Sostenibilidad
Maglev, Hyperloop y el Futuro de los Trenes
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La Importancia de los Trenes
Rol Industrial
Toda la era industrial se construyó sobre una sola tecnología: ferrocarriles y trenes. Al crear una forma de bajo costo para mover mercancías al interior, los ferrocarriles y trenes impulsaron la productividad de manera masiva. Más tarde, el motor de combustión para automóviles y camiones y luego el motor a reacción para aviones tomarían el protagonismo.
Pero hasta hoy, cada economía industrial depende de los trenes para mantener su producción más allá de las regiones costeras (que están respaldadas por el comercio marítimo). Los trenes son especialmente cruciales para mover materias primas y productos industriales a granel como acero, automóviles, etc.
En algunos casos, puede tomar formas extremas, como la línea ferroviaria de 704 kilómetros (437 mi) que une el centro minero de hierro en medio del Sahara en Mauritania, con un tren de 3 kilómetros de largo, transportando 200‑300 vagones de carga, con un total de más de 25 000 toneladas de material en un solo viaje.
Fuente: Tourifique
De hecho, la logística basada en trenes también es crucial para todos los ejércitos modernos, como lo ilustra la importancia de los ferrocarriles estratégicos en la guerra de Ucrania, que transportaron miles de proyectiles y municiones diariamente al frente.
Viaje de Alta Velocidad
Los trenes modernos también han evolucionado más allá del masivo caballo de trabajo industrial para competir eficientemente con carreteras y aeropuertos.
No hay lugar donde esto sea más evidente que en China, que posee la red de ferrocarril de alta velocidad más densa del mundo. A finales de 2023, la red tenía una longitud total de 45 000 km (28 000 millas), representando 2/3 del total mundial de ferrocarriles de alta velocidad.
Los ferrocarriles de alta velocidad, con velocidades en el rango de 200–380 km/h (120–240 mph), ofrecen transporte eficiente entre ciudades.
Geografía Contrastada
Las redes ferroviarias dependen en gran medida de la política pública y de las decisiones de inversión nacional. Esto se debe a una combinación de factores:
- La mayoría de las redes ferroviarias están nacionalizadas u oligopolios debido a la naturaleza centralizada de la tecnología.
- Los ferrocarriles requieren permisos complejos y a menudo obligan a los propietarios a vender tierras o ceder derechos de acceso para hacer posibles nuevos proyectos.
- Los altos costos de inversión para nuevos ferrocarriles se amortizan durante décadas, lo que hace que la mayoría de los inversores privados no estén dispuestos a esperar tanto tiempo.
- Los ferrocarriles a menudo cambian la demografía, la economía y el desarrollo general de regiones y centros urbanos completos, lo que hace que su trazado sea altamente político.
Así que quizá no sea una sorpresa que cuanto más centralizada sea la política de un país, más exitosos son los trenes al superar a los automóviles y carreteras.
China
China se sitúa a la cabeza de la red ferroviaria. No solo cuenta con esta red de ferrocarril de alta velocidad de 45 000 km, sino que también posee otra red de 114 000 km de ferrocarriles más lentos dedicados a atender áreas locales e instalaciones industriales.
Fuente: Reddit
Para finales de 2035, China planea alcanzar 200 000 kilómetros (124 274 millas) de vías férreas, incluyendo alrededor de 70 000 km de ferrocarril de alta velocidad.
Todas las ciudades con una población superior a 200 000 estarán cubiertas por la red ferroviaria antes de 2035, y aquellas con una población superior a 500 000 estarán conectadas a vías de alta velocidad, según el plan más reciente.
China también promoverá la construcción de ferrocarriles en zonas dominadas por grupos étnicos minoritarios, así como en áreas fronterizas y regiones subdesarrolladas del centro y oeste de China, para ayudar a aliviar la pobreza y revitalizar el campo, según la compañía.
La misma importancia del ferrocarril se puede observar en Asia, con, por ejemplo, los 132 310 km de vías de la India, aunque de tipo mucho más lento.
Europa
Otra región favorable a los trenes es Europa, con una red de 202 131 km pero solo 11,666 km de ferrocarriles de alta velocidad, mayormente ubicados en Europa Occidental.
La UE pretende triplicar el tráfico de ferrocarril de alta velocidad para 2050, considerándolo fundamental para un sistema de transporte más eficiente en medio de la urbanización.
Fuente: Wikipedia
En Europa, sin embargo, los trenes pueden rezagarse en el transporte comercial internacional, debido a un complejo conjunto de múltiples voltajes (tanto AC como DC) y sistemas de señalización, así como diferentes anchos de vía (la distancia entre rieles), por ejemplo Portugal y España utilizan su propio ancho, y Finlandia y los Estados Bálticos utilizan el ancho ruso. No obstante, el 70 % del tráfico de carga (principalmente internacional) a través de los Alpes suizos se realiza por ferrocarril.
Fuente: Wikipedia
América del Norte
Por último, América del Norte, especialmente EE. UU., está rezagada en la red ferroviaria de pasajeros, con mayormente trenes lentos de Amtrak y ferrocarriles de carga.
Sin embargo, EE. UU. posee la mayor red de transporte ferroviario del mundo, con 260 000 km de vías (160 000 millas). Históricamente, esto ha sido clave en el desarrollo de EE. UU. y la conquista del Oeste, notablemente con el primer ferrocarril transcontinental, cuyas vías fueron esenciales para conectar el interior con las regiones costeras.
Del Vapor a la Electricidad
Los primeros trenes fueron impulsados por la primera locomotora de vapor, obteniendo su energía del carbón. Esto supuso una revolución respecto a la red de transporte anterior, que solo se alimentaba de viento y fuerza animal, y generó un enorme auge económico donde se implementó. Posteriormente, se cambió a diésel para locomotoras más potentes y menos contaminantes.
Finalmente, se alcanzó una nueva etapa con la electrificación, permitiendo que el tren ya no lleve su propio combustible, sino que utilice de manera más eficiente la energía producida directamente en las centrales eléctricas.
Fuente: Mesas Stamps
La electrificación también abrió el camino para trenes impulsados por combustibles fósiles, ya sea mediante energía nuclear o renovable. Esto convierte a los trenes modernos en una alternativa de transporte mucho menos contaminante, con una huella de carbono radicalmente menor.
Por ejemplo, en el Reino Unido, a pesar de que la descarbonización de la electricidad aún está rezagada, todo tipo de transporte ferroviario, desde el ferrocarril nacional hasta tranvías y metros, emitió solo 35‑28 gramos de equivalentes de dióxido de carbono por kilómetro‑pasajero, por debajo de los vehículos eléctricos (47 g) y 5 veces menos que los automóviles diésel y de gasolina (170 g).
Fuente: Our World In Data
El Futuro de los Trenes
Maglevs
Lejos de ser una tecnología estancada y envejecida, el transporte ferroviario está a la vanguardia de la evolución tecnológica y la electrificación.
Una innovación clave es el tren maglev (levitación magnética), lanzado comercialmente por primera vez en 2004. Esta tecnología de aspecto de ciencia ficción permite que los trenes literalmente leviten sobre las vías.
Esto ofrece algunas ventajas únicas comparado con los ferrocarriles tradicionales y cualquier otro medio de transporte terrestre:
- Reduce enormemente la fricción, disminuyendo las pérdidas de energía totales.
- Menos fricción también reduce la generación de calor, permitiendo velocidades mucho mayores.
- Al no haber contacto, los únicos límites de velocidad están vinculados a la resistencia del aire y a la capacidad del sistema maglev.
- La ausencia de contacto crea una experiencia muy suave, con muchas menos vibraciones que con ruedas de acero, incluso a velocidades muy altas.
El funcionamiento del maglev se basa en generar campos magnéticos masivos, usando imanes superconductores (que no presentan resistencia eléctrica). Para ello, los imanes deben enfriarse a -450 °F / -267 °C.
Fuente: Department Of Energy
Otro gran beneficio es la seguridad. Los trenes maglev son “impulsados” por la vía guiada. Dos trenes que viajen por la misma ruta no pueden alcanzarse y chocar entre sí porque todos son impulsados para moverse a la misma velocidad.
De manera similar, los descarrilamientos de trenes tradicionales que ocurren por tomar curvas demasiado rápido no pueden suceder con el Maglev. Cuanto más se aleja un tren maglev de su posición normal entre las paredes de la vía guiada, más fuerte se vuelve la fuerza magnética que lo empuja de regreso a su lugar.
Se estima que el mercado de trenes maglev en $2.17 mil millones en 2023 y se espera que crezca a $3.13 mil millones para 2031, o un CAGR del 4.7 %.
¿Velocidad Ilimitada?
La velocidad más alta alcanzada por un maglev fue lograda por el maglev superconductivo L0 de JR Central de Japón, que alcanzó una velocidad máxima de 603 kilómetros por hora (375 mph) en 2015.
Probablemente esto esté cerca del límite máximo alcanzable para el maglev, debido al aumento de la resistencia del aire a medida que la velocidad incrementa.
En cualquier caso, viajar por encima de la velocidad del sonido (1 235 km/h / 767 mph) crearía un boom supersónico que dañaría tanto la infraestructura ferroviaria como sus alrededores.
¿Adopción Masiva?
El maglev sigue siendo una tecnología relativamente rara, ya que la mayoría de los ferrocarriles de alta velocidad alcanzan sus velocidades con métodos convencionales.
Sin embargo, la instalación masiva de maglevs podría eliminar gran parte de la necesidad de transporte aéreo regional, como dentro de Europa o a través del continente norteamericano, ya que 400‑600 km/h pueden competir con los aviones, especialmente al considerar los retrasos asociados a los aeropuertos y al embarque (controles de seguridad, equipaje, etc.).
Y combinada con la descarbonización de la red eléctrica, podría tener un impacto masivo en las emisiones de carbono a nivel global.
Los lugares ideales probablemente serían dentro y entre las megaciudades del mundo, particularmente en las costas de EE. UU., al norte de la India, la isla de Java (Indonesia) y el oeste de Europa.
Fuente: Pinterest
Hyperloop
¿Qué pasaría si los trenes maglev no estuvieran limitados por la velocidad del sonido?
Esta idea puede parecer inicialmente extravagante, pero hay una forma de evitar crear un boom sónico y sufrir de fricción aérea excesiva: simplemente eliminar el aire. Este es el concepto de hyperloop, popularizado por Elon Musk en un documento técnico en 2013, que propone un viaje de Los Ángeles a San Francisco en solo 30 minutos.
Fuente: The Verge
La idea es encerrar el tren maglev dentro de un tubo o túnel despresurizado. De esta manera, el sistema maglev puede acelerar sin estar limitado por la fricción del aire.
La idea rápidamente ganó un seguimiento de culto y estuvo en desarrollo por Hyperloop One, anteriormente Virgin Hyperloop. Sin embargo, esta empresa cerró definitivamente en 2023, después de quedarse sin fondos.
Este revés ha llevado a muchos a afirmar prematuramente la muerte del concepto, llamándolo (juego de palabras intencionado) un sueño imposible. Esto fue prematuro, ya que otras iniciativas similares al hyperloop están avanzando.
Prototipos de Hyperloop
El primero es el holandés Hardt Hyperloop, que anunció que ha probado con éxito su vehículo hyperloop en septiembre de 2024. Esto es solo una prueba de que el vehículo se mueve y se mantiene el vacío, pero es un primer paso.
Otras empresas activas en este tema en países occidentales son Boring Company de Musk y Italian HyperloopTT.
En la China entusiasta de los trenes, un tren maglev completó recientemente una prueba en una tubería de 2 kilómetros (1,2 millas) con un entorno de bajo vacío en la provincia de Shanxi. Esta prueba fue realizada por China Aerospace Science and Industry Corporation (CASIC).
El diseño apunta a una velocidad de 1 000 kilómetros (621 millas) por hora. El sistema también había alcanzado previamente una velocidad récord de 623 kilómetros (387 millas) por hora en una prueba bajo condiciones sin vacío.
El objetivo no sería detenerse en 1 000 km/h, sino llegar hasta 4 000 km/h a largo plazo.
Así que, en teoría, podría usarse para viajes intercontinentales, equiparándose a los aún inexistentes aviones hipersónicos comerciales, reduciendo, por ejemplo, el tiempo de viaje de Berlín a Pekín a solo 2‑3 h o de Los Ángeles a Nueva York a apenas 1‑2 h.
Sin embargo, los sistemas hyperloop necesitarán mucho progreso en diseño e ingeniería para convertirse en una realidad. Entre las pocas dificultades estarán:
- Mantener de forma segura un vacío fuerte en toda la línea.
- Esto incluye gestionar el riesgo de una pérdida súbita e indeseada de vacío después de un accidente o incluso un ataque terrorista.
- Suministrar de forma segura y eficiente la enorme cantidad de energía requerida por el sistema.
- Integrar el hyperloop a la red existente de ferrocarriles y estaciones de tren.
- Construir infraestructuras dedicadas.
- Las velocidades extremas involucradas limitarán las opciones de trazado, obligando al desarrollador de hyperloop a depender de puentes supercostosos y túneles para atravesar cualquier obstáculo.
Otras Innovaciones
El transporte ferroviario es una tecnología que históricamente siempre se ha beneficiado de la innovación en otras industrias. Primero aprovechó la locomotora de vapor utilizada para bombear agua en minas de carbón, luego el recién invertido motor diésel, y después la electricidad y los imanes superconductores.
Por lo tanto, tiene sentido observar el futuro de los trenes en el contexto más amplio de otros avances tecnológicos.
Superconductores de Alta Temperatura
Una parte clave del sistema maglev y hyperloop es la necesidad de imanes superconductores. Estos requieren la ultra‑baja temperatura actual, lo cual es técnicamente difícil y consume mucha energía.
Esto podría cambiar pronto, con materiales superconductores que requieran menos frío o incluso temperaturas ambiente. Discutimos en detalle su desarrollo y las últimas noticias en “Progress In Superconductivity Making Way For A New Technological Revolution“.
En general, si la superconductividad se lograra a una temperatura mucho más alta, esto convertiría al maglev en una opción mucho más superior al ferrocarril de alta velocidad clásico.
También haría trivial la transmisión de cantidades absurdas de energía a largas distancias, haciendo mucho más económicas las energías renovables, el hyperloop, así como ayudando a desarrollar otras tecnologías que alteran la civilización, como la fusión nuclear.
IA, Trenes Autónomos y Ferrocarriles Inteligentes
La automatización y la IA son otras tecnologías que avanzan rápidamente. Al imaginar el desarrollo de automóviles autónomos, capaces de manejar la complejidad de las vías urbanas, tiene sentido que logremos trenes autónomos aún antes. Esto se debe, en particular, a que los trenes operan en un entorno mucho más controlado y conocido, incluso a velocidades más altas.
- Vigilancia segura.
- Actualizaciones en tiempo real y boletaje inteligente.
- Servicios de tren automatizados.
- Trenes autónomos.
- Mantenimiento predictivo.
- Conectividad, control de tren automatizado y señalización digital.
Otra actividad que podría impulsarse con la digitalización, la IA y también la cadena de bloques es la logística. La carga‑descarga de vagones de mercancías, el cambio de vagones entre trenes, el transporte transfronterizo y la interconexión con el transporte por camión, todo podría ser semi o totalmente automatizado, haciendo el transporte ferroviario de carga mucho más eficiente y rentable.
Tunelado
Otra opción que podríamos ver es mucho más transporte (incluido el ferroviario) mediante el tunelado. Esta es otra de las obsesiones personales de Elon Musk, con la Boring Company probablemente fundada tanto para ayudar a resolver el transporte en la Tierra como para construir hábitats en Marte.
Esto podría ser una opción preferida para futuros sistemas hyperloop, ya que un túnel será más estable, menos vulnerable a accidentes y, en general, más fácil de mantener bajo un fuerte vacío que un tubo suspendido.
Propulsores Masivos
La idea clave de un propulsor masivo es que una nave espacial podría enviarse a órbita acelerándola lo suficiente en la Tierra, de modo que no necesite un propulsor a bordo.
En esencia, sería un hyperloop, pero con el objetivo de alcanzar la velocidad de escape para impulsar una nave espacial en órbita sin propulsores a bordo.
La pista de lanzamiento también necesitará tener cientos, si no miles, de kilómetros de longitud, siendo la zona más prometedora la meseta tibetana.
Fuente: Acepedia
Tal vez no sea sorprendente, China ya está considerando desarrollar dicha tecnología, por lo que podría estar más cerca de lo que esperamos.
Si tiene éxito, podría reducir en un factor 10 adicional el precio de lanzamiento orbital ya muy reducido por SpaceX (SPCX ), con estimaciones que sitúan los costos en apenas $60/kg.
Como nota al margen, este tipo de sistema podría usarse primero con modelos de menor tamaño para impulsar aviones a una velocidad donde los motores scramjet hipersónicos pueden funcionar, permitiendo vuelos hipersónicos muy rápidos.
Así que, si los hyperloops transcontinentales no son una opción económicamente viable, podría ser que el propulsor masivo / hyperloop de lanzamiento para vuelos hipersónicos aún utilice esta tecnología.
Invertir en Tecnología Relacionada con los Trenes
A pesar de recibir mucho menos atención que la industria aeroespacial o los vehículos eléctricos, los trenes, el maglev y quizá en el futuro el hyperloop están a la vanguardia de la revolución de los medios de transporte y la economía de la humanidad.
China ha liderado hasta ahora, pero el resto del mundo está tomando nota y también busca expandir masivamente su capacidad ferroviaria.
Si no te interesa seleccionar empresas relacionadas con los trenes, también puedes considerar ETFs como SmartETFs Smart Transportation & Technology ETF (MOTO), iShares US Transportation ETF (IYT), o SPDR S&P Transportation ETF (XTN) que ofrecerán una exposición más diversificada para capitalizar la industria del transporte y ferrocarril, estratégicamente vital.
Empresas de Ferrocarril y Trenes
1. Siemens Aktiengesellschaft (SIE.DE)
Siemens es una empresa sólida en el sector industrial, con actividad en industrias pesadas de electrónica, infraestructura, movilidad y salud.
Fuente: Siemens
Las actividades de la compañía en IoT se distribuyen en varios segmentos, incluyendo automatización (62 % de la industria digital total) e infraestructura inteligente.
La actividad de salud se centra más en imágenes, análisis y robótica, mientras que el segmento de movilidad se dedica mayormente a trenes e infraestructura ferroviaria.
La compañía ve una gran oportunidad en la automatización debido a la disminución de la población a nivel mundial y la “glocalización” (o “relocalización” de la capacidad industrial más cerca de los mercados finales). La creciente presencia de energías renovables en la red eléctrica también incrementa la demanda de una “red inteligente” capaz de gestionar estas fuentes de energía más intermitentes y variables.
En el nicho donde actúa, Siemens es un competidor muy fuerte, ocupando el puesto #1 en automatización de fábricas, automatización ferroviaria, automatización de redes y software industrial vertical (incluyendo 1 300 expertos en ciberseguridad).
Fuente: Siemens
Siemens es una acción posicionada para beneficiarse de la electrificación, la relocalización, IoT, la automatización, los ferrocarriles y el creciente nivel de tecnología en los procesos industriales en general.
Como líder en la fabricación de equipos ferroviarios, se beneficiará directamente de la inversión en el sector, así como indirectamente de la tendencia de reindustrialización.
Gracias a su amplia gama de tecnología, estará a la vanguardia de la construcción de ferrocarriles inteligentes, aprovechando su experiencia en automatización e IoT de otras industrias ya más digitalizadas.
2. Alstom (ALO.PA)
La empresa francesa estuvo entre las primeras en crear un tren de alta velocidad, que se convirtió en el mundialmente famoso TGV (“Train à Grande Vitesse”).
Hoy, es la número 1 mundial en material rodante (vehículos de tren, más de 4 600 vagones/año), servicios y sistemas llave en mano, y la número 2 en señalización, en parte gracias a su adquisición de Bombardier Transportation en 2021.
Fuente: Alstom
Alstom es el líder en automatización de redes ferroviarias, habiendo alcanzado el nivel más alto de automatización, GoA4, en las líneas de tren regionales francesas para 2023.
Fuente: Alstom
Lo logró mediante su “Operación Automática de Trenes”, que incluye control automático de trenes, protección y supervisión.
Este sistema resulta en un 45 % menos de consumo energético y un 30 % más de capacidad de pasajeros por línea.
Aunque es líder en su industria, la compañía ha atravesado algunos años tumultuosos en cuanto a resultados financieros, comenzando con un rescate de 3,2 mil millones de euros del gobierno francés en 2003.
Desde entonces, el grupo Alstom desinvirtió sus actividades en construcción naval y transmisión eléctrica a la gigante nuclear Areva en 2004, y luego sus divisiones de energía y redes a GE en 2014, y su negocio de turbinas de gas pesadas a Ansaldo Energia.
Esto convierte al nuevo Alstom en un negocio centrado exclusivamente en trenes, proveniente del complejo conglomerado industrial de principios de los años 2000.
El grupo ha estado trabajando en reconstruir su rentabilidad y su cartera de pedidos, con un fuerte crecimiento en entregas futuras desde 2022.
Fuente: Alstom
En general, la compañía ve un potencial de mercado a medio plazo de más de €230 mil millones para el período 2025‑2028, lo que le permite seleccionar qué contratos serán rentables, así como absorber el aumento de la capacidad de fabricación de la empresa.
