Curiosidades de la Ingeniería · Curiosidad nº 9
¿Y si fueras de Madrid a Barcelona en 30 minutos?
¿Y si pudieras ir de Madrid a Barcelona en 30 minutos?
Este es Lucas, billete en una mano y café en la otra. Sube al tren, se sienta, y por megafonía suena: velocidad de crucero, 1000 kilómetros por hora. Más rápido que un avión. Lucas deja el café en la mesita. 30 minutos: no le da tiempo ni a enfriarse.
Pues mala noticia, Lucas: este tren no existe. Y hoy vamos a ver por qué. Hay un enemigo invisible, una curva que no perdona, un tubo que crece cada verano… y un país que lo está intentando de verdad.
Primero, lo que pensaría cualquiera: para ir más rápido, un motor más grande. ¿Más motor? Ahora verás.
El AVE hace normalmente los 620 kilómetros de vía, con puntas de 300 por hora, en unas dos horas y media. El avión va a unos 830, pero entre aeropuertos, controles y esperas, puerta a puerta te vas a más de tres horas.
Para hacerlo en 30 minutos, el tren de Lucas tiene que ir más rápido que un avión, pegado al suelo. Haremos seis paradas. Y cada vez que arreglemos un problema, aparecerá otro peor.
Primera parada: más motor.
Cuando bajas una cuesta en bici, ¿qué es lo que te frena? No son las ruedas. Es esa pared invisible que te empuja en la cara. El aire.
A 300 por hora, unas tres cuartas partes del esfuerzo de un tren se van en apartar aire. No en mover el tren: en apartar aire. Y lo malo es cómo crece. Si vas el doble de rápido, el aire no te empuja el doble. Te empuja cuatro veces más. Y como encima lo apartas el doble de deprisa, la potencia se multiplica por ocho.
¿Y si pasamos de 300 a 1000? Haz la cuenta: la fuerza del aire se multiplica por 11. Y la potencia… por 37.
Un AVE de los rápidos tira con casi nueve megavatios. Por 37, unos 300 megavatios para un solo tren. Como un tercio de una central nuclear, enchufado a la vía. La factura de la luz, mejor ni mirarla.
Vale, la cuenta está simplificada, y a esa velocidad aparecen ondas de choque que lo empeoran aún más. Pero la idea es esta: cada kilómetro por hora de más te cuesta más caro que el anterior.
¿La solución es meter más motor? Spoiler: peor. Más motor es más peso y más calor. El problema no está dentro del tren. Está fuera.
Segunda parada: adiós a las ruedas.
Porque a esas velocidades, una rueda de acero sobre un raíl de acero vibra, se desgasta y le cuesta agarrarse.
¿Hasta dónde se ha llegado con ruedas? En 2007, un TGV francés llegó a 575 kilómetros por hora. Récord del mundo. Eso sí, con truco: solo cinco coches, ruedas más grandes y 6000 voltios más en el cable de arriba. Récord, sí. Tren de pasajeros, no.
Pero para ir mucho más allá, hay que quitar las ruedas. ¿Cómo? Haciendo flotar el tren. Unos imanes lo levantan sobre la vía, otros tiran de él hacia delante, y ya no hay nada que roce. Eso tiene nombre: maglev, de levitación magnética.
Y funciona. En 2015, un maglev japonés llegó a 603 kilómetros por hora. El tren más rápido de la historia.
Problema resuelto, ¿no? Pues no. Ese récord se hizo con aire normal alrededor, sin tubo. El roce de las ruedas desaparece, pero el aire sigue ahí, esperándote. Y a 600 por hora, el que manda es el aire.
Tercera parada: quitemos el aire.
Si el problema es el aire, ¿por qué no lo quitamos? Metes el tren en un tubo y sacas el aire con bombas. La idea es viejísima: en 1888, Michel Verne, el hijo de Julio Verne, ya imaginó un tubo bajo el Atlántico a 1800 por hora. Ya sabemos de quién le venía.
Los aviones usan un truco parecido: vuelan a unos 10 kilómetros de altura, donde el aire pesa un tercio. Nuestro tubo iría mucho más lejos: una milésima del aire normal, como estar a casi 50 kilómetros de altura. Seis veces menos aire que en Marte.
Sin aire, no hay pared invisible. El tren flota, no roza, no empuja aire… ¡Lo tenemos! Madrid-Barcelona en 30 minutos.
O no.
Porque el poco aire que queda no se aparta tan fácil. En un tubo, el tren hace de émbolo de una jeringa: empuja el aire que tiene delante, y si el hueco alrededor es estrecho, el aire se atasca y vuelve a frenarte. Eso tiene nombre: el límite de Kantrowitz. Remedio: un tubo más ancho, o un compresor en el morro que se trague ese aire.
Y luego está el tamaño. Uno de los vacíos más grandes del mundo, el del acelerador de partículas del CERN, ocupa unos 15.000 metros cúbicos. Un tubo de cuatro metros de ancho entre Madrid y Barcelona tendría unas 400 veces ese volumen. Y cada junta es un sitio por donde se puede colar el aire.
Y aún hay algo peor: el acero crece con el calor. Un tubo de 500 kilómetros se estira unos 240 metros entre invierno y verano. Más de dos campos de fútbol de tubo que aparecen en agosto. Sin abrir ni una rendija.
Cuarta parada: prohibido girar.
Imagina que lo conseguimos: tubo perfecto, vacío perfecto. Lucas va a 1000 por hora con su café… y llega la primera curva.
En una curva, tu cuerpo quiere seguir recto: por eso en el coche te vas contra la puerta. Y esa fuerza crece con el cuadrado de la velocidad. A 1000 por hora, una curva normal de tren te aplasta contra la ventanilla. Adiós, café.
Para ir cómodo a 1000 por hora, la curva más cerrada tendría de 30 a 80 kilómetros de radio. Las del AVE, unos siete.
¿Y si frenamos en cada curva? Entonces ya no vas a 1000.
Así que la vía tiene que ser casi una línea recta. Y entre Madrid y Barcelona hay sierras: toca atravesarlas con túneles larguísimos, con un tubo dentro. Japón lo sabe bien: su maglev nuevo va casi todo en túnel, y aun así pide curvas de ocho kilómetros para ir a 500.
Quinta parada: tu estómago.
Si el tren acelera de golpe, te pega al asiento, y el café acaba en el pantalón. Para ir cómodo, el tren tarda casi cinco minutos y unos 40 kilómetros solo en llegar a 1000 por hora, y otro tanto para frenar. Casi 10 minutos del viaje, arrancando y parando.
Así que hagamos la cuenta de verdad. En línea recta perfecta, unos 35 minutos. Por un trazado como el del AVE, que da sus vueltas, unos 40.
¿30 minutos? Más bien 40. Ni a 1000 por hora salen las cuentas.
Sexta parada: ¿y si se rompe?
Aquí la cosa se pone seria. Imagina una grieta en el tubo, a mitad de camino. Fuera, la atmósfera empuja con toda su fuerza. Dentro, casi no hay nada que la frene. El aire entra de golpe, con un silbido brutal, y corre por el tubo hacia el tren.
O el tren se queda parado en mitad del tubo, sin aire alrededor, lejos de cualquier salida. ¿Cómo sacas de ahí a un tren lleno de gente?
Hay ideas: válvulas que cierran el tubo por tramos, esclusas, pasillos hasta una escotilla. Pero ya en 2016, un informe del Gobierno de Estados Unidos lo dejaba por escrito: si la cabina pierde la presión, si se queda parada, dónde están las salidas… todo eran preguntas abiertas. Y lo siguen siendo.
La única prueba conocida con personas en un tubo así fue en 2020: dos pasajeros, 500 metros de pista, 172 por hora. A 1000 por hora y con pasajeros, nadie lo ha probado todavía.
Y ahora, el giro: esto no es ciencia ficción. Hay quien lo está construyendo.
Antes, lo que no salió. En 2013, Elon Musk publicó la idea del Hyperloop, a 1220 por hora, y dijo que él no la iba a construir. 10 años después, Hyperloop One cerró tras recaudar más de 450 millones de dólares, sin un solo contrato. Y la empresa de hyperloop que hoy presume de récord llegó, el año pasado, a 102 por hora. Menos que un coche en la autovía.
Pero en China, una empresa aeroespacial del Estado ha construido un tubo de pruebas de dos kilómetros. Su vehículo flota con imanes dentro del tubo. En verano de 2024 hicieron la primera prueba con parte del aire quitado: arrancó, levitó estable y paró. ¿A qué velocidad? No lo han dicho. Solo que fue la prevista. Y punto.
Ojo con los titulares. Los 623 por hora que verás por ahí fueron sin vacío. Los 1000 son el objetivo, para una pista de 60 kilómetros que no tiene fecha. Y los 4000 por hora son una meta lejana vendida como hecha.
Así que la pizarra de China queda así. El tubo: dos kilómetros de los cientos que harían falta. Los 1000 por hora: pendiente. Las curvas: pendiente. La seguridad con pasajeros: pendiente.
Entonces, ¿veremos el tren de 1000 por hora? Puede. Pero la pregunta de verdad no es si se puede, sino contra qué compite. El avión ya va a 830, no necesita tubo y pasa por encima de las montañas. Y entre Madrid y Barcelona ya hay un AVE que te deja en el centro en dos horas y media. Para ganarles a los dos hace falta un tubo de cientos de kilómetros, recto como una regla y sin una sola fuga, solo para ahorrarte menos de dos horas. Un reto enorme. Y aun así, hay ingenieros intentándolo.
Por el camino hemos quitado las ruedas, el aire y las curvas, y hemos cuidado el estómago de Lucas. Y todo empezó por esa pared invisible. El mayor enemigo de la velocidad no es el motor: es el aire.
¿Y Lucas? Llega a Barcelona en 40 minutos. Se levanta, coge el café… intacto. Frío, eso sí.
Y tú, ¿qué crees que tumbará antes al tren de 1000 por hora: las curvas, las fugas o el precio? Cuéntamelo en los comentarios.