Por esto los trenes de alta velocidad no tienen cinturones de seguridad

Dunas, sol abrasador, arena caliente. No, la Antártida no... Un largo tren corre a gran velocidad. El ferrocarril atraviesa todo el desierto. Parece una escena de una película postapocalíptica, pero este es un camino real. El Consejo de Cooperación para los Estados Árabes del Golfo es una composición de varios de los países más ricos de Oriente Medio. Se han unido para crear una vía férrea de aproximadamente 2000 km de largo para conectar a todos los países de esta región.

La parte más importante del proyecto es una vía de 1200 km para trenes de carga y de pasajeros. El tramo se extiende desde el Golfo de Omán hasta el golfo Pérsico a través de los Emiratos Árabes Unidos. El costo de este ferrocarril es de aproximadamente 11 mil millones USD, mientras que todo el proyecto costó alrededor de 100 a 250 mil millones USD. El tren que atraviesa el desierto puede ayudar tanto al desarrollo económico de la región como al medioambiente. A mediados de 2021 se transportaron más de 30 millones de toneladas de azufre granular por esta vía. Si transportaran esta cantidad en camiones, las emisiones de dióxido de carbono al aire serían más de un 80 % más altas. Pero lo mejor es cómo se está construyendo esta vía. En teoría, es mucho más fácil tender un ferrocarril a través del desierto. Si lo construyes en otro lugar, encontrarás muchas dificultades. Por ejemplo, hay un río o un lago en el camino de una vía en construcción. En este caso, es necesario construir un puente o cambiar el lecho del río. Además, el camino puede atravesar bosques, pantanos o selvas.

Debería gastarse mucho dinero en despejar el camino. ¿Y si un ferrocarril se enfrenta a una montaña? Una gran cantidad de explosivos y trabajos en tierra pueden resolver el problema: el tren pasará por el túnel resultante. Pero corres el riesgo de romper la estabilidad de toda la cordillera. Una gran roca puede caer y bloquear el túnel. Despejar el camino implica muchos problemas, pero si estás en el desierto, todo esto se puede evitar. No hay bosques, ríos ni lagos. De hecho, hay una enorme superficie plana. Pero aquí hay mucha arena. Y ese es un gran problema. Un grano de arena ordinario se compone principalmente de cuarzo. Por sus propiedades, es similar al papel de lija: puede rayar las partes metálicas, deformar las ruedas y los mecanismos internos del tren.

El viento levanta miles de millones de diminutos granos de arena que pueden penetrar en cualquier lugar. La arena se mete dentro del tren y lo destruye lentamente. Tienen que reparar el tren con frecuencia y gastar más dinero para mantenerlo en funcionamiento. La arena desgasta tanto las ruedas como los rieles. Sin embargo, este no es el primer ferrocarril en un desierto. Los ingenieros de otros caminos convirtieron las dunas en arcilla para solucionar el problema de la arena. La arena se endurece y se convierte en una pieza sólida en la sección requerida de la carretera. Además, los constructores crearon muros de vegetación. Plantaron árboles a lo largo del ferrocarril. Las hojas y las ramas bloquean la arena y evitan que entre al tren. Esta vez, para resolver el problema de la arena, los ingenieros han creado un sistema de filtración de arena único.

Otro gran problema durante la construcción es el calor. Durante el día, la temperatura puede subir a 48 °C. Si pones un huevo en la arena con este calor, se freirá rápidamente. Durante la construcción, las personas trabajan con piezas de piedra y metales pesados, utilizan soldaduras y sierras eléctricas. Todo esto genera calor adicional. Así que gran parte del trabajo se realizó de noche. Pero tampoco fue genial. Por la noche, la temperatura solo desciende a 30 °C. La parte principal del proyecto incluye no solo ferrocarriles. Una vía regular de cuatro carriles también pasará por el desierto. Según las estimaciones, alrededor de 8 millones de pasajeros por año utilizarán el ferrocarril para 2050.

Ahora vayamos a los Estados Unidos. Imagina un tren en forma de cápsula que viaja a una velocidad de 1200 km/h dentro de un tubo de vacío. Tú y otros 20 pasajeros entran en la cápsula. El interior se asemeja a una nave espacial. Te sientas en una silla en una posición reclinada y abrochas los cinturones de seguridad. No puedes ponerte de pie en toda tu altura y dejar tu asiento. Sin embargo, llegarás a tu destino más rápido de lo que tardarás en querer usar el baño. Todos los pasajeros están sentados. Las puertas de la cápsula se están cerrando. 5, 4, 3, 2, 1... ¡ya! En este momento, estás acelerando a una velocidad que supera la del sonido. Te estás lanzando más rápido que una bala. Si observas este tren desde un lado, pasará junto a ti más rápido de lo que parpadeas. Afortunadamente, dentro de la cápsula, no sientes esta velocidad. Solo experimentas una ligera presión, similar a cuando despegas en un avión.

Actualmente no existen trenes de este tipo en el mundo, pero esta tecnología está en desarrollo. Se llama Hyperloop. Los trenes Hyperloop pueden funcionar gracias al cojín aerodinámico y al potente funcionamiento de las bombas de vacío. Imagina que estás jugando al hockey de aire. El disco vuela fácilmente a través del área de juego. Esto funciona gracias a pequeños agujeros colocados alrededor del campo. Crean una fina capa de aire en la superficie. El disco ni siquiera toca el campo en sí, sino que levita. No hay fuerza de fricción. Hyperloop funcionará de manera similar. Los chorros de aire no se encuentran en la tubería, sino en la propia cápsula. Así, aparece una pequeña distancia entre las paredes de la cápsula y el tubo. Y con la ayuda de un motor eléctrico, el tren podrá moverse. El problema de la fuerza de fricción resuelto. El siguiente problema es la resistencia del aire.

Ningún objeto grande puede moverse a gran velocidad si el aire es demasiado denso. Es decir, literalmente “chocas” con el aire y limitas tu velocidad. Por ejemplo, los aviones vuelan a una altitud donde la densidad del aire es mucho menor que en tierra. Es por eso por lo que Hyperloop se mueve dentro de una tubería. Se colocan bombas especiales en ciertas secciones de esta ruta y bombean el aire hacia afuera. Pero no del todo, ya que esto requiere un gran consumo de energía. Además, existe la idea de instalar un ventilador especial en la punta de la cápsula. Moverá todo el aire entrante debajo de la cápsula, mejorando el colchón de aire. El movimiento de un tren de vacío es algo similar al trabajo del correo neumático. Probablemente lo viste en las películas: tuberías transparentes que atraviesan todo el edificio. Los paquetes y las cartas se mueven a través de esas tuberías a gran velocidad.

Este tren de vacío tendrá paneles solares en el techo de la tubería para recargar todo el sistema. A primera vista, la idea parece simple e ingeniosa, pero al comienzo del desarrollo surgió un pequeño problema. El colchón de aire debe mantener siempre una distancia muy precisa entre el tubo y la cápsula. Pero no es fácil hacer esto a larga distancia. Cualquier grieta, golpe o roca en la tubería puede provocar el colapso de toda la estructura. Un terremoto menor puede causar una catástrofe. El problema se puede resolver con levitación magnética.

Saca dos imanes de la nevera e intenta presionarlos juntos. ¿Sientes la resistencia? Según este principio, los trenes maglev circulan sobre un cojín magnético en muchas ciudades. Sin embargo, para sostener vagones pesados con la fuerza magnética, necesitas cargar tus imanes con una gran cantidad de energía. También necesitan enfriarse. Esto requiere mucho dinero, por lo que los maglevs no son tan populares en el mundo.

Ahora vamos a... Camboya. Un tren que pasa por aquí es lento y no tiene tecnologías modernas. Vale la pena montarlo solo por la aventura. Bienvenido al tren Norry. La gente hace una amplia plataforma de bambú y la coloca sobre un marco cuadrado con ruedas. En un tren hecho a mano de este tipo atravesarás las selvas de Camboya a lo largo de un antiguo ferrocarril. Un viaje así es como un viaje en carros en túneles mineros. Lo mejor es que puedes construir tu propio vagón de tren. Simplemente usa el motor de una motocicleta o un bote. También puedes acelerar con los remos. Los locales pueden crear estos vagones en 4 días. Aproximadamente a 50 km/h llegas a la siguiente estación.

Después de la jungla y el sol abrasador, tomemos un respiro en la nevada Suiza. Te subes al Glacier Express. Recorres una de las rutas ferroviarias más bellas del mundo. Hay vagones con ventanas panorámicas, y lo que ves a través de ellas es un verdadero cuento de hadas de invierno: prados blancos, colinas, pueblos cubiertos de nieve y lagos helados.

¡Mejor prepárate! Los trenes ordinarios y de alta velocidad no tienen cinturones de seguridad por varias razones. En primer lugar, la gente simplemente no los usa y nadie lo controla. Hay cinturones en los aviones para mantenernos a salvo durante las turbulencias. Los autos los tienen para salvarnos en caso de frenada de emergencia o algo peor. La gente compra billetes de tren para llegar cómodamente a algún lugar. Pueden levantarse, ir al restaurante, cambiar de lugar. Nadie apreciaría los restrictivos cinturones. Hay otra razón más práctica: la seguridad. La cuestión de los cinturones de seguridad en el tren se ha considerado durante muchos años. Todos los expertos coincidieron en que los cinturones no son necesarios.

Imagínate un tren lleno de maniquíes de prueba de choque. Mira, ¡ese soy yo! Algunos de ellos están en sus asientos fijados con cinturones de seguridad. Otros maniquíes están de pie o caminando alrededor de la cabina. Y entonces... el tren se estrella. Los maniquíes desabrochados vuelan hacia arriba y golpean a los “pasajeros” que están sentados. Esto aumenta el número de lesiones. Ahora imagina dos trenes de alta velocidad que se descarrilan, uno de ellos con maniquíes con los cinturones de seguridad abrochados y otro con maniquíes libres. En el primer tren, los maniquíes reciben mucho más daño de los cinturones. Y esto se debe a que el principal peligro en un accidente de tren es la invasión de objetos extraños a la cabina.

El tren cae de costado. En ese momento, un tronco o una pieza de hierro entra por la ventana y empuja a un muñeco. Pero si el maniquí está fijado al asiento, el tronco que entra por la ventana simplemente lo aplastará. Motocicletas, automóviles, camiones enormes e incluso aviones, todos tienen neumáticos de goma. Pero los trenes tienen ruedas de hierro. Y la razón principal aquí es el ferrocarril. Un tren de mercancías o de pasajeros es una máquina larga y difícil de manejar. No podría usar una carretera normal porque hay demasiados giros y vueltas en el camino.

Por eso el tren necesita un camino guía. Es más rápido y práctico. Una carretera ordinaria se puede construir como un ferrocarril, sin curvas cerradas. Pero en este caso es mucho más rentable convertirla en hierro. Las vías férreas son más confiables que el asfalto común, son mucho más fáciles de construir y no se desgastan. Los ingenieros crearon ruedas de metal para que el tren se moviera de manera cómoda y segura. Las ruedas de acero son mucho más resistentes. En un revestimiento de acero, los neumáticos de caucho ordinarios fallarían rápidamente. Y, lo más importante, hay mucha menos fuerza de fricción entre las ruedas de acero y las vías del tren. Esto le permite transportar cargas pesadas con menor consumo de energía.

Las ruedas y los rieles tienen una forma cónica que guía el tren a lo largo de la curvatura. La forma de cono en la parte superior de los rieles se inserta en las ruedas. Gracias a esta forma, los trenes entran en las curvas sin descarrilamiento. Entre 2001 y 2010, las autoridades de la ciudad de Nueva York no se deshicieron de los viejos trenes. Limpiaron unos 2500 vagones de basura. Luego, cargaron esos trenes en barcos y los llevaron a las costas de varios estados. Al final, los vagones del tren bajaron al fondo del mar. Allí, los trenes se convirtieron en el hogar de cientos de miles de peces y otras criaturas marinas.

Ahora, estos vagones se han convertido en arrecifes artificiales. En ellos habitan conchas, corales, esponjas marinas, percas, caballas y otros peces. ¡Muchos buzos y fotógrafos marinos vieron cómo las tortugas marinas e incluso delfines nadaban entre los trenes! De esta manera, la gente no solo proporcionó un nuevo hogar para los peces, ¡sino que también ahorró alrededor de 30 millones USD en la eliminación de trenes! Casi cualquier transporte puede subir o bajar por la carretera. Para hacer que un tren pase por cualquier colina, necesitan construir un túnel dentro de una montaña o incluso destruirla. Los trenes no pueden subir cuesta arriba debido a la pequeña fuerza de fricción entre las suaves ruedas de acero y las vías del tren. El agarre de la llanta de goma y el asfalto es más fuerte y tenaz. Pero el tren es pesado y sus ruedas cubren un área pequeña del riel. También hay un agarre fuerte, gracias al cual el tren puede desarrollar una velocidad increíble.

Pero tan pronto como el tren sube la colina, la distribución de su peso cambia inmediatamente, la fuerza de fricción se debilita y las ruedas comienzan a girar al ralentí. Hay una forma arriesgada de subir el tren. Aumentas la masa del tren, lo aceleras en línea recta. Esta fuerza de aceleración puede ser suficiente para subir una pequeña colina. Hay otra forma más segura: proporcionar dientes a los rieles y las ruedas. Ay. Entonces el tren se bloqueará en la carretera como si fueran engranajes. Una de las rutas de tren cremallera más bonitas del mundo se encuentra en Suiza. El tren pasa por campos verdes, altas montañas y lagos azules.

Los trenes fantasma son reales y puedes montarlos. Estamos en Inglaterra, en la estación de tren del pequeño pueblo de Snaith. No hay estacionamientos ni taquillas. La estación parece abandonada, pero llega un tren. ¡Entras en el vagón del tren y te das cuenta de que eres el único pasajero del tren fantasma! Sin embargo, aquí no hay magia. Algunos trenes vacíos circulan por el Reino Unido. Pasan por estaciones de tren abandonadas. Las autoridades conducen estos trenes porque es económicamente beneficioso para el país. Para cancelar la ruta del tren fantasma, tendrían que pasar por muchos procedimientos burocráticos y gastar el dinero de los contribuyentes. Entonces, los trenes viajan por todo el país y no molestan a nadie.

Hay un complejo ferroviario único en Estocolmo, Suecia. Aproximadamente 250 000 personas pasan por la estación central de Estocolmo todos los días. Cada persona libera calor. Este calor es recogido por intercambiadores de calor en el sistema de ventilación de la estación central. Luego, esta energía se convierte en agua caliente. Después de eso, el agua se bombea al sistema de calefacción de los edificios de la ciudad. Esta es una forma ecológica de extraer energía que ayuda a reducir los costos de energía en un 25 %.

Japón tiene algunos de los trenes más puntuales del mundo. Llegan a estaciones al minuto exacto. Y si el tren llegó tarde por algún motivo, el personal de la estación puede conseguirte un certificado especial de retraso del billete, que puedes presentar en el trabajo como una razón válida para llegar tarde. Los conductores de trenes y personal de la estación utilizan un sistema especial de señalar y llamar con gestos físicos y llamadas vocales para evitar errores. Los pasajeros también son superdisciplinados, lo que ayuda a acelerar el proceso de embarque en cada estación.

Japón también tiene el tren más rápido del mundo. Maglev desarrolla una velocidad de 602 km/h. Esto es casi una vez y media más rápido que un auto de carreras de Fórmula 1. A diferencia de otros trenes, no tiene ruedas. Este tren utiliza un cojín magnético. Es necesario cargar este imán con una gran energía para sostener vagones pesados por fuerza magnética. Luego, también debe enfriarse. Esto requiere muchos costos, y es por eso por lo que los maglevs no son muy populares en el mundo.