Doscientos años de ferrovía, los orígenes
autor: Gianluca Lapini
fecha: 2014-12-31
fuente: SCIENZA&STORIA/ Duecento anni di ferrovia: le origini
traducción: María Eugenia Flores Luna

De los rieles de madera para los carros de las minas a las wagonway, caminos equipados de rieles, pero a tracción animal, hasta la primera locomotora: una historia compleja e interesante.

A doscientos años de la primera ferrovía, la evocación de un trayecto histórico bastante complejo, que comienza con los rieles de madera para los carros de las minas, ya en uso en el siglo XV en Eslovaquia. En el mil Seiscientos, en Inglaterra nacen las wagonway, caminos equipados de rieles, pero a tracción animal.

El intento de realizar una tracción más eficiente se inspira en las máquinas térmicas a vapor, como aquellas de Newcomen y Watt. Después de varios intentos, por el trabajo de George Stephenson, nace en 1814 la primera locomotora: desde ese momento el desarrollo de los trayectos ferroviarios se vuelve rápidamente imponente.

Han sido muchos en recordar, durante el corriente año, que hace dos siglos el técnico inglés George Stephenson (1781-1848) comenzó a utilizar, en la mina de carbón donde trabajaba, una locomotora a vapor de su invención y construcción. En el largo y complejo desarrollo de la tecnología ferroviaria 1814 fue efectivamente un año crucial, y entonces también nosotros aprovecharemos la ocasión para recordarlo, si bien, sin quitar mérito a Stephenson, la atribución que a menudo le viene hecha sólo de la «invención» de la locomotora, o incluso de la ferrovía, constituye una simplificación excesiva de cómo los hechos se desarrollaron, y requiere por tanto alguna aclaración.

El caso de la locomotora no es por lo demás diverso de aquel de tantas grandes invenciones de la época moderna (la máquina a vapor, el telégrafo, la iluminación eléctrica, etc.) que estamos a menudo acostumbrados a asociar a personajes particulares, pero que en realidad fueron casi siempre el resultado de esfuerzos de diversos inventores, a menudo trabajando en lugares o incluso en naciones diversas, y que no emergieron de improviso, sino por una evolución de ideas y proyectos, a menudo durada largos años.

Los primeros rieles para los carros de minería

En efecto la idea misma del transporte sobre rieles es ya más antigua que las tentativas de Stephenson y de sus contemporáneos, remitiéndose incluso al siglo XV, al cual se remontan los más antiguos testimonios sobre el uso de «rieles» o «carriles» de madera y carros con ruedas para el transporte del mineral en las minas de hierro de Eslovaquia.
Siempre en campo minero cerca de un siglo más tarde aparecieron carros con ruedas de hierro equipadas con un «borde» lateral para impedir el descarrilamiento de los carros (que por otro lado eran aún de madera, el hierro era muy costoso para hacer conveniente la elaboración de rieles largos) citados también en el famoso texto del siglo XVI de técnica minera De Re Metallica, del alemán Georg Bauer (1494-1555), dicho Agrícola.

El uso de los rieles consentía un notable ahorro de fatiga al empujar a mano los carros mineros, y si se usaban animales de tiro permitía mover cargas mucho más pesadas que cuanto hubiera sido posible, en terrenos a menudo irregulares y fangosos, con los carros normales; además los rieles constituían una guía segura, y ofrecían por eso una ventaja evidente al conducir vehículos a lo largo de las angostas galerías de las minas. Ellos se vuelven por tanto de uso común en la gran parte de las minas europeas incluidas aquellas de Inglaterra, donde el desarrollo de las actividades extractivas, en particular aquellas del carbón, tuvo un gran desarrollo entre los Siglos XVII y XVIII.

Las «wagonway»

No es por tanto casual si justo en Inglaterra nació la idea de extender también fuera de las minas el transporte sobre rieles, en modo de conectar las minas mismas con ríos, canales, o puntos de embarco de los cuales el carbón partía para sus destinaciones finales. El primer ejemplo conocido se remonta a la primera década del Siglo XVII, cuando un cierto Huntingdon Beaumont (1560-1624) realizó cerca de Nottingham una wagonway, es decir un camino equipado con rieles de madera largo dos millas, para transportar carbón de una mina local.
El uso de rieles de hierro, o mejor de hierro fundido, comenzó a aparecer hacia el final del Siglo XVIII, contemporáneamente al desarrollo de la industria siderúrgica.

Durante este siglo, en Inglaterra fueron construidos, según algunos cálculos, más de dos mil kilómetros de wagonway, para hacer los cuales fueron a menudo realizadas apreciadas obras de ingeniería, como puentes, viaductos, terraplenes; una de las primeras de estas obras fue el viaducto Causey Arch para la Ravensworth Wagonway, en el condado de Durham, que desde el 1727 hasta ahora está de pie.

Como se ha señalado, se trataba esencialmente de trayectorias utilizadas por la industria minera, pero en 1803 el Parlamento inglés autorizó la construcción de la primera wagonwaypara el transporte público de mercancías de todo tipo, la Surrey Iron Railway, y en 1807 la Oystermouth Railway, en Gales Meridional inició a transportar también pasajeros pagando una tarifa; ambos eran de todas formas aún a tracción animal.

En sustancia por tanto, aunque estemos quizá más acostumbrados a asociar el concepto de rieles o carriles al tren (o a los tranvías), inicialmente ello indicaba un camino dotado de vías [1] sobre la cual podían correr vehículos que no eran semovientes, sino venían movidos, con técnicas y medios en uso desde siempre por los transportes de carreteras, respecto a los cuales proporcionaban las mismas ventajas que se ha señalado, en campo minero: posibilidad de mover cargas mucho más pesadas con la misma fuerza de tracción, guía segura de los vehículos y fuera de huecos, fango u otros deterioros causados por las condiciones atmosféricas.
Ciertamente las wagonway ingleses de fin del Siglo XVIII/inicio del XIX eran aún bastante rudimentarias respecto a las «vías férreas» que se afirmaron después, utilizando en particular «armamentos», es decir rieles y traviesas, más bien ligeras, aunque adaptas a soportar cargas mayores que aquellas consentidas por transportes de carretera contemporáneos. En todo caso la tecnología de las wagonway era ya bien conocida consolidada, y esas eran capaces, en oportunas condiciones, de integrarse proficuamente con la red de vías y canales navegables, que incluso vienen construidos, en aquel mismo periodo en Inglaterra, en gran cantidad.

Los primeros intentos de locomotoras a vapor

A la wagonway faltaba aún un medio de tracción que la desvinculara de los animales de tiro, metiendo a disposición más potencia y más velocidad. Además la potencia del vapor era entonces ya bien conocida y ampliamente usada, en campo sea minero sea industrial; la solución del problema estaba ya por tanto de algún modo al alcance de la mano y los tiempos estaban ya maduros para que alguno encontrara el modo y el coraje de hacer semoviente lo que hasta aquel momento había sido siempre utilizado en modo estacionario.

El reto además no era banal, en cuanto implicaba una profunda revisión de las máquinas entonces existentes, capaces de reducir drásticamente el peso y las dimensiones, incluso produciendo significativas potencias.

Diferentes inventores ingleses se cimentaron, en la primera década del Siglo XIX, con esta empresa, experimentando soluciones mecánicas y configuraciones generales de sus máquinas bastante «curiosas» que fueron luego pronto abandonadas.
De todos recordamos, en particular a Richard Trevithick (1771-1833), natural de Cornualles, uno de los primeros en construir motores a vapor estacionarios de «alta presión» [2], que superaban los esquemas ya introducidos precisamente décadas antes de Thomas Newcomen (1663-1729) y James Watt (1736-1819).

Utilizando experiencias suyas él realizó una primera locomotora a vapor ya en 1802-1803 (que no es sin embargo cierto, si hubiera funcionado aunque existe su diseño), mientras está históricamente documentado que el año sucesivo una segunda máquina construida por él, fue la primera en efectuar algún viaje remolcando una carga de hierro de diez toneladas, desde el establecimiento siderúrgico de Pen-y-darren en el Gales meridional a un canal distante nueve millas (la experiencia demostró además que los rieles de la existente wagonway no eran suficientemente robustos para soportar el peso y las tensiones producidas por la locomotora).

Las calderas de los primeros generadores a vapor de Trevithick, a desarrollo horizontal, producían vapor a presión claramente más alta respecto a los valores usados en las máquinas a vapor estacionarias de aquel tiempo y proporcionaban el vapor a un único cilindro motor anterior, conectado a un enorme volante; este último transmitía el movimiento a ambos ejes de la locomotora, con un doble par de llantas dentadas.
Con esta configuración Trevithick trató de regularizar el movimiento alternativo del motor a vapor lo más posible y de obtener un progreso regular y manejable, garantizando además una buena adherencia entre ruedas y rieles. Una configuración similar fue adoptada también por el modelo Newcastle realizado en 1804 por una mina de carbón cercana a la ciudad de Newcastle.

Trevithick continuó en años sucesivos a perfeccionar sus máquinas, realizando en 1808 una nueva locomotora, bautizada Catch Me Who Can (alcáncenme si pueden). Con la esperanza de hacerse publicidad y de convencer a los inversionistas londinenses a financiar sus proyectos realizó incluso un breve recorrido circular especial sobre rieles en el barrio central de Bloomsbury, en Londres, a lo largo del cual transportaba pasajeros pagando una tarifa.
La máquina adoptaba una configuración diversa de las precedentes, sin el grueso volante y con un cilindro del vapor montado verticalmente que accionaba directamente las ruedas.
También esa sufrió frecuentes roturas de los rieles, y no logró impresionar mucho a los londinenses, viniendo juzgada, como poco más que un juguete. Los tiempos no habían evidentemente aún madurado para desarrollos más amplios, tanto que Thevithick, desilusionado por el fracaso, dejó Inglaterra [3].

También otros trabajaban, por su parte, en ideas y máquinas de varios tipos, en busca de soluciones técnicas más válidas y más funcionales: fue así, por ejemplo, que algunos años más tarde, en 1812, Metthew Murray (1765-1826) fue el primero en poner al servicio comercial una locomotora a vapor a piñones y cremallera sobre la existente wagonway de Middleton, en Leeds (un tipo de configuración que habría encontrado enseguida utilizo en líneas ferroviarias en pendiente pronunciada).
La wagonway a vapor de Middleton fue visitada entre otros también por un mecánico que trabajaba en una mina de carbón, cerca de Newcastle, George Stephenson, que fue impresionado, y comenzó también él a proyectar y construir máquinas similares.

Stephenson: el «inventor» de la locomotora a vapor

George Stephenson había nacido en una familia muy modesta que vivía en una granja cerca de la ciudad de Newcastle, en una rica zona minera de carbón. Una wagonway pasaba cerca de la granja y de muchacho George, incluso no teniendo la posibilidad de frecuentar ninguna escuela, teniendo que trabajar en el campo, había iniciado a interesarse en técnica y en mecánica. Su padre, por otro lado, trabajaba como fogonero en una mina cercana, donde él mismo había iniciado a trabajar a los catorce años. Sólo a la edad de dieciocho años, frecuentando las escuelas nocturnas, había podido aprender a leer, escribir y sacar cuentas; entre tanto había hecho práctica con los motores a vapor de la mina y en 1802 se había convertido en técnico motorista.

En 1808, a la edad de 27 años, ya llevaba algunos años de casado, pronto queda viudo con un hijo (Robert) por mantener, Stephenson encontró un nuevo empleo como motorista en la mina de carbón de Killingworth, donde tuvo modo de hacer mucha experiencia y profundizar sus conocimientos técnicos, convirtiéndose en 1812 en jefe de máquinas.
Se encontraba ya en una buena posición para tratar de convencer al propietario de la mina a invertir dinero para construir una máquina a vapor como aquellas que había visto en Middleton o como otras de las cuales le llegaban noticias. Fue así que en 1814 su primera locomotora, llamada Blucher (nombre de un famoso general prusiano que había combatido contra Napoleón), inició a correr sobre rieles y a transportar el carbón de la mina.

Como hemos visto ella no fue en absoluto la primera máquina a vapor en aparecer en escena, sino hay de todos modos válidos motivos técnicos, además de la fama que Stephenson se ganó en seguida como pionero de las ferrovías, por lo cual ella viene a menudo citada como tal.
La máquina era en efecto potente, fiable y estaba dotada de ruedas de hierro con borde que garantizaban una óptima adherencia sin necesidad de recurrir a piñones y cremalleras (podía tirar una carga de treinta toneladas de carbón a una velocidad similar a aquella de los caballos). En el giro de cinco años Stephenson construyó unas quince de estas locomotoras, sea para la mina de Killingworth que para cualquier otra mina. El proyecto de estas máquinas fue obviamente gradualmente perfeccionado, y Stephenson dedicó mucha energía también a mejorar los carriles y más en general a armar las vías férreas, que se había mostrado el punto débil de todas los logros de aquellos años de pionerismo ferroviario.

Fue así que Stephenson se construyó en pocos años una optima fama de experto en locomotoras, hasta ser asumido como proyectista y director de los trabajos del ferrocarril Stockton&Darlington, fundado en 1821 para el transporte de mercancía sobre rieles. En esta línea, larga cerca 40 km, el 27 de setiembre de 1825, el mismo Stephenson pilotó la locomotora a vapor Locomotion, construida en colaboración con su hijo Robert, tirando un convoy ferroviario con algún centenar de pasajeros a bordo, la mayor parte arreglados de modo precario en los carros abiertos normalmente usados para la mercadería (sólo uno de los vagones, llamado Experiment, había sido expresamente adaptado para llevar pasajeros).

Aunque la velocidad máxima alcanzada por el convoy fue modesta (24 Km/h), este evento, que fue en realidad sólo una demostración, sin aún convertirse en una regla de servicio, viene igualmente considerada la fecha de nacimiento del transporte ferroviario.

La importancia de la línea Stockton&Darlington reside también en el hecho de que fue la primera en adoptar rieles en hierro forjado, que daban finalmente la robustez y la fiabilidad que habían a menudo faltado en realizaciones precedentes; además Stephenson usó en esta línea el ancho de la vía (distancia entre los rieles) de 4 pies y 8½ pulgadas (1435 mm) que fue en seguida adoptado como estándar por las ferrovías ingleses y de muchos otros países en el mundo.

Las primeras líneas ferroviarias

En el giro de pocos años los tiempos maduraron para la realización de la primera línea ferroviaria de conexión entre dos ciudades importantes, Liverpool y Manchester, que distan entre ellas cerca de 48 km.
Como los constructores de locomotoras a vapor se habían vuelto tantos, los promotores de la iniciativa lanzaron un verdadero concurso para la elección de la mejor locomotora; y la competición se convirtió en un espectáculo en cuanto a pruebas de velocidad, en un trayecto de 4 Km, en la localidad de Rainhill, asistieron miles de curiosos.

Entre los cinco participantes prevaleció la locomotora Rocket (cohete) de los Stephenson, que tuvieron así una orden para la construcción de ocho máquinas, que iniciaron el regular servicio en esta línea en setiembre de 1830.

La Rocket ganó la competición también gracias a la adopción de una caldera «de tubos de humo» una solución que favorecía significativamente el intercambio térmico entre el gas de combustión y el agua hirviendo, que producía el vapor; esta configuración que fue después adoptada, en varias formas por la mayor parte de las locomotoras, había sido patentada por el ingeniero francés Marc Seguin (1786-1875): una señal significativa de que también Francia había entrado decididamente en el desarrollo de la tecnología ferroviaria.

La «manía» por la construcción de las ferrovías se extiende rápidamente en Inglaterra y de allí se difunde bastante rápidamente por toda Europa. En Inglaterra entre 1830 y 1850 fueron construidas casi 10.000 Km de vías férreas.
La gente comenzó a viajar, no sólo por el comercio y negocios, sino también por placer y diversión, aunque al inicio los trenes no eran ciertamente excepcionales, en cuanto a comodidad y seguridad. La seguridad hizo de toda manera buenos progresos con la introducción de señalización y telégrafos, y además, después de un inicial periodo de anarquía, también el poder político comenzó a ocuparse de la materia, emitiendo después de 1840 numerosas leyes y reglamentos.

Por cuanto se refiere a la construcción de las vías ferroviarias, en Inglaterra se tuvo en cuenta toda la experiencia acumulada en la construcción de canales [4], construyendo, de manera similar a cuanto había sido hecho para realizar las vías de agua, trincheras, galerías, viaductos, etc., a fin de realizar trayectos regulares y con pendientes modestas.
En este campo los ingleses fueron maestros por muchos años, y sus técnicos más famosos los Stephenson, Joseph Locke (1805-1860), Isambard Kingdom Brunel (1806-1859), y otros, después de haber hecho experiencia en patria, fueron llamados como constructores o consultores en toda Europa.

Notas
1. No se debe pensar que estos primeros rieles, cuando eran realizados de material ferroso, tuvieran la clásica forma a hongo actual; a menudo se trataba de simples perfilados a L, sobre los cuales corrían ruedas de madera con aros de fierro. Eran las alas verticales de tales perfilados las que impedían el descarrilamiento, y no el borde de las ruedas, como más tarde se hace común. Inicialmente ponían los rieles en bloques de piedra, pero luego se aseguró rápidamente la construcción de las vías con rieles fijados a traviesas de madera. Por diversas décadas los rieles fueron realizados en hierro forjado; ellos venían unidos entre sí con placas que minimizaban las disformidades entre una sección de rieles y la otra. Después de 1850, con la introducción del proceso Bessemer, que consintió un notable paso adelante en la producción siderúrgica, se pasó del hierro al acero, y los rieles comenzaron a ser más pesados, para seguir la tendencia del material rodante a crecer en peso y aumentar la velocidad.

2. Se trataba a decir verdad de presiones modestas, al máximo 3-4 atmósferas, pero eso hacía estas máquinas más bien diversas de aquellas de tipo «atmosférico» entonces en uso, y mucho más sujetas al peligro de explosión.

3. Thevithick emigró a Costa Rica, donde hizo una discreta fortuna instalando máquinas a vapor estacionarias en las minas. Pero su suerte tuvo una caída en 1820, durante una de las tantas revoluciones locales. De regreso a la patria, empobrecido, murió de gripe en 1833.

4. En Inglaterra, pocas décadas antes de la llegada de las ferrovías, se había verificado un gran entusiasmo constructivo, pasado a la historia como canal age, que había dado lugar a la realización de una compleja red de canales navegables, en los cuales habían viajado las grandes cantidades de mercancía puestas en marcha por la primera revolución industrial. La deuda tecnológica de las ferrovías con la construcción de los canales es certificada por el hecho de que los obreros excavadores que construían las vías ferroviarias eran llamados navvy (de navegador), como aquellos que habían construido los canales.

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