¿Te has preguntado alguna vez cómo puede un tren de cientos de toneladas moverse suavemente por las vías, tomar curvas con seguridad y soportar el peso de miles de pasajeros o cientos de toneladas de mercancías? La clave está en una pieza relativamente desconocida pero fundamental: el bogie (en español se pronuncia tal cual).
Aunque pasa desapercibido bajo el suelo, el bogie es un elemento de grandísima importancia. Es, nada menos, el lugar en el que se encuentran las ruedas del tren.
Descubre en este artículo de Encarrilando qué es un bogie, cómo funciona y por qué, sin él, los trenes tal y como los conocemos no podrían existir.
El peso por eje, la razón de existir de los bogies
Las ruedas de los trenes están formadas (de manera simplificada) por una llanta metálica que tiene una pestaña en su exterior. De esta forma, la llanta soporta el peso sobre el carril y la pestaña guía a la rueda en las curvas.
Para que las ruedas cumplan con su cometido de apoyar y guiar, cada una debe tener una rueda opuesta sobre el otro carril. Y la distancia entre ellas tiene que ser siempre la misma. Esto se consigue generalmente uniéndolas con un eje; una barra unida a cada rueda por su centro.
Por lo tanto, en la jerga ferroviaria, un eje es un conjunto de dos ruedas unidas que giran a la vez. Más abajo, en las partes de un bogie, puedes ver la foto de un eje.
Al igual que en los vehículos de carretera, en el ferrocarril hay un límite de peso por eje. Es decir, la masa máxima que un eje puede soportar sin dañar el carril y los aparatos de vía. En Europa en general y en España en particular, el peso máximo por eje es de 22,5 t.
Un vehículo ferroviario (locomotora, vagón, coche, tranvía, dresina, etc.) necesita al menos dos ejes, uno en cada extremo, para sostenerse. Pero tener sólo 2 ejes limita el peso máximo del vehículo a 45 t. El coche motor de un tren de Cercanías de la serie 446 pesa 61,2 t, muy por encima de este límite.
Por lo tanto, necesita tener más ruedas. PROBLEMA: estas ruedas no pueden ir unidas directamente al bastidor del tren por un motivo importante: las curvas.
En las curvas, el centro de un vehículo ferroviario no está alineado con el centro de la vía a no ser que sea muy corto. Y si es muy corto, ofrece poca capacidad de transporte o de albergar los equipos destinados a mover el tren.
El bogie: la solución para soportar más peso y tomar curvas
Si un vehículo ferroviario largo y pesado tuviera todos sus ejes fijos directamente al bastidor, no podría tomar curvas sin forzar las ruedas y dañar la vía o al propio vehículo.
La solución que idearon los ingenieros en el siglo XIX fue sencilla y brillante: colocar las ruedas y sus ejes sobre un bastidor independiente que puede girar (pivotar) con respecto al vehículo. Ese bastidor es el bogie.
Al poder pivotar, el bogie orienta sus ruedas en la dirección de la curva, reduciendo las tensiones en la vía y en el material rodante. Además, permite repartir el peso del vagón, coche o locomotora entre más ejes sin sacrificar la capacidad de girar.
En resumen, el bogie resuelve dos problemas de un solo golpe:
- Cumplir el límite de peso por eje añadiendo más ruedas de forma eficiente.
- Permitir que vehículos largos y pesados superen curvas sin dañar su estructura ni la vía.
En conclusión, un bogie es una estructura metálica independiente situada bajo los coches, vagones o locomotoras, que sostiene dos o más ejes con sus ruedas y se une al vehículo a través de un punto de giro llamado pivote o rótula.
Su ventaja principal es que puede girar respecto al bastidor del tren, lo que le permite adaptarse a curvas y mantener las ruedas correctamente alineadas con los raíles.
En pocas palabras, es el “conjunto móvil de ruedas y elementos asociados” que permite que trenes largos y pesados circulen de forma estable y segura.
¿Qué funciones cumple?
Visto qué es de lo que estamos hablando, a continuación vas a descubrir qué funciones cumple:
- Repartir el peso del tren entre varios ejes para cumplir con el límite de carga por eje y evitar dañar la vía.
- Facilitar el paso por curvas, orientando sus ruedas en la dirección del trazado gracias a su capacidad de girar sobre el pivote.
- Aumentar la estabilidad y la seguridad de la marcha, reduciendo vibraciones y desplazamientos indeseados.
- Mejorar el confort de los pasajeros mediante sistemas de suspensión que absorben golpes y movimientos bruscos.
- Integrar sistemas adicionales, como frenos, motores de tracción (en el caso de bogies tractores, como verás a continuación) o patines para captar la energía eléctrica de un tercer carril.
Partes de un bogie
Ya sabes qué es y para qué sirve. Si tienes alguna duda, ¡puedes preguntarla en los comentarios!
Ahora llega el momento de profundizar en las partes que forman de un bogie.
Bastidor
Es la “columna vertebral” del bogie, la estructura metálica que soporta todos los demás componentes.
Ejes
Barras de acero que unen dos ruedas, una a cada lado del bogie, y las hacen girar a la vez.
Ruedas
Son los elementos que están en contacto directo con los raíles. Incorporan una pestaña en su cara interna que las que hace las funciones de guía.
Suspensión primaria
Sistema colocado entre las ruedas y el bastidor del bogie para absorber vibraciones y golpes. Suele ser un muelle.
Suspensión secundaria
Está entre el bastidor del bogie y la carrocería del tren, y suaviza los movimientos transmitidos al vehículo.
Pivote o rótula de giro
Es el punto en el que el bogie se une al bastidor del tren y que le permite girar para adaptarse a las curvas.
Frenos
Pueden ser de zapatas (que presionan sobre la rueda) o de discos, y se encargan de reducir la velocidad o detener el tren.
¿Cómo frenan los trenes?
Motores de tracción
Sólo están en los bogies tractores. Se encargan de impulsar el tren e incluso frenarlo si cuentan con freno eléctrico.
En los trenes autopropulsados y en algunas locomotoras, los motores eléctricos de tracción son lo suficientemente pequeños como para estar en los propios bogies.
En otros trenes, el movimiento del motor se transmite a los ejes de los bogies tractores mediante engranajes o una combinación de engranajes con cardanes.
Tipos de bogies
Los bogies pueden clasificarse según distintas características y funciones. Conocer sus tipos ayuda a entender la variedad de soluciones que existen para diferentes necesidades en el mundo ferroviario.
Por función
- Bogies portadores o remolcados: Son los más comunes y su función principal es soportar el peso del vehículo y guiarlo sobre las vías. No cuentan con motor ni sistemas de tracción. Se usan en vagones y coches.
- Bogies tractores: Incorporan motores de tracción que impulsan el tren. Además de sostener y guiar el vehículo, transmiten la fuerza necesaria para moverlo.
Por número de ejes
- Dos ejes: El tipo más habitual en trenes de pasajeros y mercancías. Ofrece un equilibrio entre capacidad de carga, capacidad para tomar curvas y simplicidad mecánica.
- Tres o más ejes: Se usan sobre todo en trenes muy pesados o con necesidades especiales de distribución de peso. Aumentan la capacidad de carga y estabilidad, pero son menos flexibles en curvas cerradas.
Tipos especiales
Se puede rizar el rizo con tipos de bogies especiales que aportan más funcionalidades.
Bogies articulados o compartidos
En un sistema convencional, cada vehículo tiene un bogie en cada extremo, que soporta únicamente el peso de ese vehículo.
En los sistemas articulados, los bogies unen dos coches contiguos en lugar de estar fijos a un solo coche. Esta configuración reduce peso y mejora la estabilidad del tren.
Bogies de ancho variable
Pueden modificar la distancia entre ruedas para adaptarse a vías con diferentes anchos. Son cruciales en rutas que tienen diferentes anchos de vía.
Bogie Michelín
En los años 50, Michelín desarrolló para el metro de París un bogie que añadía ruedas neumáticas en la parte exterior de las metálicas y cuatro ruedas neumáticas horizontales (una en cada esquina).
El objetivo era aumentar la adherencia de los trenes para mejorar su aceleración y circular en pendientes más pronunciadas.
La tecnología Michelín de metros sobre neumáticos
Bogies activos o inteligentes
Incorporan sistemas electrónicos y mecánicos que ajustan la suspensión o la dirección de las ruedas para mejorar la estabilidad y confort a altas velocidades.
El rodal de Talgo
No es un bogie, pero también sirve para albergar ruedas y es un sistema que debes conocer.
Un rodal de Talgo sustituye los tradicionales ejes rígidos por ruedas independientes, montadas sin eje pero manteniendo la misma distancia. Esto permite que cada rueda gire a diferente velocidad para reducir el desgaste y el ruido, y mejorar la estabilidad y el confort.
Los rodales se encuentran en un sistema articulado (dos coches se apoyan en el mismo rodal) ya que los coches de este fabricante son más cortos y ligeros.
Breve historia del bogie
El bogie es una invención fundamental que revolucionó el transporte ferroviario. Antes de su aparición, los trenes tenían ejes fijados directamente al bastidor, lo que limitaba mucho su longitud y estabilidad.
La idea original y la patente inicial del bogie se atribuyen a los hermanos británicos William y Edward Walton Chapman, quienes en 1812 registraron la patente para un sistema que facilitaba el giro de los trenes en curvas cerradas.
¡El concepto es anterior al primer ferrocarril que funcionó con locomotoras móviles!
Sin embargo, no fue hasta 1832 cuando John B. Jervis, un ingeniero estadounidense, aplicó con éxito este concepto diseñando la primera locomotora equipada con un bogie giratorio en su parte delantera. Lo hizo en una locomotora de vapor conocida como “The Experiment”.
Este invento abrió la puerta a que los trenes pudieran ser más largos, pesados y rápidos, sin comprometer su seguridad ni la integridad de las vías.
Así, el bogie como estructura giratoria montada sobre un bastidor independiente nació y se desarrolló en Estados Unidos, debido a las exigencias de sus vías con curvas muy cerradas y condiciones de terreno difíciles.
Conclusiones
Aunque pasa desapercibido bajo el tren, el bogie es uno de los elementos más importantes para que cada viaje sea posible.
Gracias a su capacidad para repartir el peso, tomar curvas con suavidad, aportar estabilidad y albergar sistemas clave como frenos o motores, el bogie ha permitido que el ferrocarril evolucione hasta lo que conocemos hoy: trenes más largos, rápidos, seguros y cómodos.
La próxima vez que veas un tren pasar, fíjate en esas estructuras que giran bajo él. Ahí, sin llamar la atención, trabajan incansablemente para que millones de pasajeros y toneladas de mercancías lleguen a su destino cada día.
Sin bogies, simplemente, el ferrocarril actual no existiría.