Giles

INVESTIGACION Y CIENCIA

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Tierra

Los eternos problemas del transporte W. Wayt Gibbs  Los accidentes, los atascos y la contaminación son las plagas del tráfico moderno. Ni son cosa de hoy ni es probable que se resuelvan en el futuro

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uando se publicó el primer en desarrollo se precipiten a imitar a número de  Scientific Ameri- los países ricos en lo que a correr por can, el 28 de agosto de 1845, en carreteras asfaltadas se refiere, con su artículo de fondo se encomiaba con las graves consecuencias que ello acagran entusiasmo lo “estupendo y mag- rrea para las ciudades y para el medio nífico” de los nuevos vagones de ambiente. Y de ahí también que fracaferrocarril, capaces de “unir la seguri- sen la mayoría de los intentos de redudad con la comodidad, de modo que los cir el uso del coche. Jane Holtz Kay  viajeros puedan sentirse de lo más a arguye en su libro  Asphalt Nati on gusto mientras van lanzados a una (Crown Publishers, 1997) que para  velocidad de 30 o 40 millas por hora”. que se solucionen los eternos probleMedio siglo después la misma revista mas del transporte habrá que cuestio- tar su conducta al mantenimiento de dedicó casi un número entero a las narse los porqués de tanto ir y venir y un nivel de riesgos regular y estable. innovaciones incorporadas a las bici- cambiar las ideas corrientes sobre Inicialmente los automóviles fueron cletas, a los barcos y a los nuevos auto- movilidad. Los urbanistas suelen estar más seguros que los caballos, puesto móviles de tracción a vapor, eléctrica de acuerdo en este punto, pero advier- que no se lanzan espontáneamente a o a bencina. “Los defectos de los coches ten que los cambios de esta magnitud la carrera, no se desbocan, no dan —concluían los editores— se irán eli- requieren el transcurso de varias coces, ni muerden. Pero, con el tiempo, minando con el tiempo... No hay generaciones. Entre tanto es más razo- los conductores contrarrestaron de máquina más inofensiva, ni medio de nable esperar que los avances técnicos sobra esta previsibilidad del comportransporte más sano y seguro.”  vayan poniendo a nuestra disposición tamiento de sus vehículos pisando a Si echamos un vistazo a lo sucedido los medios de trasladarnos de unos fondo el acelerador. desde aquellas fechas, tan ciega con- lugares a otros con mayores rapidez, El uso más reciente de los cinturofianza en que la técnica llegaría a solu- seguridad y comodidad. nes de seguridad se ha generalizado cionar todos los problemas del transen pocos años y ha terminado por conporte urbano no dejará de parecer  vertirse en norma; algo parecido está El hombre frente extraña y casi disparatada. En las sucediendo con las almohadillas hina la máquina autopistas de todas las grandes urbes chables (air bags). Quizá fuese previy a las horas punta de cada día se sible que los conductores empezaran a ste método fue el que funcionó y aumentar la velocidad de sus coches y producen enormes aglomeraciones y el tráfico avanza a paso de tortuga. Los tuvo éxito en el pasado, aunque a hacer que éstos se acercasen cada vez accidentes de coche causan alrededor fuese transitoriamente. A lo largo del más unos a otros al seguirse. El resulde tres millones de víctimas anuales. siglo  XIX   hubo terribles catástrofes tado es que el número de víctimas morSe calcula que unos cien millones de ferroviarias, consistentes en descarri- tales apenas ha disminuido en los últiestadounidenses viven en ciudades en lamientos, explosiones de calderas, mos decenios. Pero no conviene olvidar las que las emisiones de los tubos de incendios. Y no escasearon los cho- que tampoco son mucho mayores que escape de los coches elevan los niveles ques frontales de trenes. Para calmar las del pasado. El tributo pagado por de contaminación muy por encima de la protesta pública, las compañías de el automovilismo a la muerte en lo que permiten las leyes. ¿Se puede ferrocaril y de tranvías pusieron en Estados Unidos en 1931 no fue inferior seguir calificando al automóvil de ino- servicio vagones de acero, instalaron al de 1995 más que en un veinticinco fensivo, sano y seguro? señales eléctricas y empezaron a usar por ciento, aunque la cantidad de vePero en 1899 los automóviles pare- frenos de aire comprimido. Gracias a hículos en circulación se haya multicían una alternativa racional y progre- ello disminuyó la frecuencia de los plicado desde entonces por cinco. sista, ya que servían para satisfacer accidentes. Fue entonces cuando los  A los conductores parece importarlos deseos de movilidad, de libertad y ingenieros se animaron a ir aumen- les menos que sus vehículos ensucien de empaque social sentidos por la tando la velocidad. el ambiente que el hecho de que no mayoría de la gente. Hoy se sigue opiLos conductores de automóviles han sean seguros. Una tercera parte de los nando lo mismo. De ahí que los países mostrado la misma tendencia a ajus- automóviles actuales son más grandes

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1. EL TRAFICO RODADO aumenta continuamente hasta rebasar la capacidad de calles y carreteras. La construcción de nuevas vías de tránsito puede, en realidad, hacer más frecuentes los atascos. En las calles de la ciudad de Nueva York era tan densa la circulación y había tantos embotellamientos en 1875 (izquierda) y en 1917 (derecha) como hoy día.

 Atascos ayer... y más atascos mañana

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que cualquiera de los que circulaban en los años cincuenta. Inicialmente pareció que el automóvil iba a suponer una gran mejora ambiental. La ciudad de Nueva York era un enorme estercolero en 1900, ensuciada cada día por unas dos mil toneladas de boñigas y otras basuras. A los caballos había que estabularlos aparte de los carruajes, porque el espeso vaho de sus orines corroía la pintura de las carrocerías. Mas el peor problema de polución era el del aire que, cargado siempre de un polvo lleno de bacterias, transmitía innúmeras enfermedades de las vías respiratorias. Cuando, allá por los años veinte, los automóviles desplaza-

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

ron a los caballos, bajaron en picado las tasas de la tuberculosis. Son muchos quienes aseguran que el actual problema de la insalubridad del aire de las ciudades se ‘solucionará’ con una automoción más limpia. Las emisiones de monóxido de carbono han disminuido sin duda un 35 % entre 1984 y 1993 gracias al mayor perfeccionamiento de los motores y al uso de la gasolina sin plomo. Pero es de temer que el aumento del kilometraje recorrido por cada vehículo neutralizará las mejoras que se puedan lograr en la emisión de gases. Y los odómetros girarán aún más deprisa conforme las ciudades se vayan haciendo cada vez más extensas.

gual que le pasaba a Alicia en el té del Sombrerero Loco, los que proyectan autopistas se ven atrapados en un círculo vicioso. Nunca se podrán construir carreteras suficientes para acabar con la congestión del tráfico, pues éste aumenta continuamente hasta rebasar la capacidad de todas ellas. Parte del problema consiste en que la adición de nuevas carreteras suele agravar la situación en vez de mejorarla. Esta paradoja parece haberse dado en todas las épocas. Las horas de mayor tránsito rodado siempre han sido un asco. En la Roma de hace dos milenios llegó a haber unos atascos tan enormes que las autoridades tuvieron que prohibir la circulación de carruajes durante determinadas horas. A los diez años de que empezasen a funcionar los tranvías tirados por caballos los neoyorquinos ya se quejaban de lo atestados que solían ir. Los tranvías eléctricos resultaron también insuficientes a los cinco años de la electrificación. El automovilismo empezó a generalizarse en Estados Unidos en 1907 y en 1914 ya no eran raros los atascos. Las primeras autopistas interestatales norteamericanas se construyeron a comienzos de los años veinte; antes de que llegasen los treinta ya había atascos en ellas.

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Más importante que esta paradoja es el hecho de que, al aumentar la facilidad de moverse, la gente no hace sólo trayectos cortos, sino que va más lejos, saliendo de las ciudades. El tranvía de tracción animal permitió que los ciudadanos se desplazasen más fácilmente por las cercanías de sus domicilios. Después, con la instalación de los raíles, el billete del tran vía bajó mucho de precio, resultando muy barato ir hasta los suburbios. Para cuando hicieron su aparición los primeros automóviles, las ciudades habían empezado ya a extenderse a lo largo de las principales líneas de tran vías. Las facilidades financieras que se empezaron a ofrecer para su adquisición transformaron aquellos comienzos de expansión urbana en un enorme desarrollo de los suburbios, fenómeno que continúa actualmente. Los gobiernos de la Europa occidental fueron poco generosos con sus ciudadanos y gravaron al automóvil con grandes impuestos. A resultas de ello sus ciudades más importantes suelen tener una densidad de población cuatro veces mayor que la de los centros urbanos estadounidenses. Como tienen las tiendas y los lugares de trabajo más cerca, los europeos efectúan casi la mitad de sus traslados a pie o en bicicleta y cerca de un diez por ciento utilizando los transportes públicos. En EE.UU. el 87 % de los traslados se hace en coche y sólo para un 3 % se recurre al transporte público. Son muchos los urbanistas norteamericanos que propugnan ahora que

a quienes ya utilizan el transporte público para ir a trabajar. El análisis de las 232 estaciones de transporte público que hay en el sur de California demuestra que, casi sin excepción, las ciudades tienden a ponerlas cerca de los centros comerciales y de oficinas (donde se origina el empleo y se recaudan más impuestos) y no cerca de los hogares. Las perspectivas de que pueda organizarse la residencia dependiendo del transporte público serán muy sombrías mientras las ciudades traten de ¿Avance o retroceso? conseguir oficinistas en vez de vecinos.  Y es muy improbable que tal estado de l movimiento del Nuevo Urba- cosas cambie en la mayoría de los nismo, como se le llama, tiene casos. nobles aspiraciones, pero se enfrenta Puede que las ciudades estadounia ingentes obstáculos prácticos. Es denses descubran entre tanto la efiimposible arrasar y reedificar barrios cacia de un método aplicado en alguenteros, por lo que la mayoría de las nos lugares de Europa: los peajes. La comunidades neotradicionales se han ciudad noruega de Trondheim instaló construido y se seguirán construyendo en 1991 cabinas de peaje en todas las en las afueras de las ciudades. Por  vías de acceso al casco urbano, impidesgracia, no hay ningún modo econó- diendo así la libre entrada. Se distrimicamente práctico de organizar un buyeron distintivos inalámbricos, sistema de transporte para las pobla-  valiéndose de los cuales casi todos los ciones de los cinturones suburbanos. conductores pueden pagar sin deteEn Boston se ha tratado de hacerlo, nerse en el control. La ciudad recucon el resultado de que, desde 1961, peró en seis meses el capital inversu departamento de transportes se tido. Desde entonces se han pagado enfrenta a crisis presupuestarias con carreteras, aceras y autobuses nueuna periodicidad aproximada de diez  vos con el dinero de los peajes. Y como años. durante las primeras horas de la Según las conclusiones de un reciente mañana, las de mayor afluencia de estudio microeconómico realizado por tráfico, se eleva el precio del peaje Randall Crane, los diseños neotradicio- (procedimiento llamado ‘cobro por nales puede que sean buenas ideas, congestión’), muchos conductores pero no aminorarán necesariamente el prefieren utilizar el tren o ir en bicitráfico. Tales ciudades tienden a atraer cleta, habiendo aumentado la circulación de éstas un 7 % en sólo un año. Cuando se puso a prueba un sistema similar en Stuttgart, en 1995, se comprobó que el cobro por congestión rebajaba hasta un 12 % la densidad del tráfico en las horas punta. No parece que a la gente le guste mucho hacer todos esos pagos y menos a los norteamericanos. Pero esto puede cambiar. Los peajes no son intrínsecamente antinorteamericanos y, de hecho, la mayoría de las primeras grandes carreteras que se construyeron en los EE.UU. fueron de propiedad privada y de peaje. En el siglo  XIX   mantuvieron carreteras de peaje no menos de 2000 compañías. Quizás esté volviendo la moda: recientemente se han abierto autopistas de peaje en Dallas y en el californiano Condado de Orange. En Houston, Texas, se está considerando también el implantar el cobro por congestión en una de sus autopistas interestatales. Los estados se verán cada vez más 2. LOS ATASCOS DE TRAFICO EN BANGKOK hacen que se pierda cada año el 35 % forzados a sacar mayor partido de las del rendimiento económico de la ciudad. carreteras existentes, pues la continua

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se impongan unas normas estrictas para reducir la avalancha del tráfico. Sugieren que se sustituyan las calles unidireccionales y las grandes avenidas por las viejas calles y estaciones de ferrocarril llenas de verjas y de barandillas, y así la gente cogerá menos el coche. Pónganse también los negocios y las oficinas más cerca de los hogares, y los ciudadanos no tendrán que trasladarse tanto.

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ampliación de las poblaciones tiene consecuencias muy costosas. Un estudio realizado en Carolina del Sur arroja unos costos de infraestructura de 57.000 millones de dólares durante los próximos veinte años. O sea, que a cada ciudadano de ese Estado le costará 1000 dólares al año durante el resto de su vida. Unicamente viviendo de un modo distinto, fijándoles a las ciudades límites de expansión, duplicando la construcción dentro de esos límites y reduciéndola a la mitad fuera de ellos, podrían reducirse los costes de estructuras y servicios públicos. Hay quien piensa que las mayores esperanzas de que se aminore la expansión urbana y la congestión consiguiente del tráfico es que se acabe el dinero. Más pronto o más tarde será imposible seguir construyendo tanta infraestructura, dado que a duras penas se las puede mantener. Michigan y otros estados norteamericanos están ya considerando, por esta razón, el poner límites al crecimiento de sus ciudades. Por otro lado, en tiempos de recesión, la construcción de autopistas es un gran medio de inyectar dinero a la economía. Si en 1988 alguien hubiese dicho que una ciudad con tanta conciencia ambiental y tan intenso tráfico como Boston iba a invertir 10.000 millones de dólares en las autopistas del centro urbano, hubiese suscitado incredulidad; pero la verdad es que los invirtió.

Cada vez más deprisa

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n trabajo reciente de Andreas Schafer puede ayudarnos a comprender por qué los norteamericanos, seguidos muy de cerca por los europeos, recorren cada año más kilómetros al  volante de sus coches, para hacer posible lo cual readaptan en muchos casos sus ciudades y sus formas de vida. Basándose en estadísticas de tráfico que abarcan decenios, llega a la conclusión de que tanto en EE.UU. como en Europa, en Rusia, en el Asia oriental y aun entre la población de Ghana, los habitantes de las ciudades comparten dos rasgos muy destacados que, al parecer, se mantienen constantes desde hace por lo menos treinta años. El primero consiste en que la gente dedica entre una hora y una hora y media diarias, como promedio, a trasladarse de un sitio a otro. El segundo es que en todos los países industrializados, salvo en Japón, se dedica a esta actividad de viajar un promedio del 10 al 15 por ciento de los ingresos individuales [véase: “Pasado y futuro de la

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3. UN SISTEMA DE PAGO ELECTRONICO, en Trondheim, Noruega, permite a los coches pasar el control sin detenerse. Regístranse por radiotransmisión los peajes, que son más caros durante las horas de mayor afluencia. Este ‘cobrar por l a congestión’ aliviaría seguramente los embotellamientos del tráfico crónicos de tantos sitios. movilidad mundial”, por Andreas Schafer y David Victor, en este mismo número].  A med ida que las nac ion es del mundo se han ido enriqueciendo, siempre han dedicado parte de su riqueza a comprar velocidad. Hay quien opina que la movilidad es un derecho humano infravalorado, respecto al que nunca se da uno por satisfecho. De ser acertado este enfoque, podría tener importantes consecuencias para los países en vías de desarrollo y para cuantos comparten su atmósfera. Muchas megaúrbes del Tercer Mundo están ya sufriendo enormes embotellamientos de tráfico. En Manila los coches circulan a un promedio de 11 kilómetros por hora. La suma del tiempo que cualquier automóvil ha de estar parado por los atascos en Bangkok equivale a un promedio de 44 días al año; la congestión del tráfico se come el 35 % del producto bruto anual de la ciudad. En las autopistas de Nueva Delhi mueren diariamente seis ciudadanos y la contaminación del aire daña a muchos más.  A medida que en Asia van aumentando las rentas per cápita, aumenta también el número de los vehículos a motor. Una de las primeras cosas que se compra la gente en todo el mundo en cuanto puede es un coche. Una encuesta del gobierno chino puso de manifiesto que el común de sus ciudadanos dedica con gusto los ingresos de dos años a comprarse un automóvil.

(Al estadounidense medio tal compra sólo le cuesta el salario de seis meses). Si la India sigue el ejemplo de otras naciones, el año 2050 circularán por sus carreteras 267 millones de autos. La creciente posesión de coches acabará atascando las ciudades, lo que causará una explosiva dispersión de sus habitantes y después volverá a iniciarse el ciclo. Mientras tanto los países ya saturados de automóviles, como Estados Unidos, viendo que con ellos es difícil alcanzar mayores velocidades, se van aficionando cada día más a la aeronáutica. Esto ha originado ya gran cantidad de nuevos problemas en todo lo referente al tráfico aéreo, a la seguridad y a la contaminación del aire. ¿Se les dará solución alguna vez? ¿Llegará por fin un día en el que hayamos satisfecho nuestra sed de movilidad?

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA DOWN THE ASPHALT P ATH: T HE AUTOMOBILE AND THE AMERICAN CITY. Clay McShane. Columbia University Press, 1994. URBAN PASSENGER TRANSPORT IN THE UNITED STATES AND EUROPE: A COMPARATI VE ANALYSIS OF PUBLIC POLICIES. J. Pucher en Transport Reviews, volumen 15, n.o 2, págs. 99-117; 1995. BIG-CITY TRANSIT RIDERSHIP , DEFICITS , AND POLITICS: AVOIDING REALITY IN BOSTON. José A. Gómez-Ibáñez en APA Journal, vol. 62, n.o 1, págs. 30-50; 1996.

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Pasado y futuro de la movilidad mundial Andreas Schafer y David Victor Todo el mundo viaja más lejos y más deprisa.  Esta tendencia, favorecida por los niveles crecientes de bienestar, origina cambios en las técnicas de transporte predominantes

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uánto viajará la gente en el futuro? ¿Qué medios de transporte se usarán? Las respuestas que se den a estas preguntas son decisivas para planear las infraestructuras y para estimar las consecuencias de la movilidad. Ayudarán a las sociedades a anticipar problemas ambientales tales como la lluvia ácida regional y el calentamiento global, que en parte están causados por las emisiones de los medios de transporte. También resultan esenciales para estimar las dimensiones futuras de los mercados de elementos de transporte: aviones, automóviles, autobuses y trenes.

Nosotros hemos tratado de responder a esas preguntas de modo concreto en once regiones geográficas y, de modo más general, para todo el mundo. Schafer compiló estadísticas históricas de cada uno de los cuatro principales métodos motorizados de transporte: trenes, autobuses, automóviles y transporte de alta velocidad (aviones y trenes de gran velocidad, que colocamos en una categoría única porque ambos podrían con el tiempo ofrecer movilidad a velocidad y calidad comparables). Ambos autores usamos esa base de datos única para componer una panorámica del futuro volu-

men de transporte de pasajeros, así como del predominio relativo de diferentes formas de transporte hasta el año 2050. Nuestra perspectiva era a largo plazo y en gran escala porque las infraestructuras del transporte evolucionan lentamente y los efectos de la movilidad son cada vez más generales. Nuestros resultados son que los factores que determinan la respuesta a esas preguntas son pocos. Los datos históricos señalan que el crecimiento de las rentas individuales y el del volumen de tráfico se producen paralelamente en todo el mundo. A medida que aumentan los ingresos

medios, la distancia  per cápita re- países en desarrollo, donde la gente corrida en automóvil, autobús, tren o depende sobre todo del transporte no avión (denominada movilidad motori- motorizado y público. La fracción zada o volumen de tráfico) crece crece cuando se posee un automó vil, aproximadamente en la misma pro- estabilizándose en torno al 10 o 15 por porción. El norteamericano medio cien para niveles de propiedad de 0,2 ganaba 9600 dólares y viajaba 12.000 automóviles  per cápita  (un coche por kilómetros en 1960; hacia 1990, tanto familia de cinco). Casi todos los miemlos ingresos  per cápita  como el volu- bros de la Organización de Cooperamen de tráfico se habían aproximada- ción y Desarrollo Económico (OCDE) mente duplicado. han completado esta “transición al La relación ha sido más variable en automóvil”. Las cifras de los EE.UU., los países en desarrollo. Los ingresos por ejemplo, muestran que esta fracmedios se triplicaron en China entre ción permaneció casi constante incluso 1960 y 1990, pero el volumen de trá- durante las dos crisis del precio del fico motorizado se multiplicó por 10, petróleo del decenio de 1970, pues los llegando a 630 kilómetros. Esta dis-  viajeros compensaron los superiores crepancia refleja en parte el hecho de costes de funcionamiento buscando que el bienestar creciente permite que  vehículos menos caros y más eficaces los pobres sustituyan formas de movi- en cuanto a consumo. lidad no motorizada, tales como el ir Esta previsible relación entre ingrecaminando o en bicicleta, por la movi- sos y gastos en transporte nos permilidad motorizada, típicamente ir en tió realizar conjeturas plausibles autobús o en tren. Las estadísticas de sobre el futuro. Si no se produjeran la marcha y el ciclismo son notoria- grandes perturbaciones económicas, mente inseguras, razón por la que el volumen de tráfico debería contifueron excluidas de nuestra base de nuar creciendo con los ingresos, como datos. lo ha hecho en el pasado. Haciendo uso La representación de la relación de hipótesis razonables para el crecientre ingresos y tráfico confirma un miento futuro de los ingresos, estimapostulado debido al fallecido analista mos que el volumen de tráfico en  Yacov Zahavi: por término medio, los Norteamérica subirá hasta 58.000 seres humanos dedican al transporte pasajeros-kilómetro por año en el una parte de sus gastos que puede 2050. En China, la movilidad motoripredecirse a grandes rasgos. Suele zada anual alcanzará 4000 pasajerosestar entre el 3 y el 5 por ciento en los kilómetro, que es comparable con los

100.000 

NORTEAMERICA LATINOAMERICA EUROPA OCCIDENTAL EUROPA CENTRAL Y ORIENTAL

   A    T    I    P   )    A    C   O    R    R   T 10.000     E   E    P   M    O    O    L    C    I   I    F   K      A   S    R   O    T   R    E   E    D   J    N   A 1000     E   S    A    M    P    (    U    L    O    V

ANTIGUA UNION SOVIETICA ORIENTE MEDIO Y NORTE DE AFRICA AFRICA SUBSAHARIANA ASIA CENTRALMENTE PLANIFICADA SUR DE ASIA NACIONES OCDE DEL PACIFICO  ASIA DEL PACIFICO  MUNDO 

100  100

1000 10.000 100.000 INGRESOS MEDIOS POR PERSONA (DOLARES AMERICANOS DE 1985) 

FUENTE: Andreas Schafer y David Victor 

1. EL TRANSPORTE MOTORIZADO adopta muchas formas alrededor del mundo, desde el relativamente lento transporte público hasta los veloces aviones, pasando por los automóviles privados ( página opuesta). Los datos referentes a 11 zonas geográficas, recogidos entre 1960 y 1990, muestran que, a medida que aumentan las rentas, las sociedades se hacen generalmente más móviles (arriba ). Todos los datos de ingresos se han ponderado teniendo en cuenta las diferencias en los precios locales.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

 

niveles de Europa Occidental a mediados del decenio de 1960. Los países en desarrollo contribuirán con una proporción creciente al volumen de tráfico mundial porque, aunque su movilidad per cápita siga siendo baja, tanto su población como sus ingresos medios subirán más deprisa que los de las naciones de la OCDE. Los países en desarrollo sólo contribuían con un 22 por ciento al volumen mundial de tráfico en 1960, pero hacia el 2050 estimamos que darán cuenta de alrededor de la mitad de él, con 51 billones de pasajeros-kilómetro.

 A mayor renta, mayor velocidad

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ómo satisfará la gente la creciente demanda de movilidad? Estuvimos buscando patrones sobre cómo se enfrentan entre sí los diferentes modos de transporte. Otra idea de Zahavi volvía a ofrecernos un punto de partida útil, pues según él la gente dedica al transporte en promedio una parte constante de su día, lo que llamó presupuesto de tiempo de viaje. Todos los estudios fidedignos que hemos encontrado apoyan esta hipótesis: el presupuesto del tiempo de viaje está comprendido entre 1 y 1,5 horas por persona y día en una gran variedad de entornos económicos, sociales y geográficos. Los residentes de los poblados africanos tienen un presupuesto de tiempo de  viaje similar a los de Japón, Singapur, Europa Occidental y Norteamérica. Los pequeños grupos y los individuos  varían en su comportamiento, pero al nivel de agregados de población una persona gasta en promedio 1,1 horas diarias viajando. Si la gente mantiene constante su tiempo de viaje, pero al mismo tiempo demanda mayor movilidad a medida que crecen sus ingresos, deben escoger medios de transporte más rápidos para cubrir mayor distancia en el mismo tiempo. Los datos de todas las regiones están de acuerdo con esa hipótesis. En el caso de ingresos bajos (por debajo de 5000 dólares per cápita) el transporte motorizado está dominado por autobuses y trenes lentos que, en promedio, corren de estación a estación a unos 20 o 30 kilómetros por hora. Al aumentar los ingresos, los modos más lentos de transporte público son reemplazados por los automóviles, que suelen operar de puerta a puerta a entre 30 y 55 km/h y ofrecen mayor flexibilidad. (Estas  velocidades medias, que varían con las regiones, son más bajas que los

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   ) 100     O    O    C   R    I 90     F   T    A   E    M    R    T   O    L 80     E   I    D   K   70     N   S    E   O    R    M 60     U   E    L   J    A    O    S    V   A 50     L   P    E   E 40     D   D    N   E 30     O    I   J    C   A    T    R   N 20     O    E    P   C    O    R    R   O 10     P   P    ( 0 

ASIA (PLANIFICACION CENTRAL) AUTOMOVILES  TRANSPORTE DE GRAN VELOCIDAD  AUTOBUSES  FERROCARRILES 

100

1000 

10.000

100.000

INGRESOS MEDIOS POR PERSONA (DOLARES AMERICANOS DE 1985) 

   ) 100    O    O    R    C    I    T    F   E 90    A    M    R    T   O 80    L    I    E    K    D      S 70    N    O    E    R    M    E 60    U    J    L   A    O    S 50    V    A    L   P    E    E 40    D    D    N    E    J 30    O    I    A    C    T    R    N 20    O    E    P    C    O    R 10    R    O    P    P    (

EUROPA CENTRAL AUTOMOVILES TRANSPORTE DE GRAN VELOCIDAD AUTOBUSES FERROCARRILES

EUROPA CENTRAL Y ORIENTAL AUTOMOVILES TRANSPORTE DE GRAN VELOCIDAD AUTOBUSES FERROCARRILES

0 100

1000

10.000

100.000

INGRESOS MEDIOS POR PERSONA (DOLARES AMERICANOS DE 1985)

   ) 100     O    O    C    I   R 90     F   T    A   E    R   M    T   O    L 80     E   I    D   K   70     N   S    E   O    R    M 60     U   E    L   J    A    O    S    V   A 50     L   P    E   E 40     D   D    N   E    J 30     O    I    C   A    T    R   N 20     O    E    P   C    O    R    R   O 10     P   P    ( 0  100

NORTEAMERICA AUTOMOVILES  TRANSPORTE DE GRAN VELOCIDAD  AUTOBUSES  FERROCARRILES 

1000 

10.000

100.000

INGRESOS MEDIOS POR PERSONA (DOLARES AMERICANOS DE 1985)  FUENTE: Andreas Schafer y David Victor 

2. EL CAMBIO DE MODOS DE TRANSPORTE LENTOS A RAPIDOS tiene lugar al crecer las rentas, como muestran las tendencias de diversas áreas geográficas. Las curvas representan los datos históricos y las previsiones futuras entre 1960 y 2050. En el Asia centralmente planificada (principalmente China), los autobuses son el medio preferido; los trenes están en declive, mientras que los coches y los aviones tienen poca importancia. En la Europa central y oriental, los coches están todavía subiendo, pero en Europa occidental se está produciendo la transición hacia los aviones y los trenes de alta velocidad. En Norteamérica, los aviones ya están robando a los automóviles una porción del volumen de tráfico.

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límites de velocidad permitidos por la congestión y por otras causas.) La parte del volumen de tráfico correspondiente a los automóviles alcanza su máximo a unos 10.000 dólares  per cápita . Si los ingresos son mayores, los aviones y los trenes de alta velocidad suplantan a los modos más lentos. En la actualidad, los aviones proporcionan el 96 por ciento de todo el transporte de alta velocidad, volando de un aeropuerto a otro a 600 km/h aproximadamente.  Aunq ue la cons tancia del presupuesto de tiempo de viaje empuje a las personas cuyos ingresos aumentan hacia modos de transporte más rápidos, la proporción de movilidad motorizada correspondiente a cada tipo de vehículo está muy determinada por la geografía. Cuando Jack Kerouac cantaba las inacabables carreteras norteamericanas a finales de los años cincuenta, eran relativamente pocos los kilómetros que se hacían por otros medios motorizados. Hacia 1960 los coches particulares representaban el 90 por ciento del vo lumen de tráf ico no rteamericano, porque el continente tenía abundancia de espacio y abundancia de carreteras. En Europa occidental, por el contrario, más densamente poblada, la proporción de los automóviles nunca subió tanto, manteniéndose constante hacia el 70 por ciento y está comenzando a declinar.  Asia es todav ía más compa cta, con una densidad urbana tres veces superior a la de Europa occidental. Nuestra expectativa para el caso de las naciones ricas de la OCDE situadas en el Pacífico, muy influenciadas por Japón, es consecuentemente que el máximo alcanzado por los automó viles no supere el 55 por ciento del  volu men de tráfico total. El transporte público continuará representando una proporción más alta de la movilidad en Asia que en las regiones menos densamente pobladas. La disponibilidad de carreteras,  vías férreas, aeropuertos y otras infraestructuras esenciales constriñe también las elecciones de transporte. Como las infraestructuras de transporte son caras y de larga vida, suele tardarse seis o siete decenios en eliminarlas (por ejemplo, en el caso de los canales) o en hacer otras nuevas (como pudieran ser las carreteras). Hacia finales del siglo XXI se podría disponer de nuevas infraestructuras para sistemas de transporte radicalmente nuevos, pero las posibilidades de elección de transporte durante los próximos años vienen limitadas por las inversiones anteriores.

TEMAS 13

3. EL VOLUMEN MUNDIAL DE TRAFICO, medido en pasa jeros-kilómetro (p/km) continuará creciendo; el transporte de gran velocidad aumentará su participación. Hacia el 2050, los automóviles proporcionarán menos de las dos quintas partes del volumen total. 35% 

41%  25%  FERROCARRILES  AUTOBUSES 

9%  9%  3% 

20% 

43%  6%  53% 

29% 

20% 

26% 

4% 

AUTOMOVILES  54% 

23%  TRANSPORTE DE  GRAN VELOCIDAD 

5,5 BILLONES  DE PASAJEROS-KM 

23,4 BILLONES  DE PASAJEROS-KM 

53 BILLONES  DE PASAJEROS-KM 

103 BILLONES  DE PASAJEROS-KM 

1960

1990

2020

2050

FUENTE: Andreas Schafer y David Victor 

ENCUESTA SOBRE EL USO DEL TIEMPO EN UNA ALDEA AFRICANA SONDEOS SOBRE VIAJE EN LAS CIUDADES O SOBRE EL USO DEL TIEMPO 

2,0     A    I    E   D    J    A   Y 1,5     I    V   A    E   N    D   O    S 1,0     S   R    A   E    R   P    O    R 0,5     H   O    P 0,0  0

SONDEO NACIONAL DEL TIEMPO DE VIAJE 

2000

4000

6000

8000

10.000 12.000 14.000 16.000 18.000 20.000  

INGRESOS MEDIOS POR PERSONA (DOLARES AMERICANOS DE 1985)  FUENTE: Andreas Schafer y David Victor 

4. EL PRESUPUESTO DE TIEMPO DE VIAJE, o cantidad de tiempo que la gente dedica a viajar, se mantiene casi constante alrededor de 1,1 horas por persona y día en todas las sociedades, de acuerdo con los sondeos.

En marcha hacia el 2050

 A 

dmitiendo que el presupuesto constante de tiempo de viaje, los condicionamientos geográficos y las restricciones a corto plazo de las infraestructuras persistan como características fundamentales de la movilidad mundial, ¿qué puede esperarse a largo plazo? En las regiones de ingresos elevados, sobre todo en Norteamérica, nuestra idea es que la fracción del volumen de tráfico proporcionada por los autobuses y los automóviles disminuirá, mientras que crecerá rápidamente el transporte de gran velocidad. En el caso de los países en desarrollo nuestro vaticinio es que el mayor crecimiento se producirá primero en la contribución de los autobuses y después en la de los automóviles. Esas tendencias en los transportes por autobús y por automóvil se compensan parcialmente a escala mundial. La proporción del volumen mundial de tráfico debida a los auto-

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

buses permanecerá aproximadamente constante desde 1960 hasta 2050, mientras que la del automóvil disminuirá muy lentamente hasta un 35 por ciento. El transporte a gran  velocidad debería dar cuent a de alrededor del 40 por ciento de todos los pasajeros-kilómetro transportados en 2050. La contribución del transporte ferroviario lento es muy probable que continúe su palmario descenso en todas las regiones. Pese al rápido crecimiento de los  viajes aéreos, otros tipos de vehículos seguirán siendo parte esencial del sistema de transporte, entre ellos los automóviles. Incluso en Norteamérica, donde esperamos que la disminución relativa de los automóviles sea más marcada, el volumen absoluto de tráfico proporcionado por los coches disminuirá sólo después de pasar por un máximo de 22.000 pasajeros-kilómetro por persona en 2010. Hacia 2050 los automóviles todavía proporcionarán 14.000 pasajeros kilómetro

por persona, lo que significa que los norteamericanos seguirán conduciendo tanto como lo hacían en 1970. La distribución de tiempo de viaje refleja la importancia que seguirá teniendo el transporte lento. Esperamos que el norteamericano medio siga dedicando la mayor parte de su 1,1 hora de presupuesto de tiempo de  viaje al tra nsp orte en automóvil durante el período 1990-2050. La enorme demanda de transporte aéreo (o de trenes de alta velocidad) que será manifiesta en 2050 no representa más que 12 minutos por persona y día; un poco de tiempo da para mucho en el aire. La mayor parte del tiempo de  viaje se dedicará todavía a modos no motorizados en muchas regiones en desarrollo en 2050. Los autobuses seguirán siendo la forma principal de transporte motorizado en los países en desarrollo durante decenios. Independientemente de lo importante que llegue a ser el viaje aéreo, los automó viles, los autobuses e incluso los trenes corrientes seguirán prestando servicio con toda seguridad a sectores vitales.  Algunos superricos ya van al trabajo y de compras en avión, pero el ciudadano medio continuará consumiendo la mayor parte de su tiempo en vehículos de superficie.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA THE FUTURE MOBILITY OF THE WORLD POPULATION. A. Shafer y D. G. Victor en The Cooperative Mobility Program. Discussion Paper 97-6-4, Center for Technology, Policy and Industrial Development, Massachusetts Institute of Technology, 1997. THE GLOBAL DEMAND FOR MOTORIZED MOBILITY. Andreas Shafer en Transportation Research, Part A.

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C I NT URO N ES CO H ET E,  WAS P C I NT URO N ES A C HORRO Y F. Moore, de tó e l cinturón  ven Be l l A erosystems, in que co hete en 1953; apenas era más  les   b gi un par de co hetes químicos diri das que se vestían a modo de paracaí  la  jo a atr ante  bst de moc hi la.  No o   bicio  hi  x e as imaginación popu lar en l y   vos  visi nes aéreas, los anuncios te le d en  la pe lícu la de Jam es Bon nam ientos T hun d erb a ll. Per f eccio  varon a la   le ica l posteriores de la técn en construcción de l cinturón a c horro, n e l que un tur borreac tor de gra Los empu je sustituyó a  los co hetes. o  horr c a urón cint derec hos so bre e l Cor  hs earc pasaron a la Wi l liams Res  Historia:  Wende l l

Cintur ón d e B on d ( 1 96 5 )

deporation en 1970, compañía que que  l e en sarro l ló e l W A SP, aparato sino e l pi loto no se  vestía e l motor, que que su bía a una p lataf orma o ntad orie or eact a l berga ba e l tur borr  vertica lmente. ón era su  Pro b lemas: Una limitaci  b le escasa autonomía. E l com busti  hete co urón cint  l e que podía  l le var erse origina l só lo le permitía manten e l en os poco más de  veinte segund cinaire, un via je más bien corto. E l o cinc s uno a ó  larg a turón a c horro lo ue era q e ient minutos. Otro incon ven tren  las piernas de l pi loto ser vían de o, de aterriza je. E l W A SP, sin em barg dissa l va ba esos o bstácu los, ya que iadm y nas pier ponía de sus propias tía más com busti b le. Lo que en def initi va parece que a lta aca bó con esas máquinas f ue la f  E l a. nid i def  n  bie de una f u nción uiadq  las e jército norteamericano rió, pero no pudo encontrar razones aire suf icientes para en viar por e l tan  los ue en v ría nte a f uerzas de inf  ntos mie noci reco cortos ni para unos oaéreos que podían rea lizar las aer na ves c lásicas. arte de Situ aci ón act ua l:  A p ocasioen icas rád apariciones espo s no uina máq nes especia les estas as piez s parecen ser más que una  históricas.

 P la   t a f or m a vol an t e ( 19 6 2    )

LA P LA T AF OR   M A V OL   AN T  E  En lo s año  s c  i W   A SP  de  la nc ue nt a, muc ho a nt e s W ill iams,  p or   at io n e  la H ill e r  de l x p    e ri  me n C o r t ó c    una t r ip ulada  p lat af or   m que v o lab a on a e no r me h  p r o p    ulsada é lic  g í a inc lin e e nt ub ada. El p ilo   p o r una án t o  de fi  c ie nt e  do se  a uno  y  o t r o  la dir imanio br   a lado . Su b   p ar a qué  se r v í a no  ilidad y e l no sab er    f av or   e c ie r  r io r de sar  on   su ult e  r o llo . -

TRENES NEUMATICOS Historia: En 1870 Alfred Ely Beach, a la sazón director editorial de Scientific  American, financió la construcción de un prototipo de ferrocarril subterráneo en la ciudad de Nueva York. Basado en trenes neumáticos experimentales europeos, consistía en un tramo de túnel de la longitud de una manzana por cuyo interior iba y venía un vagón cilíndrico impulsado por un enorme ventilador.  Aunque estimado por el público, el sistema no logró convencer a las autoridades municipales, que en su lugar se decidieron por los trenes elevados. Pero nunca perdió atractivo la idea de emplear la presión del aire para propulsar trenes. A mediados de los años sesenta la Lockheed y el Instituto Tecnológico de Massachusetts examinaron la viabilidad de enlazar con trenes neumáticos las ciudades del corredor BostonWashington. Los vagones encajarían ceñidamente en tubos evacuados de cientos de kilómetros de longitud. Los vagones serían impulsados hacia su destino

merced a la acción del aire circundante, regulada por la apertura y el cierre de  válvulas. Los tubos recibirían un empuje adicional al descender por una pendiente cuando llegasen a una estación, creándose así un especie de “servo pendular gravitatorio”. Los cálculos indicaban que en el trayecto entre Filadelfia y Nueva  York, por ejemplo, la velocidad media podría ser de 600 km por hora. Problemas:   Horadar un túnel con las tolerancias mecánicas requeridas y luego rarificarlo hubiera resultado muy caro (por decirlo en términos suaves). Cualquier accidente que pusiera en peligro el vacío o la integridad de un tubo en cualquier punto de su longitud obligaría al cierre de toda la línea de enlace entre todas las ciudades. Pareció más razonable dedicarse a mejorar en cambio las autopistas, los trenes y los enlaces aéreos.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

Vagón tubular de Beach (1870)

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EL AVION ATOMICO Historia: Tras el Proyecto Manhattan, la Fuerza Aérea de EE.UU. y la Comisión para la Energía  Atómica colaboraron en el desarrollo de un avión propulsado por energía atómica. Un reactor a bordo habría proporcionado el empuje, recalentando el aire entrante. En teoría, un bombardero de propulsión nuclear habría ofrecido unas tremendas ventajas estratégicas: podría volar a grandes velocidades, con un radio de acción prácticamente ilimitado al no necesitar reabastecerse, aparte de que podría volar durante años sin aterrizar.

Problemas:  El peso y la radiación fueron las dos caras de una misma pesadilla. Construir un reactor lo bastante compacto para adaptarse a un avión era una dificultad, pero los contratistas realmente probaron algunos diseños prometedores. Mas sucede que los reactores necesitan un blindaje, no sólo para proteger a la tripulación y al entorno exterior, sino también a los sistemas críticos propios. Un blindaje suficiente elevaba el peso del avión de modo prohibitivo.  Aparte de estos problemas técnicos, el programa padeció de mala

organización y de impopularidad política. Es comprensible que las personas ajenas al proyecto recelaran de poner en el aire un desastre atómico potencial sobre zonas pobladas. Otro factor fue que las técnicas de los misiles balísticos adelantaron más de lo previsto, lo que disminuyó la necesidad de un bombardero atómico para la guerra fría. Situación actual: El presidente John F. Kennedy canceló el programa en 1961. Se habían gastado en él más de mil millones dólares a lo largo de los años, sin que se llegara a producir un ejemplar de pruebas practicable.

 ICO  V I L A TO M O  M O  T  U  E L A  poco d u ra n te  m u y

 nó  E .U U.  pa t roc i  r  toda v ía e ra  más  E e d  no  r  ie  b  E l go zó n de se a tó m ico.  yec to c u ya  ra e l a u to mó v i l o:  t ie m po  u n  p ro  ic  m  tó a  n d ise ió  ue  la de l a v s t igac io nes, los sas  ve   n  i  te n ue q  s  la de se de l ce  f a n tas io  M uc ho des p ués ó v i les s ig u ie ro n e x h i b ie ndo  mo  m  to  tos a tó m icos, co s  u a s  ro  u  ñado res de a u  t  u  f  s s t i nadas a lo  ne r le de t rá ca r roce r ías de  leó n de 1 958. Bas ta co n po  N uc a casa. és ta de l Fo rd od rá l le vá rse lo  p  y  r  to ac  re  ue ño  u n peq 

 5 8 )  d e F o r d (1 9  El N u cl e ó n

ZEP ELI NES H istor ia: Los ma jestuosos g 

lobos r ri zar en Lakehur st (New J er sey ) el que un estudio ef ectua de pasa je que sur car on los ciel do en 1997 os 6 de may o de 1937.  A  él sig  u ió un antes de la seg unda g uer ra por    A  d diso n Bair  y R   mundial Gr a f  Z e p pelin I  ichar d G . V an  I , per o f ue desmante- Tr eur en f uer on, sin duda alg u na, los atr ibuy a la causa r eal del ve- lado en 1940 y las instalac iones del llameante f in del hí culos de lu jo más mar avillosos  H ind enbur  que sur de A lemania que hab  g  a la í an ser vido ig nición estática de  jamás volar on. Miles de acaudala la lona tr  dos par a constr uir  esas aer o atada naves f ue- quí micamente del per sona jes cr uzar on el  A tlántico f usela je. Seg ua r on destr uidas dur ante la g  uer ra  . bor do del Gr a f  Z e p pelin y de su suc r idad apar te, los zepelines tampoco ePr oblemas: La g ra   n inf  l ama bisor , el H ind enbur  pod í an competir con los aviones, más  g . La r ever encia se lidad del hidr  óg eno que llenaba el r ápidos tor nó en hor ro  r , sin embar go  , cuan y más bar atos. do f usela je de los zepelines plan teaba este último estalló en llamas al Situación actual: Estos ate- un pelig r o evidente. Resulta g lobos ir ónico podr ía   n estar pr epar ando una especie de r eapar ición. La Luf tschif f  bau Zeppelin desveló en 1997 un nue vo apar ato, una aer onave de 74 met r os de lar go  par a 12 pasa jer os, car g  ada con helio. A unque no es pr obable que r e sten usuar ios a las aer olí n eas com er c iale s, pue s sub sist en los inconvenientes r especto a pr ecios y  velocidad, los g lobos aer ostáticos moder nos se utilizan par a tur ismo y  aplicaciones cientí fi cas. Su sustent ación los hace idóneos par a tar eas de obser vación que impliquen la per  manencia en una posición f i ja, a una deter minada altitud y dur ante per  ío  dos lar g os. Con alg o de suer te, los zepelines se contar án entr e los poco s vehí culos que hicier on el via je de ida y vuelta al olvido.  Ater r iza je en Los An g eles ( 1 9 29 )

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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La cuestión de los coches eléctricos Daniel Sperling Con la introducción de nuevas técnicas, los vehículos eléctricos  podrían ya ocupar las calles de nuestras ciudades. Sólo razones de interés político explican la persistencia del motor de explosión

E

n los países industrializados,  Asimismo impresiona el mayor renlos automóviles son responsa- dimiento energético de la gasolina, si bles de la mitad de la contami- bien en el aspecto económico apenas nación urbana y de una cuarta parte se ha notado mejora en los diez últide los gases que producen el efecto de mos años. No costaría demasiado utiinvernadero. Ante el crecimiento de lizar en los motores de explosión otros  vehículos previsto para los próximos combustibles como el metanol o el gas años, las naciones desarrolladas ten- natural, pero sólo se conseguirían drán que tomar medidas para evitar reducciones marginales de la contamiinaceptables penalizaciones de orden nación y de la emisión de gases de sanitario, político y económico. El pre- invernadero, teniendo en cuenta que cio del petróleo probablemente subirá. las compañías petroleras ya gastan  Y no puede aceptarse que el desmedido enormes sumas en el desarrollo de desarrollo imponga un cambio climá-  variedades de gasolina meno s contico al resto del mundo. taminantes. Cuatro alternativas se ofrecen a los Los vehículos cuyas ruedas son gobernantes y a la industria: limitar accionadas por motores eléctricos y no el uso de vehículos; mejorar el rendi- por la transmisión mecánica de un miento y disminuir la emisión de gases motor de gasolina podrán reducir de los motores de gasolina tradiciona- notablemente la contaminación les; utilizar combustibles menos urbana y el efecto de invernadero en nocivos y buscar sistemas de propul- los próximos diez años. Y sentar las sión que contaminen menos. De todas bases para un futuro sistema de transellas, la única viable es la de adoptar porte que apenas contamine. Es cierto otro agente propulsor, concretamente que los automóviles de propulsión la electricidad. Las demás soluciones, eléctrica son tan antiguos como los de atractivas en teoría, resultan poco prác- motor de combustión. Pero es ahora ticas o bien no ofrecen más que mejo- cuando una serie de desarrollos técniras marginales. Así, por ejemplo, uti- cos —nacidos al amparo de la revolulizar menos los coches podría resolver ción informática y de la reaganiana los conflictos circulatorios y toda una iniciativa de defensa estratégica (la serie de problemas sociales y ambien- llamada “guerra de las galaxias”) en tales, pero la experiencia mundial los años ochenta— prometen conserevela la dificultad de conseguir que la guir que este medio de propulsión sea gente se acostumbre a prescindir del suficientemente eficaz y económico transporte privado. En Estados Uni- como para competir con la gasolina. dos, el transporte colectivo y el uso Superar las bien consolidadas ventacompartido de vehículos ha descendido  jas de los coches de gasolina exigirá, desde la Segunda Guerra Mundial; en no obstante, un esfuerzo concertado Europa occidental, pese a los elevados de la industria y de los gobiernos para precios de la gasolina y la gran densi- asegurar que el consumidor perciba dad de población en movimiento, toda- los beneficios ambientales que ofrecen  vía se realiza en automóvil el 80 % de los coches eléctricos y se sienta estitodo el tráfico de personas. mulado para su compra. 1. EL AUTOMOVIL ELECTRICO de Renault está compuesto de piezas livianas para reducir la carga que soporta el motor. Por sus características, los coches eléctricos son especialmente adecuados para las cortas distancias urbanas.

18

TEMAS 13

La mejora de rendimientos

E

n los vehículos de propulsión eléctrica se incluyen no sólo los que se alimentan de baterías cargadas por la red eléctrica, sino también los que generan su propia electricidad o la almacenan en dispositivos distintos de las baterías. Su denominador común es un eficaz motor eléctrico que acciona las ruedas y extrae energía del movimiento del coche cuando la velocidad de éste disminuye. Por contra, los vehículos de motor de explosión utilizan un motor que funciona constantemente, cuya potencia se aprovecha a través de embragues y engrana jes para mover las ruedas y excitar un

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

generador que suministra energía eléctrica a los diversos accesorios del coche. Por varias razones los vehículos eléctricos tienen mejor rendimiento —y por tanto contaminan menos— que los de combustibles. Primero, porque el motor eléctrico gobierna directamente las ruedas y no consume energía cuando el coche está parado o se desplaza por inercia, con lo que su rendimiento eficaz aumenta en un quinto aproximadamente. Los sistemas de frenado regenerativo, que tornan en generador el motor cuando el coche aminora la marcha, pueden entregar hasta la mitad de la energía cinética del vehículo a células acumuladoras, lo cual

es muy ventajoso en las arrancadas y paradas del tráfico urbano.  Además, el motor eléctrico convierte en fuerza motriz más del 90 % de la energía de sus células acumuladoras, mientras que las transmisiones de los motores de explosión aprovechan menos del 25 % de la energía aportada por la gasolina. Aunque dichas células suelen cargarse por generadores eléctricos cuyo rendimiento medio sólo llega al 33 %, la propulsión eléctrica todavía aventaja en un 5 % neto a la mecánica. Ciertas innovaciones como la generación con reciclaje (que extrae energía suplementaria del calor de los gases de escape de una planta de energía corriente) pronto permitirán ele-

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ENTRADA DE POTENCIA

SALIDA DE POTENCIA

AL ACELERAR, EL MOTOR HACE GIRAR LA RUEDA

AL FRENAR, LA RUEDA HACE GIRAR EL MOTOR

aunque las gasolinas sean de combustión más limpia y los motores de explosión se perfeccionen. Y en otros lugares del mundo —Bangkok, Kathmandú, Ciudad de México, etc.— el aire está todavía más contaminado que en Los  Angeles. REGULADOR

El almacenamiento es la clave

CARGADOR

L

os vehículos eléctricos que hoy circulan se basan en baterías de acumuladores de plomo que se cargan de la red a través de un enchufe normal. Probablemente jamás se impondrán en el mercado, no sólo porque son  voluminosas y caras sino porque la MOTORES autonomía del coche entre las sucesi vas cargas apenas rebasa los 150 BATERIAS kilómetros. Sin embargo, este proBATERIAS blema a menudo se exagera. En primer lugar, los vehículos de corto alcance tienen una gran utilidad, y 2. LOS COMPONENTES ESENCIALES de un vehículo eléctrico son los acumulado- por otra parte aparecen ya nuevos res de energía, el regulador de potencia y el motor. La transmisión de energía en dispositivos para almacenamiento de forma eléctrica permite prescindir del tren de transmisión mecánico. El frenado regenerativo (recuadros) utiliza el motor como generador, devolviendo energía a energía que están pasando de los laboratorios a las cadenas de producción. los acumuladores cada vez que se hace uso de los frenos. En una encuesta regional dirigida  var hasta en un 50 % el rendimiento combustión con motores y dispositivos conjuntamente con mis colegas de la de las centrales eléctricas que recar- de almacenamiento eléctricos— recor- Universidad de California en Davis, gan las células acumuladoras. Este tan las emisiones casi tanto como los comprobamos que casi la mitad de gran incremento aumentará propor- puramente eléctricos alimentados por todas las familias poseedoras de más cionalmente la parte de energía que, baterías. Estos vehículos híbridos de un automóvil —que son mayoría en en última instancia, se entrega a las pueden llegar a ser preferibles en Estados Unidos y representan más del ruedas del vehículo eléctrico. Aún más regiones donde la energía eléctrica se 70 % de las compras de nuevos eficaces son las células de combustible, genera en plantas de carbón. Por  vehículos— podían fácilmente adapque “queman” hidrógeno para generar supuesto, el impacto de los coches tarse a utilizar un segundo coche con electricidad directamente a bordo del eléctricos sobre la limpieza del aire alcance menor de 180 kilómetros. automóvil. será máximo cuando la energía eléc- Muchos de los encuestados se prestaLa propulsión eléctrica aporta otras trica se obtenga de fuentes no conta- ban a aceptar alcances todavía muy  ventajas en cuanto a calidad del aire, minantes: solares, eólicas, hidroeléc- inferiores. La limitada autonomía en puesto que desplaza los focos desde los tricas o nucleares. Entre los primeros distancia se ve compensada por las que se dispersan los contaminantes. beneficiarios figurarían lugares en  ventajas ambientales y la posibilidad Los coches tradicionales despiden por donde, como California, casi toda la de recarga en el propio domicilio, sin el tubo de escape monóxido de carbono electricidad proceda de plantas de gas tener que acudir a la estación de sery otros agentes nocivos a lo largo de natural muy controladas y de centra-  vicio. todo su recorrido. En cambio, la con- les hidroeléctricas y nucleares que no Probablemente las baterías se utitaminación derivada de la generación emiten contaminantes. Pero también lizarán cada vez menos en los coches de energía eléctrica suele concen- otros que, como Francia, tengan en las eléctricos. Entre las alternativas en trarse en unas pocas plantas alejadas centrales nucleares su principal desarrollo se encuentran los ultrade los núcleos urbanos. fuente de energía eléctrica. condensadores, capaces de almacenar Un coche eléctrico alimentado por Estos beneficios ambientales podrían enormes cantidades de electricidad baterías apenas si desprende monóxido revestir gran importancia. Numerosas con carga y descarga rápidas, los de carbono ni hidrocarburos volátiles zonas metropolitanas de Estados  volantes de inercia que almacenan sin quemar, y sus emisiones de óxidos Unidos padecen una contaminación energía en un rotor giratorio y las de nitrógeno se ven drásticamente atmosférica superior a la que autorizan pilas electroquímicas, que convierten reducidas. En regiones atendidas por las normas sanitarias sobre pureza sustancias combustibles en electricicentrales térmicas de carbón, podrían ambiental, y en su gran mayoría segui- dad despidiendo vapor de agua. provocar un aumento marginal de las rán infringiendo la ley en el año 2000. En sus comienzos, el desarrollo de emisiones de óxidos de azufre y de La contaminación en Los Angeles es los ultracondensadores se apoyó en el partículas sólidas. No obstante, la tan intensa que, aun haciendo desapa- macroprograma norteamericano de contaminación creada por la fabrica- recer todos los vehículos de sus calles, defensa estratégica. Las técnicas de ción moderna de baterías y motores no podrían en modo alguno cumplirse fabricación avanzadas pueden elimieléctricos es despreciable. las normas. Muchas otras regiones tie- nar las minúsculas imperfecciones del Los vehículos híbridos —en los que nen pocas esperanzas de satisfacer sus aislamiento de un condensador tradise combinan pequeños motores de respectivas ordenanzas ambientales, cional que dejan escapar la carga. Los

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nuevos materiales permiten interca- constante, y por tanto el rendimiento coste de los motores de explosión— lar el carbono y el electrólito líquido global de un vehículo híbrido puede cuando se fabriquen en grandes series. de un condensador en capas mucho incluso superar el de una tracción Daimler-Benz ha anunciado que más finas que antes. De ahí que en un puramente eléctrica. podría iniciar la venta de coches Merlitro de volumen se puedan almacenar Quizá la opción más seductora sea cedes equipados con pilas de combusunos 15 watt-hora (ener gía que haría la de utilizar pilas de combustible. tible en el año 2006. funcionar durante un minuto un Muchos las consideran las sucesoras motor de un caballo), y que la descarga más probables de los motores de exploUn transporte viable pueda efectuarse a razón de tres sión, y son la pieza básica de una asokilowatt. Estos dispositivos ultracon- ciación establecida entre el gobierno densadores existen ya en pequeñas federal y tres grandes fabricantes norntre todos los sistemas para prounidades para calculadoras, relojes y teamericanos para el desarrollo de ducir la energía motriz de un rasuradoras eléctricas.  vehículo, generalmente el menos con vehículos de la nueva ge neración. En Los volantes de inercia se utilizaron estas células se quema hidrógeno para taminante será el que emplee pilas de por primera vez para el transporte en producir vapor de agua y dióxido de combustible. Además, el combustible los años cincuenta. Autobuses movidos carbono, sin emitir esencialmente ideal para este tipo de pilas, tanto por este tipo de propulsión recorrieron ningún otro subproducto al generar desde el punto de vista técnico como las calles de la ciudad suiza de Yverdon, electricidad. (Hay versiones modi- ambiental, es el hidrógeno. El hidróacelerando los rotores en cada parada. ficadas que pueden utilizar otros com- geno puede obtenerse de muy distintas Desde entonces los diseños han variado bustibles, como el gas natural, el fuentes, pero al escasear y encarecerse sustancialmente; hoy día los rotores de metano o la gasolina, a costa de au- los combustibles fósiles se hallará en metal compuesto pueden alcanzar las mentar las emisiones y reducir el ren- el agua la fuente principal de hidró100.000 revoluciones por segundo, dimiento.) Aunque tales elementos geno obtenido mediante paneles sola velocidad solamente limitada por la son más conocidos como fuentes de res. Si se generalizara el hidrógeno de resistencia a la tracción de su anillo. alimentación para naves espaciales, origen solar, el sistema entero de transLos rodamientos magnéticos reducen ya en 1959 se utilizó una primera ver- porte de energía no deterioraría el el rozamiento hasta el punto de que un sión en un tractor de gran ja experi- entorno, y la energía sería totalmente rotor pueda conservar el 90 % de su mental. renovable. El precio de este combustienergía durante cuatro días. Se espera Los prototipos de autobuses para ble de hidrógeno renovable no superaque en torno al año 2000 aparezcan los pilas de combustible construidos a ría ni en 100 pesetas al de un litro de primeros volantes de inercia y ultra- mediados de los noventa han demos- gasolina equivalente en prestaciones. condensadores de alta potencia en ve- trado que esta técnica es viable, pero  Aparte de la fuente de energía, el hículos comerciales. Dada su capaci- su aspecto más crítico sigue siendo el progreso en los aspectos técnicos del dad de suministrar energía con gran coste. Las pilas con membranas para automóvil eléctrico se ha acelerado en rapidez, irán acompañando a las bate- el intercambio de protones (PEM), los últimos años. Una auténtica revorías: éstas atenderán las necesidades actualmente las más atractivas para lución en dispositivos de almacenanormales de la conducción, mientras uso en vehículos, costaban más de 13 miento y conversión de electricidad, que los condensadores o volantes de millones de pesetas por kilowatt hace controles electrónicos, programas inercia prestarán la potencia suple- unos pocos años, pero se espera reba- informáticos y materiales, está descumentaria requerida, por ejemplo, para  jar el precio a menos de un millón al briendo numerosas oportunidades. acelerar o subir una pendiente. Tal iniciarse el próximo siglo, y quizá Por ejemplo, los avances en electrónica combinación permitirá utilizar bate- bajen hasta las 10.000 pesetas por de potencia han dado lugar a trenes rías de menor tamaño y prolongar su kilowatt —cifra competitiva con el de propulsión que pesan y cuestan sólo  vida útil. Pero ni siquiera las predicciones Los coches eléctricos reducen la contaminación más optimistas en cuanto a técnicas de almacenamiento de energía llegan (cambio porcentual en las emisiones) a compararse con los 2200 kilojoule que almacena un depósito de 40 litros MONOXIDO DE OXIDOS DE OXIDOS DE HIDROPARTICULAS de gasolina. Por ello muchos expertos CARBONO NITROGENO AZUFRE CARBUROS pronostican que los vehículos de trac–59 FRANCIA –99 –99 –91 –58 ción eléctrica más populares serán mixtos, es decir, irán propulsados por –96 ALEMANIA –98 –99 –66 +96 energía eléctrica, pero en último término utilizarán pequeños motores de +10 JAPON –99 –99 –66 –40 combustión para la carga de baterías, condensadores u otras fuentes de +165 REINO UNIDO –98 –99 –34 +407 energía. La potencia media que exige +122 la conducción en autopista es sólo de EE.UU. –96 –99 –67 +203 unos 10 kilowatt para un coche de : Choosing an Alternative Fuel: Air Pollution and Greenhouse Gas Impacts (OCDE, París, 1993). Las estimacioturismo normal, por lo que el motor FUENTES  nes de EE.UU. proceden de “Emission Impacts of Electric Vehicles” de Q. Wang, M. Deluchi y D. Sperling , Journal of the puede ser pequeño; los elementos acu- Air and Waste Management Association, vol. 40, n.o 9, págs. 1275-1284; septiembre de 1990. muladores se cargan durante los 3. LA PROPULSION ELECTRICA de automóviles universalizada permitiría, según períodos de salida mínima y se descarlas simulaciones, rebajar drásticamente la emisión de contaminantes urbanos. gan rápidamente cuando el coche se Pero algunas veces la contaminación que desprenden las centrales de en ergía conacelera. Los motores de explosión pue- trarresta estas ventajas e incluso aumenta ciertos tipos de contaminación, sobre den alcanzar rendimientos hasta del todo en países como Gran Bretaña y Estados Unidos, muy dependientes del carbón 40 % cuando funcionan a velocidad y del petróleo.

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UNIDAD CARGADORA

CONTROLADOR

BATERIAS

MOTOR Y TREN DE TRANSMISION

4. LA MINIATURIZACION de la electrónica y los progresos en baterías y motores han reducido hasta un 60 % el peso de los acumuladores de energía y componentes motrices de los coches eléctricos (en el dibujo, los elementos antiguos se señalan

MOTOR DE PROPULSION D IRECTA

BATERIAS

en gris, los nuevos en verde oscuro y en verde claro los coincidentes ). A su vez, ello ha disminuido el peso que requiere la

suspensión y la carrocería, y pueden alcanzarse prestaciones equivalentes con componentes menores.

el 40 % de sus equivalentes de diez publicidad, y todavía más a investiga- promiso el de iniciar la venta de años atrás. Hasta hace muy poco, casi ción y desarrollo. Y las compañías  vehículos eléctricos y alcanzar la cuota todos los vehículos eléctricos se basa- petroleras están gastando en este país final para el año 2003. Los analistas ban en motores de corriente continua, cerca de 1,3 billones de pesetas de la industria no esperan que las ya que eran más fáciles de alimentar durante la década actual, solamente  ventas en Estados Unidos superen en por baterías. Pero el desarrollo de para mejorar las refinerías con miras total los 5000 vehículos hasta bien inversores pequeños y ligeros (que a la producción de nuevas fórmulas de iniciado el siglo  XXI. convierten la corriente eléctrica sumi- gasolina con baja emisión de contamiUn factor determinante del éxito de nistrada por la batería en corriente nantes. los automóviles eléctricos será, sin alterna, más adecuada para alimenGran parte de la inversión acometida duda, su precio, cifra todavía muy tar un motor) permite ya abandonar hasta ahora ha respondido a las presio- insegura. El EV1 de General Motors, la corriente continua y utilizar moto- nes gubernamentales. En 1990 recientemente presentado, tiene un res de corriente alterna. Estos son California aceptó el mandato ZEV precio nominal de 4.300.000 pesetas; más fiables, eficaces y fáciles de man- (vehículo de emisión cero), en el cual se Solectria vende sus coches eléctricos tener que los de corriente continua exigía que los grandes fabricantes de fabricados en series cortas a precios comparables, y además se adaptan automoción construyeran al menos el comprendidos entre cuatro y nueve mejor al frenado regenerativo. Sin 2 % de sus vehículos libres de emisiones millones, dependiendo de la configuraduda alguna, el motor de un vehículo en 1998, el 5 % en 2001 y el 10 % en ción de la batería. (Hay baterías de eléctrico con la electrónica de potencia 2003. (Estos porcentajes corresponden hidruro de metal y níquel que permique lleva asociada resulta hoy de a una producción aproximada de unos ten recorrer más de 320 kilómetros y menor tamaño, más ligero y de fabri- 20.000 vehículos por año en 1998.) El que encarecen en unos cinco millones cación más económica que el motor de incumplimiento de estas cuotas con- el precio de un vehículo de acumulaexplosión equiparable. lleva una penalización de 650.000 pese- dores de plomo.) El carácter hostil del Todos los grandes fabricantes de tas por cada ZEV que no se ponga a la proceso reglamentador ha estimulado automóviles mundiales están ahora  venta. Poco tiempo después, los estados a defensores y atacantes a presentar invirtiendo en desarrollo de vehículos de Nueva York y Massachusetts pro- unas estimaciones irreales, tanto por eléctricos, así como en mejoras técni- mulgaron normas similares. alto como por bajo; resulta, pues, impocas menos críticas, como las que afecLos gigantes del automóvil lucharon sible saber cuánto van a costar los tan a la calefacción y los neumáticos encarnizadamente contra el mandato  vehículos mientras no se produzcan en del coche. Los nuevos componentes ZEV, pero enseguida ampliaron sus serie. Pero las comparaciones con la que de ello resulten serán los elemen- programas de investigación y de- evolución de precios de otros productos tos fundamentales de unos futuros sarrollo en automoción eléctrica para (incluidos los automóviles tradiciona vehículos, de gran limpieza y alto ren- precaverse contra la posibilidad de que les) sugieren que con la producción a dimiento. Mientras tanto, sin embargo, fallara su contraataque legal, y de que gran escala podrían reducirse los premuchos de los avances obtenidos se pudieran realmente surgir mercados cios a bastante menos de la mitad de están incorporando a los vehículos de para coches eléctricos en cualquier su nivel actual. combustión. parte. Se quejaban sobre todo de que  Aunque las industrias de automo- las normas obligaran a la industria Un camino incierto ción de todo el mundo han invertido norteamericana a suministrar un protal vez más de 100.000 millones de ducto costoso sin dar a los consumidopesetas en coches eléctricos durante res incentivos para su compra. nfrentados a una inevitable prolos años noventa, en el contexto de la Los legisladores de California ducción de vehículos eléctricos, industria total esta cantidad es bas- cedieron ante la presión de las indus- los industriales de automoción idean tante exigua. Solamente en los Estados trias petroleras y del automóvil y eli- estrategias para que los costes de Unidos este sector industrial dedica minaron las cuotas prescritas para fabricación sean bajos. Muchos de más de 600.000 millones por año en 1998 y 2001, dejando como único com- ellos, como Peugeot en Europa, se

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100 limitan a desmontar motores, depósi-    S    E    T tos de gasolina y transmisiones de los    N DESGLOSE DEL COSTE DE UN VEHICULO ELECTRICO  vehículos actuales y a instalar bate-    A    T INVESTIGACION Y DESARROLLO, COMERCIALIZACION Y ADMINISTRACION rías, controladores y motores eléctri-    S    N cos sobre las mismas carrocerías y    O    C MANO DE OBRA chasis con modificaciones mínimas.    S    E Otros, entre ellos Ford, venden “pla-    R    A MATERIALES    L taformas” (cuerpos de automóvil sin    O 75 componentes de propulsión) a compa-    D    E ñías de transformación menores que    D    S los acondicionan para tracción    E    L    I eléctrica. Un tercer método consiste    M 1995 en construir vehículos muy pequeños,    N    E    ( como el Smart de Mercedes, orienta-    N 50    O dos a un nuevo segmento de mercado:    I    C los vehículos urbanos de alcance    A    C    I limitado. Entre todos los grandes    R    B fabricantes, hasta ahora solamente    A    F General Motors se ha comprometido    E    D 2003 con la producción en serie de un auto-    O    I    R móvil ordinario diseñado desde el    A 25    T    I 2010 principio para tracción eléctrica.    N    U Probablemente el coste de las bate   E rías (y de las pilas de combustible)    T    S determinará que el precio de compra    O    C de un vehículo eléctrico supere siempre al de su equivalente en motor de 0 gasolina. En términos de coste por 1 10 100 1000 10.000 100.000 1.000.000 NUMERO TOTAL DE COCHES FABRICADOS kilómetro, sin embargo, el coche eléctrico y el de combustión terminarán 5. POR ECONOMIAS DE ESCALA se han de poder reducir los precios de fabricación por igualarse. El combustible de los de automóviles eléctricos en cuanto se rebasen los exiguos volúmenes de producción  vehículos eléctricos es muy barato, e l actuales. Finalmente será el coste de los materiales lo que predomine en el coste mantenimiento que requieren es total de un vehículo eléctrico. (Estimaciones deducidas de la experiencia de una mínimo, y parece que los motores eléc- fabricación tradicional que produzca al menos 100.000 coches por año.) tricos duran notablemente más que los de gasolina. Si se considera el pre-  veri ficará la tran sición, qué forma ción eléctrica a un coste competitivo cio que ha de pagar la sociedad por la adoptará y cómo ha de tratarse. Tal hallará una buena acogida en los contaminación atmosférica, el efecto  vez la lección más importante extraída mercados mundiales. Los automóde invernadero y otros factores exter- del actual estado de cosas es que los  viles eléctricos serán muy atractivos nos al mercado, la balanza se incli- gobiernos deben dar los pasos obliga- allá donde la contaminación sea nará a favor de los vehículos eléctricos dos: establecer amplios incentivos intensa e irremediable. En ellos se en numerosas circunstancias. para incorporar los costes de factores apreciará más la fiabilidad y el escaso El reto de políticos y vendedores externos tales como la contaminación mantenimiento que las prestaciones consiste en asegurarse de que los con- a los cálculos económicos de consumi- máximas, y podrán aprovecharse del sumidores tengan en cuenta todos los dores y sociedades, y encauzar el menor coste de la electricidad en costes implicados, cosa que hasta dinero hacia técnicas innovadoras y horas nocturnas. Y por supuesto, si ahora ha sido difícil de conseguir. Las de vanguardia en lugar de financiar los gobiernos occidentales no se deciesperanzas que en principio hiciera el trabajo que de todos modos harían den a actuar, es muy posible que sean concebir la citada asociación para la las compañías privadas. los países en vías de desarrollo, donde nueva generación de vehículos se han La aparición de vehículos eléctricos hoy los coches son relativamente desvanecido ante la insuficiente finan- tiene importantes implicaciones eco- escasos, los que vean crecer la ciación, las luchas políticas intestinas nómicas. El primero que inicie la próxima generación de gigantes de la y las excesivas precauciones. El resul- comercialización de técnicas de trac- automoción. tado es que los vehículos que han de construirse en 2004 serán los que tengan su diseño establecido ahora, y es BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA probable que la asociación cubra solaTAKING CHARGE: THE ELECTRIC AUTOMONEW TRANSPORTATION FUELS: A STRATEmente los perfeccionamientos de GI C A PPROACH TO T ECHNOLOGICAL BILE IN AMERICA. Michael Brian Schiffer. menor importancia en lugar de aceleCHANGE. D. Sperling. University of CaliSmithsonian Institution Press, 1994. rar la introducción de pilas de combusFUTURE DRIVE: ELECTRIC V EHICLES AND fornia Press, 1988. tible y otras técnicas radicalmente CHOOSING AN A LTERNATIVE  T RANSPORTASUSTAINABLE  T RANSPORTATION. D. SperTION F UE L : A IR P OLLUTION AN D ling. Island Press, 1995. nuevas. GREENHOUSE GAS IMPACTS. Distribuido TESTING ELECTRIC VEHICLE DEMAND IN No obstante, parece seguro que la “H YBRID HOUSEHOLDS ” USING A REpor el Centro de Publicaciones e Infortracción eléctrica llegará finalmente mación de la OCDE, Washington, D.C. FLEXIVE S URVEY. Kenneth Kurani, Thoa desterrar los motores de combusOCDE, París, 1993. mas Turrentine y Daniel Sperling en tión, quizá sin grandes prisas ni con Transportation Research, parte D, voluTHE KEYS TO THE CAR. James J. Mackencarácter uniforme y total, pero sí zie. World Resources Institute, 1994. men 1, n.o 2 (en prensa). inevitable. La cuestión es cuándo se

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Automóviles mixtos Victor Wouk  Reducirán la contaminación  y ahorrarán petróleo, pero ¿habrá quién los compre,  pese a su excelente rendimiento?

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INVERSOR un exagerando, podría aplicarse a los automóviles mixtos o híbridos el dicho de Mark Twain: todo el mundo habla de ellos, pero nadie mueve ni un dedo. De hecho, cientos de ingenieros de todo el mundo están trabajando en ellos, pero lo cierto es que casi un siglo después del primer diseño de este tipo de coche, a más de cinco lustros de que se iniciara decididamente la actividad de desarrollo y tras una inversión total que en los últimos años es de casi doscientos mil millones de pesetas, todavía no hay ningún gran fabricante de automóviles que ofrezca al público  vehículos como éstos. La verdad es que ni un solo proyecto se encuentra cercano a la producción en serie. El gobierno estadounidense ha gastado más de cien mil millones de pesetas desde 1994 en esfuerzos casi frenéticos por mejorar la técnica de los HEV (siglas de vehículos eléctricos híbriMOTOR dos, en inglés), pero el concepto se DE GASOLINA mantiene más bien en la esfera política y no se concreta en productos GENERADOR comerciales. MOTOR ELECTRICO Tal estancamiento no deja de inquietar, puesto que son muchos los especialistas que creen que el HEV mejor de ambos sistemas: puede fun- la décima parte que un coche normal podría ser —y de hecho tendría que cionar como vehículo eléctrico puro con el motor bien afinado. La proporser— el coche del próximo futuro. para distancias relativamente cortas, ción de contaminación de los mixtos Consisten estos vehículos en un coche mientras que conserva las posibilida- crece hasta una octava parte. Si el eléctrico que dispone también de un des de un automóvil corriente para los diseño es acertado, el rendimiento en pequeño motor de explosión y de un  viajes largos. combustible de los HEV puede ser generador eléctrico para cargar las La potencia del motor de explosión  varias veces superior al de un vehículo baterías, con lo que se amplía el radio de un híbrido suele situarse entre la de gasolina. Esta es la razón de que el de acción (autonomía) del vehículo. décima y la cuarta parte de la de un eventual éxito de los HEV beneficiase Las baterías podrían cargarse conti- automóvil corriente, pudiendo funcio- tanto al medio ambiente como a la nuamente o sólo cuando alcanzasen nar continuamente con muy buen ren- balanza de pagos de los países cuyo cierto nivel de descarga. dimiento. En tales circunstancias el petróleo sea total o parcialmente No les afecta, pues, la principal des- coche contamina naturalmente más importado.  ventaja del coche eléctrico: el corto que uno eléctrico puro, pero siempre recorrido entre dos recargas sucesi- lo hará mucho menos que los corrientes.  Vuelta a la carga  vas. Los millares de coches eléctricos Puede conseguirse que uno mixto sea que circulan hoy por las carreteras de casi tan “limpio” como otro íntegral concepto de HEV se remonta a EE.UU. tienen que recargar sus bate- mente eléctrico. Aun teniendo en rías cada 130 kilómetros más o menos, cuenta la contaminación procedente 1905, cuando el ingeniero amerioperación que necesita de tres a ocho de los generadores que recargan sus cano H. Piper registró la patente de horas. El HEV, en cambio, goza de lo baterías, el coche eléctrico contamina un vehículo mixto. Su proyecto se

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BATERIAS

1. LOS VEHICULOS ELECTRICOS MIXTOS suelen disponerse con las baterías en la parte trasera y con el motor eléctrico, el motor de gasolina y los circuitos electrónicos de regulación bajo el capó. La óptima aerodinámica del diseño mejora el rendimiento general del combustible y asegura que el vehículo tenga la mayor autonomía posible cuando funcione con baterías solamente.

basaba en un motor eléctrico que complementaba a otro de gasolina para que el vehículo pudiese acelerar hasta la temible velocidad de 40 kilómetros por hora en sólo 10 segundos, en lugar de los 30 segundos que entonces se necesitaban. Pero a los tres años y medio, cuando se concedió la patente, los motores ya tenían la potencia suficiente para alcanzar por sí mismos este umbral. Se construyeron unos cuantos vehículos híbridos durante este período, a pesar de todo. Uno de ellos, fabricado en 1912, puede contemplarse en el Museo Ford de Dearborn, Michigan. La producción de motores de gasolina más potentes y los equipos para arrancarlos sin necesidad de manivelas contribuyeron al declive de los  vehículos eléctrico s y de los HEV que

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por entonces iniciaban su andadura, entre 1910 y 1920. En la primera mitad de los setenta, sin embargo, la crisis del petróleo provocó un breve estallido de interés y se financió la construcción de varios HEV experimentales, tanto en Estados Unidos como en otros países. En aquellos tiempos mi socio Charles Rosen y yo construimos un HEV con fondos propios y de un inversor. Equipamos el vehículo (un Buick Skylark convertido) con ocho baterías de coche patrulla de gran capacidad, un motor eléctrico de corriente continua de 20 kilowatt y un motor rotatorio Mazda RX-2. Se probó éste en los laboratorios de la Agencia de protección medioambiental en Ann Arbor, Michigan, y todo se subordinó a que emitiese la menor cantidad posible de

contaminantes, no al poco consumo de combustible. Pese a todo, en autopista y con el motor eléctrico funcionando, el coche consiguió recorrer casi 13 kilómetros por litro, consumiendo menos de la mitad que antes de su con versión. Los índices de emisión (por kilómetro) de este vehículo —1,53 gramos de monóxido de carbono, 0,5 gramos de óxidos de nitrógeno y 0,21 gramos de hidrocarburos— fueron solamente como un 9 % de los de un coche normal de gasolina de aquella época. El proyecto demostró que dos individuos decididos podían utilizar técnicas experimentadas y de fácil acceso para construir con rapidez un HEV que cumpliese los requisitos de la legislación norteamericana sobre limpieza del aire hacia 1970. (Los automóviles

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normales de Detroit no los cumplieron hasta 1986.) Numerosos artículos se ocuparon de este y de otros vehículos en la prensa técnica y general de aquel momento. Quien esto escribe expuso en un informe el modo de introducir modestas mejoras en el citado HEV para hacerle recorrer 21 kilómetros con 1 litro. Pese a todo, sin que decayera su interés ni se careciera de fondos, poco después de volver a la abundancia de petróleo los vehículos híbridos se fueron abandonando. El sueño de los HEV se prolongó hasta 1993, cuando la administración Clinton anunció la formación del consorcio PNGV (siglas de Asociación para una nueva generación de  vehículos, en inglés), que comprende los “tres grandes” fabricantes de automoción (Ford, General Motors y Chrysler) y alrededor de 350 empresas menores. Sus miembros gastan unos 70.000 millones de pesetas al año —la mitad de ellos fondos públicos— para el desarrollo de un coche capaz de recorrer 34 kilómetros por litro. El rendimiento de este vehículo triplicaría el de los actuales automóviles de motor de gasolina de tamaño medio. Esta eficacia se ha de lograr además sin sacrificar en absoluto las prestaciones ni la seguridad, en un vehículo que no sea mucho más caro que los corrientes y que emita quizás una octava parte de contaminantes. No es que el PNGV haya especificado jamás que su superautomóvil tenga que ser un HEV provisto de un motor de explosión como fuente secundaria de energía. El HEV no es más que uno de los tipos de híbrido posibles; otras alternativas serían vehículos que incorporasen una pila de combustión y una batería o los equipados con un motor de explosión y un  volante de inercia, como se explica en el siguiente artículo. La combinación de batería y motor de explosión es la única que tiene probabilidades de satisfacer en la práctica los exigentes requisitos del PNGV de modo inmediato.

Sírvase usted mismo

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un limitándose a la utilización de este tipo de vehículo, todavía queda un amplio margen de elección. La gran variedad de posibles configuraciones motor-batería se clasifica en dos categorías básicas: serie y paralelo. La configuración en serie consiste en que el motor de explosión excita un generador, que carga las baterías, las cuales a su vez alimentan el motor

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eléctrico. Este motor eléctrico es el La potencia no lo es todo, sin único que hace girar directamente el embargo. Un híbrido serie proporcioárbol propulsor del vehículo. En el nará mejores rendimientos en recorricaso paralelo, por el contrario, son uno dos medios cotidianos por terrenos no u otro, el motor de explosión o el eléc- demasiado accidentados. También trico, quienes lo mueven. Un HEV permite limitar el uso del motor de paralelo no necesita generador, puesto explosión con miras a evitar cambios que el motor eléctrico desempeña esa rápidos de velocidad y de carga, que función. (Si el motor de explosión está provocan el brusco aumento de emifuncionando y el embrague está aco- siones contaminantes. Un motor que plado, girará también el rotor del trabaje continuamente y se mantenga motor eléctrico, que se convierte dentro de un margen limitado puede entonces en generador y carga las optimizar su consumo de combustible baterías.) durante un determinado trayecto. Tanto el coche serie como el paralelo pueden obtener su potencia propulsora de la batería solamente (en modo SERIE puramente eléctrico), sólo del GENERADOR MOTOR DE motor de explosión (en el EXPLOSION BATERIA mixto serie esta potencia ha de aplicarse a través del generador y del motor eléctrico), o de ambas fuentes de energía a la vez. La disposición en paralelo tiene la ventaja de utilizar motores de explosión DE PARALELO MOTOR EMBRAGUE EXPLOSION y eléctricos más pequeños, ya que pueden funcionar conjuntamente. BATERIA Entre las desventajas de la MOTOR configuración paralelo cabe ELECTRICO señalar que el diseñador ya no puede permitirse el lujo de colocar el motor de explosión en cualquier parte del vehículo, ya que debe acoplarse al tren de la transmisión. Por añadidura, si un mixto paralelo trabaja en modo eléctrico, no puede carOtro atractivo del vehículo serie es gar al mismo tiempo las baterías pues que puede cubrir un amplio radio de no existe generador. acción con un equipo generador sorPor sus distintas características prendentemente pequeño. Roy Renestos dos tipos de HEV se acomodan ner y Lawrence O’Connell calcularon a diferentes necesidades de conduc- en 1986 que una camioneta íntegración. En pocas palabras, la disposi- mente eléctrica dotada de un motor ción serie suele tener más rendi- eléctrico de 40 kilowatt y de un banco miento, pero es menos potente que la de baterías capaz de almacenar 34 kiloparalela. Para desplazamientos dia- watt-hora podría recorrer unos 100 rios inferiores a 35 kilómetros en kilómetros, pero que esta distancia se cada sentido y algún viaje esporádico duplicaría si se reconvirtiera ese más largo, un vehículo serie estará  vehículo en un híbrido serie equipado perfectamente indicado. En cambio, con un grupo motor-generador de si el vehículo ha de funcionar más a gasolina que sólo entregase una potenla manera de un coche de gasolina cia de tres kilowatt. ordinario, quizá se necesite un paraEsta duplicación del radio de acción lelo. Un mixto serie estaría muy bien, se produjo con el motor-generador en por ejemplo, como vehículo de reparto funcionamiento continuo. Cuando el que hubiese de efectuar muchos des-  vehículo circulaba, toda la corriente plazamientos cortos en el día, mien- del generador pasaba al motor, redutras que otro paralelo sería preferible ciendo así el consumo de las baterías; para el intenso tráfico de una auto- cuando estaba parado con el motor pista, que requiere aumentos bruscos funcionando, las baterías se recargade potencia para adelantamientos ban algo, aunque no lo suficiente para rápidos. El HEV paralelo suele tam- reponer las pérdidas de los arranques bién exhibir mayor velocidad en las y aceleraciones. pendientes, en el caso de vehículos de Si el bloque de baterías pudiese tipo corriente. almacenar solamente 17 kilowatt en

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lugar de 34, se necesitaría un grupo motor-generador de seis kilowatt para lograr la misma duplicación hasta 200 kilómetros. Habría que recargar más las baterías con el vehículo parado. En el caso límite, con una batería que sólo fuese capaz de reforzar la aceleración, sería necesario un grupo motor-generador de 7,5 kilowatt (10 caballos). En tal situación las baterías nunca se agotarían, puesto que el motor-generador de 7,5 kilowatt estaría suministrando la carga media total. Compárese con el

en uno serie el gran parecido con los autos corrientes que se persigue. Un  vehículo mixto paralelo de unos 1000 kilogramos de peso, comparable a un coche actual de tamaño medio, necesitaría un motor de explosión de 100 kilowatt. Pero habría que mejorar mucho una multitud de “técnicas auxiliares” para que tal vehículo pudiera cumplir las especificaciones deseadas. Habrían de conseguirse carrocerías más ligeras, motores de mayor rendimiento, mejores baterías, motores y generadores eléctricos más eficaces. Hace casi un cuarto de siglo que señalé ya la necesidad de estos perfeccionamientos en diferentes publiRUEDAS caciones. MOTOR Un informe elaborado en TRANSMISION ELECTRICO 1997 por el NRC (Consejo Nacional de Investigación estadounidense) acusó al PNGV de no concentrar suficientemente sus esfuerzos en las técnicas más necesarias para alcanzar sus objetivos, lo cual RUEDAS ponía en peligro el programa entero. Se señalaba en conTRANSMISION creto que deberían dedicarse mayores atención y recursos al perfeccionamiento de baterías de iones litio y de hidruEJE DE TRANSMISION ros de níquel metal, de sistemas electrónicos y de motores diesel ligeros y económicos. Las industrias y el gobierno de Estados Unidos sostienen 2. HAY DOS TIPOS DE VEHICULOS MIXTOS: económicamente el desarrollo serie y paralelo. En los primeros, un motor de gasolina gobierna un generador, el cual carga las continuado de los HEV, sobre baterías que alimentan el motor eléctrico, que es todo a través del PNGV. Ford, el que hace girar las ruedas; sólo el motor eléc- General Motors y Chrysler trico puede accionarlas. En el tipo paralelo tanto hacen proyectos de vehículos el motor de gasolina como el eléct rico —o ambos mixtos de ambos tipos, serie y a la vez— pueden actuar sobre las ruedas. paralelo, y esperan poder acometer la producción en un futuro razonablemente prómotor de un coche pequeño corriente ximo. El éxito dependerá de que se conque entrega unos 75 kilowatt. sigan mejoras notables de ciertos comDebe advertirse que Renner y ponentes, especialmente las baterías. O’Connell obtuvieron esas cifras Uno de los pocos casos de éxito real ha mediante simulaciones por ordenador sido el uso de las baterías de hidruros y sometiendo los vehículos experimen- de níquel metal fabricadas por una divitales a un ciclo normal de pruebas de sión de la General Motors en Troy, aceleración de automóviles, circu- Michigan. Un híbrido equipado con este lando y parando sobre una superficie tipo de batería alcanzaría una distancia plana. Para subir una pendiente o doble, mo vido únicamente por la batepara adelantar a otro coche se requiere ría, que otro idéntico que utilizase el potencia suplementaria, por lo que el mismo peso de baterías de plomo motor eléctrico y el grupo motor-gene- ácido. rador necesitarían entre la mitad y el doble de potencia adicional sobre los Un reto difícil 40 y 7,5 kilowatt antes señalados. Pese a las ventajas que presenta la configuración serie, todo parece indiué probabilidades tiene el concar que el consorcio PNGV vaya a escosorcio PNGV de lograr sus ger un HEV paralelo como primer ob jetivos? No muchas. En el año 2000 prototipo. Sería muy difícil conseguir se tendrían que estar haciendo prue-

¿Q

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

bas de vehículos en circulación. Hacia el 2004, debería tenerse preparado un prototipo para producción cuyo rendimiento en consumo fuese de tre s litros cada 100 kilómetros, con escasa emisión de contaminantes e idénticas prestaciones, coste y seguridad que un coche corriente. Ante la proximidad de estas fechas, quedan pocas alternati vas: se tiene que construir este “superautomóvil” sin etapas intermedias, tales como, por ejemplo, un vehículo que consumiera cuatro o cinco litros cada 100 kilómetros. Sería como si el primer vuelo espacial tripulado tuviera que ser un viaje de ida y vuelta hasta la Luna. Tampoco se han ideado todavía procedimientos satisfactorios de evaluación. Cuantificar el ahorro de combustible, por ejemplo, requeriría una prueba que comenzase y terminase con las baterías del vehículo en el mismo estado de carga. La electricidad que se hubiera utilizado para recargarlas se convertiría en su equi valente energético y se añadiría al combustible consumido. El método parece razonable a primera vista. Pero la simple agrupación de estos dos sumandos olvida que de uno a otro se ha cambiado la fuente de energía, de la gasolina contenida en el vehículo a la electricidad procedente de un generador externo, y eso es fundamental para los vehículos alternativos. Si el PNGV parece quedarse un poco a la zaga, ¿qué tal van los programas en otros países? Por todo el mundo hay pequeñas flotas de HEV en demostración. En Japón HINO Motors ha producido y probado con éxito una docena de autobuses de este tipo, dentro de un intento de suprimir las emisiones de partículas que desprenden al acelerar los motores diesel. El diesel es asistido por un motor eléctrico y baterías de níquel cadmio durante la aceleración, con lo que se elimina el humo. Las baterías se recargan durante la marcha entre una parada y otra y por un frenado regenerativo. En general, y en claro contraste con el PNGV, el desarrollo de este tipo de  vehículos en Japón y en Europa tiende a potenciar técnicas ya existentes o ligeramente mejoradas. En mayor medida que sus homólogos estadounidenses, los europeos y japoneses se concentran en la reducción de costes de fabricación y en facilitar la comercialización sin grandes demoras.  Volkswa gen, Mitsubishi y Toyota , entre otros, están desarrollándolos con sus propios recursos. Una demostración realizada en Zurich durante dos años por 20 vehículos de tipo paralelo de Volkswagen volvió a confirmar

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A MAXIMA A CE LE R  AC IO  M O T OR   N      PA R

   E    T    N    E    I    C    E    R    C    R    O    T    O    M    R    A    P

8 8,8 9,1 9,6 10,5 11,2 12,8

NUMERO CRECIENTE DE REVOLUCIONES POR MINUTO

3. EL RENDIMIENTO DEL MOTOR DE EXPLOSION es máximo para un pequeño campo de valores del par y de la velocidad de rotación, señalados en verde intenso.  A este nivel de rendimiento, si el motor propulsara un vehículo, podría consumir ocho litros de gasolina por 100 kilómetros. Puede diseñarse un vehículo mixto de tipo serie de manera que su motor trabaje solamente en la zona de gran rendimiento. También el motor de un híbrido paralelo podrá mantenerse en los rendimientos representados por las regiones verde intenso y verde claro. que se puede lograr simultáneamente  Arizona, ha encontrado menos éxito una baja emisión de contaminantes y de lo que se esperaba. Los pocos cienun menor consumo de combustible. tos de vehículos que circulan por las Sea cual fuere el país en que se cons- carreteras están en manos de persotruyan, el éxito o el fracaso de los nas con sentido ecológico que poseen  vehículos mixtos —y por supuesto de múltiples vehículos, algo así como cualquier otro vehículo alternativo— unos “verdes” muy adinerados. dependerá del coste relativo que tenga Está por ver si las normas guberadquirirlos y usarlos. Y el coste de namentales podrán lograr lo que operación a su vez dependerá del pre- hasta ahora no han conseguido ni las cio de la gasolina. La relación es sen- subvenciones ni la comercialización cilla: cuanto mayor sea el precio de la insistente. La Junta de recursos gasolina, más tenderá la gente a bus- atmosféricos de California (en inglés, car alternativas. Aunque práctica- CARB) dispuso en 1990 que para 1998 mente se carezca de datos que puedan el dos por ciento de todos los coches comentarse sobre la venta de HEV, la  vendidos por los “tres grandes” fabri breve y reciente historia de los cantes de Estados Unidos y por los  vehículos eléctricos indica que los pre- “cuatro grandes” de Japón fueran de cios de la gasolina habrán de subir los denominados vehículos de emisión todavía mucho más para que el consu- cero. Los coches eléctricos eran entonmidor se decida a comprarlos o a alqui- ces, y siguen siendo hoy, los únicos larlos.  vehículos viables que no emiten conEn Europa y en Japón el precio de taminantes al circular. Por desgracia, la gasolina es alrededor del triple que las baterías disponibles en el mercado en Estados Unidos, pese a lo cual se no ofrecen la autonomía que el consuhan vendido relativamente pocos ve- midor medio parece exigir, incluso hículos eléctricos. Las generosas sub- aunque se trate de un segundo coche.  venciones de gobiernos y fabricantes El HEV constituye una obvia alternano han conseguido que las ventas lle- tiva. Aunque la CARB se negara en guen al uno por ciento en ningún sitio. principio a considerarlos, ahora los Los planes de Peugeot y Renault para estima aceptables, si bien sujetos a  vender varios miles de vehículos eléc- complicadas reglas que gobiernan la tricos en Francia en los años de 1996 determinación de sus niveles de emiy 1997 no alcanzaron su objetivo. sión y el consumo de combustible. El ostentoso y pujante EV1 de Puede incluso suceder que en el General Motors, presentado en diciem- futuro la CARB o cualquier otro orgabre de 1996 en California del Sur y nismo se limite a ordenar que los

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HEV alcancen cierto porcentaje de las ventas de vehículos en una determinada fecha. Aunque tal modo de actuar ya se ha ensayado —y no fue muy bien acogido— con coches puramente eléctricos, en el caso de los mixtos hay una diferencia esencial: los fabricantes ya no tendrán razones para lamentarse de que la gente no los compra por su reducida gama de prestaciones. ¿Terminarán por conseguir los HEV integrar la aceptación del consumidor con el mayor ahorro de combustible y la reducción de contaminación? Ciertamente, si los problemas políticos (recuérdese la guerra del Golfo Pérsico) o cualquier otra catástrofe disparasen los precios del petróleo. Pero ¿por qué no se intenta tratar este asunto de un modo racional, resolviéndolo antes de que tal desastre obligase a emprender un programa acelerado? Produzcamos HEV razonables —y susceptibles de fabricación en serie— que como máximo consuman cinco litros por 100 kilómetros, pero que sigan comportándose como coches corrientes. Y no los abandonemos hasta conseguir vehículos que consuman menos de tres litros a los 100 kilómetros ni, por supuesto, hasta que la gente los compre.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA AN EXPERIMENTAL  ICE/BATTERY -ELEC TRIC HYBRID, WITH LOW EMISSIONS AND LOW FUEL CONSUMPTION CAPABILITY . Victor Wouk, Society of Automotive Engineers, Warrendale, Pa. (Congreso y Exhibición, Detroit, Mich.) Publicación SAE número 760123, febrero de 1976. THE HYBRID CAR REVISITED. Roy A. Renner y Lawrence G. O’Connell en Proceedings of the 8th International Electric Vehicle Symposium, Washington, D.C.,

21-23 de octubre, páginas 219-227, U.S. Department of Energy, Report n.o CONF8610122, 1986. HISTORY OF THE ELECTRIC A UTOMOBILE: BATTERY-ONLY POWERED CARS. Earnest H. Wakefield, Society of Automotive Engineers, Warrendale, Pa., 1994. EVS UNPLUGGED: HYBRID ELECTRIC VEHICLES BOOST RANGE BUT NOT POLLUTION. Victor Wouk, Bradford Bates, Robert D. King, Kenneth B. Hafner, Lembit Salasoo y Rudolph A. Koegl en IEEE Spectrum, volumen 32, número7, pág. 16-31,  julio de 1995. POLICY IMPLICATIONS OF HYBRID ELECTRIC VEHICLES. Informe final a la NREL, Subcontrato número ACB-5-15337-01. J. S. Reuyl y J. Schuurmans. NEVCOR, Inc. Stanford, California, 22 de abril de 1996. Disponible en Internet: http://www.hev. doe.gov/papers/nevcor.pdf 

TEMAS 13

Almohadillas neumáticas Robert E. Resh

DISPOSITIVOS sensores (rojo ) instalados en la parte delantera del automóvil registran el choque. Los circuitos electrónicos ( verde ) reciben la información y envían una señal a las bombas de inflado de propulsante sólido ( azul ) para que inicien la reacción química que genera el nitrógeno gaseoso que rellena las almohadillas.

A

ntes de que muchos países los hicieran obligatorios, la idea de dotar a los automóviles de un cojín de inflado rápido para frenar el impacto de las colisiones arrastraba una larga historia. Lo que constituyó la primera patente de un “dispositivo inflable para el aterrizaje accidentado de aeronaves” se solicitó durante la II Guerra Mundial. Las almohadillas neumáticas para vehículos (“air bags”) que se desarrollaron durante los dos decenios siguientes contenían no pocas de las características de los modelos actuales. Pero los prototipos iniciales eran todos poco fiables y carísimos. Los principales obstáculos desde el punto de vista técnico radicaban en el almacenamiento y liberación del aire comprimido. ¿Había espacio suficiente para un recipiente de gas? ¿Conservaría el gas la presión durante toda la vida del vehículo? ¿Cómo conseguir que se expandiera rápidamente y sin fallar bajo toda una variedad de condiciones de temperatura? Y sobre todo, ¿cómo evitar que la detonación no ensordeciera a los pasajeros? Las soluciones vinieron, en los años setenta, de la mano de las bombas de inflado de propulsante sólido. Estos dispositivos inician una reacción química que libera nitrógeno gaseoso caliente dentro de la almohadilla. Fue así como los coches empezaron a contar con almohadillas neumáticas en los años ochenta. Se calcula que, sólo en 1995, las almohadillas neumáticas evitaron unas 600 muertes en Estados Unidos. Conforme crezca el número de vehículos equipados con ellas crecerá también el número de vidas que salve esta técnica. Los ingenieros prosiguen diseñando almohadillas que protejan mejor a los pasajeros de los automóviles a la vez que investigan nuevas fuentes de gas que permitan reducir las dimensiones de los dispositivos y faciliten más su reciclado.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

LOS SENSORES detectan el choque merced a un

SENSOR MECANICO

interruptor mecánico que se cierra cuando el desplazamiento de una masa establece un contacto eléctrico. Los sensores electrónicos emplean un diminuto acelerómetro grabado por ataque químico en un microcircuito de silicio.

SENSOR ELECTRONICO

25 MILISEGUNDOS 30 MILISEGUNDOS

BOMBA DEL ACOMPAÑANTE

40 MILISEGUNDOS 55 MILISEGUNDOS

BOMBA DEL CONDUCTOR NITROGENO GASEOSO FILTROS

LAS BOMBAS DE INFLADO contienen

un detonador que inflama los granos NITRURO de nitruro sódico mezSODICO clado con un oxidante. Estos productos se queman dentro del recipiente metálico, DETONADOR produciendo partículas sólidas de óxido sódico (que son atrapadas por los filtros) y una oleada repentina de nitrógeno gaseoso caliente. Las bombas del lado del acompañante acostumbran ser cilíndricas, mientras que las del lado del conductor se conforman para que encajen en el centro del volante.

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Frenos hidráulicos Stanley L. Stokes

L

os frenos hidráulicos tienen un papel decisivo en hidráulica, redujo además el esfuerzo requerido al conel funcionamiento seguro de los vehículos. Hasta los ductor. Para mayor seguridad, en los frenos modernos se años treinta, la mayoría de los sistemas de frenos se divide el circuito hidráulico como prevención de una pérbasaban exclusivamente en la fuerza del pie del conductor dida total de frenado por fallo de un subcircuito. El líquido sobre el pedal del freno. Varillas o cables dirigían esa penetra en los frenos cuando se activan los émbolos del fuerza para oprimir unas zapatas contra un tambor, con cilindro de mando. Cada émbolo actúa sólo sobre una lo que las ruedas perdían velocidad. Por contra, los siste- pareja de ruedas. En los modelos más recientes, cada submas de frenos hidráulicos hacen uso de l íquido a presión circuito encamina el líquido a una pareja de ruedas diapara aplicar unas fuerzas de frenado más intensas y uni- gonalmente opuestas y no a la pareja delantera y a la formes. Al apretar el pedal del freno se activan los émbo- trasera. Esta solución asegura un frenado más equilibrado los del cilindro de mando, transformando así la fuerza en caso de avería de un subcircuito, dotando así de un aplicada al pedal en presión que se transmite por el circuito cierto grado de redundancia a uno de los mecanismos de hidráulico para hacer que los émbolos de los cilindros de seguridad más importantes del automóvil. rueda activen los frenos, sean de tambor o de disco. Como el área del cilindro de rueda es mayor que la del cilindro de mando, la fuerza aplicada se AL APRETAR EL PEDAL DEL FRENO amplifica. se desencadena un proceso merced al cual el cilindro En los años cincuenta la apade mando transforma la fuerza sobre el pedal en una presión que activa los frenos, sean de disco o de rición de los frenos de potencia, tambor. que aumentan la presión

EL FRENO DE POTENCIA se basa en un cilindro de mando y un servo integrados en una unidad. Cuando el pedal del freno no está accionado, el diafragma de gran superficie permanece rodeado de vacío. Al apretar el pedal, éste abre una válvula que permite la entrada de aire a un lado del diafragma, restaurando la presión atmosférica. La diferencia de presión entre ambos lados del diafragma fuerza a éste hacia adentro, accionando los émbolos del cilindro de mando. Con esto entra en acción el circuito hidráulico. El líquido de frenos desplazado por ese movimiento acciona los émbolos de los cilindros en cada rueda y éstos, a su vez, aplican los frenos, sean de tambor o de disco.

DIAFRAGMA TUBO DE VACIO CILINDRO DE MANDOS

EMBOLOS CILINDRO DE RUEDA LIQUIDO

EMBOLOS

LIQUIDO

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VALVULA DEL AIRE

TUBOS DEL LIQUIDO

EMBOLOS

LOS FRENOS DE DISCO se montan en las ruedas delanteras, donde más se necesita disipar el calor generado por el rozamiento provocado durante el frenado. Los émbolos del calibrador obligan a los forros de la superficie de la zapata a apretarse contra ambas caras de un disco metálico (o rotor). Con el rozamiento disminuye la velocidad de giro del rotor y la de la rueda de la que es solidario. Algunos modelos recientes están equipados con frenos de disco en las cuatro ruedas.

SERVO

ZAPATA

DISCO

FORRO

ZAPATA

TAMBOR

CALIBRADOR

EL FRENO DE TAMBOR habitualmente instalado en las ruedas traseras se compone de un cilindro montado entre los extremos móviles de dos zapatas. Cuando se acciona el pedal, los dos émbolos del pistón impulsan las zapatas hacia afuera y contra el tambor. Los forros de las zapatas oprimen la superficie interna del tambor. El consiguiente rozamiento detiene así la rotación de la rueda.

TEMAS 13

Volantes de inercia Harold A. Rosen y Deborah R. Castleman

TURBOGENERADOR

Un volante de inercia que gira rápidamente se combina con un turbomotor PEDAL DEL ACELERADOR

de combustión para propulsar un nuevo vehículo eléctrico mixto

L

PEDAL DEL FRENO REGULADORES

a búsqueda de una alternativa Estas dos fuentes de enerELECTRONICOS al motor de explosión de los gía aventajan a un motor de automóviles actuales obedece a explosión. Los motores de dos preocupaciones de nuestra socie- gran potencia que equipan dad: reducir el consumo de combusti- los coches actuales proporbles fósiles y disminuir la contamina- cionan mucha aceleración, ción atmosférica. Desgraciadamente pero hacen un uso poco efila mayoría de los compradores de caz del combustible, miencoches no basan su elección en estos tras que los poco potentes criterios. Lo que suele considerarse, consumen menos, pero no en cambio, al buscar un nuevo auto- consiguen más que aceleramóvil son aspectos como el coste, la ciones modestas. Las emiseguridad, las prestaciones y el rendi- siones nocivas son además VOLANTE miento del combustible. (Este úl timo un inevitable subproducto DE INERCIA factor afecta, desde luego, al consumo del funcionamiento. y a la contaminación, pero raras veces El tren propulsor de constituye una preocupación esencial Rosen Motors utiliza el turdel comprador.) bogenerador para impulsar Los hermanos Rosen fundaron en el coche mientras éste se EL COCHE DE TURBINA y volante de 1993 una empresa destinada a produ- desplaza y también para recargar el inercia responde a la pisada del aceleracir un nuevo tipo de tren propulsor  volante de inercia , que sirv e para dor pidiendo a los dispositivos reguladopara coches, que no solamente bus- entregar ráfagas de potencia cuando res electrónicos que extraigan potencia cara reducir la contaminación y eco- se acelera. Por añadidura, el volante del volante de inercia o del turbogenenomizar combustible, sino también de inercia se monta de manera que rador. Cuando se produce una frenada demanda, en cambio, que les entreguen despertar el interés del potencial com- durante el frenado recupere la energía potencia. El volante suministra la mayor prador. que de otro modo se perdería en roza- parte de la energía para la aceleración y Hasta ahora ha desarrollado un ve- mientos. absorbe la que de otro modo se perdería hículo híbrido que incorpora una técLas principales ventajas del volante en el frenado; el turbogenerador se utinica bastante singular: el volante de residen en su eficacia. Las baterías liza mucho en la marcha normal y para inercia. Aunque el concepto sea sen- químicas que pudieran generar y real- mantener la velocidad de rotación cillo, la realización ha resultado difí- macenar la misma potencia que él correcta del volante. cil. El volante de este tren propulsor pesarían bastante más y, en una conconsiste en un cilindro rotatorio de un ducción con arranques y paradas, no material compuesto de fibra de car- recuperarían ni reutilizarían más que sin plomo, disponible en las gasolinebono, capaz de almacenar y de gene- la mitad de energía. Cuando se utiliza ras existentes. rar energía. Cuanto más velozmente el volante de inercia en lugar del El 5 de enero de 1997 se realizó a la gire el volante, más energía acumula, motor para suministrar potencia en primera prueba en conducción real de energía que puede extraerse cuando las aceleraciones, desciende también un automóvil movido por turbina y se necesite sin más que desacele- la potencia de cresta requerida del  volante de inercia. Se sigue trabararlo. motor, por lo que el turbomotor pue de  jan do en ver sio nes mej ora das del Como sucede con los demás ve- ser más pequeño y más ligero.  volante, del turbogenerador y de otros hículos mixtos, este automóvil extrae Elegimos un motor de turbina por componentes del tren de propulsión. potencia de dos fuentes separadas. su característica reducida emisión de Existe el proyecto de hacerlo funcioUtiliza un volante de inercia y un tur- contaminantes; por supuesto que nar pronto en un lujoso coche deporbomotor de combustión, que es pare- estas emisiones casi desaparecen tivo convertido; se demostrará así la cido a un motor de reacción en minia - cuando la combustión es catalítica. El aceleración, la economía de combustitura. Ambos, volante y turbina, están turbogenerador puede ser de reducido ble y la reducida emisión que puede unidos a generadores eléctricos. Se tamaño y relativamente sencillo, con brindar el vehículo eléctrico prodenomina turbogenerador a la combi- lo que tendrá una vida útil larga y pulsado por turbina y volante de nación de turbina y generador. fiable. La turbina consume gasolina Rosen Motors.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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El volante de inercia y su funcionamiento COJINETES MAGNETICOS  El volante de inercia diseñado por Rosen Motors está formado por un núcleo de titanio y un cilindro de un compuesto de fibra de carbono de gran resistencia capaz de girar a 60.000 revoluciones por minuto. Para reducir el rozamiento a velocidades tan elevadas, el volante de inercia no toca nada en su rotación. Unos cojinetes magnéticos lo sopor tan y mantienen una ínfima separación de 13 centésimas de milímetro entre las partes giratorias y las fijas, aunque el vehículo pase sobre baches y desniveles. La energía consumida por los cojinetes tiene que ser lo suficientemente baja para que la batería no se descargue cuando el coche está parado con la turbina apagada. Las baterías alimentan los accesorios, como el equipo de radio y los faros. Para recibir y entregar energía, el volante de inercia necesita un grupo motor generador; el rotor del generador es solidario con el eje central del cilindro del volante.

SISTEMA DE COJINETES MAGNETICOS SUPERIOR EJE CENTRAL

CILINDRO DE COMPUESTO DE FIBRA

ROTOR DEL MOTOR

BALANCINES En teoría, la veloz rotación del volante podría generar fuerzas giroscópicas suficientes para perturbar la conducción del vehículo y para sobrecargar los cojinetes magnéticos. Esta es la razón de que el con junto del volante de inercia vaya encerrado en un sistema de suspensión por balancines que aísla el cilindro rotatorio de los movimientos de giro que experimente el vehículo.

ANILLO DE BALANCINES

TURBOGENERADOR

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TURBOGENERADOR El turbogenerador, que desarrolla Capstone Turbine Corporation en Tarzana, California, consiste en una turbina de gasolina de combustión limpia (el tipo de motor utilizado en los aviones a reacción) que impulsa un generador eléctrico inter no. La energía del turbogenerador se utiliza para mantener la velocidad de rotación correcta del volante de inercia. Este equipo es una versión avanzada de los turbogeneradores que se fabrican ahora en Capstone para aplicaciones tales como generadores auxiliares de energía eléctrica para los edificios.

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BOMBA DE VACIO Puesto que la resistencia aerodinámica al avance puede desacelerar el volante y generar un calor considerable, se ha previsto una bomba de vacío formada por una bomba de fricción molecular ligera y unas cribas moleculares con el fin de mantener el vacío en torno al volante de inercia. No obstante, el volante perderá energía al cabo del tiempo a consecuencia de los rozamientos residuales, aerodinámico y mag nético. El volante tiene que seguir girando aun cuando el co che esté parado, dado que proporciona la energía que ha de arrancar la turbina cuando el conductor gire la llave del encendido. En Rosen Motors se desarrolla un volante de inercia que funcionará sin recarga al menos durante varias semanas. En el caso de que el volante pierda su régimen de velocidad, las dos baterías de 12 volt del vehículo arrancarán la turbina, que le hará recuperar su velocidad correcta en unos dos minutos.

BOMBA DE VACIO

RECIPIENTE DE CONTENCION

RECIPIENTE DE CONTENCION Por razones de seguridad todo sistema rotatorio de gran velocidad, desde los enormes motores de un reactor a los más pequeños volantes de inercia, debe ir correctamente protegido dentro de un recipiente. Si así no fuera, en el improbable caso de que estallara el sistema, los fragmentos saltarían al exterior con una fuerza considerable. En Rosen Motors se ha construido un recipiente de acero reforzado con compuesto de fibra de carbono que retendrá con plena seguridad el volante de inercia si se produce el fallo. En tal contingencia, los balancines soporte se apartarán, permitiendo que el recipiente de contención gire hasta detenerse en un líquido refrigerante que lo rodea. De este modo, el volante de inercia disiparía su energía con relativa lentitud, en vez de comunicar un brusco empujón al vehículo. En el caso de un choque, la estructura de contención permanecerá intacta, porque está diseñada para resistir las fuerzas liberadas al romperse el volante, que son muy superiores a las que se producen en una colisión. La estructura de contención en sí va anclada al coche con bandas de gran resistencia, reforzadas con Kevlar.

SISTEMA DE COJINETES MAGNETICOS INFERIOR

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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Informática y tráfico Kenneth R. Howard Simulaciones verosímiles proporcionan datos que pueden aplicarse a situaciones reales

C

omo puede atestiguar quien se haya desesperado en el ‘carril rápido’ de una autopista atestada, el tráfico se ha convertido en una pesadilla. La utilización creciente del coche agota la capacidad de las infraestructuras. Y aunque se gasten sumas de dinero colosales en solucionar el problema, como de hecho se hace, los resultados tangibles se muestran esquivos y la planificación de carreteras sigue pareciéndose a una apuesta a ciegas. Hay problemas de tráfico cuando disminuye la velocidad de los coches,

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llegando incluso a pararse. A veces el duales. Era corriente que se estudiacausante es un accidente, pero lo nor- sen partes aisladas de la red viaria, sin mal es que se deba simplemente a que tener en cuenta las interacciones entre hay demasiada gente que quiere estar los diversos componentes. Los progreen el mismo sitio a la misma ho ra. Las sos acaecidos en el tratamiento matedeficiencias del sistema viario y del mático de la complejidad, junto con comportamiento de los conductores máquinas mucho más potentes, han pueden entonces combinarse y causar revolucionado el análisis de tráfico. atascos tremendos. El tráfico representa un punto de Los métodos que se usaban antes confluencia delicado entre sistemas para analizar el comportamiento del sociales y sistemas físicos; trasciende tráfico se basaban en modelos estadís- la física para entrar en una escala ticos que lo trataban como si fuese un humana. En la parte física encontrafluido homogéneo, ignorándose las mos un sorprendente número de diferencias entre conductores indivi-  vehículos y de sistemas viarios diver-

TEMAS 13

sos, cada uno con sus propias peculia- así por el investigador operativo aleridades, así como la meteorología y mán Dietrich Braess, quien se dio otros factores ambientales. La parte cuenta del fenómeno en 1968. Descubrió social no sólo incluye las preferencias que elevar la capacidad de una vía individuales y las reacciones instan- puede provocar, a veces, una disminutáneas de los conductores, sino tam- ción de la velocidad media de circulabién actos del resto de la sociedad, ción. Siempre que se diseñe una red desde decisiones empresariales sobre  viaria tiene que vigilarse que no apala ubicación de las oficinas centrales rezca este problema. La adición de un hasta el comportamiento de los equi- carril a una carretera puede provocar pos deportivos, que influye en el atascos al crearse cuellos de botella número de gente que asiste a los inesperados, como sucede, por ejemencuentros. Los planificadores de trá- plo, cuando demasiados conductores fico tienen que analizar los muchos se acumulan en un nuevo atajo. resultados que puede producir esta Cuando se proyectan carreteras se intrincada trama si quieren entender desea maximizar el flujo de vehículos, las fuerzas que lo regulan. pero resulta que en el punto máximo El hecho de que soluciones aparen- el sistema deja de ser predecible. Esto temente lógicas a los problemas ten- quiere decir que, a medida que el flujo gan consecuencias contrarias a las se acerca a la capacidad máxima, la esperadas constituye una complica- fiabilidad del sistema desaparece. ción adicional. Tal es el caso de la cono- Conforme la variabilidad del sistema cida como paradoja de Braess, llamada se multiplica, son cada vez más las 1. LA REPRESENTACION INFORMATICA de las pautas de tráfico que surgen en las autopistas reales es cada vez más afinada gracias a los nuevos instrumentos computacionales. Los modelos matemáticos y los autómatas celulares permiten que los investigadores reproduzcan las reacciones de diversos tipos de conductores en determinadas condiciones viales y puedan analizar los flujos de vehículos resultantes.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

partes del mismo que se ven forzadas a entrar en un “régimen crítico”, caracterizado porque pequeñas perturbaciones pueden atascarlo. La meta ha de ser más bien proyectar sistemas que funcionen bien con flujos ligeramente menores que su capacidad máxima.

Tráfico de silicio

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imulaciones recientes han dado pasos importantes hacia la imitación de la amplia dinámica de los sistemas de transporte. Son muchos los investigadores que los consideran ahora como lo que los teóricos de la complejidad llaman “sistemas autoorganizados”, entidades que manifiestan un comportamiento coherente a pesar de no tener ningún regulador central. El tráfico puede concebirse como un sistema de elementos diversos distribuidos por un amplio espacio, elementos que interactúan entre sí como los de los sistemas biológicos. Hay  jerarquías dinámicas con mecanismos de regulación a muy diversos niveles, como son las células, los tejidos, los seres humanos. Lo que tienen que conseguir quienes elaboran simulaciones de tráfico es el aislamiento y la representación matemática de los diferentes elementos, para luego juntarlos y hacer que operen como un todo. Suelen ser los autómatas celulares los que permiten a los investigadores de la complejidad unir la miríada de componentes y capas de organización en un modelo informático que no sea más lento que el proceso simulado y hasta puede que más rápido. Los autómatas celulares son un tipo de simulación informática cuya forma más popular se ofrece en “el juego de la vida”, que inventó John Conway en 1970. Varios agentes o elementos están dotados de una serie de propiedades definidas. Se les sitúa sobre una malla y se les asigna un estado inicial. Los estados de los agentes de tipo coche podrían ser “en marcha” o “parado”, por ejemplo. A medida que transcurre el tiempo, el estado de cada uno de los agentes cambia según las reglas de su propio comportamiento y del estado en que se encuentren sus vecinos. Una regla típica podría ser que un agente se mueve si se encuentra flanqueado por menos de tres agentes, encontrándose parado si le rodean más de dos. A cada paso del reloj el ordenador actualiza el estado de todos los agentes mirando el estado de todos sus  vecinos. El resultado de estas interacciones es un sistema conjunto.

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Se han utilizado los supecada día en Boston, sus alrerordenadores de Los Alamos dedores y muchas otras parpara crear un modelo de tes del mundo. El programa alternativas de tráfico, llaestá siendo utilizado para el mado el Sistema de Simulaproyecto del túnel entre el ción para Análisis de TransTercer Puerto y la Arteria porte (TRANSIMS). Equivale Central, que cuesta unos a reproducir en el ordenador 8000 millones de dólares. el tráfico de un área metropo Además de com probar las litana y ponerlo en marcha, diferentes alternativas de como si se observasen los desfirme antes de su construcplazamientos segundo a seción, las simulaciones están gundo desde un helicóptero. ayudando a proyectar sisteEl modelo crea un labomas de gestión del tráfico ratorio para la experimen(algoritmos para los semáfotación con diferentes alternaros y sistemas de informati vas de tráfico. Los planición al conductor) que facilificadores pueden utilizarlo ten su fluidez. Se intenta para predecir, con una precialiviar las congestiones sión razonable, el posible mediante recursos físicos que efecto de construir un puente ofrezcan mejores alternatio de añadirle un carril a una  vas a los conductores. autopista, opciones demaEl uso de simulaciones siado caras para probarlas informáticas para buscar la únicamente en la realidad. mejor solución a los probleEs así como puede detectarse mas de tráfico acaba requila paradoja de Braess antes riendo la incorporación de de que el error de previsión otros factores distintos de se haya convertido en celos perfiles de los conductomento. La simulación proporres, la densidad de tráfico y ciona también una metodolosimilares. Hay que poder gía científica para la placonsiderar la influencia de nificación del tráfico, al poposibles correctivos, como derse recrear con precisión sería el pago de peajes, más una situación experimental. caros en las horas puntas. El Se utilizó por vez primera análisis de la contaminación este programa en 1993 para es otra faceta a tomar en representar el sistema de consideración. No sólo pretráfico de Albuquerque, senta complejos aspectos Nue vo Méjico. Las simulalegales, sino que también ciones imitaron con éxito el está sujeta a efectos paradótráfico observado en la reali jicos. Acortar las distancias dad. En su segunda encarnarecorridas por un coche 2. VEHICULOS VIRTUALES de diversas características ción, que empezó en 1995, pudiera parecer un buen viajan por la autovía interestatal 93 en esta pantalla de una método de reducir las emisimuló el tráfico de Dallas en Texas, una zona de casi simulación con el Intelligent Transportation Systems del siones. Pero ni el motor del M.I.T. Las flechas verdes y las cruces amarillas y rojas re10.000 kilómetros cuadrados presentan signos electrónicos de permiso de uso del carril, coche ni su conversor catalíhabitada por 2,3 millones de una de las muchas ideas puestas a prueba para su aplica- tico llegan a calentarse lo personas. En 1998 se ini- ción en el mundo real. Estos signos podrían usarse para suficiente en distancias corciará una simulación más desviar con tiempo a los conductores de los carriles blo- tas para funcionar eficazavanzada en Portland, Ore- queados, facilitando así el curso del tráfico. mente, por lo que proporciogón, en la que se aspira a nalmente contaminan más. incorporar formas de actuaLos simuladores de tráfico ción de la gente más concordes con la bio, pero un análisis retrospectivo ideales también tendrían en cuenta realidad en cuanto a los modos de puede proporcionar explicaciones ade- otros aspectos, como la composición transporte utilizados, como pudiera cuadas de por qué las cosas fueron del aire o los estilos arquitectónicos, ser ir con el coche a una estación de como fueron. porque la geometría de los edificios tren, tomarlo y llegar finalmente a la Otro sistema de simulación es el afecta al movimiento del aire. oficina en autobús. Intelligent Transportation Systems No es fácil representar la creciente  Aunque TRANSIMS se encuentre Program del Massachusetts Institute complejidad de todas estas variables en fase de investigación y desarrollo, of Technology. No se basa en autóma- ni tampoco lo es pronosticar sus valolos especialistas que posean datos de tas celulares y representa matemáti- res. Siguen necesitándose instrumenlas autopistas locales pueden estudiar camente los hábitos particulares de tos computacionales más completos, a los resultados de las simulaciones y cada conductor, lo que hace que los pesar de lo cual parece razonable penbuscar explicaciones a la aparición de coches digitales tengan cierta tenden- sar que los instrumentos actuales determinadas regularidades. Se pro- cia a cortar el paso, a correr más de lo seguirán contribuyendo a que el tema duce así un paralelismo con la biología permitido y, en general, a mostrar del tráfico avance en la dirección adeevolutiva. Es difícil predecir un cam- comportamientos como los que se ven cuada.

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TEMAS 13

Los viajes virtuales y la virtual desaparición de los atascos Patricia L. Mokhtarian

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nado probablemente no pasen del dos por ciento de la población laboral.  Abordemos ahora la cuestión de si éstos que teletrabajan producen de  verdad algún efecto en los atascos. Es sabido que utilizan menos el coche. Esto puede parecer de Perogrullo, hasta que uno se da cuenta de que no sería imposible que el teletrabajo hiciese aumentar los desplazamientos de varias maneras. La gente podría decidirse a salir más de paseo para evitar la claustrofobia de quedarse en casa. Y quienes antes viajaban juntos pudieran decidir ir a la oficina en coche cuando los colegas teletraba jan.

oco después de que se inventase que las telecompras, las teleconferenel teléfono comenzó a tomar cias, la telemedicina, los telebancos y cuerpo la idea de que las técni- otros devaneos virtuales tengan s difícil intentar extrapolar estos cas comunicativas podrían evitar los mucha repercusión. datos para determinar el efecto desplazamientos de la gente. En varios Hay mucha gente que dice que tele- absoluto que tal manera de trabajar periódicos de Londres aparecieron trabaja, pero lo que verdaderamente pudiera tener sobre el tráfico. Yo hacia 1880 cartas y artículos teori- cuenta es cuántas personas lo hagan estimo que si el dos por ciento de la zando sobre la posibilidad de que el de verdad en un día concreto. Ese población laboral teletrabajase, esto teléfono sustituyera a los encuentros número es el producto de diversos fac- repercutiría en una reducción del cara a cara. La ciencia ficción de H. G. tores. El primero es la cantidad de número total de kilómetros recorridos Wells (“When the sleeper wakes ”, 1899) personas que está en condiciones de por los vehículos personales (coches y y de E. M. Forster (“ The machine machine teletrabajar. ¿Cuántas de ellas quie- furgonetas) de entre un uno y un dos stops”, 1909) describió aparatos de ren? ¿Y cuántos de los que quieren lo por ciento, cantidad que resulta ridíteleconferencias (o de “cine-tele-foto- hacen realmente, con qué frecuencia cula ante el aumento general del grafías”, para usar el término de y durante cuánto tiempo? número de kilómetros recorridos. Wells) capaces de lograr la misma El teletrabajo no es posible para Incluso esta modesta reducción finalidad. Y un artículo de un suple- muchas personas, lisa y llanamente. decrecería muy probablemente con el mento de  Scientific American   vaticivatici- Puede que su oficio no se preste a ello tiempo. Los teletrabajadores actuanaba en 1914 que las telecomunicacio- o que carezcan del equipamiento les suelen vivir dos veces más lejos de nes reducirían los atascos de tráfico. requerido. Muchos ni siquiera se han su lugar de trabajo que el empleado Estas ideas resurgieron en los años dado cuenta de que podrían teletraba- medio. Pero si el teletrabajo se con60 y 70, al tiempo que la informática  jar; otros tienen jefes que no lo verían  virtiera en algo alg o habitual, hab itual, las distandis tancalaba en la sociedad y se redoblaban con buenos ojos. Mi estimación de la cias ahorradas serían cada vez más los esfuerzos para limitar el gasto de proporción de trabajadores que puede cercanas a la media. También es procombustibles fósiles frente a las crisis plantearse actualmente y de verdad bable que aumenten los viajes extra. energéticas del momento. Hoy se ven el teletrabajo no supera el dieciséis Puede que los primeros teletrabajaordenadores personales y aparatos de por ciento. dores no fuesen muy dados a salir de fax por todas partes, las videoconfeNi siquiera todos los que pudieran casa, para compensar los desplazarencias ya no sorprenden a casi nadie, teletrabajar quieren hacerlo. De quie- mientos de los días que aún acudían pero las carreteras están más embo- nes se inclinan por la afirmativa, no al trabajo. Pero coger el coche para ir telladas que nunca. todos dicen la verdad. A mucha gente de compras o para hacer visitas puede ¿Qué es lo que pasa? ¿Se nos viene le gustan las relaciones profesionales que les resulte atractivo a quienes no encima la riada del teletrabajo o espe- y sociales de la oficina. A otros les tienen que perder tiempo en ir a traramos en vano? Hace ya tres lustros abruma su propia falta de disciplina bajar. que me dedico a estudiar esta cues- y las distracciones que les acechan en Los efectos que a la larga pueda tión. Al principio creí en la capacidad casa. Muchos trabajadores consideran tener el teletrabajo no se comprenden del teletrabajo para reducir los atas- incluso que el trayecto entre el trabajo nada bien, sobre todo los relacionados cos; ahora lo veo menos claro. y el hogar desconecta adecuadamente con la elección del lugar de residencia. Ir al trabajo es el trayecto más el uno del otro. El teletrabajo pudiera llevar a algucomún y también uno de los que más nas personas a vivir en sitios aún más contribuyen a la congestión de las ay a quien el teletrabajo a tiempo alejados del lugar de trabajo que en la carreteras. Con teléfonos, faxes y completo le viene bien, pero la actualidad. correo electrónico se podrían eliminar mayoría prefiere hacerlo a tiempo parSi el teletrabajo llegase alguna vez o reducir los desplazamientos a la ofi- cial, uno o dos días a la semana como a reducir los atascos de modo aprecina, cosa no tan fácil si se trata de la promedio. Diversos estudios han ciable, la capacidad disponible de la s  visita al supermercado o al médico. De puesto además de relieve que la mayo- carreteras se absorbería rápidamodo que si abrigamos la esperanza ría de la gente que prueba el teletra- mente por los cambios que se produde que las técnicas de la comunicación bajo no persevera indefinidamente en  jera n en las pauta p autass de viaje. via je. Es muy m uy mitiguen los atascos, puede que el él, sino que la mitad lo deja antes de  ve ro rosím sím il qu que e al algun gun os de qu quie iene ness teletrabajo sea nuestra mejor baza. que pase un año. ¿Qué se sigue de ahora utilizan transportes públicos Pero si, por el contrario, el teletrabajo todos estos cómputos? Pues que los decidieran utilizar el coche indivino sirve de mucho, es poco probable que teletrabajan en un día determi- dualmente.

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PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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Autopistas automatizadas James H. Rillings Si los coches pudieran pud ieran organizarse  por sí mismos en formación compacta, se aliviarían las congestiones de las vías urbanas

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l tráfico automovilístico es el de hecho, la forma mas barata de mul- Intelligent Transportation Society of flujo sanguíneo de las naciones tiplicar la capacidad de las carreteras.  America), que cuenta ac actualmente tualmente con industriales modernas. Pero El típico carril de autopista tiene una más de un millar de organizaciones incluso las vías de mayores dimensio- capacidad de 2000 vehículos/hora, vehícu los/hora, asociadas. Su misión es apadrinar la nes se encuentran sobrecargadas. El mientras que otro equipado con un introducción de varios sistemas ‘inteuso excesivo de las autopistas alrede- sistema automático de guiado de trá- ligentes’ de transporte, incluyendo las dor de las grandes ciudades reduce la fico habría de ser capaz de transportar autopistas automatizadas.  velo cida cidad d medi media a duran te las hora s a 6000, dependiendo de la separación El gobierno de los Estados Unidos punta a menos de 60 km/h. Este trá- entre entradas y salidas. El ahorro también ha estado trabajando en esta fico congestionado causa miles de derivado de no tener que construir dirección. En 1991 el Congreso aprobó millones de horas de retrasos anuales, más carreteras ni de tener que ampliar el diseño de un prototipo que habría provoca el derroche de incontables las ya existentes, cubriría sobrada- de ser probado en 1997, experimento litros de combustible y multiplica mente el coste de la electrónica nece- que mi organización, el National Na tional innecesariamente las emisiones de saria para que los coches se conduje-  Aut om omate ate d Hig hwa y Sys System tem Concontaminantes. sen solos. sortium, llevó a término recientePodría pensarse que la solución se La idea puede que parezca visiona- mente en un tramo de autopista de encuentra simplemente en la amplia- ria, pero los vehículos autoguiados no California. Esa demostración puso de ción de las infraestructuras existen- representan un concepto nuevo. Un relieve cómo la automatización puede puede tes. Pero la construcción de nuevas modelo funcional de autopista auto- permitir que las autopistas existen vías es enormemente cara, sobre todo mática fue la estrella del pabellón de tes absorban mayores niveles de tráen áreas urbanas. Por ejemplo, la la General Motors en la feria mundial fico, a la vez que se obtiene un mayor reconstrucción de un tramo de 11 kiló- de Nueva York de 1939. A finales de grado de seguridad. metros de la arteria central de Boston los años cincuenta e inicio de los requerirá unos ocho mil millones de sesenta los investigadores de la Circulación dólares (unos 1,2 billones de pesetas). General Motors refinaron diferentes con piloto automático La magnitud de estos costes no per-  vehículos autoconducidos. Mostraron, mite una gran expansión de las in- por ejemplo, cómo camiones robóticos fraestructuras urbanas. Si el trans- podrían trabajar en minas a cielo ómo se conduce por una autoporte privado quiere avanzar a la par abierto. A finales de los sesenta e inipista automática? La respuesta respues ta que el crecimiento de las áreas urba- cio de los setenta, Robert E. Fenton, depende de cuál de los dos sistemas nas, la gente va a tener que aprender de la universidad estatal de Ohio, en estudio se adopte finalmente. El de alguna manera a utilizar con mayor demostró que vehículos guiados por primero utiliza carriles asignados: ve eficacia las carreteras existentes. cable podían operar con éxito sobre ciertos carriles se reservan a los veUna posibilidad es la de desarrollar una pista de prueba. hículos guiados. El segundo es un sisun sistema automático de circulación Estos intentos tempranos de auto- tema de tráfico mixto: los vehículos por autopista, es decir, un carril o un matización fueron ejercicios de inves- plenamente automáticos comparticonjunto de carriles por donde vehícu- tigación valiosos, pero los resultados rían la red con vehículos parcialmente los especialmente equipados pudieran eran demasiado bastos para ser de automatizados y con los conducidos  viaja r junto s bajo contro l com pu putete- alguna utilidad práctica. Las mejoras manualmente. El sistema de carriles rizado. Los esfuerzos en esa dirección introducidas en los microprocesado- asignados es el que requeriría más no requerirían enormes ordenadores res, en las comunicaciones a distancia modificaciones físicas de las instalacentrales para dirigir a todos los y en diversos tipos de sensores electró- ciones existentes, pero es el que pro vehículos,  ve hículos, sino que los encargados de nicos hicieron que mucha gente se mete los mayores incrementos de coordinar el flujo del tráfico serían replantease la posibilidad de autopis- capacidad. En cualquiera de ambos casos, el más bien una multitud de pequeños tas automáticas a finales de los años ordenadores instalados tanto en los ochenta. Hubo un grupo, llamado ori- conductor especificaría el destino propios vehículos como a lo largo de ginalmente Mobility 2000, que se deseado, indicándoselo a un ordenador las vías de comunicación. Esto mejo- reunió en 1988 para considerar las al inicio del viaje o justo antes de introraría no sólo la eficacia, sino también diferentes posibilidades. Luego se ducirse en la autopista automática. Si la seguridad. formó la Intelligent Highway Society el sistema utilizado fuese el mixto, la Puede que tal automatización sea, of America (llamada más tarde la conducción automática se iniciaría en

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TEMAS 13

1. LA CONDUCCION SIN MANOS adquiere visos de realidad porque los componentes electrónicos requeridos para ello —magnetómetros, cámaras de vídeo, radar, láseres y computadoras— cuestan ahora bastante poco. Aunque actualmente se necesiten hordas de ingenieros y de in vestigadores para equipar un automóvil de forma que pueda viajar sin una constante supervisión humana, gran parte de los aparatos necesarios pudiera inclui rse pronto en los vehículos ordinarios que dispongan de reguladores de crucero, de complementos de orientación o de indicadores de aviso de condiciones de tráfico.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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el momento en que el conductor se encontrara en carreteras adecuadamente equipadas. Si se hallaran disponibles carriles especiales, serían dos las formas en que el conductor podría entrar en ellos e incorporarse al tráfico existente. Uno de los métodos utilizaría una rampa de acceso especial. A medida que el conductor se aproximara al punto de entrada a la autopista, el vehículo sería interrogado por aparatos instalados a los lados de la carretera no sólo sobre su destino, sino también para asegurar que contara con los dispositivos necesarios y que éstos funcionasen correctamente. Suponiendo superadas esas pruebas, el vehículo sería guiado a través de un desvío y hacia un carril automatizado. El cambio de la conducción manual a la automática se produciría en la rampa de acceso. También podrían emplearse carriles corrientes, que serían compartidos por vehículos automatizados y normales. El conductor se situaría en un carril de transición, donde el ordenador asumiría el control para introducir el vehículo en el carril automatizado. La reserva de estos carriles al tráfico automatizado sería sin duda respetada por todos los conductores, puesto que los agentes de tráfico podrían identificar inmediatamente a los infractores. Cualquiera de las dos alternativas para incorporarse al tráfico guiado armonizaría el movimiento de los nue vos vehículos que se incorporaran con el de los que ya se hallaran circulando. El control automático permitiría en este caso una maniobra fluida, sin las incertidumbres ni los riesgos de accidente habituales. Y una vez el vehículo se hubiera estabilizado en conducción automática, el conductor sería libre de soltar el volante, ponerse a leer el periódico matutino o sencillamente relajarse. La parte centralizada del sistema que gobierna el acceso a la autopista no necesita controlar permanentemente a los vehículos que dependen de ella. La responsabilidad de detectar peligros y de gestionar movimientos podría ser compartida entre los vehículos y la autopista automática. Se podría atribuir a cada vehículo individual, por ejemplo, la detección de obstáculos y el control de la dirección, la frenada y la aceleración para evitar colisiones. La comunicación entre vehículos se reduciría a las condiciones de tráfico. En situaciones más comprometidas los ordenadores que vigilarían la red podrían tomar un papel supervisor, asignando velocidades y dirigiendo el intercambio de vehículos entre la auto-

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2. LOS ATASCOS taponan la Arteria Central de Boston ( foto superior ), pero la construcción de 11 kilómetros de autopista ampliada para mejorar la circulación ( foto inferior ) resulta extremadamente cara, ascendiendo a unos 1,2 billones de pesetas (8000 millones de dólares). Es probable que otras ciudades que se enfrenten en el futuro a congestiones de tráfico prefieran invertir en automatización (imagen derecha ), lo que aumentaría la capacidad sin necesidad de construir nuevas carreteras.

pista automática y las carreteras locales para mantener una circulación fluida en todo momento. La organización del tráfico en las autopistas automáticas podría tomar diversas formas. Los extremos del amplio espectro de posibilidades son conocidos con los nombres de vehículos independientes y vehículos agrupados. Los primeros operarían como su nombre indica. Funcionarían de tal forma que pudieran frenar incluso en el caso de que el vehículo que les precediera frenara en seco quizá debido a la aparición súbita de un obstáculo en la carretera. El espacio entre dos de ellos dependería de su potencia de frenada, del estado de la superficie de la carretera y del tiempo de reacción electrónico del equipo de control (que sería, de todas maneras, muy inferior al de cualquier conductor). Los vehículos agrupados operarían en pelotones estrechamente coordinados para maximizar la capacidad de la autopista. Estarían conectados entre sí por una red de radio local, que estaría intercambiando información

Algunos intentos recientes

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l National Automated Highway System Consortium (NAHSC) inició el siete de agosto de 1997 una demostración de la factibilidad técnica de la automat ización de autopistas que había de durar cuatro días. El terreno de prueba fue un tramo de 11 kilómetros de la autovía interestatal 15, justo al norte de San Diego, California. El sitio resulta muy conveniente porque consta de dos carriles aislados de los otros. Normalmente se utiliz an durante las horas punta para que circulen por ellos los coches con dos o más ocupantes. El resto del tiempo están cerrados al tráfico y sirven al Departamento de Transportes de California para la realización de experimentos. Personal del NAHSC había instalado previamente equipo de comunicaciones digital al lado de la carretera, al igual que se habían inser tado imanes en el centro y a lo largo de los dos carriles. La primera demostración se llevó a cabo con dos autobuses y tres coches, todos ellos actuando con independencia. Realizaron una serie de cambios automáticos de carril y maniobras de adelantamiento a velocidades de autopista, haciendo uso de detectores que comprobaban las condiciones existentes alrededor de cada vehículo. También demostraron ser capaces de mantener entre sí una separación constante y de cooperar en la evitación de obstáculos. Cuando el vehículo de cabeza detectaba un objeto que obs taculizaba el trayecto, transmitía esta información al que le seguía, que también cambiaba de carril para evitar la colisión. Una segunda prueba puso de relieve la forma en que mayores niveles de cooperación aumentan la capacidad viaria. Ocho coches parados iniciaron la marcha y aceleraron hasta alcanzar velocidades de autopista, manteniendo entre ellos una separación constante de cuatro metros. Este pelotón se dividió luego, dejando un espacio entre dos de los vehículos para permitir que uno de ellos abandonase el grupo. Al final de los carriles de prueba, el pelotón reformado deceleró hasta parar totalmente, manteniendo durante todo el proceso el prieto empaquetamiento de todos los vehículos. Un tercer ejercicio se encargó de mostrar diferentes fases intermedias posibles en el camino hacia la plena automatización. Dos coches conducidos manualmente avisaban a sus conductores cuando éstos empezaban a desviarse de sus correspondientes carriles. También mostraron el funcionamiento del control de crucero adaptativo: redujeron su velocidad para mantener una distancia cómoda con el coche precedente y se encargaron de gestionar automáticamente las aceleraciones y las frenadas en una situación de congestión. Esos dos mismos coches pasaron luego a una condición de plena automatización, cambiando de carril y evitando obstáculos de forma cooperativa. Otras pruebas llevadas a cabo en California durante este período mostraron cómo la automatización podría incluir a camiones pesados y a vehículos de mantenimiento y las diferentes formas que podría adoptar en los entornos urbanos y los rurales. Se ampliaron así los resultados que hacía poco se habían conseguido en Japón. Ingenieros japoneses operaron con vehículos automatizados en septiembre de 1996 a lo largo de un tramo aislado de seis kilómetros de autopista cerca de la ciudad de Komoro. Los coches fueron gobernados totalmente por medio de imanes clavados en la carretera, de cámaras de televisión instaladas en los coches y de antenas de radio que bordeaban las pistas. Gran parte de la investigación que se realiza en Europa se centra en la automatización de los vehículos comerciales. La Comisión europea ha financiado un programa para la modificación de camiones pesados. Se espera poder desarrollar una ‘barra de remolque electrónica’, que permita que varios camione s sigan automáticamente a otro conducido manualmente. Se formaría así un pelotón de vehículos p esados dirigido por un solo conductor. —J. H. R.

EL CONTROL DE CRUCERO AUTOMATICO se utilizó sin problemas durante las pruebas realizadas en una sección de la autovía interestatal 15 en el sur de California.

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PANTALLA EN SALPICADERO DIRECCION GOBERNADA POR ORDENADOR

FRENOS GOBERNADOS POR ORDENADOR

CARBURADOR REGULADO POR ORDENADOR

RADAR

3. EL EQUIPO ELECTRONICO requerido para el funcionamiento automático incluye magnetómetros instalados bajo el parachoques ( foto superior ), imanes insertados en la carretera ( foto inferior ) y un conjunto de diferentes sensores, actuadores y computadores instalados dentro del vehículo ( figura central ).

MAGNETOMETROS

SENSORES DEL PEDAL DE ACELERACION

continuamente sobre velocidades, De cualquier forma que se viajara detener el vehículo de forma segura aceleraciones, frenadas, obstáculos, por esta autopista del siglo  XXI, todo en alguna zona cercana. etc. Esta comunicación continua per-  vehículo tendría que abandonar antes mitiría que los vehículos de un mismo o después los carriles automatizados Hay muchas alternativas pelotón se convirtieran, en esencia, en y volver a una conducción manual. Lo un tren acoplado electrónicamente. razonable sería que se siguiera un Los pelotones podrían estar formados proceso inverso al de incorporación a as autopistas automatizadas del por 10 o 20 coches, que discurrirían, la autopista automatizada. Pero esto futuro se parecen mucho a las según es de presumir, por carriles presenta un problema. Debido a que actuales a primera vista, pero serían asignados a ellos. Pero, a diferencia el vehículo puede que lleve rato circu-  varias las modificaciones requeridas de los trenes de ferrocarril, estas cade- lando bajo control automático, quizá para transformarlas en autopistas nas serían dinámicas, formándose, el conductor no se halle listo para automatizadas. El proceso empezaría dividiéndose y juntándose de nuevo a retomar el mando conforme el vehícu- probablemente reconvirtiendo parte medida que lo requirieran las condi- lo se aproxima a la salida que se pre- de ellas y construyendo rampas especiones de tráfico y los destinos de cada tende tomar. Puede que esté ocupado, ciales, carriles de transición y barreuno de sus componentes. Un control dormido, incluso muerto. El sistema ras. También se tendrían que prever preciso permitiría que el espacio entre de autopista automática tendría que zonas de comprobación a la entrada, ellos se redujera a tan sólo un par de ocuparse de tales situaciones. Una así como el desvío de los vehículos a metros. forma de hacerlo sería indicar la los que se denegara el acceso. Estando los coches tan cerca unos de proximidad de la salida y observar el Finalmente se tendrían que estableotros, se podrían producir colisiones si comportamiento del vehículo a medida cer zonas de parada cerca de las salila velocidad de uno de ellos variara de que el conductor se hiciera cargo de das, para los conductores que evenforma inesperada, debido al mal fun- una serie de tareas limitadas. Si tualmente no pudieran retomar el cionamiento de su equipo, por ejemplo. actuara de forma apropiada, el orde- control manual. Pero estas raras colisiones implicarían nador liberaría el control completa Aunq ue la s carre teras mismas  velocidades relativas bajas y por lo mente y el conductor completaría la hubiesen de contener cierta cantidad tanto causarían un daño mínimo. El salida. Pero si no respondiera adecua- de equipo especializado, la mayor espacio entre pelotones adyacentes damente, se activarían una serie de parte del requerido para el viaje por sería lo suficientemente grande como avisos sonoros. Si estos avisos tam- autopistas automatizadas se enconpara evitar colisiones entre ellos poco produjeran efecto, el sistema traría instalada en el interior de los incluso en el caso de que el pelotón de automático alertaría de la emergen- futuros coches. Por ejemplo, un vehículo cabeza frenara repentinamente. cia a los vigilantes y procedería a completamente equipado podría utili-

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RADIO DIGITAL

MAGNETOMETROS

ORDENADORES

zar un juego de magnetómetros, que detectarían la presencia de imanes enterrados cada metro aproximadamente en el centro de los carriles. Además de proporcionar referencias para la dirección, cada imán podría aportar un bit de información cuando el coche pasara sobre él (con una codificación dependiente de la orientación de los polos magnéticos). Esta información digital podría, por ejemplo, informar a un vehículo automatizado de su posición geográfica o de futuras curvas en su recorrido. Un detector delantero, probablemente basado en un radar de longitud de onda milimétrica o en un láser de infrarrojos, podría detectar obstáculos peligrosos o a los vehículos que fuesen por delante. Esta función podrían realizarla también cámaras de vídeo relacionadas con ordenadores que pudiesen procesar rápidamente las imágenes. La ingeniería necesaria para desarrollar estos equipos es mucho más difícil, pero tendría la ventaja de que podrían seguir los límites del carril sin necesidad de imanes ni de magnetómetros.  Acelerómetros acoplado s a varios actuadores gestionarían la dirección, el frenado y la aceleración requeridos para mantener la velocidad y la posición adecuadas. Un equipo digital de radio en cada coche permitiría que el ordenador de a bordo se comunicase con otros vehículos vecinos y con los ordenadores de supervisión que vigilarían la carretera. Al conductor se le podría proporcionar información sobre el funcionamiento del vehículo mediante algún tipo de pantalla, quizá

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

parecidas a las que usan los aviones de combate modernos, proyectando la información sobre el parabrisas.

¿Barreras (automatizadas)?

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unque tales invenciones futuristas puedan parecer remotas, la mayoría de los entendidos coincide en que la automatización de las autopistas es técnicamente posible, incluso con los medios actuales. Pero hay muchos otros factores que pueden imposibilitar su realización práctica. En posición destacada se encuentra el precio final del equipo, que tiene que estar al alcance del comprador medio. La experiencia de la industria automovilística indica que las opciones que cuestan más de unas 150.000 pta. tienen muy poca aceptación. Ese es por tanto el nivel máximo que puede esperarse que estén dispuestos a pagar los consumidores por el equipo especial requerido para la conducción automática. Quizás estas limitaciones del coste no sean un impedimento tan importante como pudiera parecer. La progresión natural de la técnica automovilística introducirá, sin ninguna duda, diversos elementos electrónicos complejos para mejorar los niveles de seguridad y de comodidad. Un ejemplo pudieran ser los sensores de vídeo que supervisasen la dirección y que servirían en un principio para alertar al conductor adormilado de que el vehículo se va a salir del carril o de la carretera, circunstancia ésta responsable de la mayoría de los accidentes graves en las carreteras secundarias.

Los fabricantes de automóviles pudieran ofrecer inicialmente los sensores delanteros necesarios para gobernar el gas y los frenos en conducción automática como parte de un sistema avanzado de control de crucero (que de hecho ya se vende en Japón) o como alerta previa de posibles colisiones. Un equipo de ese estilo hasta podría frenar en caso de que el conductor no lo hiciera a tiempo. Quienes se especializan en temas de seguridad confían en que aparatos de este tipo reduzcan los peligros creados por los errores y los despistes de los conductores, factores que hoy en día intervienen en nueve de cada diez accidentes. Radios digitales bidireccionales pudieran servir de anticipo a los viajes automatizados. Podrían informar a los conductores de las malas condiciones de las carreteras, proponer mejores rutas e incluso solicitar asistencia automáticamente en caso de emergencia. Los sistemas “On-Star”, ofrecido en Estados Unidos por la General Motors, y “RESCUE”, de Ford, ya presumen de estas características. Es así como el coste del equipo adicional para la automatización pudiera no resultar prohibitivo, porque los nuevos coches puede que vayan disponiendo de la mayor parte de la ele ctrónica requerida de todas maneras. Pero el éxito de las autovías automatizadas dependerá también de varias cuestiones sociales e institucionales. No está claro que los fabricantes de coches estén dispuestos a aceptar las posibles responsabilidades derivadas de la venta de coches que conduzcan solos. Los vehículos y carreteras automatizados, adecuadamente diseñados, podrían ser mucho más seguros que los actuales viajes automovilísticos, por lo que los costes totales de indemnizaciones deberían reducirse. Pero se modificaría la proporción de responsabilidad atribuida a los diversos grupos implicados. Es de presumir que disminuyera la costeada por los conductores, mientras que aumentaría la pagada por la industria automovilística y los organismos de tráfico. Incluso si el sistema de responsabilidades pudiera reorganizarse de modo satisfactorio con nuevas leyes y nuevas formas de seguro, es dudoso que la gente estuviera dispuesta a cambiar sus hábitos de conducción de manera tan radical. Nadie piensa que se imponga un sistema completo de autovías automatizadas de la noche a la mañana. Más bien se irían desarrollando paulatinamente, a medida que fueran progresando las técnicas requeridas.

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Se están haciendo pruebas de auto vía automatizada de este estilo. La autopista Katy de Houston ya tiene carriles centrales reservados al transporte público y a los coches ocupados por más de un pasajero. Los responsables de tráfico de Houston están considerando la forma de añadir automatización para que pelotones de autobuses, actuando como trenes acoplados electrónicamente, pudieran incrementar la capacidad de esta vía. Un paso posterior pudiera permitir que coches adecuadamente equipados se unieran a estos pelotones, quizá tras el pago de un peaje por acceder a un transporte rápido y descansado. No se tendrían que construir nuevas carreteras y se dispondría de un margen que permitiría un aumento importante del uso de autovías. No habría así ningún paso intermedio cuya justificación se hiciese en términos de proyectos futuros, sino que cada uno supondría una mejora en sí, tanto técnica como económica. La automatización de las carreteras así realizada podría convertirse, en último término, en la forma más sencilla de satisfacer una demanda creciente de autovías alrededor de las áreas urbanas. Pero hay quienes discuten que la sociedad tenga que satisfacer esta demanda. ¿Es que la libertad para viajar en automóvil privado incrementa la calidad de vida más que una completa red de ferrocarriles o una planificación urbana que permita que la gente trabaje donde viva? La respuesta a esta pregunta variará según los sitios. Los recientes intentos de hacer demostraciones de la automatización de las autovías deberían permitir que los planificadores y las autoridades percibiesen el abanico de posibilidades que se abre ante ellos cuando tengan que tomar estas importantes decisiones.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA LIFE IN THE FAST LANE: T HE EVOLUTION OF AN ADAPTIVE VEHICLE CONTROL SYSTEM. Todd Jochem y Dean Pemerleau en  AI Magazine, vol. 17, n.o 2, págs. 11-50; verano 1996. THE AUTOMATED HIGHWAY . Terry Quinlan en ITS Quarterly (Intelligent Transportation Society of America), vol. 5, número 2, págs. 7-16; verano 1997. ROBOT ROADS ARE JUST AROUND THE CORNER. Norman Martin en  Automotive Industries, vol. 177, n.o  6, págs. 65-66;  junio 1997. DEMO’97; PROVING AHS WORKS. Editorial en Public Roads, vol. 61, n.o 1, págs. 30-34; julio-agosto 1997.

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TEMAS 13

Seguridad vertical William Sheeran REGULADOR

OTIS EN EL AIRE En la exposición de 1854 del neoyorquino Palacio de Cristal, ante un público pasmado, Elisha Graves Otis permitió a uno de sus ayudantes cortar la soga de la que colgaba la plataforma en la que se manten ía en pie. Gracias al mecanismo de seguridad de su invención la plataforma no se desplomó. Tres años después se inau guraba el primer ascensor de pasajeros, movido por vapor.

EL REGULADOR Cuando la velocidad de descenso de un ascensor rebasa cierto límite, los contrapesos montados en un disco giratorio se mueven hacia afuera (a ), soltando un conmutador (b ) que desengancha y libera una mordaza oscilante (c ). Esta, al caer, traba el cable del regulador (d ). a  b 

c 

SEGURO La tracción ejercida en el cable del regulador hace que suban las varillas de sustentación (e ), liberando una pareja de cuñas (f ) que trincan el raíl de guía, frenando el movimiento de la caja. e 

SEGURO DE RETENCION

d 

A

unque las cabrias manuales se remonten a la construcción de las pirámides, durante 4500 años la ausencia de un mecanismo de frenado a prueba de fallos hacía que aquellos primitivos ascensores fueran poco fiables y peligrosos para cargar personas. La situación cambió en mayo de 1854, cuando Elisha Graves Otis exhibió un sistema mecánico de mordazas y resortes que impedía la entrada en caída libre de las cajas de los ascensores. La técnica que asegura la no peligrosidad de los ascensores ha avanzado extraordinariamente desde entonces. No obstante, los principios desarrollados f  por Otis siguen hoy en uso, incluso en los edificios más altos del mundo. En los ascensores modernos, el regulador, un sensor de velocidad, registra la velocidad de descenso. Si la caja se mueve demasiado rápido, un mecanismo activado por el regulador corta primero la corriente y aplica los frenos. Si aun así la caja no se detiene, un dispositivo instalado bajo la cabina de los pasa jeros, el llamado seguro de retención, acciona unas mordazas en forma de cuña. Estas se asen a los raíles sobre los que se desliza la caja, deteniéndola en uno o dos segundos. El invento del seguro de retención ha hecho del ascensor una de las formas de transporte más seguras del mundo. La capacidad de los ascensores para transportar sin incidentes personas arriba y abajo por un pozo vertical ha contribuido a conformar el perfil de las ciudades modernas facilitando el crecimiento hacia el cielo de los edificios.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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Ascensores móviles

para transportar pasajeros de un edificio a otro. El vulgar camarín del ascensor se transformaría en un módulo que pudiese tomar pasajeros en un alejado aparcamiento y traslaMiriam Lacob darlos hasta el piso 60 en unos 90 segundos. Esta perspectiva resulta especialmente atractiva para varios  Los ascensores marchan en nuevas direcciones, edificios de enormes proporciones que se proyectan en Asia; los planos incluso hacia los lados contienen muchas estructuras de diferentes tamaños y requerirán medios de transporte tanto verticales como horizontales. l visionario arquitecto Frank Lloyd Wright trazó en Las alternativas al ascensor corriente se han desarro1956 los planos del Illinois, un rascacielos de kiló- llado poco a poco, debido sobre todo a que la técnica usada metro y medio de altura que albergaría a cien mil para mover camarines es fiable y muy económica en cuanto personas, dispondría de aparcamientos para quince mil al uso de energía. Entre los sistemas de propulsión  vehículos y de suficiente espacio de oficinas para toda la alternativos que desembocarían en un sistema sin cable administración local. El edificio de 528 pisos de Wright, apropiado para grandes edificios, están los motores de recubierto de aluminio y acero inoxidable, podría haberse inducción lineales. Tales aparatos se elaboraron a partir construido, creía él, con las técnicas entonces disponibles. de motores eléctricos de rotación, cambiando su disposiPero había un obstáculo importante: los ascensores nece- ción. Es como si el motor se abriera y quedara plano. En sarios hubiesen ocupado demasiado espacio. Este pro-  vez de producir un momento angular que haga girar un blema continúa imponiendo un límite de unos 550 metros rotor para tirar del cable, el motor lineal produce una de altura a los edificios mayores del mundo. fuerza longitudinal que mueve la cabina del ascensor por Los ascensores habituales de gran altura se basan en la repulsión magnética.  vieja técnica de los cabrestantes, las poleas y los contra Actualmente ya se usa un motor lineal desarrollado por pesos, que equilibran el peso de la cabina, reduciendo así Otis, aunque no en un ascensor futurista, sino en la prola energía necesaria para levantar la carga. Los ascensores pulsión de los ascensores de un millar de edificios japone han funcionando siempre con estos principios, habiendo ses. Su configuración actual necesita todavía de cables, resultado notablemente eficaces para subir y bajar perso- pero el motor ya está colocado en el hueco del ascensor, nas y mercancías durante siglo y medio. Pero tienen algu- incorporado al contrapeso suspendido de uno de sus e xtrenos inconvenientes que se agudizan mucho cuando mos. Se evita así el cuarto para la máquina, lo cual e s una aumentan las alturas. gran ventaja en Japón, donde el espacio es un bien escaso. Cada ascensor de un edificio, cualquiera que sea su  A la postre, sin embargo, los motores lineales planos se tamaño, requiere no sólo la cabina, los cables y el contra- instalarán en los mismos ascensores, disposición que peso, sino también un vano —el hueco del ascensor— y podría eliminar los cables y los contrapesos, liberando una máquina elevadora, que normalme nte dispone de una eventualmente al ascensor de las trabas que lo reducen a dependencia para ella sola. Los edificios altos necesitan la vertical e incluso permitiendo que operasen en el mismo una multitud de ascensores. Para proporcionar un servicio hueco varios camarines. adecuado en un edificio densamente poblado, con mucho  Ya funciona un innovador tráfico entre los pisos, los arquitectos prevén habitual- ascensor autopropulsado que mente unos dos ascensores por cada tres pisos; un edificio no usa cables y se sirve de los de 90 plantas podría necesitar unos 60 ascensores. Cuanto p r i n c i p i o s d e t r a c c i ó n RAIL más se alce la construcción, por tanto, más se expande el empleados originalmente en terreno edificable que ocupan los ascensores y más dinero un vehículo que exploró la       A se va en él. superficie de la Luna en los       T       N Una componenda para esta contrariedad consiste en años sesenta. El resultado       A       L disponer unos rellanos, como los que hay en las torres del fundamental es que se obtiene       P World Trade Center de Nueva York, donde los pasajeros un gran agarre. El sistema, con destino a las plantas más altas deben cambiar de proyectado y fabricado por la ascensor. Con esta artimaña se gana espacio en el vestí- Corporación de Ascensores bulo de entrada (reduciendo el número de ascensores que Schlinder de Suiza y apodado CAMARIN llegan hasta la planta baja). A pesar de todo, la solución SchlinderMobile, está propuldefinitiva sería un ascensor con un siste ma de propulsión sado por un pequeño motor autónomo. Lo que todo el mundo anda buscando es librarse adosado a la parte inferior de RUEDAS de los contrapesos y de los cables. la cabina. Uniendo las técniUna vez liberado de los arreos que suben y bajan la cas de la automoción con las cabina, el ascensor del futuro pudiera convertirse en un de los ascensores, el motor medio de transporte interior mucho más versátil y eficaz. mueve dos ruedas, que calzan Por cada hueco podría viajar más de un ascensor, ahorrando un valioso espacio edificable. Y los ascensores ya no estarían limitados al movimiento vertical. Compañías 1. UN ASCENSOR autopropulsado, el SchlinderMobile, trepa de todo el mundo trabajan para conseguir ascensores que por los raíles hechos de dos vás vayan hacia los lados además de subir y bajar. Hay quien tagos de aluminio muy resistenimagina ya ascensores que puedan deslizarse hacia un te. Un motor instalado bajo el lado para permitir el adelantamiento por otra cabina o camarín mueve las ruedas.

E

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TEMAS 13

unos neumáticos especiales de poliuretano, por los raíles de dos vástagos de aluminio muy resistentes. Cada una de las ruedas propulsadas va aparejada a otra rueda sin tracción. Un resorte aprieta cada pareja de ruedas contra el raíl ejerciendo una presión constante, lo que proporciona el agarre que mantiene suspendido al vehículo y le permite moverse en sentido vertical entre los  vástagos. Aunque el vehículo sea liviano por su estructura de aluminio, utiliza contrapesos para aumentar su eficiencia, que se alojan dentro de los vástagos de aluminio. La actual versión del SchlinderMobile es pequeña, bastante lenta y se ha concebido para su uso en edificios de poca altura, aunque la empresa piensa que la idea puede aplicarse en el futuro a edificios más altos y a ascensores de más capacidad. El ascensor sin cables de gran capacidad está esperando que se cree un sistema de propulsión que pueda igualar la velocidad, la comodidad y la eficacia energética de su  venerable predecesor. Son varios los fabricantes de ascensores que entre tanto investigan nuevas maneras de liberar al ascensor de sus raíles exclusivamente verticales. Otis, por ejemplo, trabaja en el llamado Odyssey System, que combina técnicas no empleadas hasta ahora más que en los parques de atracciones para desplazar a las personas horizontal y verticalmente. La clave del sistema es la eliminación del contacto directo entre la cabina del ascensor y los cables. Esto se consigue mediante una

estructura, llamada bastidor, en la que se aloja la cabina. Este bastidor se sujeta a los cables del hueco del ascensor, mientras que la cabina puede desplazarse, lo que permite que un mismo bastidor transporte diferentes cabinas en momentos diferentes, tomando acaso una cabina de pasajeros que haya viajado horizontalmente desde un punto diferente del edificio. Para transferir cabinas de ascensor de las plataformas que permitan el movimiento horizontal a los bastidores que las desplacen verticalmente se ha ideado un motor de inducción lineal especial. El motor se compone de dos partes, una de las cuales está situada en la plataforma o en el bastidor y la otra en la cabina. La transferencia de la cabina se realiza cuando las dos piezas del motor se ensamblan. Proyectos por el estilo presagian un movido porvenir para el conocido ascensor. Liberado del transporte vertical, el camarín del futuro viajará más expedito y con más posibilidades. Los proyectos de megaedificios del futuro no llegarán a bue n puerto si no se realizan cambios radicales en los sistemas de transporte de su interior.

a  b 

2. LOS ASCENSORES se mueven hacia los lados, además de subir y bajar, en este proyecto de ascensores Otis. Las cabinas se desplazan hacia los lados sobre plataformas y adquieren movilidad vertical deslizándose dentro de un bastidor para ser izadas. La cabina pudiera luego bascular hacia un lado y pasarse a otro bastidor adyacente, continuando su trayecto por otro hueco diferente (a) o deslizarse por un pasillo horizontal (b).

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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Velocidad frente a necesidad Kristin Leutwyler

B

icicletas hay por todo el mundo, en cualquiera de sus  valiéndose de diversos materiales más livianos y resisten variantes: las robustas de montaña, los aparejos de tes, han sacado toda una gama de nuevos modelos. En un bambú para dos, las de tres platos con el sillín de extremo tenemos bicicletas muy veloces, como la Cheetah carreras. Se usan para los repartos, para hacer deporte, (Leopardo, debajo ). En el otro, las resistentes y económicas, para dar una vuelta y para ir al trabajo. Y en los últimos como la Kangaroo (Canguro, página opuesta). Resaltamos años, algunos ingenieros, haciendo gala de creatividad y aquí algunas de las principales innovaciones de ambas.

CHEETAH Este vehículo de propulsión humana, como ha dado en llamársele, recibió el nombre del conocido felino por ser también el más rápido de su género. La construyeron estudiantes de doctorado de la Universidad de California en Berkeley. No pesa más que 13 kilogramos y pico y estableció un récord mundial de velocidad el 22 de septiembre de 1992, alcanzando una velocidad media de 111 kilómetros por hora en un tramo asfaltado de 200 metros en el Valle San Luis (Colorado).

GRACIAS A SU CARENADO DE FIBRA DE CARBONO, la Cheetah  es muy aerodinámica. Como no hay aberturas por las que el ciclista pueda sacar las piernas, necesita la colaboración de otras personas para mantener el equilibrio hasta que echa a andar, así como para recibirlo cuando llega la hora de parar. El análisis informático permitió que los proyectistas optimizasen su forma para cortar el viento. El ancho de la carena se reduce a 46 centímetros, mientras que tiene más de tres metros de largo.

UN CAMBIO DE MARCHAS ESPECIAL

LA POSICION DEL CICLISTA, que va semirre-

permite que esta máquina ruede a 110 kilómetros por hora, cuan do las bicicletas corrientes no llegan más que a 40 o 50 km/h. La velocidad depende del desarrollo, que determina el número de vueltas de la rueda trasera por cada giro de los pedales. Las bicicletas tradicionales más veloces usan platos de 53 dientes. La Cheetah   dispone de un engranaje intermedio que multiplica el desarrollo, lo que equivaldría a un plato que tuviera 117 dientes en una bicicleta corriente y que, entre otros inconvenientes, sería tan grande que iría abriendo surcos en el suelo.

costado, representa un compromiso entre la aerodinámica y la eficacia. La sección transversal que el corredor presenta al viento frontal es menor si lleva las piernas extendidas hacia adelante que si fuera sentado derecho, por lo que ofrece menos resistencia. Claro está que la resistencia sería aún menor si fuera acostado, pero para que la fuerza del pedaleo sea máxima el corazón del ciclista tiene que encontrarse por encima de sus piernas. La posición semirrecostada permite además mejor visibilidad y una dirección más fácil.

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TEMAS 13

KANGAROO Es una bicicleta robusta creada por estudiantes de la Universidad de São Paulo (Brasil), que ganó el concurso de “bicicleta mundial” en 1996. Las condiciones del concurso demandaban que resultara práctica y asequible para el 80 por ciento de los habitantes del mundo. El certamen lo patrocinó Owens Corning para celebrar el hecho de que más de la mitad de los seres humanos usa la bicicleta como principal medio de transporte.

EL SISTEMA DE PRODUCCION consistiría en el

EL CUADRO SE HACE CON PLANCHA MOLDEADA

ensamblaje por parte de empresas locales de las piezas prefabricadas, lo que requeriría pocas inversiones y permitiría aprovechar los costes de mano de obra bajos. Se considera que de este modo podrían producirse unos cinco millones de unidades al año con un precio final unitario de unas 13.000 pesetas.

de resina de poliéster y fibra de vidrio troceada (que cuesta unas 1000 pts. el kilo), resultando muy económico. Es necesaria una elaboración cuidadosa de las piezas para asegurar su resistencia. Todas las piezas de esta bicicleta tienen una relación de aspecto pequeña, es decir, que su longitud no difiere mucho de su anchura o de su altura.

25 cm 15 cm

100 a 108 cm

LAS POSIBILIDADES DE MODIFICACION  garantizan que la bicicleta pueda servir para usuarios y menesteres múltiples. Nada menos que el 95 por ciento de los adultos pueden montar cómodamente en ella, porque la posición del sillín es ajustable 25 centímetros y la altura del manillar puede variarse 15 centímetros. Como la distancia entre ejes también puede modificarse entre 100 y 108 centímetros, los usuarios pueden adaptar las prestaciones de la Kangaroo , trocando la robusta bicicleta de paseo en una ágil bicicleta urbana.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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El avance de los trenes muy veloces Jean-Claude Raoul  Los fabricantes de trenes de Europa y de Japón se esfuerzan por alcanzar velocidades ultrarrápidas sin grandes complicaciones y sin emplear la levitación

J

apón y muchos países europeos precios ventajosos y los viajeros lle- resultaría prohibitivamente cara, llevan unos treinta años reali- gan a su destino no mucho después haciendo el método inviable. zando grandes inversiones en que si hubieran utilizado el avión. Pronto se encontraron, sin emferrocarriles de gran velocidad para  Aun que ést os sea n basta nte más bargo, formas de aprovechar las técunir sus principales ciudades. La  veloces, superando normalmente los nicas disponibles para aumentar la atención prestada a los trenes rápi- 600 km/h, los largos desplazamientos  velo cida d hast a unos 200 km/h en dos, que superan los doscientos kiló- que suelen requerirse hasta los aero- algunos trayectos. Sin alterar en metros por hora, viene justificada por puertos y otras demoras reducen gran medida los propios trenes, los la necesidad de aliviar la congestión mucho sus aparentes ventajas. ingenieros japoneses lo lograron con del tráfico aéreo y por carretera, al Hace más de medio siglo que se sabe maniobras como la construcción de tiempo que se reducen los costes de que algunos trenes corrientes podían  vías que evitasen las curvas cerradas explotación y la contaminación. llegar a alcanzar velocidades de 330 y las pendientes pronunciadas. La Para que los trenes estén a la altura km/h por el simple expediente de apli- gran popularidad de su primer Shinde sus promesas medioambientales y car más potencia de tracción. Pero kansen, o tren bala, que entró en financieras tienen que resultar atrac- estas enormes velocidades se conside- funcionamiento en 1964 entre Tokyo tivos para gran número de viajeros. raron de imposible aplicación comer- y Osaka, despertó un nuevo interés Las experiencias europea y japonesa cial porque los vagones dañaban por superar los obstáculos técnicos han demostrado que no es difícil que seriamente las vías. Si su conserva- que impedían utilizar velocidades así sea si los viajes son cómodos, los ción había de requerir tanto esfuerzo, aún mayores. 1. TREN DE GRAN VELOCIDAD (TGV). Se muestra en su versión de dos pisos (dúplex), que circula en Francia y llega a alcanzar

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los 320 km/h. El mapa presenta el plan principal de la Comunidad Europea para una red de trenes de gran velocidad.

TEMAS 13

El resultado de estos esfuerzos han sido trenes que circulan muy por encima de los 200 km/h. Entre los ejemplos más conocidos están la serie Train à Grande Vitesse (TGV) en Francia, las líneas InterCity Express (ICE) en Alemania y los trenes Eurostar (que unen París y Bruselas con Londres a través del túnel del Canal de la Mancha). Todos ellos y las generaciones más recientes del Shinkansen pueden circular a unos 300 km/h en vías especiales para gran  velocidad (aunque vayan más despacio por las antiguas). Los Ferrocarriles Nacionales Franceses y GEC  Alsthom, el propietario y el constructor de los TGVs, respectivamente, ya proyectan la producción de otra serie de trenes capaces de circular regularmente a 360 km/h, conocidos como la “nueva generación”. Estos vehículos son el resultado de un gran esfuerzo de investigación en el que participa medio centenar de laboratorios uni versita rios, la mayoría de ellos de

Francia, pero también colaboran otros de los Estados Unidos, de Bélgica y de Suecia.

Importancia de la estabilidad

P

ara conseguir estas metas ha sido necesario innovar en todos los aspectos de la ingeniería ferroviaria, incluyendo el trazado de las vías y los sistemas de señalización. Las señales a pie de vía se volvieron inútiles para los conductores al aumentar la velocidad, pues la máquina las atravesaba con demasiada rapidez. La conducción de los trenes actuales la posibilitan los ordenadores que llevan, los cuales recopilan la información que emiten los equipos de supervisión y de co ntrol situados en las vías, en cada coche y en las estaciones de distribución. Estos mismos ordenadores pueden llegar a detener el tren si no se respetan los más importantes requisitos de

LINEAS NUEVAS, EXISTENTES O PLANEADAS LINEAS ACTUALIZADAS, EXISTENTES O PLANEADAS LINEAS DE CONEXION

seguridad. Pero entre los inventos más interesantes están los que han modificado algunos elementos constitutivos del tren. Las innovaciones que los franceses han introducido para los TGV ejemplifican el tipo de ingeniería que permite el desplazamiento con ruedas sobre raíles a grandes velocidades. Son soluciones que difieren en algunos aspectos de las escogidas en otros países, pero que dan idea del trabajo que ha conducido al aumento continuo de las  velocidades desde los años sesenta. Sean o no de gran velocidad, la mayoría de los trenes de largo recorrido tiene determinadas características en común. Son movidos por una o dos locomotoras, que contienen los motores necesarios para arrastrarlos gracias a la energía eléctrica o a la de los derivados del petróleo. En Estados Unidos todavía circulan muchos trenes con gasoil, pero la mayoría de los europeos, y todos los de gran velocidad, utilizan energía eléctrica, que es más

OSLO

PASILLOS PRIORITARIOS; RUTAS NO DEFINITIVAS

ESTOCOLMO

ALBORG EDIMBURGO COPENHAGUE HAMBURGO

MINSK

DUBLIN

BERLIN

AMSTERDAM LONDRES

VARSOVIA BREST

BRUSELAS

DRESDE

LILLE PARIS

STUTTGART BUDAPEST ZURICH

SALZBURGO

GINEBRA

BUCAREST

GENOVA

SOFIA

ROMA ESTAMBUL MADRID LISBOA

MESINA ATENAS

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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LOCOMOTORA

COCHE DE PASAJEROS

limpia. La energía se obtiene normalmente de líneas aéreas, llamadas catenarias, a través de un pantógrafo —un vástago conductor— que sobresale de la parte superior del tren. Los COJINETE ANULAR motores de las locomotoras hacen girar los ejes que unen los pares de ruedas motrices, aquellas que se agarran a la vía y lo impulsan hacia adelante. El resto de las ruedas se limita a soportar el peso del tren y a permitir que se deslice suavemente por las vías. Todas ellas, motrices o no, se alojan en unas estructuras de apoyo conocidas como bojes o carretoARTICULACION nes. Consisten en dos o más DE ROTULA pares de ruedas y sus respecti vos ejes, encuadrado todo por un bastidor que soporta el  vagón situado encima. El sistema de suspensión que une los bojes con los coches mantiene a estos últimos en su posición correcta y amortigua las vibraciones para evitar que lleguen a los viajeros. cantidad de equipo amortiguador de Cuando aumenta la velocidad del  vibraciones, equipo cuyas revisiones tren, las vibraciones producidas por el constantes y sustituciones periódicas contacto entre las ruedas y los raíles representa un grave inconveniente. crecen muchísimo. Estas vibraciones Otra contribución a la mejora de la pueden hacer que los vagones se vuel- estabilidad se consiguió suspendiendo  van muy sensibles a las imperfeccio- los motores de tracción del fondo de la nes de la vía, se balanceen de un lado locomotora o de los coches de pasajea otro y terminen por descarrilar. Este ros, en lugar de montarlos sobre los balanceo es el que daña los raíles y propios bojes, como es corriente. El g e n e r a g r a n d e s c o s t e s d e aumento del peso de los bojes hace mantenimiento, como pusieron de manifiesto las pruebas iniciales. Se comprende así fácilmente que el aumento de la estabilidad de la marcha se convirtiese en la meta principal desde el principio. Los investigadores de los Ferrocarriles Nacionales Franceses y de GEC  Alsthom se propusieron como meta  velocidades superiores a los 200 km/h a principios de los años setenta, cuando no se disponía de la potente herramienta actual que es la simulación informática. Pero los experimentos y los cálculos indicaban que para mantener la estabilidad incluso a más de 300 km/h bastaría con aumentar en medio metro la distancia entre los ejes de los bojes, pasando de los dos metros y medio que tiene en lo s trenes corrientes a los tres metros. Así se evitaría además la necesidad de gran

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SUSPENSION NEUMATICA

AMORTIGUADOR

COJIN DE AIRE

MUELLE DE ACERO

SUSPENSION NEUMATICA

crecer los riesgos de inestabilidad y de descarrilamiento. La reubicación de los motores disminuyó el peso de los  vagones. Los investigadores de GEC  Alsth om está n continua mente probando bojes de nuevos materiales, como pudieran ser las aleaciones de aluminio o las fibras de carbono, procurando reducir aún más el peso y conservar la resistencia. Otra diferencia importante con la

TEMAS 13

PANTOGRAFO

BOJE

2. TREN DUPLEX dotado de varias de las características que permiten que los actuales TGV alcancen grandes velocidades sin destrozar las vías. Entre ellas se encuentran un diseño aerodinámico; la utilización de materiales ligeros en todo el tren, incluyendo el transformador (situado en la locomotora) , los bastidores de los coches y los b ojes; bojes compartidos entre los coches de viajeros (en vez de dos por vagón); empleo de un único pantógrafo; y una suspensión neumática (cuyo detalle se muestra a la izquierda). El cojinete anular de la suspensión hace descansar el peso de los coches sobre los cojines de aire, mientras que la articulación de rótula los une. Los amortiguadores mantienen los coches alineados e impiden que giren alrededor de sus varios ejes.

pruebas que podían acelerar hasta los 380 km/h. Luego se cambió a una suspensión neumática, en la que unas cámaras de aire sustituyen a algunos de los muelles de acero y proporcionan un mejor aislamiento de las vibraciones. Esta nueva suspensión, además de hacer más confortable el viaje, ayudó a que la segunda generación de TVG —los forma de construcción corriente fue el  jables en todo caso, puesto que impli- trenes atlánticos, que prestan servicio cambio que se hizo en el TVG del lugar carían la reprogramación constante en las zonas situadas al oeste de de colocación de los bojes. La mayoría de los sistemas informáticos que regu- París— estableciesen un récord munde los trenes utilizan dos de ellos por lan y vigilan cada vagón del tren, pro- dial de velocidad de 515,3 km/h en  vagón, situándolos a cierta distancia ceso que requeriría mucho trabajo y 1990, mientras que circulan habitualde sus extremos, mientras que los dedicación. mente a 300 km/h. coches del TGV los comparten, salvo El diseño del sistema de suspensión  Alemania, Suecia y otros países han las locomotoras. Se coloca un boje también influye sobre la estabilidad, abordado el problema de la estabilidad entre cada par de vagones, de forma por lo que se han probado diversos de formas algo distintas. Así, por ejemque a cada vagón no le corresponda tipos. Si la estabilidad fuese la única plo, en vez de modificar la colocación más que un boje (la suma de las dos preocupación, el sistema ideal evitaría de los bojes, hay fabricantes que instamitades que comparte en cada uno de por completo que los coches oscilasen, lan sistemas que inclinan el tren para sus extremos). Los bojes así situados pero entonces los viajeros percibirían que realice el seguimiento de las curentre los coches los unen de forma cualquier vibración que se produjese  vas; los coches pueden pivotar sobre los semipermanente, evitando que se bajo ellos. En la primera generación de bojes e inclinarse para contrarrestar separen en las curvas. TGV, que hacía el trayecto entre París las fuerzas que actúan sobre el tren y Este íntimo acoplamiento de todos y Lyon, se adoptó una suspensión de los pasajeros. Las técnicas de inclinalos vagones limita hasta cierto punto muelles de acero, con la característica ción han permitido que los trenes cirlas posibilidades de utilización, pues de que los muelles verticales se volvían culen a 220 km/h sobre vías antiguas no pueden añadirse ni retirarse uni- más rígidos al aumentar la frecuencia remozadas, sin obligar a construir dades con facilidad para adaptar el de la vibración. Estos trenes comenza- otras más modernas y rectas. tren a las variaciones del número de ron a funcionar en 1981 a 270 km/h y pasajeros que se producen a lo largo posteriormente establecieron un récord Mejoras de la forma del día. Tales cambios son desaconse- de velocidad, pues se demostró en las

y el peso

3. TRENES DE GRAN VELOCIDAD que funcionan en Japón y en Alemania, conocidos respectivamente como Shinkansen, o tren bala (izquierda), e InterCity Express, o ICE ( derecha). El éxito comercial del primer Shinkansen, que comenzó a funcionar en 1964, estimuló el desarrollo posterior de trenes aún más rápid os, incluyendo los TGV, ICE y las posteriores generaciones de Shinkansen.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

 A 

demás de asegurar que los trenes de gran velocidad sean estables, hay que reducir al mínimo la cantidad de combustible necesaria para que circulen, por razones tanto de contaminación como de coste. Para que pueda alcanzarse la máxima velocidad con el mínimo coste hay que diseñar vehículos que tengan una forma aerodinámica, para que minimicen la resistencia presentada cuando circulen por la vía. Esta es la razón de que los de gran velocidad tengan generalmente superficies más lisas y menos angulosas que los trenes corrientes. Para llegar a los 360 km/h habrá que modificar más el proyecto. Todos los métodos de análisis, entre los que se cuentan refinados programas de simulación, pruebas en túneles de viento y de agua con modelos a escala y análisis del flujo de aire producido alrededor de los trenes reales en las vías, muestran que la mayor parte de la resistencia que dificulta el avance de los trenes

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deriva de los bojes y del resto del equipo bles de mover las ruedas de impulsión situado bajo el bastidor. Los contornos —los motores de tracción— también se de la parte inferior de los modelos futu- han aligerado sin sacrificar la potenros serán más lisos. cia. Los primeros TGV se equiparon  Aunque pudiera sospecharse que el con motores de 535 kilowatt; los que peso de un tren influyera en el con- les siguieron los usan de 1100 kilowatt. sumo de combustible tanto como su También los que se proyectan ahora forma, la verdad es que este factor usarán motores de 1100 kW, pero tiene poca importancia. Pero un tren pesarán un 40 por ciento menos que pesado somete a las vías a esfuerzos los actuales. Estas mejoras se logran mayores que otro más ligero, aumen- mediante nuevos diseños y la utilizatando en consecuencia los costes de ción de materiales más ligeros. mantenimiento. Por lo tanto, para proLos TGV están entre los trenes más teger las vías, los trenes rápidos tam- ligeros del mundo si se miden por la bién han de pesar lo menos posible. relación peso total / número de asienUn factor que ayuda a conseguirlo tos, pero se siguen revisando todas las en los TVG es la original disposición partes del tren para encontrar nuevas de los bojes, reducidos casi a la mitad. formas de reducir la carga sobre las También se fabrican los vagones con  vías. Por ejemplo, los transformadomateriales más ligeros que los de los res, que tienen la misión de suministrenes corrientes, lo que ha permitido trar los diferentes niveles de voltajes fabricar vehículos de dos pisos (dúplex) y frecuencias necesarios para los que no pesan más que los de un piso, motores, están entre las partes más aunque puedan albergar un 45 por pesadas del tren. La construcción de ciento más de viajeros. Gracias a su transformadores con láminas de aluforma aerodinámica estos vagones cir- minio y de acero aleado con cobalto en culan a la misma velocidad que los lugar de hilos de cobre, ha permitido equivalentes de un piso, pero con un no hace mucho reducir su peso de 11 consumo menor de energía. toneladas a 7,5. Los motores directamente responsaLos nuevos trenes llevarán estos 4. EL ESTUDIO EN TUNELES DE AGUA de trenes a escala reducida ha proporcionado información para optimizar las propiedades aerodinámicas de los futuros TGV. Las líneas relativamente rectas formadas por el colorante verde sobre el modelo significan que éste tiene una buena configuración. Además de mejorar la velocidad, un diseño aerodinámico limita el ruido. Los niveles de ruido crecen bruscamente a partir de una determinada velocidad crítica, variable para cada tren, pero que suele estar cerca de los 300 o 350 km/h ( gráfica).

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   A    I    S    V    O    I    L   A    L    E    B    E    I    D    C    E    S    D    O    R    E    T    D    E    L    M    E    5    V    I   2    N    A

VELOCIDAD CRITICA VELOCIDAD

transformadores más ligeros. También su equipamiento electrónico pesará menos gracias al uso de un nuevo dispositivo compacto conocido como transistor bipolar de puerta aislada (IGBT). Estos transistores regularán con precisión la electricidad que se suministra a los motores de tracción, siendo la primera vez que se les usará en suministros de tal potencia. También se ha dedicado mucho trabajo a los asientos. Para ahorrar unos cuantos kilos por asiento, los de la próxima generación de TGV estarán hechos con fibras de carbono, magnesio y materiales compuestos.

Suavidad durante la marcha y al parar

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as innovaciones que fomentan las grandes velocidades han ir acompañadas por técnicas que permitan la detención práctica del tren sin que los pasajeros salgan despedidos ni el propio tren descarrile. Los TGV iniciales emplearon un sistema de frenos de disco parecido al de los automóviles de carreras. Estaba más perfeccionado y era más suave que los frenos corrientes, pero seguía contando con la fricción para disipar la energía cinética y detener la rotación de las ruedas. La utilización de estos frenos consume energía, al tiempo que desgasta los elementos de los propios frenos y de los bojes. Para ahorrar combustible y gastos de mantenimiento, los nuevos TGV añaden a los frenos de disco otros sistemas de frenado dinámico, que son la última palabra de la ingeniería actual. Su contribución a la detención del tren se realiza volviendo a convertir en electricidad la energía mecánica de los motores de tracción. Lo normal es que esta electricidad se pueda reutilizar, ya sea pasando a las catenarias aéreas para alimentar a otros trenes que circulen por la misma línea, bien para la regulación de la temperatura ambiente u otros usos del propio tren. El sistema de frenos de los nuevos trenes disipará parte de la electricidad innecesaria inyectándola en las vías en forma de calor, lo que constituye un método seguro. Casi toda la decelaración de los trenes futuros se logrará con este tipo de sistemas. Ninguna de estas mejoras serviría de nada si no se lograse dominar el tremendo ruido que producen los trenes que circulan a gran velocidad. La mayor parte deriva del contacto entre las ruedas y los raíles y también del aire que pasa por encima y por debajo del tren. El nivel sonoro aumenta exponencialmente a grandes velocidades,

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5. LAS ONDAS DE PRESION que surgen cuando un tren penetra en un túnel pueden causar dolor en los oídos de l os viajeros; las ondas ejecutan un viaje de ida y vuelta a lo largo del túnel. Se las ha medido mediante simulaciones informáticas; el color rojo indica la presión mayor, seguida por el amarillo y el verde. Los resultados de los análisis más recientes indican el efecto beneficioso de un frontal largo, así como el de determinadas modificaciones en la forma del propio túnel. con especial influencia de los efectos aerodinámicos, que son proporcionales a la sexta potencia de la velocidad. La forma menos ruidosa es la más lisa, por lo que se dedican grandes esfuerzos a eliminar las aristas. Así no sólo se reduce el rozamiento, sino también las molestias sufridas por los pasajeros y por quienes vivan cerca de las líneas férreas. Pero no se puede hacer que todos los componentes, entre ellos los bojes, tengan formas lisas. Para afrontar esta realidad, se apantallan los dispositivos por debajo del bastidor con deflectores aerodinámicos que reducen la resistencia al aire. También se utiliza un único pantógrafo, en lugar de los varios que suelen usar los trenes más corrientes. Se le sitúa en la locomotora trasera, transportándose la electricidad hasta la unidad de potencia de la cabecera del tren mediante un cable. Para reducir aún más el ruido, los pantógrafos de los nuevos TGV también tendrán menos aristas. Los japoneses han encontrado otra solución para los pantógrafos, que revisten con chimeneas aerodinámicas. El contacto entre las ruedas y los raíles genera ruido al producir vibraciones que hacen resonar a unas y otros. Bajo el influjo de las simulaciones de ordenador, se han modificado algunos detalles sutiles, entre ellos el espesor de las ruedas en algunos pun-

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

tos, lo que reduce el ruido sin aumentar están previstas para permitir su uso el peso; estas ruedas mejoradas ya han a tales velocidades. No es inconcebible sido objeto de numerosas pruebas y se que pudieran superarse 400 km/h, utilizarán en los futuros TGV. aunque es dudoso que el gran increLos trenes de gran velocidad que mento del consumo de combustible circulan por Francia apenas tienen que ello comporta lo justifique. que atravesar túneles, pero en otras Los problemas económicos actuales partes del mundo sí tienen que han disminuido el ritmo de construchacerlo. Cuando entran en los túne- ción de las líneas férreas de gran veloles, se crean ondas de presión que cidad planeadas en Europa, pero se recorren toda la longitud del túnel y siguen construyendo. Parece razoregresan a la velocidad del sonido. nable imaginar que a principios del Las ondas así producidas por los tre- siglo  XXI  las velocidades de 400 km/h nes de gran velocidad pueden causar pudieran ser habituales en las nuedolor en los tímpanos y podrían hacer  vas vías. estallar el vidrio. Las simulaciones informáticas y otros diversos experimentos indican BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA que la intensidad de las ondas puede minimizarse si se modifica la forma R ESEARCH D ETERMINES S UPER -TGV de los trenes, por ejemplo alargando FORMULA. François Lacôte en  Railway Gazette International, vol. 149, n.o 3, su frente. También se asegura el bienpáginas 151-155; marzo 1993. estar de los pasajeros mediante la EUROPE’S HIGH-SPEED TRAINS: A STUDY IN estanqueidad de los vagones y la reguG EO -E CONOMICS . Michell P. Strohl. lación interna de la presión de la Praeger, Westport, Conn., 1993. cabina. Otra medida que contribuye SUPERTRAINS: SOLUTIONS TO A MERICA ’S es dar una forma óptima al túnel. TRANSPORTATIONS G RIDLOCK. Joseph Las investigaciones realizadas para Vranich. St. Martin’s Press, 1993. THE 21TH CENTURY LIMITED : CELEBRAproyectar los próximos trenes han TING A DECADE OF P ROGRESS . Highdemostrado la viabilidad técnica y Speed Rail/Maglev Association. Reicheconómica de velocidades de hasta man Frankle, Englewood Cliffs, N.J., 360 km/h. Se está construyendo una 1994. locomotora que moverá un tren comTREN DE A LTA V ELOCIDAD . Tony R. Easpleto a 400 km/h y que se probará en tham en Investigación y Ciencia, n.o 230, 1999. De hecho las vías que actualpágs. 36-41; noviembre 1995. mente se construyen en Francia ya

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El atraso americano Anthony Perl y James A. Dunn, Jr.  Los Estados Unidos van muy retrasados en el tema de los trenes muy veloces más por razones políticas que técnicas

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mpresionados por los trenes bala equipo. Los funcionarios públicos, los parte “lucrativa” de su encomienda  japoneses, los TGV franceses y los legisladores, los grupos industriales y era más una esperanza impuesta por ICE alemanes, los estadouni- financieros y la opinión pública vieron conveniencias políticas que una posidenses inevitablemente se preguntan: en consecuencia con buenos ojos los bilidad comercial). No quedó claro si “¿Por qué no tenemos aquí esos trenes beneficios que pudieran derivarse del la financiación pública continuaría tan veloces?” Los trenes que circulan desarrollo de los ferrocarriles de gran indefinidamente. a velocidades superiores a los 200 kiló-  velocidad, que encontraron una oposi Amtrak se ha esforzado por mejorar metros por hora en Japón y en Europa ción débil. su cuenta de resultados mientras no existen en los Estados Unidos, Los ferrocarriles estadounidenses mantenía líneas no rentables, reinvirsobre todo por factores políticos y del siglo  XX   no han recibido, por el tiendo en equipo e infraestructura. Se sociales, no por falta de conocimientos contrario, un apoyo importante y con- ha enfrentado con una serie de crisis técnicos. tinuado por parte del gobierno federal. de liquidez y ha acudido repetidaLas naciones que han sentado con Los legisladores han rechazado la pro- mente al Congreso para obtener fonéxito las bases de los ferrocarriles de piedad pública de las líneas férreas de dos suplementarios. En épocas más gran velocidad disponían ya de los mercancías y no han autorizado más recientes ha solicitado préstamos para medios financieros y organizativos que modestas y esporádicas inversio- poder realizar adquisiciones imporpara continuar la mejora de sus línea s nes de fondos públicos en cualquier tantes y poder pagar la nómina. férreas. Eran propietarias de la red clase de ferrocarril. Los ferrocarriles Está claro que es improbable que el  viaria y contaban con las empresas quedaron también excluidos de los gobierno federal encabece los esfuerpúblicas nacionales que las explota- mecanismos de los fondos de inver- zos para construir una red de líneas ban. Siendo los trenes y las vías una sión, que históricamente han finan- férreas de gran velocidad que cubra responsabilidad pública inamovible, ciado con regularidad las autopistas, los Estados Unidos. ¿Cómo se podría los gobiernos se mostraron proclives a los aeropuertos, los canales e incluso entonces convertirla en realidad? realizar substanciales inversiones a los transportes urbanos. Hagamos un repaso de los diversos largo plazo en la infraestructura ferroproyectos pasados y presentes que se  viaria al enfrentarse con los problehan formulado al respecto para tener Malos comienzos mas de las carreteras atascadas y los una idea de lo que se requiere. aeropuertos saturados. Tampoco les  Amtrak ha seguido la iniciat iva resultaba nueva la necesidad de proa falta de un compromiso federal más prometedora hasta ahora. A prinporcionar subvenciones para absorber sostenido con los ferrocarriles se cipios de los años noventa convenció  ve con más claridad todavía si se con- al Congreso de que la mejora de la las pérdidas por explotación. La tradición de unos ferrocarriles sidera la relación del Congreso con  velocidad y la actualización del serfinanciados públicamente los ha man-  Amtr ak. Esta compañí a es lo más  vicio ferroviario en el corredor del tenido relativamente populares y ha parecido que existe en Estados Unidos Nordeste, que va de Washington D.C. alimentado una pujante industria a un ferrocarril de propiedad pública. a Boston y está densamente poblado, complementaria de fabricación de Se fundó en 1971 como una corpora- podrían reducir las demandas hechas ción “cuasipública y sobre las carreteras y los aeropuertos, lucrativa”, lo que sig- al tiempo que mejoraban la situación nificaba que el gobierno financiera de Amtrak. la subvencionaba, le El plan consiste en la financiación exigía que explotase federal de la electrificación del tramo determinadas rutas y New Haven-Boston (el resto ya está quería que obtuviese electrificado) y en una serie de medibeneficios (aunque la das financieras destinadas a adquirir

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1. EL DINERO PUBLICO lleva mucho tiempo invirtiéndose en la infraestructura de las autopistas estadounidenses, pero nunca se ha aplicado con continuidad a los ferrocarriles. Esta falta de subvenciones específicas ha sido uno de los mayores impedimentos para el desarrollo de las líneas férreas de gran velocidad en los Estados Unidos. Tampoco resulta fácil conseguir dinero privado para esta finalidad.

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equipo de gran velocidad de origen ciudades, atacó el proyecto y lo llevó a tura. FOX comprará y explotará los europeo. Los trenes y las vías de gran los tribunales. Los terratenientes rea- nuevos trenes como una empresa pri velocidad permiti rían que Amtr ak lizaron concentraciones multitudina-  vada y no subvencionada, pagando al compitiese con las líneas aéreas en los rias para expresar su preocupación. Se estado una cuota por el uso de sus mercados Washington-Nueva York y creó una asociación llamada significa-  vías. FOX se ha comprometido a aporBoston-Nueva York. Amtrak escogió tivamente DERAIL, descarrilamiento tar al proyecto casi 350 millones de en marzo de 1996 a un consorcio del ( Dema ndin g Ethi cs, Resp onsibil ity dólares en capital propio y créditos que forman parte GEC Alsthom y and Accountability in Legislation), que garantizados. Bombardier de Canadá para que cons- presionó para que se anulase la ley. Y Como la contribución pública se truya los nuevos trenes, cuya entrada uno de los principales socios esta- limita a unos 2800 millones de dólaen funcionamiento a velocidades de dounidenses del grupo llegó a la con- res, hay que cubrir un claro déficit 240 kilómetros por hora está prevista clusión de que la financiación privada financiero para alcanzar el coste estipara 1999. no podría cubrir la totalidad de los mado de 5300 millones de dólares. El Los Estados individuales también costes y se retiró del proyecto. La con- FDOT ha solicitado la participación han hecho algunos esfuerzos. Por cesión de Texas TVG fue cancelada en federal, “que resulta decisiva para el ejemplo, el de Ohio desarrolló a prin- agosto de 1994 por las autoridades y éxito del proyecto”, y su plan de financipios de los años ochenta planes para se dio por finalizado el asunto. ciación prevé unos 300 millones de una red de trenes de gran velocidad Otro planteamiento hecho a nivel dólares de fondos federales directos, que uniría trece ciudades del propio estatal trata de mezclar fondos priva- además de garantías de créditos, para Estado y conectaría con otras dos dos y públicos para hacer realidad un apoyar la emisión de obligaciones. situadas fuera de él, Detroit en Michi- tren veloz. El Departamento de Trans- Hasta ahora el Congreso estadounigan y Pittsburgh en Pennsylvania. La porte de Florida (FDOT) destinó en dense no ha autorizado ninguna de mayor parte de los ocho mil millones 1996 la suma de 70 millones de dólares ambas partidas. de dólares requeridos para emprender anuales (más el ajuste correspondiente la realización provendrían de un por la inflación) durante 40 años a un Lo que se necesita impuesto especial de un centavo de programa de ferrocarril de gran velodólar que gravaría las ventas realiza- cidad autorizado por la asamblea legisdas en Ohio. Pero los votantes lativa del estado. Estos fondos proceodos estos intentos indican que rechazaron el impuesto en 1982 y den de la parte del impuesto de la como mínimo hay que encajar las estos proyectos languidecen desde gasolina de Florida que no está desti- siguientes piezas para que el deentonces en la fase de proyecto. nada a autopistas. Contribuyendo a los sarrollo de un tren de gran velocidad Este caso demuestra lo difícil que costosos estudios de impacto ambien- pueda despegar en los Estados Uniresulta que los electores acepten un tal, al trabajo de proyecto de ingeniería dos. Lo primero de todo es que el ferrocarril de gran velocidad finan- y a los costes de los permisos legales gobierno federal realice importantes ciado con dinero público. Pero otro que se deben afrontar antes de que inversiones en las infraestructuras intento realizado en Texas para comience la construcción, Florida necesarias. implantar trenes rápidos con finan- redujo significativamente los riesgos Lo segundo es que los gobiernos ciación exclusivamente privada de los inversores privados. locales apoyen de forma continuada resultó igualmente problemático. La El FDOT seleccionó ese mismo año los proyectos prometedores de ferroasamblea legislativa del estado creó al grupo Florida Overland eXpress carriles veloces. Los políticos tendrán en 1989 un organismo llamado (FOX) para que proyectase, constru- que cooperar para lograr que la opi Administración Ferroviaria de Gran yese y explotase una línea de gran nión pública los acepte y para superar  Veloci dad de Tex as, enc argado de  velo cidad entre Miami y Tampa , a la inevitable resistencia que originan coordinar la ejecución de una red de través de Orlando. Este consorcio está prácticamente todas las obras públieste tipo entre Dallas, San Antonio y formado por GEC Alsthom, Bom bar- cas importantes. Las asambleas legisHouston. Se estipuló también que la dier y Fluor-Daniel, una empresa es- lativas tendrán que comprometerse a financiación correría a cargo del sec- tadounidense de ingeniería. Los pla- aportar financiación en grandes cantor privado exclusivamente. El orga- nes actuales prevén que trenes del tidades para que pueda conseguirse el nismo adjudicó en 1991 una concesión tipo TGV comiencen a circular entre correspondiente apoyo federal y para de 50 años a Texas TGV, un grupo del Miami y Orlando el año 2004, llegando impulsar los esfuerzos más allá de la que formaba parte GEC Alsthom. Las a Tampa el 2006. Se construirán vías fase de estudios previos. dificultades iniciales que tuvo el grupo de alta velocidad totalmente nuevas, Los inversores y los empresarios para reunir su propio capital obliga- pero el trayecto seguirá ron a que se le concediera una pró- los corredores de vías rroga de un año. existentes durante un Mientras tanto fueron arreciando 65 por ciento de los 515 las críticas públicas y la oposición kilómetros de longigeneral al plan. La compañía aérea tud. El estado de FloSouthwest Airlines, que realiza doce- rida será el propietario nas de vuelos diarios entre las tres de toda la infraestruc-

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2. TRENES DE GRAN VELOCIDAD, semejantes a esta imagen generada por ordenador, que se espera comiencen a circular en el corredor del Nordeste de Amtrak en 1999. Si este servicio atrajese a un importante número de viajeros y obtuviese cuentas de resultados saneadas, su éxito animaría la inversión en otros proyectos seme jantes que se están considerando en varios estados de la nación.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

privados tendrán que desempeñar un porcionar fondos públicos a Amtrak saliesen adelante con rapidez múltipapel destacado antes y después de para asegurar el funcionamiento de ples proyectos en varias regiones del que se hayan tendido las vías férreas. su red nacional y la posibilidad de que país. Media docena de nuevas líneas  Adem ás de proporcionar el capital la iniciativa del Nordeste demuestre férreas de gran velocidad estarían necesario, tendrán que colaborar en su viabilidad comercial. La cuota de siendo explotadas por operadores prilas etapas de planificación aportando utilización y los ingresos cumplirían  vados sobre infraestructura pública proyecciones realistas de utilización y o superarían las previsiones de hacia 2010, con otras varias en la de ingresos y reduciendo los costes de  Amtrak en los primeros años de fun- etapa de planificación en la mayor desarrollo. Se necesitarán también cionamiento del nuevo servicio. La parte del país. Todos los fabricantes empresarios privados, al menos fuera prueba de que el tren de gran veloci- multinacionales de equipo para trenes del corredor del Nordeste, para que dad puede atraer a los pasajeros de de gran velocidad habrían establecido posean y exploten las líneas férreas de aviones y automóviles y amortizar sus importantes instalaciones de proyecto gran velocidad sobre la infraestruc- propios gastos de explotación daría y fabricación en los Estados Unidos, tura proporcionada por la administra- impulso a los proyectos estatales más que se convertiría en uno de sus merción pública (como ocurre con las prometedores que se encuentran en cados más lucrativos, proporcionando líneas aéreas, de autobús y de trans- marcha. El plan FOX de Florida reci- decenas de miles de nuevos empleos porte privadas). bía ayuda federal como “proyecto de industriales y de ingeniería en toda la Cuarto, la primera línea férrea de importancia nacional” y se realizaría nación. gran velocidad que logre convertirse más o menos en los plazos del calenen realidad tendrá que demostrar que dario establecido. Con el ejemplo de ¿Sí o no? resulta atractiva para gran número de Florida para demostrar que pueden  viajeros y tendrá que obtener benefi- combinarse con éxito fondos estatacios. Fue el éxito económico del TGV les, ayuda federal e inversión privada, os gustaría saber cuál de estas francés, que generó un excedente de otros estados se apresurarían a planposibilidades será la que se conexplotación y recursos suficientes tear iniciativas propias que resulta-  vierta en realidad. Sospechamos que para amortizar la inversión, lo que sen atractivas para los inversores las probabilidades de la última son llamó la atención de todo el mundo privados y para el dinero federal. escasas. Las prioridades del Congreso sobre el hecho de que el tren de gran Las arcas federales, sin embargo, no se inclinan actualmente hacia el equi velo cidad podía solucionar muchas pueden aguantar simultáneamente librio del presupuesto y la reducción necesidades de transporte. Si el tren más de un proyecto importante como de impuestos, no hacia una mayor de gran velocidad de Amtrak en el el de Florida, por lo que otros estados inversión en infraestructuras ferrocorredor del Nordeste produjese bene- tendrían que formar nuevas alianzas  viarias. La segunda alternativa tiene ficios de explotación importantes, con- con Amtrak o con otros operadores algunas probabilidades de realizarse tribuiría a la legitimización del tren ferroviarios para proporcionar un ser- si Washington mantuviese un apoyo de alta velocidad en Estados Unidos  vicio mejorado y más barato que fun- adecuado a Amtrak en general y para más que cualquier otra aportación que cionase a unos 240 kilómetros por su proyecto de tren de gran velocidad pudieran hacer el virtuosismo de la hora en diversas zonas, método incre- en el corredor del Nordeste en partécnica o las componendas políticas. mental al que se denomina vía acele- ticular. Respecto a otras zonas, el ¿Es posible que se cumplan estas rada. Estas mejoras habrían alcan- Congreso tendría que modificar las cuatro exigencias en los próximos zado una masa crítica hacia el año partidas presupuestarias asignadas a diez o veinte años? Pueden conce- 2010, sirviendo de base para inversio- las autopistas de forma que la contribirse tres posibles desarrollos hipo- nes más ambiciosas. bución federal fuese equiparable al téticos para los decenios venideros. La tercera alternativa, y la más gasto de los distintos estados en treEl primero y menos optimista podría optimista, podría caracterizarse como nes de gran velocidad para que hubiese denominarse “Inmovilismo y más de “Progreso y éxito”. Los Estados alguna posibilidad de que se hiciese estudios”. Consistiría en que, a nivel Unidos no tardarían en encontrar una algo en este aspecto. Si no fuese así, federal, los altercados partidistas y forma de integrar la infraestructura el futuro corresponderá a la primera la política de equilibrio presupuesta- ferroviaria en el marco financiero y hipótesis. rio condujeran a una retirada o administrativo que regula las ayudas reducción de fondos para el programa a todos los demás medios de transde tren de gran velocidad de Amtrak porte de superficie. Se crearían partien el corredor del Nordeste. Este con- das presupuestarias u otros mecanisBIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA tratiempo en el intento más avan- mos administrativos equivalentes POLICY NETWORKS AND INDUSTRIAL REVIzado de tren de gran velocidad de los para los ferrocarriles de pasajeros y se TALIZATION: HIGH-SPEED RAIL INITIATIEstados Unidos haría más difícil que asignaría una pequeña parte del VES IN FRANCE AND GERMANY. James los estados consiguiesen apoyo local impuesto federal sobre la gasolina a A. Dunn y Anthony Perl en  Journal of para sus propias iniciativas. A falta los estados (comenzando quizá con Public Policy, volumen 14, n.o 3, págs. de un ejemplo logrado de tren esta- medio centavo o un centavo por galón). 311-343; julio, 1994. dounidense de gran velocidad y sin Esto se convertiría en la clave para HIGH -S PEED G ROUND T RANSPORTATION que pudiera esperarse financiación avances decisivos y para el éxito del FOR AMERICA: OVERVIEW REPORT. Fedefederal para las fases posteriores a la desarrollo de los trenes de gran veloral Railroad Administration, U.S. Department of Transportation, agosto, de proyecto, los esfuerzos de los esta- cidad. 1996. dos no lograrían asegurar otras forComo sucedió con el auge en la consR EINVENTING A MTRAK: THE POLITICS OF mas de ayuda y terminarían por fra- trucción de autopistas que siguió a la SURVIVAL. Anthony Perl y James A. Dunn casar. aprobación de la Ley de Autopistas en Journal of Policy Analysis and ManaEl segundo desarrollo hipotético Interestatales de 1956, este cambio gement , vol. 16, n.o 4, págs. 598-614; pudiera denominarse “Lento y cons- radical de enfoque permitiría, y de otoño, 1997. tante”. El Congreso accedería a pro- hecho exigiría positivamente, que

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El maglev, ¿una carrera sin meta? Gary Stix

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ace un par de años se cerró el único tren del mundo de levitación magnética que se explotaba. Había transportado pasa jeros entre el aeropuerto de Birmingham (Inglaterra) y una línea normal de ferrocarril distante 600 metros, cubriendo un trayecto que duraba 90 segundos. Tras once años de funcionamiento, el tren técnicamente fascinante y otrora ensalzado como anticipo del futuro fue reemplazado por modestos autobuses. Los autobuses son menos espectaculares, pero es muy fácil conseguir piezas de repuesto cuando se averían, virtud que le era completamente ajena a su predecesor, único y sin parangón en el mundo. El maglev de Birmingham pudiera resultar pájaro de mal agüero para el puñado de proyectos que aún perduran aquí y allá intentando que cristalice una forma de transporte desde hace tiempo pregonada como la alternativa del mañana, veloz y de poco consumo energético, frente a los trenes y a los vuelos de corto recorrido.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

El maglev utiliza imanes muy potentes para sustentar y propulsar un vehículo que se desliza a toda velocidad unos pocos centímetros por encima del raíl que lo guía. Los visionarios del transporte llevan soñando con locomotoras levitantes desde principios de siglo, con rachas de entusiasmo que van y vienen.  A pesar de los esfue rzos realizados durante más de un cuarto de siglo, no ha entrado en servicio ni un solo maglev para el transporte de pasajeros a larga distancia; algunos proyectos con menores pretensiones, como la conexión de Birmingham, apenas si llegaron a terminarse.  Alemania y Japón, los países a cuyo cargo corre el desarrollo de esta forma de transporte desde que Estados Unidos dejó de interesarse por ella hacia los años setenta, han invertido miles de millones de dólares en investigación y desarrollo. Los resultados se encuentran aún en las pistas de ensayo, que funcionan a modo de escaparates futuristas. Parece cada vez menos probable que este sistema vaya a representar nunca una competencia para los aviones, los coches y los trenes corrientes en trayectos de hasta 800 kilómetros. La causa de que tantos años de trabajo hayan producido tan pocos resultados es que toda técnica radicalmente innovadora lleva aparejados unos riesgos financieros, mecánicos y de seguridad que hacen que gobiernos y empresas adopten al unísono las opciones más conservadoras. Mientras los ingenieros intentaban refinar el maglev, los trenes rápidos normales se tornaron una opción cada vez más atractiva. Muchos proyectistas de sistemas de transporte estimaban hace treinta años que la  velo cidad máxim a que podía alcan zar un tren rodando sobre raíles de acero era de unos 250 kilómetros por hora. Pero para el tren de gran velocidad francés, el TGV ( Train à Grande Vitesse ), rodar a 300 km/h es pura rutina y se están estudiando  velo cidade s mayore s, de 350 y puede que de 400 km/h [véase   “El avance de los trenes muy veloces”, por JeanClaude Raoul, en este mismo número ]. El tren que ostenta el récord mundial de velocidad es precisamente el TGV, que llegó a los 513 km/h durante una exhibición realizada en 1990. Las naciones que proyecten hoy un enlace interurbano rápido se

decidirán sin duda por el TGV o por otro tren de gran velocidad, como se está haciendo en Europa y en Extremo Oriente.  Al maglev le resultaría más fácil alcanzar grandes velocidades, pues la ausencia de fricción entre el vehículo y el raíl elimina resistencia y desgaste. Pero la ventaja de un maglev a 450 o 500 km/h sobre un tren de gran  velocidad a 300 o 350 km/h no sería más que de entre 30 y 60 minutos en un trayecto típico de unos 500 kilómetros. (Un maglev más veloz consumiría demasiada energía debido a la mayor resistencia aerodinámica.) Las ventajas en el aspecto de la  velocidad son cada vez más exiguas, lo que representa un obstáculo más para la adopción de un sistema nuevo y poco experimentado, que no se justifica más que en recorridos medios y largos con abundante tráfico de pasa jeros. Hay quienes piensan que realmente no vale la pena el esfuerzo y sospechan que ni siquiera Alemania o Japón llevarán el maglev a la práctica, aunque puede que se tarde todavía algún tiempo en aceptar que las cosas son así. La única posibilidad que le queda al maglev se encuentra en Alemania durante los próximos años. Se está creando un fondo de unos novecientos mil millones de pesetas —públicos y privados— para un maglev, bautizado Transrapid, que cubriría el trayecto de 292 kilómetros entre Hamburgo y Berlín y que debería estar terminado en 2005. Se usaría así la técnica como símbolo de que la nación reunificada sigue teniendo empuje y se acallarían las dudas de por qué no se ha construido un maglev en el propio país cuando se está intentando vender esos trenes volantes en el extranjero. Pero los portavoces del gobierno federal alemán reconocieron a principios de 1997 que los costes del proyecto habían aumentado un diez por ciento sobre las estimaciones previas y que las pre visiones de utilización y de beneficios habían disminuido de manera importante. El Transrapid se enfrenta además a la oposición de uno de los gobiernos regionales alemanes y a la de los ecologistas, que reprueban su enorme coste y discrepan de que el tren gaste poca energía a gran velocidad. Un tren que vuele a ras de suelo seguirá ilusionando a los tecnófilos, pero los últimos datos disponibles no parecen constituir un decidido avance hacia las grandes velocidades. Las perspectivas actuales del maglev son como mucho las de una curiosidad técnica, como serían los monorraíles de una exposición universal.

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A toda marcha Gary Stix

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ntes de que Chuck Yeager rom- enfrentamiento entre dos equipos que piese la barrera del sonido en llevan cierto tiempo reclamando el 1947 en el avión experimental título de coche más rápido de la  X-1, los ingenieros pensaban que la Tierra. perturbación producida por las ondas Uno de los contendientes es Craig de choque supersónicas podría destro- Breedlove. Tiene 60 años y conduce un zar su aeronave. A los conductores coche a reacción llamado  Spir it of —aunque deberíamos llamarles pilo-  America. Breedlove consiguió el título tos— de uno de los dos coches artesa- cinco veces entre los años 1963 y 1970. nos que se pusieron a punto no hace El otro equipo está encabezado por mucho para superar la velocidad de Richard Noble, un conductor de 51 Mach 1, se les plantearon considera- años que consiguió la marca de 1018 ciones parecidas, quizás esta vez con km/h en 1983. Noble dirige las pruemás razón. La más mínima cosa que bas, pero el conductor de su coche a perturbe la marcha de un vehículo reacción, Thrust SSC , es ahora el lanzado a mil kilómetros por hora piloto de combate británico Andy coloca en una situación poco envidia- Green. ble a quien se encuentre dentro. Las La contienda no se desarrolla al fuerzas aerodinámicas pretenden que modo habitual, con ambos coches comun vehículo terrestre deje de serlo y pitiendo simultáneamente. Los dos tratan de hacerlo volar. equipos se reparten el desierto, realiLos intentos más serios de la historia zando carreras separadas a velocidapara romper la barrera del sonido con des cada vez mayores. Andy Green un vehículo terrestre se realizaron a batió finalmente el récord de velocifinales de 1997 en el desierto de Black dad sobre el suelo el 25 de septiembre Rock al noreste de Reno (Ne vada), en de 1997 con el Thrust SSC, yendo a el lago salado más grande de América. 1149 kilómetros por hora. Volvió a La carrera hacia Mach 1 —la velocidad superar la marca el 11 de noviembre del sonido, que es de unos 1200 km/h a de 1997, superando la barrera del las temperaturas existentes en Black sonido, a la velocidad de 1227 km/h, Rock— constituye el dramático obteniendo el premio especial de la

Federación Internacional del Automó vil (FIA) de dicho año. No son los únicos equipos del mundo que participan en el intento. Pero los grandes esfuerzos que requiere la fabricación de este tipo de vehículos, tanto técnicos como económicos, les convierten en los únicos candidatos que tienen posibilidades de acercarse a la meta. Puede que la barrera del sonido se batiese ya oficiosamente en 1979, cuando el especialista Stan Barret declaró haber pilotado un coche propulsado por cohetes, el  Budw eise r  Rocket, a velocidades cercanas a los 1190 km/h. Pero si el vehículo llegó a ir tan rápido —cosa que muchas personas, entre ellas Breedlove, discuten acaloradamente—, lo consiguió yendo sólo en una dirección. La FIA, organización sita en París y encargada de certificar estas marcas, exige que el  vehículo lleve durante una milla una  velocidad media que supere la marca existente, durante dos recorridos realizados en direcciones opuestas y con una diferencia máxima de una hora entre ellos. En el desierto de Black Rock los coches se desplazan por un

ESTABILIZADOR HORIZONTAL

MOTOR A REACCION

RUEDAS DESPLAZADAS

MOTOR A REACCION

1. THRUST SSC es un coche británico utilizado por el equipo de Richard Noble. La foto a toda página lo presenta en un desierto de Jordania. Lleva dos motores Rolls Royce Spey, provenientes del caza Phantom de la Royal Air Force, que proporcionan 110.000 caballos de potencia. Para maniobrarlo se mueven las dos ruedas posteriores, una de las cuales está un poco desplazada lateral y longitudinalmente respecto a la otra.

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trayecto liso de unos 24 km. Aceleran alcanza la velocidad del sonido. Las durante los primeros 8 km y se mue- ondas de choque que se producen  ven lue go durant e uno s seg und os cuando un avión se acerca a Mach 1 sobre la milla en que se toman las son atenuadas por el aire circunmedidas. Luego hay que detener el dante. Cuando un coche se aproxime bólido. Primero se apaga el motor y se a tal velocidad, la discontinuidad despliegan paracaídas para reducir la generada entre el aire que se mueva  velocidad. Cuando la velocidad es infe- a velocidades supersónicas y el que rior a los 500 km/h se aplican los fre- lo haga a otras subsónicas creará nos. Entonces se da media vuelta y se ondas de choque entre el vehículo y retorna. el suelo que podrían volcarlo o des¿Cómo puede acelerarse un coche  viarlo hacia un lado. hasta Mach 1? Los equipos de BreedLos coches a reacción ya han demoslove y de Noble utilizan motores a trado su peligrosidad. Durante un reacción del tipo de los empleados en intento realizado en 1996 con el Spirit los aviones de combate. Cómo aña- of America , Breedlove perdió el dirle un piloto a un vehículo con un gobierno y se desvió a una velocidad motor a reacción es una de las cosas de 1089 km/h, dañando el tren tramás sencillas con que pueda uno sero. El equipo británico ha tenido enfrentarse en un proyecto de este también problemas debidos a los tipo. Cómo mantenerlo vivo es harina esfuerzos sufridos por la estructura de otro costal. No se sabe mucho del coche. Thrust SSC   resultó avesobre lo que ocurra cuando un coche riado al romperse un elemento de la

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suspensión trasera durante una prueba a más de 850 km/h realizada en el desierto jordano de Al Jafr.

 Aviones sin alas

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as medidas adoptadas por los competidores al desarrollar sus proyectos son distintas. Breedlove ha tratado de reducir la sección transversal para disminuir la resistencia de un viento que incide a 1200 km/h o más. El  Spi rit of Ame ric a pesa 4,5 toneladas, tiene trece metros de largo y una anchura máxima de 2,6 metros, la envergadura del tren trasero, dimensión inferior en más de un metro a la de su competidor británico. La forma elíptica de la parte frontal del cuerpo está diseñada para permitir el desprendimiento de las ondas de choque por

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debajo del coche, dirigiéndolas hacia los laterales. La parte frontal del  ve híc ulo se elev a 2,5 cen tímetros sobre el suelo para reducir el e spacio en que pueda aumentar la presión. Una mayor elevación en la parte trasera del vehículo permite que las ondas de choque se desprendan. El tren delantero se compone de tres discos de aluminio que giran alrededor de un solo eje, separados entre sí un par de milímetros, disposición que aumenta las fuerzas de inercia que previenen el movimiento de guiñada. Las ruedas están recubiertas por unos anillos de fibra de carbono y fibra de  vidrio. Estas cubiertas de extraordinarias cualidades protegen la zona exterior de las ruedas, que puede estar sujeta a fuerzas como 35.000 veces la de la gravedad. No hay que ser ingeniero aeronáutico para entender que una rueda que golpease contra una piedra en estas condiciones se rajaría, produciéndose una catástrofe. Las ruedas traseras están situadas a cierta distancia del cuerpo del  vehículo. Se pretende con ello que el centro de masas (centro de gravedad) se desplace hacia adelante, mejorando la estabilidad. Es como manejar una carretilla. Cuanto más largos sean los brazos, más fácil es levantarla y más peso carga sobre la rueda delantera.

El tren trasero está recubierto por una  SSC , se basa principalmente en la estructura horizontal de forma alar simulación mediante supercomputallamada carena. En sus extremos doras y en los ensayos supersónicos lleva unas aletas para contrarrestar realizados con modelos reducidos que las fuerzas de guiñada. se deslizan sobre carriles propulsados Tras el accidente de 1996, Breed- por cohetes. love ha refinado el perfil aerodinámico El resultado de estos análisis es un de la carena de tal forma que el aire  vehículo más largo y más voluminoso resulte acelerado en la parte superior que el  Spirit of America, pues pesa 7 y decelarado en la inferior. Esta modi- toneladas y mide 16,5 m de longitud. ficación trata de impedir que el aire Costó muchos dolores de cabeza evitar que circula por la parte inferior se el cabeceo del vehículo, la desviación convierta en supersónico y genere del morro hacia arriba o hacia abajo ondas de choque. Esto a su vez requiere respecto de la inclinación deseada. Si la adición de unos alerones que con- el morro está demasiado alto, el vetrarresten la tendencia del vehículo a hículo despega como un avión, miensepararse del suelo. tras que si está demasiado bajo desaparecerá enterrado en el desierto. La diferencia angular que hay entre Lo primero es la estabilidad convertirte en un misil Patriot o en una perforadora minera no es mayor l equipo del Thrust SSC siguió un de un grado, ángulo que también camcamino diferente, centrándose bia a velocidades supersónicas. El primero en lo necesario para que se coche incorpora un sistema de suspenalcanzase Mach 1 de forma segura. sión activo, que permite realizar los Sólo entonces empezaron a ocuparse ajustes del cabeceo necesarios cuando de las cuestiones de potencia y de el vehículo se acerca a la barrera del reducción de rozamientos. El conjunto sonido. Los extensímetros miden los de Breedlove prefiere un método de esfuerzos sobre las ruedas y transmidesarrollo basado en la prueba y el ten la información al ordenador de a error, mientras que Ronald F. Ayers, bordo. Unos actuadores hidráulicos proyectista en tiempos de misiles dispuestos en la parte trasera del guiados y especialista en cuestiones coche permiten ajustar la actitud del aerodinámicas del equipo del Thrust  vehículo. También el ángulo de un

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2. EL SPIRIT OF AMERICA  utiliza un propulsor General Electric J79 de 48.000 caballos. Este es el motor que impulsaba los aviones Phantom de la Armada norteamericana. El motor está contenido en el f uselaje hacia la parte trasera del vehículo. Craig Breedlove lo dirige mediante el giro de las ruedas delanteras y mediante el timón de la parte superior. La foto lo muestra antes del accidente de 1996.

TIMON TRASERO ALETA DE LA RUEDA

TIMON DE GUIADO

TOMA DE ENTRADA DE AIRE AL MOTOR

CARENA MOTOR A REACCION

TANQUE DE COMBUSTIBLE

TRES RUEDAS EN EL MISMO EJE FRENO DE PIE

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estabilizador horizontal situado en la parte trasera del coche puede ajustarse para asegurar que las ruedas traseras permanezcan firmes sobre el suelo. Las ruedas delanteras del Thrust  SSC  se ocultan en el interior de las carenas de los motores, que reducen la sección transversal que se enfrenta al aire. La situación lateral de los motores y la gran separación de las ruedas delanteras hacen que el centro de gravedad se coloque más adelante que en el Spirit of America, lo que se hace intencionadamente para mantener la posición del morro. El adelantamiento del centro de gravedad contrarresta la tendencia del coche a girar súbitamente. El incremento del empuje de los motores compensa el exceso de peso y de resistencia producido por el aumento de la sección transversal, considerando que no hay límite de peso para esta clase de coche. Se emplean ruedas de aluminio for jado sin cubiertas, en la confianza de que la superficie del desierto sea lo suficientemente blanda para hacerlas innecesarias. El conductor se sienta en una cabina situada en la sección intermedia entre los dos motores, lo que le permite obtener una mejor sensación de los movimientos laterales del coche. La dirección se realiza mediante las dos ruedas traseras, desplazadas hacia la parte posterior para evitar interferencias con el escape de los motores. Una de las ruedas traseras está un poco desplazada hacia atrás respecto de la otra, con lo que se evita el abultamiento que se produciría si estuviesen juntas, que generaría una resistencia aerodinámica. Las ruedas delanteras son fijas por la misma razón. Las lecciones aprendidas al construir coches supersónicos no han tenido mayor repercusión que la entrada en el libro Guinness de los récords y no emocionan más que a quienes los construyen y los conducen. Noble está convencido de que participar en el récord mundial de  velocidad en tierra es la cosa más excitante que se pueda hacer en este mundo, con lo que manifiesta el entusiasmo misionero que su equipo da a la tarea. Las mejoras prácticas que pudieran derivarse de estos esfuerzos son hipotéticas. Breedlove apunta a los perfeccionamientos de las cubiertas. Pero si se le pregunta qué utilidad pudieran tener estas cubiertas de carbono, confiesa que no tiene ni idea. Lo único que él pretende es batir la marca de velocidad. Lo demás no le preocupa.

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Aire

Directo hacia el cielo Hans Mark Pronto se iniciará la utilización militar de unos aviones de rotor inclinable, que despegan verticalmente y luego vuelan como los aeroplanos normales.  Las aplicaciones civiles pudieran no tardar mucho

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a empezado ya el siglo XXI: una El V-22, cuyo desarrollo se inició en terrible erupción volcánica 1982, será la primera aeronave de asola el norte de los Andes rotor inclinable que se fabricará a atrapando y amenazando las vidas de gran escala. La infantería de marina miles de personas, como ya sucediera de EE.UU. recibirá en 1999 las primeen 1985. Próximo a las costas de ras entregas de un pedido que totaliColombia se encuentra un buque de la zará más de 500 unidades a lo largo  Armada de EE.UU. —concretamente de 25 años. Tras varios decenios de el Wasp, dotado con dos docenas de esfuerzos para unificar las dos granaeronaves de rotor inclinable V-22 des clases de ingenios aéreos (y de Osprey—, en el curso de unas manio- contiendas políticas y administrativas bras conjuntas con la flota colombiana. casi tan agotadoras como las técnicas), Los Osprey reciben órdenes de prestar el V-22 va a ser el pionero de la aviatoda la ayuda posible. ción de rotores inclinables. En esta situación hipotética, unos Igual que los bombarderos inter1000 kilómetros separan al Wasp  del continentales Boeing B-47 y B-52 conlugar de la catástrofe, distancia dujeron en los años cincuenta a las excesiva para un helicóptero corriente, grandes aeronaves de pasajeros de propero perfectamente cubierta por el pulsión a chorro, hay indicios de que en radio de acción de un Osprey. Estas el caso de los aviones de rotor inclinable naves despegan del buque como también se producirá ese tipo de colohelicópteros normales y, una vez en nización técnica. Los dos principales el aire, inclinan 90 grados hacia contratistas del V-22, Bell Helicopter delante sus rotores para volar como Textron y Boeing Company, anunciaun avión de turbohélice cualquiera. ron en 1996 el desarrollo y la producGracias a ello los Osprey llegan a la ción de un avión de rotor inclinable zona del desastre unas horas después para uso de ejecutivos y de servicios y en unos pocos días pueden realizar públicos, el Bell-Boeing 609. Esta aeromás de mil salidas y rescatar decenas nave, con capacidad de nue ve pasajede miles de personas. (Recuérdese ros, se fabricará mediante una inverque la erupción de 1985 causó 23.000 sión privada de más de 300.000 millones bajas.) de pesetas y su primer vuelo está prePor supuesto, se podrían utilizar  visto para 1999. Se diría que estamos también helicópteros para este salva- en los umbrales de una revolución en mento, pero con eficacia mucho el transporte aéreo civil. menor. Un helicóptero no puede cubrir los 2000 kilómetros de ida y Multitud de configuraciones  vue lta sin ate rrizar para rep ostar combustible. Es además mucho más lento, puesto que su velocidad máxima a idea del rotor inclinable es casi ronda los 325 kilómetros por hora, tan antigua como la aviación. La mientras que la de crucero del V-22 primera propuesta de este tipo parece es de unos 510 y puede alcanzar los proceder de Gran Bretaña allá por 560 kilómetros por hora. Por sus 1930, en el heliplano de Baynes, que mayores velocidad y capacidad de nunca llegó a fabricarse. Después de carga —hasta 24 soldados entera- la guerra, en los años cincuenta y mente equipados— este nuevo tipo de sesenta, se construyeron y probaron helicópteros aventaja a los normales, numerosos modelos experimentales. pues en el mismo tiempo realiza más Uno de los primeros, el llamado salidas y transporta bastantes más Transcendental Model 1-G de Robert Lichten, se elevó varias veces en 1954, personas y material.

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pero nunca llegó a conseguir una plena conversión del vuelo vertical al horizontal. Pronto se cayó en la cuenta de que toda aeronave capaz de volar vertical y horizontalmente tendría que pagar un tributo en forma de mayor peso. El peso adicional requerido dependerá de  varios factores. Para el vuelo vertical se necesitan unos motores relativamente potentes, junto con sistemas mecánicos más complejos para reorientar su fuerza impulsora. Y en unos tiempos en que sólo se concebían fuselajes metálicos, darles solidez suficiente para resistir las diferentes tensiones del vuelo vertical y horizontal obligaba a aumentar el peso total. En aquellos días la cuestión esencial era determinar la configuración de impulsión capaz de reducir al mínimo el peso adicional manteniendo las prestaciones necesarias. Para el diseño se consideraban muchas opciones diferentes, denominadas en con junto V/STOL (vertical/short takeoff and landing), es decir, de despegue y aterrizaje verticales o rápidos.  Algunas utilizaban propulsión a chorro y otras estaban impulsadas por hélices. El único V/STOL que actualmente está en servicio es el Harrier  AV-8B de British Aerospace, un caza reactor de ataque y apoyo aéreo. Entre las versiones de hélices, unas tenían motores separados para el rotor y las hélices, y otras utilizaban motores comunes pero redirigían la fuerza impulsora cambiando su orientación tras el despegue. Esta segunda categoría de aeronaves, llamadas de impulsión vectorial, comprendía las de rotor inclinable, en las que sólo giraban los motores y los rotores de hélice para cambiar la dirección del impulso, y las de ala inclinable, en las que alas y rotores giraban solidariamente. Puede que el aparato de hélice más importante en aquella época fuese el  XV-3 de rotor inclinable, que Lichten diseñó en los años cincuenta para la

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1. EL V-22 DE ROTORES INCLINABLES puede ascender en vertical, apuntándolos directamente hacia arriba. Una segunda alternativa, también ilustrada aquí, es la del despegue rápido, que permite transportar más carga en el avión. En este caso los rotores se inclinan hacia delante, proporcionando cierto impulso horizontal.

Bell Helicopter Company de Fort Worth, Texas, y que fue el primer avión de rotor inclinable que consiguió la plena conversión de vuelo vertical a vuelo horizontal en 1958. Los proyectistas terminaron por descubrir que los sistemas de propulsión vectorial eran los que menos aumentaban el peso, pero se necesitaron decenas de años para encontrar los medios de reorientar con eficacia la fuerza impulsora. Hasta 1970 no se impuso el concepto de impulsión vectorial sobre las demás soluciones. Las diversas aeronaves experimentales de rotores y de alas inclinables que existían por entonces habían acumulado suficientes datos de vuelo para el que la turbina gobierna una hélice poder establecer comparaciones. A en vez de un compresor, como sucede mediados de los sesenta volaba toda- en el reactor corriente— se conocían  vía el XV-3, cuyo principal competidor desde los años cincuenta. Los progreera el Vought XC-142A de ala inclina- sos realizados en materiales ligeros y ble. Varios accidentes, unidos a la com- en diseño de motores consiguieron eleplejidad mecánica del modelo, ensom-  var la relación impulsión a peso, de tal brecieron el intenso programa de manera que una aeronave de rotor pruebas de vuelo del Vought XC-142A. inclinable pudiese equiparse con dos También el Bell XV-3 tuvo problemas, motores, uno en la extremidad de cada derivados todos ellos del grave déficit ala, en lugar de con uno solo sobre el de potencia que le aquejaba. fuselaje. Esta configuración elimina el En los primeros años setenta, sin complejo sistema mecánico que neceembargo, los progresos técnicos per- sitaba el XV-3 para transferir la mitían ver los medios de superar estas potencia al extremo de cada ala, con deficiencias. Los motores de turbohé- lo que se obtiene un avión mucho más lice —un tipo de motor a reacción en sencillo y práctico.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

También coadyuvaron a este fin las medidas administrativas. Un nuevo programa de avión experimental de la NASA   eligió el concepto de rotor inclinable para ulteriores desarrollos. El ejército norteamericano se interesó también por el rotor inclinable para diversas aplicaciones, como la evacuación de enfermos y heridos. La capacidad de despegue y de aterrizaje verticales, combinada con la velocidad y el radio de acción de estos aviones, permiten que los soldados heridos sean llevados directamente desde el campo de batalla a los hospitales de base, pudiendo prescindirse de los de campaña.

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En 1971 se inició un nuevo programa mitían introducirlo por completo dende desarrollo del rotor inclinable den- tro del túnel y simular el régimen de tro de un plan conjunto NASA -Ejército  vuelo en muchas de las situaciones presupuestado en 7500 millones de que podrían presentarse. En el transpesetas. El contrato de construcción de curso de las pruebas descubrimos un este avión, llamado XV-15, se concedió fascinante problema aerodinámico, a Bell Helicopter Textron. Proyectado exclusivo de los aviones de rotor inclia partir de una estructura de aluminio nable. Consiste en que, al inclinarse normal, el XV-15 se convirtió en un los rotores de hélice en un cierto eficaz banco de pruebas en el que abor- ángulo con respecto a las alas, se crea dar los problemas peculiares de aero- un fuerte torbellino sobre cada ala dinámica, de sistemas de gobierno y de (véase la figura 3 ), que hace vibrar la propulsión que sería preciso resolver cola del avión de un modo inaceptable. para que los aviones de rotor inclinable Para solucionarlo fue necesario redituviesen éxito. señar la cola, dándole más resistencia y rigidez para que pudiera soportar las fuerzas generadas. Un laboratorio aeroflotante El desarrollo del sistema de transmisión de potencia de la aeronave n el Centro de Investigación Ames planteó otra serie de problemas. En de la NASA , en el cual fijó el las de ala giratoria, como los helicópgobierno norteamericano la sede del teros, la transmisión tiene una doble proyecto y que a la sazón dirigía yo, función: disminuir la elevada velocirealizamos una larga serie de pruebas dad de rotación del motor hasta un utilizando el túnel aerodinámico de régimen adecuado para el rotor y tamaño natural que posee dicho cen- transformar la revolución horizontal tro. Las dimensiones del XV-15 per- del eje del motor en rotación vertical aplicada al rotor. En las de rotor inclinable, sin embargo, esa transformación no es necesaria, puesto que el

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motor y los rotores de hélice se mue ven solidariamente desde la orientación horizontal a la vertical. Esta fundamental diferencia hizo que Bell no pudiera confiar en sus acreditados diseños de transmisión para helicópteros, siendo necesario elaborar una nueva transmisión para el XV-15. Como era inevitable, aparecieron fallos. Durante las primeras pruebas, por ejemplo, se rompieron dientes de los engranajes y hubo que rediseñarlos para que se distribuyesen mejor los esfuerzos mecánicos. Se construyeron dos XV-15. El primer vuelo se realizó el 3 de mayo de 1977. El programa de pruebas de  vuelo tenía un rigor desacostumbrado, pues se pretendía demostrar que los  vehículos cumplían a la vez los requisitos de investigación de la NASA  y los operacionales del Ejército. Durante el programa se ejecutó la conversión de  vuelo vertical a horizontal en numerosas circunstancias diferentes y el avión voló a velocidades superiores a los 550 kilómetros por hora. Una de las pruebas más decisivas no entraba en el programa. El XV-15 fue el primer avión de rotor inclinable

EJE TRANSVERSAL

MOTOR DE TURBOHELICE COCINA

2. UNA NAVE DE ROTORES INCLINABLES destinada a vuelos comerciales de corta distancia tendrá que tener capacidad suficiente para transportar unos cuarenta pasajeros.

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EQUIPO ELECTRONICO

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equipado con un dispositivo de seguridad denominado eje transversal, que es un acoplamiento mecánico mediante el cual un solo motor puede hacer girar ambos rotores. El sistema fue puesto a prueba inesperadamente cuando uno de los dos motores falló de repente durante un vuelo. El eje de transmisión se comportó como estaba previsto y el piloto pudo aterrizar sin riesgo alguno. Pese al éxito del programa de vuelo experimental XV-15, los jefes militares decidieron en 1981 no emprender la producción de esta aeronave. La guerra de Vietnam había terminado mucho antes y no había necesidad urgente de un avión de salvamento de heridos. Aunque el desarrollo del avión de rotor inclinable todavía contara con firmes partidarios en la aviación militar, muchos otros pensaban que todas las exigencias del ejército podían satisfacerse con helicópteros ya disponibles o muy próximos a estarlo. Este grupo de oponentes señaló además que, a diferencia del avión de rotor inclinable cuya función iba a limitarse al transporte sanitario, muchos de los nuevos helicópteros también llevaban armamento. Ante tal alternativa, los mandos militares suelen decantarse por el avión equipado con potencia de fuego. Al final la controversia sobre el XV-15 se mantuvo en la esfera militar y por tanto se decidió jerárquicamente: bastó la oposición del subsecretario del ejército para echar por tierra el proyecto.  Aun destinado a figurar en la larga lista de aviones prácticos y eficaces que nunca llegaron a fabricarse, el  XV- 15 pas ó por otr o mom ent o de esplendor. El 15 de marzo de 1990, años después de haber finalizado su programa de pruebas, se midieron las prestaciones de un XV-15 en unas pruebas organizadas por la Federación Internacional de Aeronáutica. En ascensión muy pronunciada (aunque no vertical), aportando fuerza ascensional tanto los rotores de hélice como las alas, el avión subió a 3000 metros en sólo cuatro minutos y veinticuatro segundos, alcanzando los 6000 metros en ocho minutos y veintinueve segundos. Pese a no haberse fabricado, el XV-15 tuvo influyentes partidarios en los años ochenta, entre ellos el secretario de la Armada John Lehman, el senador Barry Goldwater y el General de Infantería de Marina P. X. Kelley. Kelley llegó a la conclusión de que debería elegirse un avión de rotor inclinable apto para transporte de tropas en sustitución del helicóptero

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Boeing Vertol CH-46. Un estudio de Bell Helicopter había demostrado que la combinación de carga y radio de acción de los aviones de rotor inclinable permitiría mantener a cientos de kilómetros de la playa los barcos implicados en un ataque anfibio, transportando por aire las tropas y el material necesarios para la invasión. Este mayor alejamiento constituye una importante ventaja, pues será más difícil que los defensores ataquen a una flota situada en alta mar. El vehículo de transporte destinado a satisfacer estas necesidades fue denominado Osprey V-22. Lo proyectaron y construyeron dos contratistas principales: Bell Helicopter Textron, creador del XV-15, y Boeing Company.  Aunque el V-22 venía a ser de algún modo una culminación lógica del  XV-15, que adaptab a resulta dos y logros suyos a un tipo de avión de transporte más práctico, había diferencias técnicas fundamentales entre ambos proyectos y varias dificultades que superar.

Pilotaje electrónico

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or ejemplo, el V-22 tendría un sistema electrónico de regulación de  vuelo, considerado demasiado costoso para el XV-15. Los sistemas tradicionales consisten en una maraña de acoplamientos mecánicos que conectan los mandos de la cabina con los actuadores de las superficies de regulación, como son los alerones y las aletas de sustentación, que permiten modificar la dirección de la aeronave. Todas estas conexiones mecánicas se sustituyen por circuitos en los sistemas de pilotaje electrónico. Se elimina así el gran peso que supone la multitud de acoplamientos mecánicos en un avión complejo, aparte de conseguir una dirección más precisa, que facilita las maniobras. Estos sistemas se están utilizando ya en las aeronaves de pasa jeros Boeing 777 y Airbus 340, pero estaban todavía en fase de proyecto cuando se inició el diseño del V-22. La innovación técnica más importante del V-22 es, sin embargo, el empleo de nuevos materiales compuestos en toda su estructura primaria. Hubiera resultado demasiado pesado y lento, dado su tamaño, si fuese de aluminio, por lo que no hubiera podido transportar una carga útil adecuada. Los materiales compuestos ofrecen una resistencia y una rigidez doble o triple que la del aluminio en piezas que pesan el 25 por ciento menos. También resisten mucho mejor la corrosión y se les pue-

den dar diferentes características según el uso a que se destinen. Los materiales compuestos están formados por un plástico, epoxia por ejemplo, dentro del cual se ha imbricado un material duro y filamentoso para aumentar su solidez. La mayor parte de la estructura, fuselaje, cola y alas del V-22 se fabrican a base de un laminado de grafito y epoxia reforzado con fibra (los rotores de hélice son de una materia similar). La corta experiencia que de estos productos se tenía en su aplicación a estructuras primarias de aeronaves hizo necesario idear unas pruebas exhaustivas que garantizasen la cabal comprensión de su comportamiento y de su adecuación a los requisitos impuestos por el Departamento de Defensa norteamericano. Pese a sus numerosas ventajas, los materiales compuestos también presentan inconvenientes. Uno de ellos es que, a diferencia de los metales, su protección contra las descargas de rayos es en extremo limitada. En el  V-22 se aborda este problema laminando en la superficie exterior del avión una fina malla de cobre, que dispersa la carga eléctrica y supone muy poco aumento en el peso.  Aunq ue la estructura del V-22 cumpla evidentemente todos los requisitos militares, la transferencia de esta técnica al sector civil no será inmediata, pues la Administración Federal de la Aviación (FAA) pudiera fijar criterios mucho más rigurosos para aprobar las estructuras que se utilicen en aeronaves comerciales. En cualquier caso, se han desarrollado materiales y procesos de fabricación que son importantes y que finalmente tendrán destacada aplicación en la industria aeronáutica. Entre ellas figura la fabricación rigurosamente controlada de piezas de gran tamaño, como las que constituyen el ala de un  V-22. Lo notable de lo conseguido en este aspecto es que las piezas son parte de la estructura primaria de la aeronave, es decir, de la que soporta peso.  A modo de comparación, el Boei ng 777 incorpora materiales compuestos hasta en un 9 por ciento de su peso estructural, pero ninguno de ellos forma parte de la estructura primaria. Cabe esperar y desear que la experiencia adquirida en cientos de miles de horas de vuelo del V-22 en misiones militares (y también del B-2) termine por conseguir que la FAA homologue las estructuras primarias de materiales compuestos reforzados con fibra para aviones civiles de servicio comercial.

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3. EL MOVIMIENTO DE ROTACION del aire producido por las hélices del XV-15 formaba torbellinos sobre el borde trasero del ala, lo que hacia vibrar de manera inaceptable la cola de una versión inicial de este avión. Los torbellinos se producían únicamente cuando las barquillas se situaban en una p osición intermedia entre la vertical y la horizontal.

Transferencia de técnicas

Otra “cancelación”

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l primer V-22 despegó del suelo el 19 de marzo de 1989. Se limitó a elevarse durante un breve lapso de tiempo y poca cosa más. Aun cuando el Osprey demostraba al fin que podía construirse un vehículo de transporte práctico con rotores inclinables, había otros sucesos que le amenazaban. Chesney, Secretario de Defensa del Presidente Bush, aceptó por aquel tiempo la recomendación de un ayudante para cancelar el programa V-22. Gracias, sin embargo, a la intensa labor persuasiva que el Cuerpo de Infantería de Marina, la Armada y Bell Helicopter Textron realizaron en el Congreso, se logró su supervivencia. Un terrible accidente estuvo a punto de acabar con el programa en 1992. El cuarto prototipo de V-22 se estrelló el 20 de julio en el río Potomac, pereciendo las siete personas que llevaba a bordo. La investigación reveló que la causa fue una fuga de líquido inflamable (ya fuera combustible o fluido hidráulico) que se había acumulado en la capota de un motor mientras el  ve hículo volaba como un avión corriente, es decir, con los motores horizontales. Cuando el piloto cambió a vuelo de helicóptero como preparación para el aterrizaje, el fluido fue succionado por la toma de aire del motor y estalló en llamas, lo cual no

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solamente inutilizó ese motor sino también el eje transversal, que habría transferido potencia desde el otro motor, permitiendo aterrizar con toda seguridad. El defecto, que no tenía relación alguna con la viabilidad del principio del rotor inclinable, se corrigió colocando un drenaje en la capota de manera que nunca pueda producirse esta peligrosa acumulación. No es ésta la única lección aprendida en la tragedia. El Cuerpo de Infantería de Marina fue muy criticado por permitir que viajaran en un avión que todavía estaba en pruebas más personas de las necesarias, falta de sensatez que ocasionó cinco muertes. El futuro del V-22 volvió a ser incierto tras este accidente, pero luego recibió un nuevo impulso al ser elegido Clinton, cuyo primer secretario de Defensa, William J. Perry, era firme partidario del proyecto. Actualmente el programa de producción avanza sin trabas y se prevé construir 523 aeronaves V-22, en su mayoría asignadas a la Infantería de Marina. Se han entregado ya las cuatro primeras, que están en fase de prueba; cinco más se entregarán en 1999, continuando el suministro durante un cuarto de siglo. El coste por unidad se ha estimado entre 4500 y 6000 millones de pesetas.

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or su aptitud para despegar en  vertical y alcanzar velocidades de crucero convenientes, son numerosos los observadores que creen que los aviones de rotor inclinable pudieran transformar también el mercado de  vuelos comerciales a corta distancia, cuyo crecimiento se estima en un 7 por ciento anual en los EE.UU. para trayectos de entre 500 y 800 kilómetros aproximadamente. Este tráfico contribuye a congestionar y a retrasar los  vuelos en la mayoría de los grandes aeropuertos. En siete de los diez principales de EE.UU. se utilizan aviones de cincuenta plazas como máximo en una proporción que va del 23 al 36 por ciento de todos los vuelos, para distancias inferiores a 800 kilómetros. Las naves de rotor inclinable podrían aliviar esta congestión transfiriendo los despegues y aterrizajes a “vertipuertos”, mucho más pequeños que los actuales aeropuertos y también más próximos a los centros de población. Si el vuelo se originase o terminase en una zona no congestionada de un aeropuerto, la nave podría correr por la pista como un avión turbohélice o, en su caso, quedarse en un  vertipuerto situado en las cercanías, de manera que los viajeros pudieran conectar con otras compañías aéreas. La Comisión Asesora para el desarrollo del avión civil de rotor incli-

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nable, creada por el Congreso norteamericano en 1992, emitió recientemente un informe en el que se analizaban estos y otros aspectos. Aunque concluyera que se necesitaban más in vestigación y desarrollo antes de que ningún constructor aeronáutico se comprometa a fabricar un gran avión de rotores inclinables para transporte comercial, indicaba que había buenas perspectivas para un pequeño avión de rotor inclinable destinado al mercado empresarial y de servicios públicos. Esta opinión no cayó de hecho en saco roto y en noviembre de 1996 Bell Helicopter Textron y Boeing Company anunciaron la creación de un consorcio con el fin de construir un avión civil de rotor inclinable. Sus aplicaciones serían, por ejemplo, desplazamientos de personal directivo entre oficinas muy dispersas, transporte de tripulaciones y equipos a plataformas petrolíferas en alta mar, operaciones de búsqueda y rescate, salvamento y evacuación, o vigilancia de fronteras. Esta aeronave con capacidad para entre seis y nueve pasajeros, llamada Bell-Boeing 609, sería de forma y tamaño semejantes al XV-15, pero utilizaría materiales compuestos y  vari os otro s adel anto s cons eguidos por el V-22. Se estima que su desarrollo requerirá de 300.000 a 450.000 millones de pesetas, siendo sus fuentes de financiación exclusivamente privadas. El primer vuelo de este vehículo podría realizarse ya en 1999. Pese al atractivo del 609 para ciertas aplicaciones, su capacidad máxima de nueve pasajeros resulta insuficiente para utilizarlo en vuelos comerciales de corta distancia. El tamaño de estas aeronaves se rige por un compromiso básico entre las economías de escala que favorecen un avión grande, capaz de generar más ingresos por vuelo durante las horas de máximo tráfico, y, por otra parte, la mayor eficacia de un avión pequeño que no vuele demasiadas veces con docenas de asientos  vacíos. Los aviones turbohélice de unos cuarenta pasajeros han dado buen resultado para este tipo de viajes. Penetrar en el mercado de los viajes regulares obliga a afrontar dificultades importantes, como es el hecho de que los criterios de la FAA para la homologación de aeronaves comerciales sean mucho más rigurosos que los aplicados para los aviones de uso restringido. Es imposible saber hasta dónde llegará el rigor aplicado a los de rotor inclinable. Actualmente se requiere que los aviones corrientes, cualquiera que sea su tipo, permitan que el piloto conserve el gobierno de

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la nave en diversas situaciones de emergencia. Es razonable presumir que este criterio seguirá aplicándose de algún modo a los aviones de rotor inclinable. Las condiciones anómalas más probables que han de preverse son las de fallo de un motor. Si la nave vuela en modo aeroplano, cabe interpretar que el dominio requerido implica que el avión pueda aterrizar planeando aunque fallen los dos motores. En e l modo helicóptero, el fallo de un solo motor puede salvarse merced al sistema del eje transversal, que con un único motor hace girar ambos rotores; si fallasen ambos motores, tal vez se exija que los rotores giren de modo autónomo (sin recibir potencia del motor) mientras la nave desciende, de manera que el piloto pueda aterrizar con suavidad. Es muy probable que el aspecto más difícil de resolver por la FAA al fijar criterios de homologación para aeronaves de rotor inclinable se refiera al empleo de materiales compuestos en el armazón, el revestimiento y la estructura del vehículo. El problema es que estos materiales pueden sufrir diversos tipos de fallo, no estando claro que puedan elaborarse procedimientos para determinar su ocurrencia. Estos métodos de predicción son parte esencial del proceso de homologación de los metales estructurales utilizados en un avión. Si no fuera posible hallar procedimientos de homologación de las estructuras de materiales compuestos, no quedaría otro remedio que construir los aviones comerciales de rotor inclinable con piezas normales de aluminio, lo que constituye una opción poco atractiva. El programa de investigación recomendado por la Comisión Asesora para el desarrollo del avión civil de rotor inclinable terminará por proporcionar el tipo de confianza técnica y económica que presumiblemente requiere la construcción de un avión de transporte comercial nuevo y técnicamente avanzado. Hay buenas razones para creer que se adoptará e l programa de investigación propuesto y que podrá verse una gran aeronave con rotores inclinables no muy avanzado el próximo siglo, quizás hacia 2020. Entre los problemas técnicos que han de abordarse figuran la reducción del ruido y las emisiones. En opinión de la Comisión, tanto uno como otras pueden rebajarse hasta niveles inferiores a los fijados por las normas estadounidenses actuales. La investigación sobre aspectos que afectan a la seguridad se dirigirá, entre otras cosas, al problema de cómo

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COLABORADORES DE ESTE NUMERO Traducción: José Manuel García de la Mora:  Los eternos problemas del transporte; Manuel Puigcerver: Pasado y futuro de la movilidad mundial; J. Vilardell: Vehículos que no fueron a ninguna parte, Almohadillas neumáticas, Frenos hidráulicos, Seguridad vertical y Los microsubmarinos se hacen a la mar ; Jaime Barceló Bugeda:  Informática y tráfico  y Autopistas automatizadas; A. Garcimartín: Los viajes virtuales y la virtual desaparición de los atascos,  Ascensores móviles, Velocidad frente a necesidad  y El maglev, ¿una carrera sin meta?; Juan Pedro Adrados: El avance de los trenes muy veloces y El atraso americano; Carlos Martínez Molina:  A toda marcha; Luis Bou:  La tentación de Icaro; Laureano Carbonell: Buques rápidos del futuro

Portada: Bryan Christie Página 6-7

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Fuente The Granger Collection (arriba, izquierda), Corbis-Bettmann (arriba, derecha), Michael Yamashita Corbis ( abajo) Paul Chesley Tony Stone Images Micro Design Asa James Strachan; Ella Macchietto; Leo de Wys Inc./DeWys/Ifa; Etienne DeMalglaive y John Brooks ( de izquierda a derecha en sentido horario) Laurel Rogers Upi/Corbis-Bettmann Everett Collection (izquierda), Superstock (derecha), Scientific American (abajo) Hulton Getty ( arriba, izquierda); Upi/  Corbis-Bettmann Gamma Liaison Michael Goodman Johnny Johnson Michael Goodman Johnny Johnson George Retseck Slim Films Johnny Johnson Jan Adkins ( dibujos), Analog Devices y TRW Vehicle Safety Systems George Retseck Slim Films Cortesía del Instituto Tecnológico de Massachusetts (simulación informática), Steven Burr Williams ( fotografía), Slim Films (composición digital ) M.I.T. Mark Lewis Buick Motor Division Andy Ryan ( izquierda), National Automated Highway System Consortium/ VRW ( centro), James Aronovsky ( derecha) James Aronovsky ( arriba, izquierda), Buick Motor Division ( abajo, izquierda  y derecha ) Barry Ross (dibujos), Otis Elevator Company Historic Archives Schindler Elevator Corp. ( izquierda), Slim Films Bryan Christie Owens Corning ( arriba), Bryan Christie (abajo) Gec Alsthom/JJD ( fotografía), Laurie Grace (mapa) Laurel Rogers (arriba), Adolph Brotman (centro), Kato/Oshihara (abajo, izquierda), Gert Wagner ( abajo, derecha) Bryan Christie ( gráfica), Gec Alsthom Simulaciones de Gec Alsthom Najlah Feanny Saba AMTRAK I. Kato Peterson Gamma Liaison Slim Films Ravell Call ( izquierda), Slim Films (derecha) Erik Hildebrandt Barry Ross Judy MacReady ( arriba), Steve Finberg (abajo) Scala  ArtResource Harry Baker (arriba), John McIntyre (abajo) NASA ( fotografía), Slim Films ( composición digital) Cortesía de Lockheed Martin ( arriba), Space & Defense Systems ( abajo, izquierda) Bryan Christie ( derecha) Laurel Rogers Slim Films Daniels & Daniels Hawkes Ocean Technologies ( arriba), Amos Nachoum Photography ( centro), Chuck Davis (abajo) Chuck Davis, Amos Nachoum Photography y Hawkes Ocean Technologies Gardy McGrath Laurel Rogers (ilustración superior y gráfico), Laurie Grace (abajo, izquierda) Gardy McGrath, Kamewa Group AB ( fotografía) Laurie Grace

afrontar la pérdida de uno o de lo s dos no ofrece dudas: el avión se proyectará motores. También aquí se presentan y se construirá en los EE.UU, que  varias opciones alentadoras. Una muy actualmente es el único país que trainteresante consiste en utilizar roto- baja con asiduidad en las técnicas de res de hélice de tipo telescópico que rotores inclinables. Un consorcio para cambian de diámetro. El diámetro construir aviones comerciales según grande proporciona la mayor susten- estos principios se formó en Europa tación necesaria para el despegue en 1986, dando como resultado un  vertical, mientras que el diámetro diseño de aeronave muy parecido al pequeño permite una velocidad de  V-22, que nunca llegó a fabricarse. A rotación mayor y por tanto un mejor finales de los años ochenta se establerendimiento en el modo aeroplano. El ció en Texas la firma japonesa T. diámetro grande debería permitir Ishida Aerospace Research, pero su también el giro autónomo de los roto- proyecto de un avión de alas inclinares de hélice en el caso de u na pérdida bles tampoco se llevó a la práctica. total de potencia durante el vuelo verMi opinión personal es que la introtical. En ese estado de giro autónomo, ducción de los vuelos comerciales con el flujo de aire que irrumpe en se ntido aeronaves de rotor inclinable seguirá ascendente haría girar las palas del un proceso iterativo, en el que los rotor, aminorando la velocidad de des- diversos sectores implicados en el censo y permitiendo que se salvasen transporte aéreo civil —autoridades los pasajeros, aunque quizá no el aeroportuarias, aerolíneas, fabricanavión. También se iniciará un pro- tes y organismos reguladores— irán grama de investigación que permita tomando las medidas que en cada caso utilizar el espacio aéreo disponible con se requieran para hacerlo progresar. mayor seguridad y eficacia en malas ¿Cuánto durará este proceso? No existe condiciones atmosféricas. más que un precedente histórico. El bombardero Boeing B-47, en el que se basan todos los grandes aviones a reacInversiones ción ulteriores, voló por primera vez del sector privado en 1947. Pasaron once años hasta que la Pan American Airways iniciara el a Comisión analizó también dete- servicio comercial utilizando el primer nidamente las condiciones econó- avión de pasajeros a reacción, el Boeing micas que podrían atraer las inversio- 707. Si se toma como suceso análogo el nes del sector privado hacia el primer vuelo del V-22 en 1989, habría transporte aéreo comercial con naves que esperar que el vuelo del primer de rotor inclinable, con preferencia a avión comercial de rotor inclinable se otros medios de transporte. Las res- produjera poco después de iniciarse el puestas a preguntas de carácter eco- nuevo siglo. nómico como las señaladas dependen Puede que esta predicción sea de diversos supuestos, por lo que nece- demasiado optimista. Pero se puede sitan cierto aderezo. Se puso de mani- sostener que toda innovación técnica fiesto, de todos modos, que un sistema importante está respaldada por una de transporte aéreo de este tipo bien sana dosis de optimismo. En cualquier diseñado, a base de aviones de 40 pla- caso, sería un adecuado homenaje a zas, podría llevarse más del 10 por Bob Lichten que el primer vuelo ciento de los pasajeros de los aero- comercial con rotores inclinables despuertos actuales en regiones de gran pegara a los cincuenta años justos de densidad de población. Los tiempos de que él consiguiera levantar del suelo  vuelo se reducirían por lo general, al el primer vehículo experimental de evitarse los retrasos creados por la este género. congestión y al poder operar más cerca de los núcleos urbanos. Pero es difícil cuantificar los ahorros de tiempo y el BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA número de pasajeros que estarían disCIVIL TILTROTOR MISSIONS AND A PLICApuestos a pagar por disfrutar de tal TIONS : A R ESEARCH S TUDY . Boeing  ventaja. Porque volar en aviones de Commercial Airplane Company, Bell rotor inclinable tendrá que ser más Textron, Boeing Vertol y NASA (NASA caro, dados los mayores costes que su CR 177452), julio de 1987. compra y operación suponen para una V-22 OSPREY IMPROVES MARKET PROScompañía aérea. La Comisión estima PECTS. M. E. Rhett Flater en Vertiflite , vol. 41, n.o 3, págs. 28-32; mayo-junio de un incremento del precio del billete de 1995. alrededor de un 45 por ciento. CIVIL TILTROTOR  DEVELOPMENT ADVISORY Si bien quedan por determinar COMMITTEE: REPORT TO CONGRESS, vols. numerosas especificaciones técnicas 1 y 2, U.S. Department of Transportation, de un futuro transporte por aeronaves diciembre de 1995. de rotor inclinable, hay un punto que

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La tentación de Icaro Shawn Carlson  Nuevos diseños y materiales ultramodernos permiten que aviones de propulsión humana se dispongan a batir plusmarcas

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na leyenda mu cocos, entre los que se cuenta nocida nos previeLeonardo da Vinci, se cenne de los peligros traron todos en la fuerza de dejarse llevar por el humana, ya que no dispoentusiasmo. Reza así: nían de otra para mover sus Dédalo, habilísimo artemáquinas. Cuando el éxito sano griego, confeccionó con de los hermanos Wright en cera y plumas dos magnífiKitty Hawk demostró en cos pares de alas, uno para 1903 las posibilidades que sí y otro para Icaro, su joven los motores de combustión y osado hijo. Una vez en el interna ofrecían para la aire, Icaro, enardecido con aviación, los ingenieros se la emoción del vuelo, desapresuraron a afrontar las deñó la advertencia de su dificultades que presentaba padre de que se mantuviera la construcción de aeroplacerca del mar. Tanto voló y nos de propulsión mecánica. tan alto se elevó, que el sol El atractivo del vuelo proderritió sus alas, lo que le pulsado por el hombre perhizo precipitarse al suelo, dió de pronto todo su atracdonde halló la muerte. La tivo. parábola ha sobrevivido  Algunos individuos contres milenios, probabletumaces se negaron, sin mente porque nos resulta embargo, a renunciar a tal muy fácil ponernos en el sueño. Los decenios lugar de Icaro. Pues, ¿quién siguientes a Kitty Hawk no ha soñado alguna vez en  vieron ofertas de diversos  volar como un pájaro? premios en efectivo para Para algunos afortunaaeroplanos de propulsión dos ese sueño está cada vez humana capaces de modesmás cercano a la realidad. tas hazañas en lo que a  Aunque tal vuelo no se asealcance y a control aerodimeje al de los pájaros, sí es námico se refiere. La por lo menos real. Merced a Polytechnische Gesellschaft los materiales ultraligeros, 1. DOS DISEÑOS INNOVADORES consiguieron premios pade Frankfurt ofreció 5000 pero de resistencia increí- trocinados por el industrial inglés Henry Kremer. El Gossamer marcos en 1933 para el prible, que nos ha deparado la Condor  (arriba) fue el primer avión de propulsión humana mer avión de propulsión era espacial, los modernos capaz de realizar un vuelo sostenido y gobernado aerodiná- humana que fuese capaz de aparatos propulsados por el micamente en 1977. El Monarch B (abajo) estableció un récord rodear, volando, dos refede velocidad en 1984, al recorrer un circui to triangular de 1500 propio piloto han alcanzado metros en poco menos de tres minutos. rencias separadas 500 envergaduras de 32 metros metros. Dos años más tarde con tan sólo 34 kilogramos se elevó la dotación a 10.000 de peso. En pequeños aeródromos, encender unas cuantas bombillas; marcos. La oferta llamó la atención de esparcidos por todo el mundo, un compárese esto con los motores de los los proyectistas veteranos, pero las puñado de ingenieros aeronáuticos aviones comerciales, que pueden circunstancias no estaban todavía consagrados a esta labor obtienen ren- entregar más de 10 megawatt. Esta maduras para el éxito. Aunque se ofredimientos cada vez mejores de artilu- nuevas máquinas voladoras han supe- cieron premios parecidos en la Unión gios reducidos a la mínima expresión. rado también la arrogancia que cons- So viética y en Italia, todos quedaron Las plusmarcas en vuelo de propul- tituyó el talón de Aquiles de proyectos desiertos. sión humana han sobrepasado los 115 previos e hizo que algunos de sus pilokilómetros y han durado no menos de tos tuvieran el mismo final que n industrial británico visionario, llamado Henry Kremer, ofreció cuatro horas. Estas proezas son impre- Icaro. sionantes, dado que el motor-piloto no El advenimiento del vuelo de pro- 5000 libras en 1959 al primer avión puede generar de modo continuado pulsión humana ha requerido siglos. de propulsión humana que pudiese más potencia que la necesaria para Los primeros innovadores aeronáuti- demostrar el mismo grado de control

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aerodinámico que los primeros aparatos de los Wright, a saber, describir un ocho alrededor de dos referencias distantes 800 metros. Este premio sí suscitó mayores progresos, pero hicieron falta otros dieciocho años y multiplicar por diez el importe del premio antes de que las técnicas necesarias y el ingenio constructivo coincidieran en la forma requerida. Lo cual ocurrió por fin en 1977, cuando Brian L. Allen, un ciclista de 24 años, llevó a fuerza de pedales al revolucionario Gossamer Condor en torno a la ruta prescrita, entrando así en la historia. El Condor reside actualmente en el Museo Nacional del Aire y del Espacio de la Institución Smithsoniana, pero el equipo que lo proyectó, encabezado por el renombrado técnico Paul B. MacCready, Jr., tuvo que resolver problemas muy complicados antes de conseguirlo. El primero de todos era la potencia. Ni los mejores atletas pueden producir más de 400 watt durante períodos largos. Para volar con tan reducida potencia, el Condor  necesitaba una envergadura de 29 metros, mayor que la de un DC-9, pero no podía pesar más que un planeador o un velero de tamaño tres veces menor. Los alerones, superficies deformables situadas en el borde de salida de las alas, resultaron demasiado engorrosos para gobernar el avión, por lo que hubo que conseguir que las alas pudieran experimentar una torsión durante los giros (recurso del que también se valieron los hermanos Wright) y montar una pequeña ala estabilizadora, con ángulo de ataque variable, algunos metros por delante del piloto. Para iniciar un giro a la izquierda, el piloto efectuaba una torsión de las alas que aumentase la sustentación aerodinámica sobre el ala izquierda y la redujese en la derecha, lo contrario de lo que se hace con los alerones en un avión ordinario. Pero en el caso del Gossamer Condor , con su desacostumbrada forma, el freno aerodinámico sobre el ala izquierda hacía  virar el avión hacia la izquierda, al tiempo que hacía bajar el ala izquierda y subir el ala derecha, llevando al avión en un giro bien coordinado hacia la izquierda. La pequeña ala 2. LEONARDO DA VINCI dibujó esta máquina voladora de extraño aspecto. De su pluma salieron más de 500 dibujos y más de 35.000 palabras sobre el problema del vuelo humano. Pese a lo imaginativo de sus ideas, los conocimientos de su época sobre materiales y aeronáutica eran demasiado primitivos para que pudieran tener éxito.

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estabilizadora frontal actuaba como los 35 kilómetros del Canal en 169 aviones de propulsión humana que se las plumas de la cola de un halcón, minutos. han construido y que han llegado a haciendo fuerza contra el aire para alzar el vuelo en todo el mundo. limitar la guiñada. a travesía del Canal realizada por Ni Kremer ni MacCready se dieron  Allen no rea vivó des graciadaa plusmarca actual en distancia la por satisfechos. Kremer sabía que fue mente la pasión por el vuelo de proostenta Kanellos Kanellopoulos, el vuelo de Louis Blériot sobre el Canal pulsión humana. Kremer volvió a la quien en 1988 estuvo a punto de llevar de la Mancha, en 1909, el que encen- carga en 1983 ofreciendo un nuevo a cabo la mítica jornada de Icaro, pues dió en Europa la pasión por los avio- premio, que esta vez era a la veloci-  voló en menos de cuatro horas desde nes. Confiando en despertar idéntica dad: 20.000 libras para el primer vuelo la isla de Creta a la de Santorini. Se pasión por los de propulsión humana, que completase un circuito triangular mantuvo, por término medio, a cinco no tardó en proclamar su intención de de 1500 metros en menos de tres metros sobre el nivel del mar. patrocinar un premio mucho mayor minutos. El vencedor tendría que Kanellopoulos, al igual que Icaro, para el primer avión de propulsión lograr un promedio de 32 kilómetros acabó cayendo al mar Egeo, a causa humana que repitiese la hazaña de por hora. Pero esta vez la carta que de una racha de viento que le arrancó Blériot. Tal anuncio lanzó al equipo  jugaba el equipo de MacCready fue el aguilón de cola. Logró posarse en de MacCready hacia el desarrollo de matada por el  Monarch B , la innova- las olas a sólo diez metros de su desun aparato capaz de volar largas dis- dora creación de unos advenedizos, tino. tancias. El vehículo, bautizado Gos- estudiantes del Instituto de TecnoloNo obstante, una nueva generación de aventureros se está acercando samer Albatross , era una esbelta y gía de Massachusetts. elegante reproducción del Condor ; Quedan todavía más de 100.000 rápidamente a este récord. Trescienincorporaba materiales compuestos libras en premios ofrecidos por Kremer tos estudiantes universitarios volunavanzados y líneas aún más aerodiná- en espera de que alguien los reclame: tarios y cien profesionales de la micas, pero no ideas nuevas. El e quipo una bolsa de 50.000 libras para el industria trabajan desde hace tiempo de MacCready lo desarrolló tan rápi- primer avión de propulsión humana con el propósito de ensamblar un damente que cuando se abrió oficial- capaz de realizar un complicado y avión de propulsión humana llamado mente la competición de Kremer el maratoniano circuito de 40,5  Raven, que bien pudiera ser el más  Alba tross   llevaba ya seis meses de kilómetros; 10.000 libras para un refinado de los aviones de este tipo  vuelos. Allen volvió a hacer volar un hidroavión de propulsión humana; y  jamás concebido. Si todo va bien, en avión de MacCready el 12 de junio de 50.000 por un avión capaz de volar algún momento del invierno de 1998 1979 y realizó una hazaña histórica: aunque sople un viento muy ligero, en el Raven superará en más de 45 kilóluchando contra un viento contrario lugar del aire en calma chicha que metros y en más de una hora de vue lo que añadió al vuelo una hora más de normalmente se requiere. Hasta la las marcas conseguidas por Kanellas previstas, se impulsó a través de fecha han sido casi un centenar los lopoulos. Paul R. Illian y Heather A. Constantino, de Boeing, son los directores del equipo de ingenieros que se ofrecieron voluntarios para diseñar esta maravilla de la técnica. Las estructuras de Raven que han de soportar cargas están construidas con grafito de gran resistencia y trabajadas con precisión. El revestimiento y la hélice se han fabricado por la técnica de emparedado, con superficies de resistente grafito y relleno de espuma. Sus alas tienen la impresionante envergadura

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3. AIRGLOW  es uno de los vehículos que vuelan solamente con fines de investigación. Sus instrumentos están diseñados para desvelar las peculiaridades aerodinámicas con que se tropiezan los aparatos que vuelan a velocidades extremadamente bajas.

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4. EL AVION RAVEN  (cuya representación simulada se ofrece a la izquierda ) intentará realizar un vuelo continuo de 160 kilómetros, con una duración de unas 5 horas. Tiene una envergadura de 35 metros y es el avión más grande de propulsión humana jamás construido. Sus proyectistas utilizaron abundantemente las modelizaciones por ordenador (abajo) para conseguir el rendimiento óptimo de un aparato que ha de volar con una potencia de sólo unos 300 watt.

de 35 metros. La superficie alar es de unos 33 metros cuadrados, pero Raven no pesa más que unos 34 leves kilogramos, equivalentes al peso de todos los cojines que lleva a bordo un Boeing 777. Su piloto automático, diseñado a la medida, se encargará de gobernar el timón y los elevadores, sus únicas superficies de control. El  Raven debería mantener una altura de crucero de unos seis metros a más de 32 kilómetros por hora. Mientras que  Raven   se encamina hacia la gloria, se están construyendo otros aviones por razones puramente científicas, con el fin de comprender mejor la forma de vuelo de tales aparatos a velocidades tan lentas (los  julio de 1997, alcanzando los 21,8 kiló- atribuye buena parte del éxito de su físicos prefieren hablar de “bajos metros (70.000 pies). Los nuevos aero- compañía en este campo a la experienReynolds”, por el número de Reynolds, planos solares ampliarán los 30 metros cia adquirida por su personal mienque cuantifica los flujos de los fluidos de envergadura del  Pathfinder hasta tras corría tras sus frágiles artilugios sobre los cuerpos). John McIntyre, de unos asombrosos 67 metros, por lo que  voladores. la Universidad de Cambridge, perte- será mayor que la de casi todos los nece a un reducido y dedicado grupo aviones. Estos vehículos podrían elea tentación de Icaro seguirá, sin duda, inspirando a nuestros futude investigadores que explora siste-  var el récord de altura hasta 30,5 máticamente todos los aspectos de la kilómetros (100.000 pies) y, a una alti- ros ingenieros durante las próximas aerodinámica de estas máquinas. tud algo menor, servir a modo de saté- generaciones. El reto de acercarse  Airglow, el avión actual de McIntyre, lite para pobres, pasando meses de cada vez más a los límites absolutos se propone analizar aspectos sutiles observación de la Tierra y el firma- de la capacidad humana vincula la del rendimiento del aeroplano. McIn- mento mientras rondan por la estra- teoría y la dura realidad con un vigor tyre, que es curtido veterano en la tosfera, movidos de día por energía imposible de conseguir en ningún investigación del vuelo propulsado por solar y por baterías durante la aula, obligando a que los ingenieros el hombre, vuela en él siempre que noche. piensen de forma revolucionaria y no tiene ocasión. E insiste en que resulta Por asombrosa que pueda parecer evolutiva. Los esfuerzos de estos jóvefácil comprender por qué algunas per- esta posibilidad, es probable que los nes técnicos por acercarnos al antiguo sonas sienten tal pasión por la avia- historiadores del siglo  XXI   concedan sueño de Icaro afinan y pulen las desción de propulsión humana, ya que es más importancia a lo que el vuelo de trezas necesarias para lograr que un mundo de casos extremos, en el que propulsión humana ha enseñado en el todos tengamos una vida mejor. todo ha de ser optimizado y perfeccio- suelo que a sus hazañas en el aire. nado al máximo. Se encuentra uno Mientras se buscaba la forma de frente a un avión que puede sostenerse almacenar energía a bordo de un avión BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA con la mano y que vuela con la potencia de propulsión humana —mediante MAN-POWERED AIRCRAFT. Don Dwiggins. necesaria para encender una bombi- una batería cargada por el pedaleo del Tab Books, 1979. lla, pero que tiene la envergadura de piloto— el equipo de MacCready logró GOSSAMER O DYSSEY: THE TRIUMPH OF HUMAN-POWERED FLIGHT. Morton Grosun aparato de línea. comprender la forma de usar con efiser. Houghton Mifflin, 1981. cacia potencias eléctricas muy reduciV UELO DE PROPULSIÓN HUMANA. Mark asi ha llegado ya la hora de las das. Entre los resultados técnicos Drela y John S. Langford en Investigaaplicaciones de vehículos tan derivados de ello se encuentra una ción y Ciencia, n.o 112, páginas 64-71, extremos. Con la pericia adquirida con serie de automóviles eléctricos que enero de 1986. aviones de propulsión humana, el  AeroVironment, la compañía de MacSe puede ver información sobre el proyecequipo de MacCready ha desarrollado Cready en Pasadena (California), deto Raven en http://mars.sonoma.edu/ Raven. el  Pathfinder, un avión no tripulado, sarrolló para General Motors en 1989. Existe información sobre el Birdman Rally movido por energía solar, que estable- El Impact es un automóvil totalmente Internacional de Japón en http://www. ció un nuevo récord de altura para eléctrico, que se vende actualmente nasg.com/bm=e.html. aviones de propulsión por hélice en con el nombre de EV1. MacCready

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Paseos por el espacio T. K. Mattingly  Los adelantos técnicos pudieran conseguir que los cohetes del siglo próximo funcionasen de modo muy semejante a los aviones actuales, lo que reduciría a la décima  parte los costes de los vuelos espaciales.

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los cuarenta años del primer espía SR-71 y el sigiloso caza F-117,  vuelo en torno de la Tierra de entre otros, grupo al que se encargó la un satélite artificial, el Sput- construcción de un cohete suborbital nik, las actividades desarrolladas en de tamaño reducido, al que se llamó el espacio lo invaden todo. Los satéli-  X-33, capaz de poner a prueba muchos tes de comunicaciones transmiten de los conceptos necesarios para conscontinuamente mensajes por todo el truir un vehículo lanzador de ese planeta, los sensores en órbita emiten género. Tal nave debería despegar las mediciones detalladas que reali-  verticalmente, alcanza r la órbita con zan de la superficie terrestre y ya se un solo juego de cohetes propulsores ha comenzado a explorar el sistema y regresar a la Tierra en aterrizaje solar con naves robotizadas. horizontal. Pero todavía estamos lejos de valoSi no se tropieza con obstáculos técrar cabalmente las posibilidades de nicos o económicos insalvables en la los vuelos espaciales. Hay quienes construcción y el gobierno del vuelo sueñan desde hace tiempo con gran- del X-33, se acometerá la construcción des laboratorios orbitales y expedicio- de un vehículo espacial de finalidad nes a los planetas más lejanos del comercial —llamado VentureStar— sistema solar, mientras que otros per- que aplicará los mismos principios ciben expectativas de lucro en el para situar en órbita grandes cargas transporte de viajeros y mercancías útiles (incluso astronautas). Llegado por el espacio. No cabe duda de que la ese momento, que no estaría más allá calidad de vida general mejoraría si de los comienzos del siglo XXI, la puesta dispusiéramos de redes espaciales de en órbita de personas y de cargamencomunicaciones y de seguimiento que tos puede que no costase más que la resultasen económicas. décima parte del precio actual. La razón principal del retraso actual frente a tan seductoras posibilidades ¿Por qué es tan caro? es la gran complejidad y el enorme coste que supone la salida al espacio ara comprender la forma en que el con los medios disponibles, que son los cohetes desechables y el transborda X-33 pueda inaugura r una vía dor espacial. A los precios actuales, más económica hacia el espacio hay poner en órbita una copia de esta que saber por qué cuesta tanto hoy un revista costaría entre 200.000 y lanzamiento. Parte de las dificultades 800.000 pesetas, mientras que su provienen de las inalterables leyes de transporte en avión a cualquier país la física. Colocar un satélite en órbita del mundo solamente requiere unos exige que el cohete sobrepase casi por pocos miles. completo la atmósfera y además Hace varios años que la NASA  estu- imprima a su carga una velocidad dió diversas maneras de allanar estas horizontal suficiente para que no barreras económicas. El resultado fue caiga de nuevo a la superficie terrestre. que la mejor solución consistía en el La velocidad horizontal requerida desarrollo de un vehículo de lanza- para describir una órbita normal de miento relativamente sencillo y reuti- 185 kilómetros de altura es de unos lizable en su totalidad. Se formó 27.000 kilómetros por hora (casi ocho entonces un equipo industrial dirigido kilómetros por segundo), por ejemplo. por la misma división de Lockheed Sumando las energías potencial y Martin que había proyectado el avión cinética necesarias para alcanzar esa

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1. VENTURESTAR será un vehículo lanzador enteramente reutilizable que realizará vuelos espaciales ordinarios en el siglo  XXI. Despegará verticalmente y situará en órbita una gran carga útil de materiales o personas, tras de lo cual volverá a la atmósfera y aterrizará en horizontal. A diferencia del transbordador espacial o de los diversos lanzadores desechables actualmente utilizados, alcanzará la órbita con una sola fase de cohetes propulsores.

2. EL AVION SIN ALAS X-24A, construido en los años sesenta, se concibió como cuerpo sustentador para utilizarse en no llega a treinta vuelos de prueba. Ayudó a perfilar los rasgos aerodinámicos fundamentales del VentureStar y de su precursor, el X-33.

abandonan la tobera antes (a ), se desperdicia energía de expansión que no aprovecha al vehículo (amarillo) . Como el vehículo lanzador pasa la mayor parte de su tiempo os motores de cohete tradicionales emplean una tobera cama gran altura sobre la Tierra, donde la presión atmosférica es paniforme para mantener confinados los gases de escape muy baja, la consecución de un gran rendimiento entraña el en expansión y dirigir su movimiento en sentido de retroceso. Para conseguir el máximo de empuje, los gases tienen que salir buen aprovechamiento de la expansión, es decir, unos cohetes provistos de ampli as toberas. Pero, a nivel del mar (b) , los gases de la tobera tras haberse expandido en la medida suficiente para se expandirían tanto en esas grandes campanas que su presión llegar a una presión igual a la de la atmósfera circundante. Si caería muy por debajo de la atmosférica (flechas ). El flujo de escape tendería a separarse de las paredes de la tobera, creando así peligrosas tensiones (rojo ). Esta es la razón de que cada una de las fases de un lanzador multifase disponga de toberas acampanadas de los tamaños adecuados a las altitudes en que vayan a funcionar. Para proyectar un motor único que trabaje en condiciones seguras y eficaces durante todo el trayecto desde el nivel del mar hasta el vacío espacial, los ingenieros de la empresa Rocketdyne idearon una novedosa configuración en los años sesenta. En esencia, suprimieron la mitad de las toberas típicas del cohete, desviándolas hacia adentro y formando así en el centro una rampa o “punta de lanza”. Como los gases de escape están en contacto con la atmósfera, en las altitudes bajas su expansión está limitada por la presión reinante mientras se expulsan por la rampa, cuya forma está concebida para retrodirigir el flujo de escape (c ). Cuando la nave se encuentra en el vacío espacial, los gases de escape procedentes LA PRUEBA DE ENCENDIDO de un motor lineal en punta de lanza se realizó en de las cámaras de combustión dispuestas el Laboratorio de Campo Santa Susana de Rocketdyne en California a comienzos en torno de la rampa central se expanden hasta su límite natural y se mezclan en el de los años setenta.

Un cohete de ida y vuelta

L

80

TEMAS 13

altura y esa velocidad con las inevita- tareas esenciales: conseguir un bles pérdidas que se producen en una máximo rendimiento de la propulsión trayectoria de lanzamiento típica, se y reducir al mínimo la cantidad de llega a una energía bruta enorme. La masa que ha de acelerarse. Pero ni energía que se gasta en poco más de siquiera los más denodados esfuerzos ocho minutos para situar en órbita un por mejorar el rendimiento y reducir transbordador espacial permitiría que la masa han podido llegar al umbral un automóvil corriente recorriese necesario para alcanzar la velocidad millones de kilómetros. orbital con un solo juego de cohetes El coste de los agentes propulsores propulsores. Esta hazaña requiere que transmiten esta energía (que sue- que cerca de un noventa por ciento del len ser queroseno y oxígeno e hidró- peso del vehículo se asigne al combusgeno líquidos) no es, sin embargo, lo tible propulsor. Para conseguir veque más preocupa. Mucho mayores hículos de lanzamiento prácticos ha son los gastos que conlleva la práctica habido que utilizar dos o más fases actual de construir lanzadores com- separadas, cada una dotada de motoplejos y muy perfeccionados para no res y agente propulsor propios. utilizarlos más que una vez. La razón El éxito de este procedimiento “por de este aparente despilfarro hay que fases” radica en que permite desprenbuscarla en los principios básicos de derse de segmentos del vehículo en la técnica de los cohetes. ruta, con lo que se obtiene una gran La carga útil que puede transportar  ventaja. Levantar del suelo con rapiun vehículo lanzador depende en gran dez un vehículo lanzador y hacerlo medida de las prestaciones de sus atravesar la parte más densa de la motores y de la relación entre los pesos atmósfera (de manera que se consiga del agente propulsor (combustible) y la velocidad horizontal sin excesivo la estructura. Al diseñador de cohetes rozamiento atmosférico) requiere espaciales le incumben pues dos unos motores de gran potencia y uno s

centro, quedando atrapada en medio una “burbuja aerodinámica” (d ). Esta disposición sesgada asegura la retroexpulsión correcta de los gases. Y la burbuja aerodinámica (rellena de una pequeña cantidad de gas bombeada desde el motor)

desempeña la misma función que una punta de lanza larga y maciza, razón por la cual esta combinación de propulsores y rampas se conoce como “punta de lanza aérea” (aerospike ). —T. K. M.

GRAN ALTITUD

BAJA ALTITUD

a 

b 

LA EXPANSION INSUFICIENTE de los gases de escape en las toberas de campana ocasiona un rendimiento bajo. d 

LA EXPANSION EXCESIVA de los gases de escape en las toberas de campana puede ser peligrosa. c 

BURBUJA DE GAS

EL FUNCIONAMIENTO A GRAN ALTITUD del motor en punta de lanza conserva su eficacia porque la expansión lateral de los gases de escape se regula mediante su reacción contra la rampa.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

EL FUNCIONAMIENTO A BAJA ALTITUD de una cámara de combustión en punta de lanza se apoya en la rampa central para retroexpulsar todos los gases de escape.

enormes depósitos de combustible para alimentarlos. Pero estos motores y depósitos serán excesivos al llegar a altitudes superiores, en las que se necesita mucha menos fuerza impulsora para acelerar el vehículo a un ritmo tolerable. Dejando caer estos pesados componentes y utilizando en las fases superiores del vehículo elementos de tamaño más apropiado puede reducirse al mínimo la masa que ha de acelerarse hasta alcanzar la órbita. Utilizar fases o etapas separadas ofrece también otras ventajas. Resulta que los motores de un cohete tienen su rendimiento máximo cuando los gases de escape salen por la tobera a la presión atmosférica reinante. En altitudes bajas, donde la presión es grande, este efecto favorece una tobera corta, mientras que en la enrarecida atmósfera superior será más eficaz una tobera larga. La descomposición en fases permite, pues, utilizar toberas de escape cuyo rendimiento sea bueno aunque la nave vaya atravesando capas de aire cada vez más tenues. La introducción de múltiples fases permitió fabricar cohetes con los mismos materiales utilizados por los aviones contemporáneos y sigue utilizándose en todos los vehículos lanzadores, incluido el transbordador espacial. En resumen, que hizo factible el transporte espacial. Pero lo cierto es que esta técnica obliga a desechar en cada vuelo equipos muy costosos. Y por si fuera poco, cada misión que se emprende con ese tipo de lanzador desechable debe ser la culminación de un proceso de trabajo intenso en el que se comprueban una y otra  vez todos los detalles del vuelo. Estos cohetes han de tener un funcionamiento irreprochable, ya que con el fin de reducir el peso innecesario ningún componente, salvo los más ligeros, tiene mecanismos de respaldo de emergencia. Son numerosas las piezas que tienen que soportar esfuerzos muy próximos a los límites permisibles, también por ahorro de peso. Cerca de la mitad del coste de un  vehículo lanzador desechable puede imputarse al gran número de revisiones y de pruebas exhaustivas necesarias para garantizar que ese vuelo, singular y único, se desarrollará exactamente de la forma prevista. Se suponía que la construcción del transbordador espacial, en el que abundan los componentes reutilizables, iba a suprimir gran parte de los gastos en que incurren los lanzadores desechables. Pero la reutilizabilidad crea por su parte otra serie de proble-

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mas, los derivados de devolver con nica, el transbordador espacial y los suavidad a la Tierra todo lo que ante- diversos lanzadores desechables que riormente se aceleró hasta ponerlo en hoy vuelan pueden calificarse como órbita. El período crítico del transbor- resistentes y eficaces. Pero comparadador empieza por debajo de unos 100 dos con las flotas de aeronaves que kilómetros de altitud, cuando la atienden la aviación comercial, estos atmósfera frena progresivamente la  vehículos espaciales resultan frágiles, nave en su senda de planeamiento inflexibles y extraordinariamente coshacia el lugar de aterrizaje, proceso tosos. Los aviones aterrizan, cambian en el que se ha de disipar gran canti- de carga, reponen combustible y vueldad de energía térmica sin que se fun-  ven a volar en cuestión de horas, miendan ni chamusquen los materiales que tras que la nave espacial necesita recubren el vehículo. Para que pueda meses para realizar esas tareas y los  volar y aterriz ar, la nave espa cial nuevos cohetes desechables tardan un tiene que disponer además de alas, de año en fabricarse. Si los aviones se superficies de regulación y de instru- construyeran y utilizaran de ese mentos de aterrizaje. mismo modo, el transporte aéreo sería  Y el transbordador, pese a ser una prohibitivo para casi todo el mundo. maravilla de la ingeniería, ha de ser Mientras el proceso de situar cohetes revisado y reacondicionado minucio- en órbita no imite el funcionamiento samente después de cada viaje. Las ordinario de una aeronave, el transbombas que distribuyen el oxígeno porte espacial estará, por su excesivo líquido y el combustible a los motores coste, reservado a misiones muy señaprincipales sufren un esfuerzo muy ladas. intenso durante el lanzamiento y necesitan una atención constante. Puede que haya También requiere un escrupuloso alternativas examen, frecuentes reparaciones e impermeabilización el enlosado cerámico que aísla la nave del calor geneué puede hacerse para rebajar rado en el regreso a la atmósfera. el coste del transporte espacial Cada vuelo exige además que se fiable? Una solución atractiva consisfabrique un nuevo depósito exterior tiría en desarrollar un vehículo lanzade combustible y que se recuperen los dor enteramente reutilizable de una cohetes aceleradores del lugar del sola fase, que podría llamarse orbitaocéano en que hayan caído. Estos ace- dor monofase (single-stage-to-orbit , leradores se han de recargar luego de SSTO), y que volaría de modo muy combustible sólido, tienen que volver semejante a un avión de línea. Es lo a ensamblarse y han de pasar por una que será el VentureStar. Si este ambirevisión exhaustiva. Todo este traba jo cioso proyecto puede acometerse ocupa a miles de técnicos especia- actualmente es porque las mejoras en lizados. el rendimiento de la propulsión y en Considerando su complejidad téc- los materiales compuestos de peso

¿Q

ligero permiten concebir una nave espacial monofase reutilizable al cien por cien. Para lograr un rendimiento máximo de la propulsión, los proyectistas de Lockheed Martin han decidido adoptar una configuración inusual del motor, llamada lineal en punta de lanza, propuesta inicialmente por Rocketdyne en los años sesenta. A diferencia de los cohetes empleados en los lanzadores actuales, en los que una tobera campaniforme regula la expansión de los gases del escape, en éste se despiden a través de una rampa central. Por no estar encerrados en la tobera, pueden expandirse a la presión atmosférica exterior al tiempo que chocan contra la rampa. Esta disposición permite que el motor trabaje con rendimiento casi máximo a cualquier altitud ( véase el recuadro ). Otra de sus ventajas es su ubicación en la parte trasera del vehículo, disposición que permite utilizarlos en alguna medida para dirigir la nave, acelerando uno u otro para variar su potencia propulsora. El manejo de la dirección de los lanzadores actuales exige que los motores se coloquen en el centro y que estén dotados de una suspensión por balancines, mecanismo complejo, pesado y costoso que ajusta por medios físicos la orientación del motor. La supresión de los balancines disminuirá las cargas de tracción concentradas en una pequeña parte de la estructura y reducirá el peso total. El uso generalizado de materiales compuestos también recortará el peso del VentureStar. Si los depósitos de combustible y los principales compo-

50 ALTO    )    S 45    A    C    I    T    U    A    N 40    S    A    L    L    I    M    (    D    U    T    I    T    L    A

TRANSBORDADOR ESPACIAL

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   O    T    N    E    I    M    A    T    N    E    L    A    C    E    D    E    C    I    D    N    I

VENTURESTAR

30

90

80

70

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   )    S    O    R    T    E    M    O    L    I    K    (    D    U    T    I    T    L    A

BAJO 50 25 500

1000

1500

2000

TIEMPO TRANSCURRIDO DURANTE LA REENTRADA ( SEGUNDOS)

3. EL PERFIL DE REENTRADA en la atmósfera del cuerpo sustentador VentureStar diferirá radicalmente del que ahora sigue el transbordador espacial. Al disponer de una mayor relación entre fuerza aerodinámica y peso, el VentureStar

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podrá quedarse un tiempo relativamente largo en el aire sutil de las grandes alturas. El calentamiento originado por la reinserción atmosférica será así más prolongado y mucho menos intenso que el del transbordador.

TEMAS 13

FORMA DEL CUERPO SUSTENTADOR

SUPERFICIES DE MANDO DE ACCIONAMIENTO ELECTRICO

LOSETAS METALICAS DE PROTECCION TERMICA FUSELAJE DE MATERIAL COMPUESTO

MOTORES INTEGRADOS EN PUNTA DE LANZA

DEPOSITOS DE COMBUSTIBLE DE MATERIAL COMPUESTO

4. EL PROTOTIPO X-33 probará varios componentes decisivos para el éxito del VentureStar, incluyendo los motores lineales en punta de lanza, los depósitos del agente propulsor, hechos de materiales compuestos, los mecanismos eléct ricos de gobierno del vuelo y las losetas cerámicas de protección térmica.

ESTRUCTURAS TERMICAS DE TITANIO

nentes de la estructura se fabrican con tura con aislamiento protector, lo que ral del VentureStar, quedan muchos materiales de fibra de grafito en lugar permitirá sacar partido de materiales detalles del proyecto por elaborar y de aluminio, el peso en vacío del termorresistentes que duren más y perfilar antes de que pueda acome vehículo puede disminuir alrededor pesen menos. terse la construcción de esta nave del 15 por ciento. Aunque esta reducConseguir reducciones de peso espacial. Muchos de ellos podrán refición parezca modesta, cada kilogramo notables sin sacrificar la resistencia narse mediante modelos de simulade peso suprimido en la carga puesta ni la vida útil constituye un impresio- ción por computador que reflejen el en órbita disminuye automáticamente nante desafío técnico para los proyec- comportamiento de los nuevos dispoen casi ocho kilogramos la cantidad tistas de cualquier vehículo lanzador sitivos y estructuras, pero no hay de combustible propulsor que ha de monofase. Pero lo que se puede gana r mejor manera de probar las ideas y las transportar el cohete. A menos com-  va mucho más allá de los sencillos simulaciones informáticas que la de bustible el depósito será más pequeño, ahorros en costes y en complejidad: la construir y hacer volar de verdad a un lo que a su vez conlleva una nueva nave espacial monofase tendrá todos prototipo: el X-33. reducción de peso en la estructura, y sus motores en marcha antes del desasí sucesivamente. El resultado final pegue, con lo que se realizará una Ensayo general del proceso es que el ahorro inicial de prueba funcional completa de cada un kilogramo en la estructura cul- grupo motor de a bordo antes de que mina en un cohete que pesa unos 40 el vehículo comience a ascender, lo l X-33 medirá poco más de 20 mekilogramos menos en la rampa de lan- que la hará inherentemente más tros de longitud, aproximazamiento. segura que un cohete multifase. damente la mitad del tamaño del El VentureStar pudiera ganar en  Y por si fuera poco, un vehículo lan-  VentureStar propuesto, y no transligereza a otros proyectos debido tam- zador de este tipo tendrá que desace- portará tripulación ni carga útil. Su bién a que su forma —llamada cuerpo lerar sus motores al poco tiempo del misión se ceñirá a probar el funciosustentador— genera una notable despegue (pues de otro modo la estruc- namiento de un cuerpo sustentador sustentación aerodinámica. Una nave tura y la carga útil no podrían sopor- propulsado por motores en punta de ligera puede quedarse más tiempo en tar la fuerza ejercida por la acelera- lanza. El X-33 despegará de la Base altitudes relativamente elevadas ción). Durante la mayor parte del  Aérea de Edwards en California hacia cuando empieza a desacelerar al tiempo habrá un gran exceso de capa- el año 2000 y acelerará en sentido entrar en la atmósfera. El tenue aire cidad motriz disponible. Por ejemplo, ascendente durante varios minutos de esas regiones la calienta relativa- en el momento de la inserción en antes de parar sus dos motores. mente poco, por lo que el calor repen- órbita, los motores estarán funcio- Planeará después a una altura tino generado al regresar de la órbita nando muy desahogadamente a un 30 máxima de unos 73 kilómetros y desserá menor que en una nave compacta por ciento de su fuerza impulsora cenderá a la Tierra, penetrando en la como el transbordador espacial. La máxima. Cabe entonces esperar que parte más densa de la atmósfera para forma de la onda de choque creada en el VentureStar soporte sin contra- deslizarse luego hacia un lugar de torno a un cuerpo sustentador durante tiempos el paro de uno de sus motores, aterrizaje adecuado, a cientos de kilóla reentrada contribuye también a que pues bastará con acelerar los restan- metros de distancia. Aunque no llesea mínima la superficie sometida a tes para compensar la pérdida. gue a colocarse en órbita, pues no temperaturas extremas. Por eso habrá Pese a las grandes promesas de alcanzará más que la mitad de la menor necesidad de revestir la estruc- futuro que encierra el concepto gene-  velocidad requerida, su rápido retorno

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PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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le someterá realmente a grandes esfuerzos, ya que penetrará en la atmósfera con una pendiente muy pronunciada. La protección térmica del X-33 consistirá en un revestimiento de losetas metálicas termorresistentes, en vez de las baldosas cerámicas que ahora recubren la cara inferior del transbordador. Estas losetas metálicas (que ya se han probado en algunas partes del transbordador) necesitarán mucho menos mantenimiento que las cerámicas. El X-33 probará una variada gama de “estructuras térmicas” de titanio, capaces de aguantar grandes calores aunque sin llegar a las calcinantes temperaturas de las baldosas cerámicas. El X-33 servirá también como banco de pruebas para los depósitos de combustible, fabricados de ligeros compuestos de grafito y festoneados con múltiples lóbulos, configuración que nunca se ha ensayado en un cohete en vuelo. Otra innovación que se probará en él es el uso de actuadores eléctricos de alta tensión para las superficies de control del vuelo (que deberían ser más fáciles de mantener que los dispositivos hidráulicos habitualmente empleados). El X-33 es digno miembro de una larga serie de vehículos experimentales precursores que luego dieron paso a otra serie de aviones y vehículos espaciales operativos. La descendencia del X-33 —el VentureStar y sus primos del siglo  XXI— seguirán muy probablemente una evolución parecida. Estas naves espaciales y sus futuras sucesoras terminarán por equipararse a los trenes, a los coches y a los aviones, medios de transporte ahora considerados habituales, pero que inicialmente resultaron exóticos, caros y de escasa utilidad, a pesar de lo cual terminaron por popularizarse y por cambiar la vida de la mayoría de la gente.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA I NTERNATIONAL R EFERENCE G UIDE TO S PACE L AUNCH S YSTEMS. Steven J. Isakowitz, AIAA Press, Washington, D.C., 1995. THE H ISTORY OF D EVELOPING THE N ATIONAL SPACE TRANSPORTATION S YSTEM. Segunda edición. Dennis R. Jenkins. D. R. Jenkins, Indian Harbor Beach, Fla., 1996. Puede obtenerse más información sobre el X-33 en la dirección de Internet http://  stp.msfc.nasa.gov/stpweb/x33/x33home.html.

84

TEMAS 13

Mar

Los microsubmarinos se hacen a la mar Graham S. Hawkes Pequeños, maniobrables y autónomos, estos minúsculos sumergibles puede que algún día lleven a los seres humanos al fondo del mar 

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os océanos cubren dos tercios de formidable valor de 1200 atmósferas la Tierra y albergan gran parte (unos 1125 kg por centímetro cuade la vida de nuestro planeta. drado) a la mayor profundidad. El La capacidad humana para disfrutar Trieste  necesitó por ello un casco de de ese vasto ámbito sumergido es tre- acero muy resistente, esférico y pesado mendamente limitada. Los buzos con para llegar a las grandes profundidaescafandra autónoma apenas si ras- des oceánicas, casco que, a su vez, pan la superficie, pues los 50 metros a requería unos grandes tanques de un los que llegan no son más que 1/225 líquido liviano para conseguir flotabidel trayecto hasta el fondo oceánico lidad. La resistencia hidrodinámica más profundo. Hay actualmente media del agua impide además el movimiento docena de naves sumergibles envejeci- de los vehículos a las velocidades que das que pueden llevar personas hasta harían practicable el transporte un poco más de medio camino y sólo sumergido a grandes distancias. Los unas pocas sondas y cámaras robóticas sumergibles actuales son tan lentos pueden avanzar más. El batiscafo pilo- que tardan horas en sumergirse unos tado Trieste  sondeó una vez en 1960 cuantos kilómetros, lo mismo que en los 11.275 metros de la Fosa de las emerger, necesitando ser transportaMarianas, pero actualmente sólo el dos, atendidos y desplegados desde un  vehículo robótico japonés Kaiko puede barco nodriza. llegar tan hondo. Tratando de salvar estas dificultaLo que dificulta la exploración de des, la mayoría de los investigadores las profundidades marinas y hace tan dedicados a la exploración de los ajeno a nosotros ese reino es una pro- mares profundos han preferido las piedad fundamental del agua: su gran naves robóticas a los sumergibles tridensidad. La presión aumenta lineal- pulados. Sondas estacadas, llamadas mente con la profundidad hasta el  vehículos de dirección remota (VDR),

y vehículos de pequeño tamaño, mandados por ordenador y propulsados por baterías (vehículos subacuáticos autónomos, VSA), pueden manejarse desde cualquier barco adecuado. Son además relativamente baratos y no comportan riesgos para quienes los manejan. Lo cierto es que los VDR se han generalizado tanto entre las compañías petrolíferas marinas que las fuerzas económicas podrían no tardar en provocar la extinción de los sumergibles tradicionales. Que la humanidad perdiese por completo su capacidad de explorar personalmente las profundidades marinas sería una desgracia. Muy al margen de la cuestión de que ciertas tareas submarinas pueda hacerlas mucho mejor una persona destacada al lugar, esa pérdida sería un revés para el espíritu de aventura humano. Estas razones inducen a pensar que merece la pena el desarrollo de un tipo mejor de sumergible de profundidad, no para desplazar a los VDR ni a los VSA, sino para ofrecer una posibilidad complementaria in situ a quienes la deseen.

Deep Flight

E

l programa  Deep Flight   (literalmente ‘vuelo profundo’) es un intento de salvar las limitaciones existentes y desarrollar una generación de sumergibles tripulados ligeros que puedan funcionar económicamente y

ESTROBOSCOPIO SONAR DE BARRIDO LATERAL LASTRE DE EMERGENCIA

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ALTIMETRO

LUZ

ESTABILIZADOR VERTICAL ALETAS PROTECTORAS

1. EL SUMERGIBLE EXPERIMENTAL (vista lateral en esta página; vista en  planta en la siguiente ) reduce su tamaño y aumenta su maniobrabilidad gracias a determinadas innovaciones y a técnicas adaptadas de otros vehículos. Proyectado por el autor y apodado  Deep  Flight I , este submarino de 3,5 metros de eslora puede llevar a su piloto hasta mil metros de profundidad.

TEMAS 13

CUPULA ACRILICA

PANTALLA FRONTAL

PANTALLA INSTRUMENTAL DIGITAL DE RESERVA SONAR DE PROA

ACONDICIONADOR DE AIRE

PILOTO

DEPOSITO DE OXIGENO

ALA INVERTIDA LUZ

ALERONES BATERIAS

ACTUADOR DE GOBIERNO

CASCO RESISTENTE COMPUESTO DE VIDRIO Y EPOXIA

SUPERFICIES DE GOBIERNO

PROPULSOR

1

2 

3 

4 

con independencia de las flotas de accionan un sistema de varillas. El investigación y comerciales. Nosotros morro acrílico transparente se construimos el Deep Flight I  exclusiva- extiende hasta detrás del campo visual mente como un vehículo experimental del piloto, de modo que, sin ninguna para evaluar los conceptos técnicos con estructura visible, se produce el efecto  vistas a mejorar el rendimiento hidro- mágico de volar bajo el agua. dinámico y a ensayar otros sistemas Una dificultad importante fue la de clave que podrían reducir el casco del comprimir la instrumentación de sumergible al tamaño de un microsu- modo que cupiera en el muy limitado mergible. Guiados por lo aprendido de espacio disponible, dificultad que fue ese prototipo, actualmente estamos resuelta por la revolución de los trabajando en el proyecto del  Deep mi croprocesadores. Bastan unos  Flight II , una embarcación más prác- cuantos conmutadores para conseguir tica y posiblemente capaz de llevar a unos mandos esencialmente ilimitauna persona hasta el fondo del mar dos, mientras que los montones de más profundo. indicadores se reducen a unas cuantas La radical diferencia entre un Deep páginas en una pantalla de vídeo.  Fligh t   y un sumergible corriente Pero las viejas técnicas tardan en pudiera parecer inspirada por la morir y el Deep Flight I  tiene dos panlocura, pero realmente es una res- tallas digitales para la instrumentapuesta técnica a la necesidad de ción básica. moverse más rápido bajo el agua. Quizá la diferencia más patente de Como las fuerzas hidrodinámicas nuestra concepción esté en la posición aumentan con el cuadrado de la velo- del único tripulante, que se sitúa boca cidad, y la potencia con el cubo, e levar abajo, hacia adelante y encajado en la velocidad de un sumergible de uno una bandeja antropomórfica, no sena cinco multiplica casi por cien la tado erecto en una silla. Esta disposipotencia necesaria. Como no hay espe- ción parece inicialmente incómoda, ranzas inmediatas de que la potencia pero resulta aceptable para un vehículo de las baterías aumente en esa medida, experimental. Lo que no resulta inmela ganancia en velocidad tiene que diatamente evidente es que ésa es preproceder de la reducción de la resis- cisamente la postura que adoptan los tencia hidrodinámica. seres humanos y otros mamíferos al El Deep Flight I , que puede descen- nadar bajo el agua. No debe sorprender hasta una profundidad máxima de der, pues, que, una vez bajo el agua, la mil metros, se parece más en muchos postura se sienta como natural y aspectos a un traje de buzo de profun- cómoda. Tras haber estado dentro del didad que a un submarino pequeño.  Deep Flight I , deseché enseguida todos Posee una sección frontal reducida y mis proyectos para una nave diferente, los inevitables contorno y alas (o ale- que partían del propósito de ofrecer un tas) aerodinámicos comunes a avio- asiento “adecuado”. Como concesión al nes, pájaros, delfines y ballenas. Al bienestar mental, la posición básica diseñar el  Deep Flight I   descarté la del cuerpo se elevó a unos relajantes característica esencial de batiscafos y 30o en el  Deep Flight II , lo que mansumergibles, un sistema de flotabili- tiene la actitud en una zona no alardad variable que les permite cambiar mante para un tripulante primerizo su peso aparente en el agua y hun- durante los ascensos y descensos. dirse hasta el fondo o flotar hasta la superficie. El Deep Flight I  permanece  Vuelos aún más profundos siempre levemente boyante. Una vez en movimiento, sus alas (configuradas al revés que las de un avión) lo impull diseño hidrodinámico que tan buen resultado da en las aguas san hacia abajo. Las alas móviles de popa responden del manejo. El piloto relativamente poco profundas en las “vuela” con la nave bajo el agua que se mueve el Deep Flight I , ¿lo dará mediante sutiles movimientos de también en las mucho más profundas pequeñas palancas de mando que a las que se destina el Deep Flight II ? Felizmente, sí. La profundidad y la presión adicionales no se combinan 2. DEEP FLIGHT I en su bastidor de transporte y en el momento de cargarlo con la resistencia hidrodinámica, ya en un camión que lo llevará al lugar de que el agua es, a efectos prácticos, botadura (1). El autor entra en el sub- incompresible, por lo que el comportamarino ( 2), que es izado por una grúa ( 3) miento hidrodinámico del vehículo a para ser finalmente depositado en el gran profundidad oceánica es práctiagua ( 4). Una vez sumergido (5), la cúpula acrílica de la nave ofrece una visión camente el mismo que cerca de la sin obstáculos (6). De vuelta a la super- superficie. Pero hay que contrarrestar la creficie (7 ), el submarino espera a ser izado ciente presión sobre el casco. Recurrir por una grúa ( 8).

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TEMAS 13

6 

a un casco de acero común sa crificaría la liviandad y hay razones para creer que existe una alternativa viable. La armada de EE.UU. ha ensayado con éxito cascos de inmersión profunda ligeros hechos de materiales cerámicos nuevos, que poseen el margen de seguridad necesario para la ocupación humana. La información a este respecto perdió recientemente su carácter secreto, lo que podría facilitar su desarrollo comercial. El aumento de la presión pudiera obligar también a que el Deep Flight II  tu viese unos portillones más corrientes que la cúpula de observación acrílica.  Al estar construido con los nuevos materiales cerámicos e incorporar las innovaciones comprobadas en su predecesor, el  Deep Flight II   debería ser una nave útil y extraordinaria. Actuaría dentro de lo que me agrada llamar una “autonomía inteligente” superior a la de las sondas no tripuladas: los VSA no pueden igualarlo en inteligencia (porque son puramente mecánicos) ni los  VDR en autonomía (porque están estacados). Repitamos, no obstante, que el propósito no es crear un sumergible que sustituya a estos tipos de vehículo, sino producir otro que los supere, al ofrecer la posibilidad de viajes humanos a las profundidades. La escasez de fondos para nuevos sumergibles impone que el Deep Flight  II  sea una nave de uso general, capaz de responder a unos requisitos muy  variables. Los microbiólogos de profundidad media, por ejemplo, exigen de él que sea ágil y furtivo, mientras que los geólogos requieren que fun-

cione como una excavadora pesada.  Ante la diversidad e incompatibilidad de las necesidades, el proyecto básico es modular y adaptable; las unidades separadas podrían reconfigurarse en la cubierta de un barco de tres maneras diferentes. Una versión sería una nave monoplaza, de peso y resistencia mínimos, para inspecciones y exploraciones subacuáticas. La segunda consistiría en una pareja de unidades monoplaza unidas, para misiones de exploración en las que uno de los pasa jeros fuese un observador pasivo, no un piloto. El  Deep Fligh t II   podría disponerse en fin como un vehículo de trabajo más pesado, compuesto de dos unidades con un módulo operativo intercalado entre ellas. Estos módulos estarían equipados con propulsores  verticales, permitiendo que la nave se situase como un colibrí sobre el lugar de trabajo. Los sumergibles seguirán teniendo las limitaciones de cualquier otro vehículo y su destino inmediato son las misiones específicas, del tipo de las exploraciones científicas. La única aplicación práctica en el campo de los transportes sería hacer de transbordadores de personal entre instalaciones submarinas y la superficie o para  viajes subm arinos cortos en aguas menos profundas. Lo que estas naves hacen es permitir que se aprecien los océanos de un modo inalcanzable para los vehículos robóticos, ofreciendo esperanzas a quienes deseamos mo vernos dire ctamente y trabaj ar libremente en el seno del más extenso espacio terrestre.

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3. LOS SUCESORES del microsumergible  Deep Flight prometen alcanzar profundidades mucho mayores, acaso más de 11.000 metros. Ofrecerán también la posibilidad de intercalar un módulo operativo entre dos de los vehículos, como muestra esta representación artística.

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

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Buques rápidos del futuro David L. Giles  Los cargueros transoceánicos de nueva concepción doblarán la velocidad de los actuales

1. BUQUES como el que aparece en la ilustración empezarán a transportar carga entre los Estados Unidos y Europa hacia el año 2000. Aprovechando las mejoras en el diseño del casco y la aplicación de sistemas de propulsión de mucha potencia, duplicarán la velocidad de los cargueros tradicionales, logrando que las mercancías de valor crucen el océano Atlántico en unos cuantos días, en vez de tardar semanas, como ahora sucede.

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TEMAS 13

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os buques fueron la forma de transporte más rápida y con mayor capacidad de carga del mundo durante muchos siglos, haciendo posible el intercambio de ideas y de mercancías entre lugares muy distantes. Gracias a las naves griegas, fenicias y vikingas, entre otras, y a los clíperes el comercio creció y se afianzó. El historiador clásico griego Tucídides dijo que quien dominara el mar sería el dueño del mundo.  Y esta sentencia sigue siendo válida aún en nuestros días, pese a la aparición de medios de transporte más rápidos en época relativamente reciente, como son ferrocarriles, camiones y aviones. El comercio internacional ha evolucionado durante este siglo, haciéndose cada vez más dependiente de la diversidad y de la articulación de los medios de transporte existentes. Muchos armadores consideran dicha articulación como un requisito para el aumento de la productividad. Opinan que las necesidades crecientes del comercio internacional obligarán a conseguir

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES

como los perjuicios que representan para el ambiente los óxidos de nitrógeno producidos por los reactores que  vuelan a gran altura. Estas son las razones de que las expectativas de progreso del transporte marítimo hayan dado un gran un transporte más eficaz y mejor sin- paso adelante. Los proyectistas navacronizado que cubra todo el planeta y les utilizan ahora muchas de las llaque, a modo de depósito ambulante, madas técnicas nuevas —relacionapueda suministrar cualquier producto das con los computadores, con la algunas horas después de haber sido industria aeroespacial e incluso con solicitado, en vez de tener que esperar los veleros de la Copa América— para días o semanas para conseguirlo. concebir buques más rápidos y más El eslabón más débil de la actual adecuados. El resultado son unas unicadena de transporte es el buque por- dades con casco y sistema de propultacontenedores, un carguero especia- sión más idóneos, que andan el doble lizado que transporta la carga metida que los cargueros tradicionales. en grandes cajones metálicos. Esto se No debe sorprendernos que los consdebe a que su velocidad, aunque supe- tructores navales hayan sido reacios rior a la de los buques de principios de a enfrentarse al mar con buques de siglo, no difiere mucho de la de un formas nuevas y sistemas de propulhombre corriendo. El transporte sión revolucionarios. El mar es una de aéreo, pese a ser más rápido, tiene el las mayores fuerzas naturales del inconveniente del precio, que viene a mundo. Una leve brisa genera en su ser unas diez veces mayor que el marí- superficie unos pequeños escarceos, timo. Y aunque supere en rapidez a que, por efecto del tiempo y la distancualquier otro medio, la mayoría de la cia, crecen hasta convertirse en olas carga transportada por aire de puerta enormes y de gran energía. Una ola a puerta tarda entre tres y seis días normal oceánica suele tener la altura en llegar desde Europa a un destina- de una casa compuesta de planta baja tario de los Estados Unidos, como con- y dos pisos, de unos 180 m de fachada, secuencia de las demoras que sufre en y se desplaza a una velocidad similar tierra. Los aviones no pueden llevar, a la de un caballo al galope. Las olas por otro lado, más que una proporción de estas características poseen natumuy pequeña de la carga transporta- ralmente una fuerza tremenda. Las ble. El resultado es que muchos pro- que predominan en las rutas del ductos perecederos y diversas mer-  Atlántico norte durante la mitad de cancías sensibles al paso del tiempo, los meses invernales retardan entre con un valor medio de 10.000 dólares un veinte y un treinta por ciento la por tonelada, consumen una buena marcha de un portacontenedores, lo parte de su vida útil en ruta. Hay otras que equivale a una pérdida de velocicircunstancias que concurren contra dad comprendida entre cuatro y seis del aumento del transporte aéreo, nudos.

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FORMACION DE LA OLA DE MARCHA

MONOCASCO

     a       i      c      n      e       t      s       i      s      e       R

MONOCASCO SUTIL

FORMACION DE LA OLA DE MA

MONOCASCO SEMIPLANEANTE

0 0,5 1,0 1,5 2 Relación vel./eslora 0,25

0,5

2. LA OLA DE MARCHA se forma cuando el buque navega. A una determinada velocidad, la longitud de esta ola es igual a la eslora del buque. La ola incrementa su longitud al aumentar la velocidad, lo que a su vez produce un cambio en el asiento del buque. La ola presenta una resistencia muy considerable y el buque es incapaz de remontarla y rebasarla, de modo que el casco queda en el seno entre dos crestas. La velocidad máxima de un buque depende realmente de la eslora y de la forma del casco. Los buques

Un reto marinero

E

l buque tiene que luchar también contra las olas que él mismo produce, incluso cuando el mar está en calma. El casco desplaza el agua de su entorno al navegar, creando vórtices parecidos a los que produce el  viento. Cuanto más rápido sea, más notable es el efecto, hasta dar lugar a la formación de una ola, llamada de marcha, que se mantiene fija en la proa. Esta ola causa problemas iguales a los de las olas grandes producidas por el viento. Si un buque aumenta la velocidad superando la de la ola de marcha, la longitud de ésta crece, de modo que el casco queda situado en el seno existente entre dos crestas sucesivas, con la consiguiente

0,75

1,0

de más eslora son capaces de desarrollar mayor velocidad. A igualdad de eslora, los monocascos sutiles andan más que los buques tradicionales, por cuanto desplazan menos cantidad de agua. En otras palabras, tienen una mayor relación velocidad/  eslora. En los monocascos semiplaneantes — FastShips— la relación velocidad/eslora es todavía mayor, a causa de la forma cóncava de la popa. Esta curva hidrodinámica genera una segunda ola de marcha que reduce los efectos de la primera.

alteración en su asiento y el aumento del calado de popa. Una ola de marcha alargada representa para el buque una resistencia adicional para remontarla. El proyectista naval William Froude dedujo a principios de siglo que la  ve locidad de una ola de marcha depende de la eslora y del volumen del buque que la produce. Sus características globales son similares a las de cualquier ola oceánica generada por el viento, cuya velocidad varía en función de su longitud y su tamaño. Una ola oceánica de 180 m de longitud (600 pies) tiene una altura de unos 8 m y avanza a 31 nudos, por ejemplo, mientras que otra de 275 m de largo (900 pies), con una altura de 11,6 m, lo hace a unos 38 nudos. La velocidad de una

ola o de un buque es, pues, a proximadamente proporcional a la raíz cuadrada de su longitud. La velocidad máxima del buque depende también del volumen de su casco. Todos los proyectistas navales posteriores a Froude han usado la relación velocidad/longitud (velocidad en nudos partida por la raíz cuadrada de la eslora en pies) para determinar el comportamiento relativo de buques de tamaños distintos. Froude observó varios motivos por los cuales la relación velocidad/longitud —eslora— del buque es ligeramente inferior a la de una ola oceánica, que es de 1,25. El más importante, según pudo comprobar, es la resistencia producida por la formación de la ola de marcha. Aunque un carguero

CATAMARAN Relación velocidad/eslora = 2,5

MONOCASCO SEMIPLANEANTE Relación velocidad/eslora = 1,46

MONOCASCO TRADICIONAL Relación velocidad/eslora = 0,87

3. LA TECNICA DEL ANALISIS INFORMATIZADO de la dinámica de fluidos, que los ingenieros navales han heredado de los aeronáuticos, refleja las diferencias de presión a lo largo del casco. Una variación reducida significa menos resistencia y una relación velocidad/eslora mayor. Los catamaranes (arri-

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ba), que son muy ligeros y suti les, presentan muy poca variación de presión. El monocasco semiplaneante (centro) tiene

mucha más manga, es más pesado y su variación de presión es moderada. Los monocascos tradicionales (abajo) presentan en cambio grandes variaciones de presión.

TEMAS 13

LA RESISTENCIA PRODUCE UN ANGULO DE ASIENTO DE 2



CHA

LA RESISTENCIA PRODUCE UN ANGULO DE ASIENTO DE 1,5



LA RESISTENCIA PRODUCE UN ANGULO DE ASIENTO DE 1

FORMACION DE LA OLA DE MARCHA

1,25

moderno de unos 210 m de eslora sea capaz de desarrollar en teoría un andar de 34 nudos, su velocidad óptima real con mar en calma es de unos 23 nudos, lo que representa una relación velocidad/eslora de 0,87. De acuerdo con el criterio de Froude, la velocidad a la que la resistencia de la ola de marcha se hace significativa —en este caso, 23 nudos— representa el non plus ultra, el punto más allá del cual los proyectistas navales no han solido aventurarse. Todavía hoy son muchos los que siguen considerándolo insuperable. La verdad es que un buque normal no puede sobrepasar tal  velocidad sin un aumento enorme de la potencia y del consumo de combustible, necesarios para superar la tremenda resistencia del agua. Pero los buques tradicionales no son la única alternativa. Hace muchos siglos que los vikingos descubrieron una forma de reducir la resistencia a la marcha y conseguir más velocidad. Consistió simplemente en hacer naves longas, es decir, de mucha eslora y poca manga, que producían olas muy pequeñas, lo que les permitía andar más que las de menos eslora, pero de más manga, a igualdad de volumen de casco y de superficie de velamen. Los inconvenientes de las naves longas son el de ser menos estables que las de más manga y el de tener una capacidad de carga más reducida, aunque esto no ha impedido que los proyectistas hayan seguido haciendo buques de guerra y de pasaje con cascos estrechos. La solución fue válida hasta que apareció un nuevo límite de velocidad en alta mar: los 30 nudos. Por encima de ellos los propulsores de los buques grandes empiezan a cavitar, esto es, la presión en la cara de proa de las palas experimenta una brutal caída, hasta el extremo de que el agua entra allí en ebullición, generando vibracio-

PRESENTE Y FUTURO DE LOS TRANSPORTES



1,5

1,75

nes perjudiciales para la integridad del casco.

Superación del límite de velocidad

L

2,0

AUMENTO DE RESISTENCIA POR EFECTO DEL OLEAJE DE PROA 40     S    O    D    U30     N    N    E  ,    D    A    D    I    C20     O    L    E    V

MONOCASCO SEMIPLANEANTE  MONOCASCO SUTIL

BUQUE P ORTACONTENEDORES 

a resistencia a la marcha y la cavitación han obligado a los proyectistas navales a aceptar durante mucho tiempo que los buques portacontenedores estaban condenados a 10  ser lentos. El transporte de grandes 0  1 2 3 4 5 6 7 8 cantidades de carga exige naturalALTURA MEDIA DE LAS TERCERAS OLAS  MAS ALTAS, EN METROS  mente el empleo de buques muy mangudos en relación a la eslora. Esta es FUENTE: Boston Marine Consultants/M.I.T. SWAN Codes  la razón de que hayan sido muy pocos los ingenieros navales que se hayan 4. EL OLEAJE DE PROA causa una disocupado de buscar la forma de minución de la velocidad del buque, aunaumentar la velocidad de los cargue- que en los monocascos semiplaneantes el ros a base de crear cascos más ade- efecto sea menos importante. Cuando las olas típicas del Atlántico alcanzan una cuados o de buscar nuevos sistemas altura de cinco metros (línea de trazos ), de propulsión. Gran parte del sector la velocidad de un buque portaconteneha vivido presa de un aforismo muy dores baja seis nudos y tarda dos días simple: como la carga por mar no más en llegar a su destino (línea azul ). puede ir más deprisa, no es necesario Un monocasco sutil pierde cuatro nudos y el retraso es de algo más de medio día que lo haga. La situación es comparable a la que (línea verde). En cambio un monocasco semiplaneante pierde menos del 2 % de tuvieron que afrontar los proyectistas su velocidad, lo que representa una deaeronáuticos en los años cincuenta. mora de sólo dos horas ( línea roja). Entonces se dieron cuenta de que los aviones encontraban un gran aumento de resistencia cuando se aproximaban donde las hélices y los motores tradia la velocidad del sonido. En esos cionales son poco eficaces. Como conmomentos disminuía también la efi- trapartida, la ligereza del aire implica cacia de las hélices. En vez de a ceptar menos resistencia, incluso cuando la la derrota, los especialistas en aerodi-  velocidad del avión se acerca a la del námica trabajaron intensamente para sonido. encontrar la forma de reducir la resisSon dos las ideas destacables que se tencia y aprovechar las ventajas que encuentran en proceso de desarrollo proporcionaba el nuevo ámbito, desco- en el ámbito de las técnicas navales nocido hasta entonces. La solución actuales y que son el equivalente —motores de reacción asociados con marino del motor de reacción: las turalas de forma nueva— fue ideal, pues binas de gas y la propulsión a base de tales motores funcionan perfecta- chorro de agua. Ambas soluciones se mente en el seno de la masa de aire de aplican ya en muchos transbordadopoca densidad existente a gran altura, res pequeños y es lógico pensar que

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VORTICES NORMALES DE LA HELICE

APARECE LA CAVITACION EN LA CARA PASIVA DE LA HELICE

LA CAVITACION REDUCE EL RENDIMIENTO DE LA HELICE

evoluLA HELICE ES DEL TODO INOPERANTE

5. LAS HELICES NORMALES no pueden propulsar un buque a más de 30 nudos de velocidad, debido a la cavitación, fenómeno consistente en que la presión en la cara de proa de las palas se reduce tanto que el agua hierve, produciendo vibraciones muy perjudiciales. Los eyectores de chorro de agua son en cambio tanto más eficaces cuanto mayor sea la velocidad. Los usuales ( fotografía) tienen un tamaño del orden del 60 por ciento de los utilizados por los monocascos semiplaneantes. La cavitación no se presenta porque la presión existente bajo el casco empuja el agua hacia los eyectores, donde la presión se mantiene constante, evitado la formación de burbujas. cionarán hasta poder impulsar buques grandes a mucha velocidad. La General Electric y la Rolls-Royce, entre otras empresas, están investigando la forma de adaptar las turbinas de gas, usadas en aviación, a la propulsión naval y a la generación de electricidad. Comparadas con los motores diesel marinos de igual peso y volumen, las turbinas de gas modernas producen mucha más potencia a igualdad de consumo. Otra ventaja adicional es que las turbinas de gas no emiten más que el 4 % de óxidos de azufre y el 5 % de óxidos de nitrógeno de los producidos por un motor diesel por caballo de potencia. El sistema de chorro de agua lo usa la industria hidroeléctrica para mover unas turbinas de tamaño descomunal. En este caso es el agua en movimiento la que impulsa el generador. En la propulsión del buque a base de chorro de agua el proceso se invierte: un motor hace girar la turbina y ésta a su vez genera el chorro que impulsa al buque.

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La solución es ideal para la navegación transbordadores en aguas abrigadas. a gran velocidad, pues, al contrario de Estos buques son en cierto modo el lo que sucede con las hélices, la eficacia equivalente náutico de las alas de del sistema aumenta con la velocidad. avión y tienen la ventaja de que ofreNo se produce además cavitación, ni cen menos resistencia que los cascos aun a gran velocidad, pues la presión de cualquier otro tipo, por efecto de su existente bajo el casco empuja el agua poca superficie y reducido peso. hacia el chorro, evitando la formación Los multicascos constan de dos o de burbujas de aire, como sucede en las más cascos de poca manga unidos por palas de las hélices. medio de una cubierta muy amplia. La utilización de la potencia que Esto les proporciona mucha estabiliproporcionan las nuevas técnicas no dad, aunque existe el riesgo de que se sirve de mucho cuando, aplicada por partan por dicha cubierta, especialsí sola, se dedica a mejorar la propul- mente en el océano y con mal tiempo. sión de buques de tipo tradicional. Po r Por otro lado, como los cascos de estos esta razón hay bastantes ingenieros buques son de poca manga, la flotabidedicados a investigar las posibilida- lidad es reducida, lo que obliga a des de tres tipos de cascos alternativos, hacerlos ligeros y poco robustos. Como que, al igual que las alas de avión, consecuencia de todo ello no está muy reducen suficientemente la resisten- claro todavía que resulten aplicables cia, lo que favorece el empleo del sis- al transporte de cargas pesadas a tratema de chorro. Unos se centran en la  vés del océano. idea de utilizar catamaranes grandes, El segundo método para conseguir o multicascos, cuya relación veloci- buques rápidos consiste en desarrodad/eslora está próxima a 2,5 y que llar el casco tradicional del destructor, han demostrado su adecuación como hasta conseguir el que podríamos lla-

TEMAS 13

mar monocasco sutil — slender monohull—, recuperando este antiguo adjetivo usado en galeras. Por se r de poca manga y ligeros, los buques de este tipo ofrecen una resistencia mínima al avance. De acuerdo con mis cálculos, un monocasco sutil de 275 m de eslora puede desarrollar los 33 nudos, lo que representa una impresionante relación velocidad/eslora de 1,1. Pero como consecuencia de la mucha eslora y poca manga, la flotabilidad y la estabilidad de estos buques 6. LA OPERACION DE EMBARQUE DE CARGA en un monocasco semiplaneant e es son muy limitadas. Son muchos los muy fácil. Como las turbinas de gas que lo impulsan son más pequeñas que los especialistas que se quejan de la pro- motores diesel de los cargueros tradicionales, el sistema d e propulsión, cuyas salipensión de los monocascos sutiles a das de humos se realizan por los costados en vez de por la crujía, cabe perfectamente bajo los entrepuentes de carga. Esto facilita la labor d e los portuarios, que pueden dar balances y guiñadas, sobre todo embarcar la carga moviéndola por los raíles adecuados, sin necesidad de utilizar cuando llevan una estiba muy alta de grúas para meterla a bordo y formar la estiba. contenedores con mala mar. Los monocascos sutiles resultan también muy afectados por el mal perfil ligeramente cóncavo bajo el nes meteorológicas (pues posee la tiempo. Con mar en calma desarrollan agua. Cuando el buque rebasa la rela- potencia necesaria para volar por una velocidad relativamente grande, ción velocidad/eslora próxima a 1, esta encima de las perturbaciones). Los pero pueden quedar prácticamente curva hidrodinámica de la popa genera  vientos duros y la marejada reducen parados cuando hay mucho oleaje. una segunda ola de marcha en aquella la velocidad de los portacontenedores, Con olas de 9 m necesitan mucha más parte, que contribuye a levantar y que pasa de una media de unos 23 potencia de la que proporcionan las reducir el calado de esa cabeza. Esta nudos a 17, lo que alarga la travesía hélices. Pero ni la velocidad ni la pre- segunda ola disminuye además el del Atlántico en dos días. Un monosión a que está sometido un mono- seno existente entre ella y la ola de casco sutil pasa de 33 a 29 nudos casco sutil justifican el uso del propul- marcha de proa, así como la resisten- aproximadamente en las mismas consor de chorro de agua. Estoy convencido cia correspondiente. diciones, lo que significa una demora por ello de que el equivalente de un El aumento de presión bajo el casco de medio día. Y un monocasco semiplacasco de este tipo, en términos de aero- producido por la segunda ola mencio- neante, que suele navegar a unos 40 náutica, sería el aeroplano de hélices nada contribuye a reducir la resistencia nudos, apenas perdería velocidad. La movidas por motor de turbinas, más que ofrecen las olas grandes del océano. disminución en este caso sería de un conocido como turbohélice. Ambos son La flotación dinámica que proporciona 2 % y el retraso de unas dos horas. demasiado lentos para aprovechar las la forma del casco hace además que el  Al igual que sucedió con los 707, los  ventajas del sistema motor y ambos monocasco semiplaneante sea ideal primeros monocascos semiplaneantes dependen excesivamente de las condi- para la propulsión por chorro de agua, serán muy caros. Además requieren ciones meteorológicas, lo que consti- lo que a su vez aumenta la estabilidad mucha potencia para navegar al doble tuyen evidentes limitaciones a su apli- del buque cuando la velocidad es ele- de velocidad que los buques tradicionacación comercial.  vada, circunstancia en que los buques les, lo que aumenta el coste. De todos La clave de la operatividad en cua- tradicionales tienden a cabecear, balan- modos es preciso recordar que los pasalesquiera condiciones del tercer pro- cear y dar guiñadas y pantocazos. En  jeros prefirieron los aviones a reacción yecto de casco nuevo para cargueros teoría, los monocascos semiplaneantes en cuanto aparecieron, pese a ser la —el monocasco semiplaneante, o son capaces de mantener la velocidad tarifa más alta que en los de hélice, por  Fa stShip — es la velocidad. Una y la estabilidad, sin machetear, hasta el hecho de ser más rápidos y seguros, na viera, la FastShip Atlantic, tiene relaciones de velocidad/eslora superio- y por las mayores regularidad de serprevisto implantar el servicio entre res a 2. En la práctica, sin embargo, los  vicio y comodidad. Todas estas venEuropa y Filadelfia el año 2000. Sus sistemas de propulsión disponibles tajas atrajeron a los pasajeros en tal ingenieros llevan mucho tiempo estu- limitan la velocidad máxima de un cantidad que los ingresos cubrieron diando el comportamiento de un buque monocasco semiplaneante de unos 225 rápidamente el coste de la inversión. de este tipo en el mar, en colaboración m de eslora a unos 45 nudos, lo que Posteriormente las tarifas de los reaccon el departamento de ingeniería representa una relación de velocidad/  tores más lentos bajaron mucho. Los oceánica del Instituto de Tecnología eslora próxima a 1,5. promotores de los monocascos semiplade Massachusetts. neantes consideran que la seguridad, El proyecto básico no es ninguna la velocidad y la capacidad de obtener El 707 de los mares novedad. La FastShip Atlantic utiliza fletes elevados compensarán rápidala patente de mi empresa, la Thormente y de forma similar las mayores nycroft, Giles & Company, que desa estabilidad del monocasco semi- inversiones. La aplicación de nuevas pués de efectuar numerosas experienplaneante le permite mantener la técnicas tenderá a reducir progresivacias en canales apropiados, la ha  velocidad incluso en pleno temporal. mente los costes de las máquinas y de aplicado en la construcción de varias Por esta razón, y con el mayor respeto, los materiales empleados en su consnaves pequeñas y embarcaciones de me permito sugerir que es la versión trucción, como sucedió con los aviones pasaje. Un monocasco semiplaneante náutica del Boeing 707, el avión de de reacción comerciales. tiene la proa de sección en V muy línea que inició la era del reactor de Los armadores de los monocascos profunda, para que corte bien las olas, largo alcance, capaz de prestar servi- semiplaneantes se esfuerzan además y una popa rasa y manguda, con un cio sin verse afectado por las condicio- por mejorar la competitividad con

L

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otras medidas. Una de ellas es la adopción de sistemas de carga y descarga muy eficaces, lo que implica un aumento del número de viajes y de los fletes correspondientes. Otra es la idea de que no hagan escala más que en un solo puerto en cada viaje, donde se cargarán y descargarán todos los contenedores, lo que evitará la posibilidad de demoras en los puertos intermedios. Todas estas mejoras harán que el  via je ent re Europa y los Estado s Unidos sea de una semana o menos (frente a la duración comprendida entre los 14 y los 35 días que emplea un carguero actual). La existencia de servicios complementarios a base de tractores y de ferrocarriles permitirá además que los estibadores hagan las operaciones de carga y descarga sin interrupción y en poco tiempo. De este modo el coste total del servicio puerta a puerta bajará hasta unos precios parecidos a los aplicados al servicio de contenedores. Como consecuencia de la aplicación de nuevas técnicas, tanto al buque como a los servicios terrestres asociados, el transporte marítimo progresará extraordinariamente y contribuirá al desarrollo de la economía mundial del siglo XXI. Esto puede conducir, a su vez, a que los buques recuperen de nuevo la condición de propulsores del comercio mundial. Los beneficios que proporcionarán los monocascos semiplaneantes y sus descendientes futuros moviendo carga alrededor del mundo en los próximos cincuenta años serán además tan espectaculares como los obtenidos por las líneas aéreas durante el medio siglo pasado, cuando se desarrollaron las técnicas necesarias para el traslado de personas y de mercancías por el aire.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA THE LAST GRAIN RACE. Eric Newly. Picador/Macmillan, 1990 (1956). SEALIFT O PTION FOR C OMMERCIAL VIABILITY  (SOCV). Obtenible en http://web. mit.edu/rhmeyer/www/sealift.html del World Wide Web. A COMPUTATIONAL METHOD AS AN ADVANCED T OOL OF S HIP H YDRODYNAMIC D ESIGN. Paul D. Sclavounos, David C. Kring, Yifeng Huang, Demetrios A. Mantzaris, Sungeun Kim y Yonghwan Kim. Presentado en la reunión anual de la Sociedad de Arquitectos e Ingenieros Navales (SNAME)’97, en Ottawa, Canadá, en octubre de 1997. CDF IN S HIP D ESIGN: P ROSPECTS AND L IMITATIONS (18th Georg Weinblum Memorial Lecture). Lars Larsson en Ship Technology Research (Schiffstechnik , publicado por Schiffahrts-Verlag HANSA, Hamburgo).

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