Evolucion De Los Trenes 4b6g5

Introducción Desde tiempo de la prehistoria el ser humano ha tenido la necesidad de trasladarse de un lugar a otro ya sea por el deseo de colonizar nuevas tierras, buscar mejores oportunidades de subsistencia o simplemente por curiosidad de saber que hay más allá del horizonte. Así como ha evolucionado la raza humana ha evolucionado la manera de transportarse, y desde la invención del la rueda esta se la ha ingeniado para construir sorprendentes maquinas que satisfagan su necesitas de movilizarse. Una de las maquinas que más beneficios le ha dado al hombre en cuanto a capacidad de traslado y carga de materiales es la que se conoce como ferrocarril o tren, esta es sin lugar a duda representa una herramienta indispensable para la conquistas de nuevas áreas tanto como económicas, industriales y sociales. Desde su invención en el siglo XVII, le brinda al mundo una ventaja que con el pasar de los años seguirá brindando un gran apoyo para la superación y mejoras de la calidad de vida de la humanidad. En siguiente informe se tratara de dar a conocer las diferentes etapas que esta máquina ha sufrido a lo largo de la historia, así como también las ventajas y desventajas entre cada uno de las tipos de trenes que se han construido a lo largo de su historia

Ferrocarril Se entiende o conoce por ferrocarril a un sistema de transporte terrestre de personas y mercancías guiado sobre carriles. Su nombre proviene de la palabra en latín, (ferrum, hierro, y carril). Este medio de transporte ha tenido un gran impacto a lo largo de la historia rayendo consigo una sin fin de ventajas a las poblaciones que disfrutan de su uso. Historia del ferrocarril Los primeros indicios sobre un medio de transporte guiado, data del siglo VI a. c, donde se encontró una línea de 3 kilómetros conocido como Diolkos, el se utilizaba para transportar botes sobre plataformas a lo largo del istmo de Corinto en la antigua Grecia. Las plataformas eran empujadas por esclavos y se guiaban por hendiduras excavadas sobre la piedra. La línea se mantuvo funcionando durante 600 años. Los ferrocarriles comenzaron a aparecer en Europa tras la Alta Edad Media. La primera noticia sobre un ferrocarril en Europa en este periodo aparece en una vidriera en la catedral de Friburgo de Brisgovia en torno a 1350. En 1515, el cardenal Matthäus Lang describió un funicular en el castillo de Hohensalzburg (Austria) llamado «Reisszug». La línea utilizaba carriles de madera y se accionaba mediante una cuerda de cáñamo movida por fuerza humana o animal. La línea continúa funcionando actualmente, aunque completamente sustituida por material moderno, siendo una de las líneas más antiguas que aún están en servicio. A partir de 1550, las líneas de vía estrecha con carriles de madera empezaron a generalizarse en las minas europeas. Durante el siglo XVII los vagones de madera trasladaban el mineral desde el interior de las minas hasta canales donde se trasbordaba la carga al transporte fluvial. La evolución de estos sistemas llevó a la aparición del primer tranvía permanente en 1810, el Leiper Railroad en Pensilvania.

El primer carril fabricado con hierro estaba formado por un cuerpo de madera recubierto por una chapa, y fue fabricado en 1768. Esto permitió la elaboración de aparatos de vía más complejos. En un principio solo existían lazos de final de línea para invertir las composiciones, pero pronto aparecieron los cambios de agujas. A partir de 1790 se utilizaron los primeros carriles de acero completo en Reino Unido. En 1803, William Jessop, inauguró la línea Surrey Iron Railway, al sur de Londres, siendo el primer ferrocarril público tirado por caballos. La invención del hierro forjado en 1820 permitió superar los problemas de los primeros carriles de hierro, que eran frágiles y cortos, aumentando su longitud a 15 metros. En 1857 comenzaron a fabricarse carriles de acero definitivamente. A partir de las nuevas tecnologías para tratar el hierro abrió un abanico mas amplio en cuanto a la fabricación de vías férreas, así como nuevos métodos de tracción para el material rodante. Evolución del ferrocarril. El primer tren o ferrocarril. El primer medio de transporte que usó ruedas montadas sobre rieles y que utilizaba la fuerza motriz proporcionada por la máquina de vapor, fue diseñado por el inglés Richard Trevithick, el 24 de febrero de 1804, al adaptar la máquina de vapor utilizada desde principios del siglo XVIII. La usó para bombear agua y así tirar de una locomotora que hizo circular a una velocidad de 8km/h. Este se puede considerar el primer tren y fue usado para transportar 10 toneladas de acero y 70 hombres, sobre una vía de 15 km, desde la fundición de Pen y Darren, en el sur de Gales. El primer transporte público que funcionó con locomotoras de vapor, sobre vías férreas, fue inaugurado en 1830. Seguía la vía de Liverpool a Manchester, Inglaterra. Esta primera empresa de transporte ferroviario fue dirigida por George Stephenson con ayuda de su hijo Robert.

En Estados Unidos el ferrocarril se desarrolló por el deseo de comunicar las ciudades de la costa este hacia el interior del país. El primer ferrocarril de vapor se inauguró en 1830 en Charleston (Carolina del Sur). La construcción de ferrocarriles se siguió extendiendo por todo el mundo, porque era un medio de transporte efectivo, público y de bajo costo y permitía el transporte de carga y de personas a zonas en el interior de los continentes. En la década de los 60, Francia y Japón desarrollaron una gran experiencia en la construcción de trenes eléctricos. Como resultado a finales del siglo XX el transporte ferroviario fue dominado por esta tecnología. Esto permitió competir, ya no sólo con el automóvil, sino también con los aviones de entonces, pues los trenes lograron desarrollar velocidades mayores. Ferrocarriles Magnéticos Por los años 1960, en Japón se empezó a desarrollar un tren que lograba altas velocidades con poca pérdida de energía debido a que no hacía o con los rieles. Así se inició la era de los trenes de levitación magnética Los primeros trenes de este tipo se movían a velocidades de 270 km/h. Ya para 1994 otros países habían logrado desarrollar sus propios ferrocarriles MAGLEV, entre ellos Estados Unidos, Francia, Alemania, Italia y España. En estos momentos su velocidad ha superado los 300 kilómetros por hora La Unión Europea, bajo su criterio de unir a los países que la integran, tiene como proyecto conectar nuevas líneas nacionales que permitan ofrecer viajes internacionales en trenes de alta velocidad sin tener interrupciones. Después de Japón, en Oriente hay otro país que ha desarrollado la tecnología de levitación magnética para construir su propio tren "bala" y este es Corea del Sur. Su proyecto de unir la capital Seúl con Pusan en el sureste peninsular.

Este tipo de transporte terrestre se ha estado perfeccionando con miras a que sea el transporte del futuro, ya que no presenta problemas de contaminación, alcanza velocidades competitivas con el transporte aéreo, y no genera pérdidas de energía por rozamiento. Su mantenimiento es relativamente cómodo. A finales del Siglo XX los trenes de levitación magnética son los que marcan el camino del desarrollo ferroviario. Este modelo sigue evolucionando y ha generado la puesta en servicio de un tren controlado automáticamente. Las computadoras que controlan este servicio pueden corregir el horario de un tren o modificar la ruta de alguno que venga fuera de su plan original. En 1989 se puso en funcionamiento el metro de Lille, en Francia, gracias a esta renovada tecnología. Tipos de ferrocarriles de acuerdo al sistema de propulsión y combustibles En todo proceso que hay que realizar una inversión se busca una inversión mínima con unos beneficios máximos; en el caso del ferrocarril, visto desde el punto de vista de la tracción en el que hay que vencer unas resistencias y realizar un esfuerzo necesario para asegurar el remolque, se minimiza las potencias necesarias (dada una velocidad determinada) y por tanto los consumos energéticos Los diferentes tipos de tracción en las líneas de ferrocarril son: 

Vapor.

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Eléctrica.

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Diesel.

Locomotora de vapor. Es un tipo de locomotora impulsada por la acción del vapor de agua. Las locomotoras de vapor fueron la forma dominante de tracción en los ferrocarriles.

Unas de las locomotoras a vapor más famosas, es la llamada The Rocket, construidas por George y Robert Stephenson, (padre e hijo). (Ver anexo 1). La locomotora de vapor emplea una caldera horizontal cilíndrica con el hogar en la parte posterior, parcialmente dentro de la cabina que protege a los operarios de las inclemencias meteorológicas. El hogar es el lugar donde se quema el combustible. Está formado por cuatro paredes laterales y un techo al que se denomina cielo. En la base se encuentra la parrilla o quemador, sobre el que se deposita el combustible, y bajo la parrilla, una caja para recoger las cenizas o cenicero y la boca por la que entra el aire para la combustión. Los humos del hogar salen por una serie de tubos situados longitudinalmente dentro de la caldera y rodeados de agua, a la que transmiten el calor. El conjunto de tubos se denomina haz tubular, y algunos de mayor diámetro contienen en su interior otros más finos por los que discurre vapor para ser recalentado y aumentar así la potencia de la locomotora. En la parte frontal de la caldera se encuentra la caja de humos, a donde va a parar el humo tras haber pasado por los tubos del haz, antes de salir por la chimenea, que sobresale en la parte superior. El vapor se recoge en la parte más alta de la caldera, bien sea a través de un tubo perforado, situado por encima del nivel del agua, o bien en un domo (cúpula en la parte superior). El vapor sale de la caldera a través de una válvula reguladora, conocida también como "regulador". (ver anexo 2). Ventajas 

Alto rendimiento a alta velocidad.

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Mucho menos partes móviles, por lo tanto, potencialmente mayor fiabilidad.

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Locomotoras de vapor de pistón convencionales dan una variable, par sinusoidal, haciendo patinaje mucho más probable cuando se inicia.

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Las barras laterales y los engranajes de la válvula de las locomotoras de vapor convencionales generan fuerzas horizontales que no pueden ser totalmente equilibrado sin aumentar sustancialmente las fuerzas verticales en la pista, conocida como golpe de martillo. Desventajas 

Alta eficiencia normalmente se obtiene sólo a gran velocidad. Locomotoras de turbina de gas que tenían problemas similares, junto con una serie de otras dificultades.

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Eficiencia pico sólo puede alcanzarse si la turbina agota en un vacío cercano, generada por un condensador de superficie. Estos dispositivos son pesados e incómodos. 

Turbinas pueden girar en una sola dirección. Una

turbina inversa también debe estar equipado para un accionamiento directo locomotora turbina de vapor para ser capaz de moverse hacia atrás. Locomotora eléctrica. Es una locomotora alimentada por una fuente externa de energía eléctrica. La fuente externa puede ser catenaria, tercer riel, o por medio de un dispositivo de almacenamiento a bordo, como baterías, baterías inerciales o pilas de combustible. (Ver anexo 3). El primer ferrocarril eléctrico conocido fue construido por un escocés, Robert Davidson de Aberdeen, en 1837 y era impulsado por celdas galvánicas ('baterías'). Davidson construyó, más tarde, una gran locomotora llamada Galvani la cual fue exhibida en la Exhibición de la Royal Scottish Society of Arts de 1841. Fue probada en el Edinburgh and Glasgow Railway en septiembre del siguiente año, pero la limitada corriente eléctrica suministrada por las baterías impedían su uso general.

El primer tren eléctrico fue presentado por Werner von Siemens en Berlín en 1879. La locomotora era impulsada por un motor de 2,2 kW y el tren consistía de la locomotora y tres coches, con una velocidad máxima de 13 km/h. Durante cuatro meses el tren transportó 90.000 pasajeros en una vía circular de 300 m de largo La electricidad era suministrada por un tercer riel aislado situado en el medio de la vía. Una dínamo estacionaria cercana proveía la electricidad. La primera línea de tranvía eléctrico fue abierta en Lichterfelde, cerca de Berlín, Alemania, en 1881. Fue construida por Werner von Siemens (ver Berlin Straßenbahn). En Gran Bretaña, el ferrocarril eléctrico de Volk fue abierto en 1883 en Brighton (ver Ferrocarril Eléctrico de Volk). En USA, los primeros tranvías eléctricos fueron los del Richmond Union enger Railway en 1888, usando equipamiento diseñado por Frank J. Sprague. Una locomotora eléctrica puede ser alimentada desde un Sistema de almacenamiento de energía recargable, como las locomotoras de minas alimentadas por baterías o condensadores de alta capacidad. Suministro fijo, como el tercer riel o una línea aérea. Esto es un marcado contraste con una locomotora diesel-eléctrica, la cual combina un motor principal con un sistema de transmisión eléctrica o de almacenamiento (baterías, ultracondensadores). Las características principales del diseño de las locomotoras eléctricas son: 

El tipo de corriente eléctrica usada, que puede ser corriente alterna o corriente continúa.

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El método para almacenar (baterías, ultracondensadores) o recolectar (transmisión) energía eléctrica.

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El método utilizado para conectar mecánicamente los motores de tracción con las ruedas motrices.

Ventajas. 

Una ventaja de la electrificación es la ausencia de polución por parte de la locomotora en sí misma.

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Otras ventajas son mejores prestaciones, menores costos de mantenimiento, y menor costo de la energía eléctrica para las locomotoras.

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Pueden transportar personas y mercancías de manera eficiente.

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Los motores eléctricos tienen un poco mas de torque que los motores de combustión, además de que están probando con motores más potentes y más económicos para la industria

Desventajas. 

Estas locomotoras son especialmente eficientes y por tanto más caras en cuanto a su construcción se refiere.

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Su implementación requiere la construcción de súper estructuras ferroviarias que representan mayores gastos.

Las locomotoras diesel. Son las que llevan un motor de combustión interna que es el que genera el movimiento. Se usan motores diesel porque son los motores más adecuados para aplicaciones "pesadas" como trenes, autobuses, camiones, barcos, grúas, excavadoras, máquinas de cualquier tipo. (ver anexo 4).

Locomotoras diesel-mecánicas. Por lo general, se trata de locomotoras pequeñas, aptas para maniobras y trenes ligeros. Mecánicamente, no tienen grandes diferencias con un camión grande. Tienen un motor diesel acoplado a una caja de cambios mecánica a través de un embrague. Pero las cajas de cambios mecánicas no son todo lo robustas que nos gustaría, y es carísimo construir una capaz de manejar las potencias que requieren los pesados trenes de mercancías. Además, el mantenimiento de esos sistemas sería muy complejo (recordad que complejo = caro), y tendríamos averías continuas. Por eso, sólo se usaron para hacer maniobras en estaciones, o para automotores, que son mucho más ligeros que los trenes de mercancías y tienen la tracción distribuida. Locomotoras diesel-eléctricas Las locomotoras diesel-eléctricas tienen un motor diesel que mueve un generador eléctrico que proporciona la energía necesaria para mover los motores eléctricos que son los que proporcionan el movimiento a la máquina. Su gran ventaja es que el mantenimiento de estas máquinas es relativamente sencillo, como el de una máquina eléctrica, pero incluyendo el motor diesel. Si le quitásemos el motor diesel, serían prácticamente iguales que una locomotora eléctrica. Locomotoras diesel-hidráulicas. Estas máquinas tienen un motor diesel que está conectado a una transmisión hidráulica que es la que proporciona el movimiento. Las primeras locomotoras diesel-hidráulicas circularon en España fueron las 10500, construidas en Alemania por Henschel y Krauss-Maffei en 1954. Fueron máquinas de maniobras. También como máquinas para maniobras diesel-hidráulicas existieron los tractores de la serie 309, fabricados entre 1986 y 1987 por la Maquinista Terrestre y Marítima (MTM).

Ventajas. 

Su tecnología puede ser combinadas con otros tipos de tecnologías ya sean eléctricas, mecánicas o hidráulicas.

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Permite el arrastre de mercancías más pesadas.

Desventajas. 

Por lo complejo de sus motores se requieren altos conocimientos para su mantenimiento, así como también altos costos para ello.

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Necesitan de combustibles fósiles para su funcionamiento

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Producen gases que contaminan al ambiente.

Trenes de levitación magnética (MAGLEV). El transporte de levitación magnética, o maglev, es un sistema de transporte que incluye la suspensión, guía y propulsión de vehículos, principalmente trenes, utilizando un gran número de imanes para la sustentación y la propulsión a base de la levitación magnética. (Ver anexo 5). La tecnología de levitación magnética tiene el potencial de superar 6.400 km/h (4.000 mph) si se realiza en un túnel al vacío.1 Cuando no se utiliza un túnel al vacío, la energía necesaria para la levitación no suele representar una gran parte de la necesaria, ya que la mayoría de la energía necesaria se emplea para superar la resistencia del aire, al igual que con cualquier otro tren de alta velocidad. La mayor velocidad registrada de un tren maglev fue de 581 km/h,2 logrado en Japón en 2003, 6 km/h más rápido que el récord de velocidad del TGV convencional.

Primeras patentes. Se han otorgado patentes de transportes de alta velocidad a varios inventores en diversas partes del mundo.3 Las primeras patentes de Estados Unidos para un tren propulsado por un motor lineal fueron otorgadas al inventor Alfred Zehden (Alemania). El inventor obtendría las patentes US patent (782312) (21 de junio de 1902) y la US patent (RE12700) (2 de agosto de 1907). Esas patentes serían citadas luego por los libros Electromagnetic apparatus generating a gliding magnetic field (Aparatos electromagnéticos que generan campo magnético deslizante), de Jean Delassus, Air cushion ed. Hamburgo, Alemania 1979 Transrapid 05 fue el primer tren de alta velocidad (maglev) con propulsión de estator largo patentado para transporte de pasajeros. Se instaló en Hamburgo en 1979 para la Exposición de Transporte Internacional (International Transportation Exhibition– IVA 79), sobre una vía de 908 metros. Hubo tanto interés que estuvo funcionando durante tres meses después de concluir la Exposición, llegando a transportar 50.000 pasajeros. Fue reensamblado en Kassel en 1980. Birmingham, Inglaterra 1984-1985. El primer maglev de baja velocidad totalmente automatizado fue el que circuló desde el Aeropuerto internacional de Birmingam hasta la Estación de trenes internacional de Birmingam entre 1984 y 1985. La ausencia de o físico entre el raíl y el tren hace que la única fricción sea con el aire, y ésta se reduce al mínimo por su forma aerodinámica. Los trenes Maglev pueden viajar a muy altas velocidades, con un consumo de energía elevado para mantener y controlar la polaridad de los imanes y con un bajo nivel de ruido (una ventaja sobre el sistema competidor llamado aerotrén), pudiéndose llegar a

alcanzar 650 km/h, aunque el máximo probado en este tren es de 584 km/h. Estas altas velocidades hacen que los maglev puedan llegar a convertirse en competidores directos del transporte aéreo. Ventajas.  Este método tiene la ventaja de ser más rápido, silencioso y suave que los sistemas de transporte colectivo sobre ruedas.  Produce CERO emisiones de gases al ambiente Desventajas 

Como inconveniente destaca el alto costo de las líneas, lo que ha limitado su uso comercial.

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Requiere enormes generadores de electricidad por lo que es obligatorio construir sub estaciones eléctricas para garantizar un buen desempeño

La utilidad de proteger el medio ambiente al utilizar la energía eléctrica. La industria del mercado automotriz y en general los mismos autos o coches son responsables de un porcentaje del calentamiento global al utilizar combustibles en su mayoría fósiles y expulsar elementos contaminantes y que promueven el efecto invernadero en las grandes ciudades. Si bien es cierto que muchos países invierten millones en solucionar los problemas de transporte en el mundo, son pocos las tecnologías que se desarrollan para solventar esta problemática sin degradar el medio ambiente. He allí donde entra en juego los trenes eléctricos. Estos en gran medida constituyen una forma de disminuir la contaminación producida por los automóviles en las grandes ciudades es la implantación de sistemas de transporte masivos amigables con el medio ambiente, además de descongestionar gran parte de los sistemas de transporte público ayudan a disminuir la contaminación y por tanto son amigables con el medio ambiente.

Conclusion

Referencias infograficas www.ferrocarril.us/tren/historia/museo/evolucion_del_ferrocarril.html http://www.cientec.or.cr/ciencias/innovacion/ferrocarril.html.

anexos

Anexo 1.

Anexo 2.

Anexo 3

Anexo 4

Anexo 5.