Peraltes y pendulación para reducir la fuerza centrífuga en el ferrocarril

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Las leyes de la física establecen que cuanto mayor sea el radio de la curva, menor efecto tendrá la fuerza centrífuga ya que el ángulo entre su vector y el de la velocidad es menor. Pero, aparte de tener que construir grandes curvas (como en las líneas de alta velocidad), los ingenieros han desarrollado tecnologías que permiten vencer ligeramente la fuerza centrífuga y así aumentar el confort y seguridad en las curvas cuyo radio no puede ser mayor, de los que hablo a continuación.

Los peraltes y la pendulación son las soluciones empleadas en el ferrocarril para aumentar la velocidad máxima en curva. Un ejemplo es esta curva peraltada en la línea de alta velocidad Nuremberg–Ingolstadt cerca de Geisberg-Tunnel. Foto: Sebastian Terfloth
Los peraltes y la pendulación son las soluciones empleadas en el ferrocarril para aumentar la velocidad máxima en curva. Un ejemplo es esta curva peraltada en la línea de alta velocidad Nuremberg–Ingolstadt cerca de Geisberg-Tunnel. Foto: Sebastian Terfloth

¿Qué es la fuerza centrífuga?

Antes de profundizar en cómo combatirla, es necesario entender mejor qué es eso de la fuerza centrífuga. Aparte de lo ya indicado, es necesario destacar que es el producto de la inercia del objeto, ya que este tiende a mantener su trayectoria inalterada a no ser que exista una fuerza centrípeta (que lo impulse hacia el centro de una circunferencia) que la haga cambiar.

Este comportamiento lo podemos ver siempre que ponemos la lavadora y pasa, precisamente, a la fase de centrifugado. Lo que hace es girar el tambor a gran velocidad para que así (por efecto de la fuerza centrífuga generada por la inercia) haga que su contenido se vaya hacia el exterior, permitiendo sólo el paso del agua más allá del tambor. En el siguiente vídeo podemos ver qué pasa con la ropa cuando se centrifuga:

Algo similar pasa con el tren y los cuerpos que van dentro cuando llegan a una curva pero, por supuesto, de manera más leve debido a la velocidad y al radio del movimiento circular. ¿No te ha pasado eso de, al viajar en coche, irte hacia fuera en una curva? ¿O en un tren molestar al de al lado como sucede en esta parodia de Antonio Ozores en un Talgo II?

Combatir la fuerza centrífuga en el ferrocarril

Para evitar que aquello que en este vídeo se parodia, se han desarrollado dos soluciones efectivas que ayudan a contrarrestar este efecto y permiten incrementar la velocidad máxima en curva sin penalizar la comodidad ni el confort.

Adaptando la infraestructura con peraltes

El peralte consiste en elevar ligeramente el lado exterior de la curva (el de mayor radio) de tal manera que el vehículo se incline y sus componentes dinámicas contrarresten a la fuerza centrífuga. Aparte de que el viajero notará menos la sensación de salir despedido, el desgaste de la pestaña de la rueda del tren y del carril será menor por lo que se abarata el mantenimiento y se evitan accidentes. De esta manera, en una curva peraltada la velocidad permitida será mayor que en otra de igual radio sin peraltar.

Haciendo que el tren se incline con la pendulación

Si el peralte se refuerza inclinando el vehículo en la curva para combatir la fuerza centrífuga, éste podrá circular a una velocidad mayor por la curva sin penalizar el confort aunque sí el desgaste de vía ya que lo único que pendula es la caja. El nombre de pendulación viene debido a que la caja rota como un péndulo sobre su centro superior, como se puede observar en la web de Talgo.

Talgo, precisamente, es una de las empresas punteras en la pendulación de trenes debido a que es la única que consigue el efecto de manera natural debido a que actúa exclusivamente por inercia sobre la suspensión del vehículo.

Otras empresas han logrado el mismo efecto moviendo la caja de manera artificial con sistemas mecánico-neumáticos como FIAT-Alstom con la tecnología Tiltronix de los Pendolino o CAF con la tecnología SIBI de los TRD y serie 598. Estos sistemas funcionan mediante giroscopios que activan la pendulación en el momento de tomar la curva (sólo en Tiltronix) o mediante la memorización de la ruta por parte del vehículo. En este vídeo se puede contemplar cómo este Pendolino usado en Reino Unido gira su caja a la hora de tomar la curva.

Aunque en la teoría es la manera más barata de aumentar la velocidad en curva, ya que no hay que modificar la infraestructura, los sistemas de pendulación no natural no han tenido mucho éxito debido a los excesivos costes de mantenimiento y diversos problemas en su uso. Sin embargo, sí son efectivos para reducir tiempos de viaje en líneas que no se pueden mejorar. Pero, si la infraestructura se va a construir de cero, es mejor planificarla con un peralte adecuado y mayores radios de curva.

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