Un futuro sin combustibles fósiles para máquinas de construcción de vía

En la actualidad, las máquinas de construcción y mantenimiento de superestructura ferroviaria son propulsadas principalmente por motores diésel. Según el Instituto de Ingeniería Ferroviaria y Economía del Transporte de la Universidad Técnica de Graz, los trabajos de mantenimiento de vía de ÖBB emiten anualmente unas 9.600 t de CO₂ (entre el consumo de combustible, el transporte de maquinaria y materiales y la producción). Esto demuestra el inmenso potencial que alberga la transición a sistemas de accionamiento alternativos, a efectos de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la maquinaria de vía. Cabe suponer también, que las máquinas de construcción de vía serán sometidas a normativas más estrictas en el futuro. El objetivo del estudio FFF es analizar las diferentes soluciones que se están desarrollando en el sector del transporte en general, y evaluar su aplicabilidad al sector ferroviario y a la maquinaria de construcción y mantenimiento de superestructura ferroviaria, en particular. El estudio tiene en cuenta las especificidades de los mercados, así como otros factores de riesgo, y ofrece recomendaciones específicas sobre soluciones alternativas para diferentes máquinas de construcción de vía a partir de los resultados de un análisis de mercado y de un programa de cálculo.

El análisis de mercado recoge las tendencias tecnológicas de varios sistemas de accionamiento alternativos para diferentes modos de transporte, prestando especial atención a los sectores del ferrocarril y de la construcción. También evalúa las condiciones marco, como la normativa y las subvenciones esperables de entidades públicas. Como parte del proyecto, la Universidad Técnica de Graz desarrolló el programa de cálculo CalCAS (Calculation of Comparison for Alternative Solutions - Cálculo Comparativo para Soluciones Alternativas), que toma como base los datos procedentes de diferentes máquinas de construcción y mantenimiento de vía.

Dipl.-Ing. Dr.techn. Matthias Landgraf
TU Graz



Dipl.-Ing. BSc Martina Zeiner
TU Graz

Análisis interindustrial: un estudio en profundidad de los sectores del ferrocarril y de la construcción

Factores como la tecnología disponible, la falta de infraestructuras, la ausencia de normativas o subvenciones, así como unos mayores costes debidos a la escalabilidad limitan la aceptación en el mercado de los sistemas de accionamiento alternativos. El sector del transporte por carretera, en particular el de la automoción, es el más avanzado en cuanto a este tipo de accionamientos en comparación con otros modos de transporte. Aunque en los sectores del ferrocarril y de la construcción falta establecer objetivos concretos y la demanda todavía sigue siendo escasa, las partes interesadas son conscientes de la necesidad de reducir su carga ambiental. A medida que la tecnología avance, la demanda de sistemas de accionamiento alternativos aumentará en ambos sectores.

Para las máquinas de construcción y mantenimiento de superestructura ferroviaria, los sistemas de accionamiento alternativos todavía están muy poco explorados. El análisis de mercado muestra que los conceptos tecnológicos utilizados en el sector de la construcción también podrían aplicarse a las tecnologías de accionamiento de las máquinas ferroviarias. En cuanto a la fuente de energía primaria, se rigen por las tendencias en el mercado ferroviario general, ya que la implantación de soluciones alternativas depende de la infraestructura de suministro de energía (por ejemplo, para la recarga de baterías o el repostaje de tanques de hidrógeno).

En comparación con el sector ferroviario, la tecnología basada solo en baterías está mucho más extendida en el sector de la construcción que en el sector ferroviario, y se circunscribe a las máquinas de obra eléctricas, los equipos manuales o maquinaria pequeña. Por otro lado, la tecnología de células de combustible todavía se encuentra en una fase de desarrollo muy temprana (a excepción de las carretillas elevadoras). Hay pocos modelos de máquinas de construcción de vía con sistemas de accionamiento alternativos (se han podido identificar seis fabricantes). Para las máquinas ferroviarias se suelen utilizar soluciones híbridas (principalmente diésel-batería) en lugar de soluciones autónomas, lo que coincide con la tendencia que se observa en el sector ferroviario en general. Así, las máquinas que funcionan exclusivamente con baterías, como las más pequeñas (más ligeras), p. ej., las bateadoras manuales, son una excepción.

Un programa de cálculo de indicadores basados en escenarios y específico para cada máquina

Según los resultados arrojados por el programa CalCAS, las tecnologías de baterías embarcadas son la solución más adecuada para las máquinas con un consumo inferior a 300 kWh. La tecnología de células de combustible de hidrógeno, en cambio, es la indicada para máquinas que requieren más de 800 kWh. Para las máquinas con un consumo energético intermedio, por razones de peso o bien haría falta una tecnología de baterías más avanzada o bien es preferible la tecnología de células de combustible. A pesar de las ventajas de los sistemas de accionamiento alternativos (por ejemplo, menores emisiones de gases de efecto invernadero y de ruido, mayor eficiencia), el uso de un sistema de este tipo no implica automáticamente el abandono de los combustibles fósiles o alcanzar “cero emisiones”. El potencial de los combustibles líquidos alternativos es limitado (gran demanda de energía primaria, datos contradictorios sobre las emisiones, dudas acerca de los combustibles producidos sintéticamente, etc.) y, por otra parte, la aplicación de sistemas de baterías o de hidrógeno depende de la disponibilidad de un mix de electricidad "verde", así como del proceso de producción y la vida útil de sus componentes. Aun así, a estas tecnologías se les atribuye un gran potencial para reducir la contaminación medioambiental.

Los resultados del estudio FFF son un gran apoyo para Plasser & Theurer a efectos de la evaluación de las tecnologías de accionamiento alternativas para las máquinas de construcción y mantenimiento de superestructura ferroviaria, así como de las oportunidades y riesgos asociados. La información obtenida permite analizar mejor la futura evolución del mercado, especialmente en los sectores del ferrocarril y de la construcción. Además, el programa de cálculo permite realizar una evaluación de los requisitos básicos para los distintos tipos de máquinas con respecto a los sistemas de accionamiento alternativos, a fin de integrarla en las decisiones estratégicas de las empresas.

Colaboradores:
Dipl.-Ing. Bernhard Antony
Director del Centro Tecnológico de Purkersdorf, Plasser & Theurer

Víctor Barrena Cárdenas, Plasser & Theurer