01_Introducción Al Transporte

Introduccin a los transportes en la Ingeniera Industrial. Captulo 1

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1 INTRODUCCIN A LOS TRANSPORTES

El transporte es un sector clave en el desarrollo y bienestar de las sociedades

modernas. El estudio del transporte en la ingeniera abarca disciplinas muy variadas, estando

implicadas en su desarrollo reas tales como la ingeniera industrial, la ingeniera aeronutica,

la ingeniera naval, la ingeniera informtica o la ingeniera de caminos, canales y puertos.

En una primera clasificacin podemos hablar de los siguientes sistemas de transporte:

- Transporte de cargas en la industria.

- Transporte vertical.

- Transporte por carretera.

- Transporte martimo.

- Transporte areo.

- Transporte combinado.

Podemos considerar, de forma general, el transporte como el desplazamiento de

personas o bienes en el espacio utilizando medios especiales. Tambin, desde un punto de

vista econmico, podemos definir transporte como una compleja actividad econmica que

interviene de manera directa en el desarrollo del pas facilitando la movilidad, dotando de

accesibilidad al territorio, etc.

El sector del transporte tiene un importante impacto en la Economa Nacional, impacto

que puede medirse a travs del Producto Interior Bruto, la Formacin Bruta de Capital, la mano

de obra empleada, las inversiones realizadas, los presupuestos nacionales, la energa

consumida y otros ndices. El transporte realiza, por tanto, una funcin transcendente para la

sociedad que se traduce en funciones especficas en los campos poltico, econmico y social

que podemos agrupar en:

Aquellas que contribuyen a la integracin del Estado y a mantener las relaciones

fsicas de los individuos que componen la sociedad.

Aquellas que satisfacen las necesidades de desplazamiento de las personas y

mercancas de los sectores productivos.

Aquellas que colaboran en la mejora de la calidad de vida.

Sin pretender realizar aqu una enumeracin exhaustiva, entre estas funciones

especficas podemos mencionar las siguientes:

Permitir la conexin de los sectores productivos entre s y con los centros de

consumo.

Satisfacer las necesidades de desplazamiento de personas y mercancas.

Favorecer la cohesin econmica y social, permitiendo configurar un territorio

ms equilibrado.


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Dotar de accesibilidad al territorio.

Contribuir a la unidad e integracin del Estado y de las regiones que lo forman,

as como a la integracin comunitaria a travs de la interconexin e

interoperabilidad de las redes nacionales.

Actuar como elemento de integracin social.

Colaborar en la mejora de la calidad de vida, a pesar de los efectos negativos

que pueda ocasionar, principalmente en lo referido a accidentes en carreteras e

impactos medioambientales.

Constituir un elemento en la estrategia y defensa nacional.

Ser una importante actividad productiva del pas, que ocupa a una elevada masa

laboral y que contribuye de forma apreciable al Producto Interior Bruto.

Impulsar el desarrollo de otras actividades econmicas, como pueden ser el

sector de la automocin, bienes de equipo, etc.

2 LOS TRANSPORTES EN EL CONTEXTO NACIONAL

Una medida de la importancia del sector en la Economa Nacional es su participacin

en el Producto Interior Bruto (PIB), es decir, su Valor Aadido Bruto (VAB). As, por ejemplo, en

el ao 2005 el sector del transporte gener un PIB de 2391 millones de euros, que represent

un 4,6% del total y esta cifra aumenta ao a ao. En la tabla 1 puede apreciarse la evolucin

de la contribucin del sector entre los aos 1991 y 1994 y comprobarse esa tendencia alcista.

Tabla 1. VAB a precios de mercado. Precios constantes (en millones de pesetas).

El modo de transporte con mayor participacin es el de carreteras, aportando en torno

a un 52% del PIB del sector. Transporta al 88% de los viajeros interiores y a ms de la mitad de

los que entran o salen de Espaa. En cuanto a las mercancas, de las que circulan por el

interior, el 86% lo hacen por carretera. Es el medio ms utilizado y presenta una clara

tendencia al crecimiento, sobre todo en el transporte interior.


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El transporte ferroviario aporta al PIB del sector el 6,5% y su utilizacin presenta unas

cifras bajas y claramente decrecientes: algo ms del 12% de los viajeros interiores; menos del

4% de los internacionales y slo el 3% de las mercancas.

El transporte martimo aporta al PIB del transporte el 2,4% y, tambin, presenta cifras

de utilizacin bajas y decrecientes: apenas el 0,4% de los viajeros interiores, algo ms del 2,%

de los viajeros internacionales y alrededor del 15% del transporte de mercancas,

fundamentalmente internacionales.

El transporte areo aporta al PIB del sector el 2,2% y es un sector en crecimiento.

Utilizado especialmente para viajeros, transporta a ms del 5% de los viajeros interiores y a

cerca del 70% de los internacionales.

Tabla 2. Consumo energtico de los distintos modos de transporte.


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La tabla 2 muestra el consumo final energtico de los diferentes modos de transporte

que represent, en los aos estudiados, un 42,6% del total frente al 33,5% de la industria o el

23,9% de los hogares. Esta tendencia difiere de los pases comunitarios de nuestro entorno,

donde el transporte, en media, representa un 30,5% del total mientras los hogares estn en el

entorno del 40%.

3 MODOS DE TRANSPORTE

3.1 EL TRANSPORTE DE CARGAS EN LA INDUSTRIA

De gran repercusin en el mbito de la Ingeniera Industrial, el trasporte de cargas en la

industria puede dividirse en dos categoras:

El transporte interior

Gras (puente gra, gra cartela, gra giratoria),

Carretillas elevadoras con sus diferentes tipologas.

El transporte exterior

Gras (gra prtico, gra de construccin, vehculo gra).

Bandas transportadoras.

3.2 EL TRANSPORTE VERTICAL

La infraestructura de los ascensores y montacargas es preciso tenerla en cuenta en la

definicin de la edificacin ya que precisaremos de un hueco adecuado para su instalacin. La

infraestructura de la cabina estar constituida por carriles metlicos especiales. Para el caso de

escaleras mecnicas y andenes mviles, la base de la instalacin la constituye una instalacin

de cadenas.

Es posible hacer una subdivisin dentro del transporte vertical de acuerdo a lo

siguiente:

Transporte de personas

Ascensores

Escaleras mecnicas

Andenes mviles

Transporte de cargas

Montacargas

Elevadores de cangilones


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3.3 EL TRANSPORTE POR CARRETERA

En la actualidad el transporte por carretera est ntimamente ligado al petrleo. Segn

el modelo de Hubbert las reservas de petrleo estn ya en su fase decreciente y los costes del

mismo pueden empezar a elevarse drsticamente debido a una posible disminucin progresiva

de la produccin. Obviamente el transporte por carretera se ver obligado a adaptarse,

progresivamente, a las energas disponibles y esto supondr variaciones importantes tanto en

los sistemas mviles como en las infraestructuras.

Figura 1. Evolucin de los descubrimientos de yacimientos petrolferos y modelo de prediccin de Hubbert.

En nuestro pas el transporte por carretera, como ya se ha mencionado, constituye el

pilar bsico del transporte interior, tanto de personas como de mercancas, siguindole a

mucha distancia en el primer caso el ferrocarril y en el segundo caso el transporte martimo. En

el caso del transporte internacional de pasajeros el transporte por carretera sigue siendo el

mayoritario, seguido del transporte areo y solo en el trfico internacional de mercancas el

transporte terrestre se ve ampliamente superado por el transporte martimo.

En lo que se refiere a densidad de carreteras, como podemos apreciar en el grfico de

la figura 2 el pas con mayor densidad de carreteras es Irlanda con, en torno a 26 kilmetros

por cada 1000 habitantes. Espaa ocupa el sptimo lugar con 8,34 kilmetros por cada 1000

habitantes.

Para analizar con ms precisin la infraestructura en el contexto de la interaccin

sistema mvil infraestructura, podemos valorar el ndice de motorizacin. As, al igual que

Espaa presenta una densidad de carreteras y de una densidad de autopistas inferior al de

otros pases europeos industrializados, tambin el ndice de motorizacin es inferior al de

estos. No obstante los datos de los ltimos aos y que no se recogen el grfico de la muestran

un claro aumento del ndice de motorizacin de nuestro pas.


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Figura 2. Densidad de carreteras, en kilmetros por cada mil habitantes para diversos pases.

Figura 3. ndice de motorizacin de diversos pases europeos.

3.4 EL TRANSPORTE FERROVIARRIO

En Espaa el transporte ferroviario tiene un papel importante en lo que se refiere el

transporte de pasajeros, representando en torno a un 8% del total, por detrs del 9,2% de

Francia pero por delante del 6% de Alemania o del 7% de Italia. A su vez esa presencia es

mayor en el trfico interior de pasajeros, situndose en segundo lugar, por detrs del transporte

por carretera.


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Por otro lado, la cuota de participacin del transporte ferroviario en el trfico de

mercancas es muy baja en comparacin a los pases de nuestro entorno y no llega a alcanzar

el 7% del total.

En transporte internacional de pasajeros el ferrocarril se encuentra muy por debajo de

la carretera y del transporte areo, siendo ligeramente superior al transporte martimo. En

cuanto al transporte internacional de mercancas, la presencia del ferrocarril es meramente

testimonial y despreciable frente al transporte martimo y la carretera.

En cuando a la red esta no ha dejado de crecer en los ltimos aos, especialmente en

lo que a transporte de pasajeros se refiere con la incorporacin de nuevas lneas de AVE, sin

embargo el trfico de mercancas apenas se mantiene y muestra tendencia a disminuir.

3.5 EL TRANSPORTE MARTIMO

El puerto como punto de enlace entre el transporte terrestre y el martimo est

sufriendo una importante transformacin en materia de transporte. Las antiguas gras de

puerto estn siendo sustituidas por sofisticadas y rpidas gras de plataforma giratoria y

portacontenedores as como gras instaladas en la propia cubierta del buque. Hoy en da la

gra prtico sobre neumticos y la carretilla elevadora portacontenedores son sistemas muy

habituales y que han aumentado la eficiencia del transporte portuario de forma muy notable,

complementando el trabajo de las grandes gras citadas al comienzo.

El trfico martimo est adaptndose muy rpidamente a la normalizacin internacional

y en este sentido el contenedor est jugando un papel central y hoy se ha convertido en un

sistema bsico de transporte multimodal.

En nuestro pas el trfico martimo es el ms importante de todos los modos de

transporte en lo se refiere al transporte internacional de mercancas, duplicando al segundo

que es el transporte por carretera. Sin embargo, en el transporte de pasajeros tiene un papel

testimonial y muy inferior a los dems modos de transporte.

3.6 EL TRANSPORTE AREO

En la ltima dcada el transporte areo ha ido cobrando una importancia creciente,

tanto dentro como fuera de nuestras fronteras. El trfico de mercancas, pese a haberse

incrementado, sigue ocupando un lugar muy discreto debido en parte a los costes de

manipulacin de la carga pero principalmente a la fuerte competencia del transporte por

carretera.

3.7 EL TRANSPORTE COMBINADO

Se denomina transporte combinado a la unin coordinada de dos o ms modos de

transporte, en un contexto relacionado con la intermodalidad.


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Sistema ferrocarril-carretera

- Carretera rodante.

- Semirremolque en vagn o plataforma, asistido por gra/carretilla.

- Cajas mviles, asistido por gra/carretilla.

- Contenedores, asistido por gra/carretilla.

Figura 4. Transporte combinado: carretera rodante.

Figura 5. Transporte combinado: semirremolque en vagn o plataforma.

Sistema martimo-ferrocarril

- Ubicacin de carriles en el interior del barco.


Figura 6. Transporte combinado: carriles en el interior del barco.

Sistema martimo-carretera


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- Buques ferry, mediante rampa.


4 EVOLUCIN HISTRICA

4.1 LA ANTIGEDAD

Los primeros dispositivos de elevacin y transporte fueron las palancas, las poleas, los

rodillos y los planos inclinados. La realizacin de grandes trabajos de construccin con este

tipo de equipamiento exiga una enorme cantidad de gente. Un ejemplo lo tenemos en la

construccin de la pirmide de Cheops (siglo XXII a.C.) de 147 metros de altura compuesta de

prismas de piedra cada uno de 9x2x2 metros cbicos de tamao y 90 toneladas de peso

aproximadamente. Su construccin dur aproximadamente 20 aos y mantuvo ocupadas

permanentemente a cerca de cien mil personas segn las estimaciones.

Hacia 2820 a. J.C. se obtienen en China fibras resistentes a partir de la planta del

camo, precursores de los actuales cables de acero. Los elevadores de palanca, prototipos

primitivos de nuestros aparatos elevadores actuales con una pluma en voladizo se utilizaban en

China e India para elevar agua ya en el siglo XXII a.C.

Hacia 1550 a.C. se generaliza

en Egipto y Mesopotamia el empleo del

shadoof, un mecanismo de palanca

utilizado para elevar el agua procedente

de los ros con el fin de regar los

campos. Desde el punto de vista

mecnico, el shadoof se basa en la ley

de la palanca. La mecnica aplicada en

las culturas que viven junto al Eufrates y

el Nilo est dominada por cuatro

elementos fundamentales: el plano

inclinado, la cua, el rodillo y la palanca.

El shadoof llega a su mxima expresin en la gra egipcia que se emplea en la

construccin. En este caso, se elevan tambin las cargas fijas al brazo de menor longitud de

una gran palanca, cuyo eje de giro se encuentra situado en el extremo superior de un mstil.

Sin embargo, el brazo ms largo es accionado aqu a mano por varios hombres, es decir, stos

tiran de l mediante varias cuerdas perpendiculares. Con frecuencia, los trabajadores se

encuentran situados sobre una escalera para que de este modo el brazo elevador pueda

descender por debajo del nivel de la base del mstil.

Figura 7. Shadoof


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4.2 DE LA POLEA DE CABLE A LA RUEDA DE GRA

Hacia 1510 a.C. se aplica en Mesopotamia la rueda a dispositivos mecnicos,

convirtindose de este modo en un instrumento para la utilizacin de las fuerzas y la

simplificacin de los trabajos. Gracias a ello, la resistencia debida a la friccin se reduce a la

reinante entre el eje y el cojinete. La polea de cable resulta especialmente importante para

transformar fuerzas sin que se produzca una friccin en la cuerda. No se sabe si la polea de

cable se emplea ya en Mesopotamia o si se utiliza en Egipto hacia esta poca a modo de polea

sencilla.

Los habitantes de Mesopotamia utilizan como primera mquina accionada por fuerza

muscular ruedas huecas de varios metros de dimetro, en cuyo interior o sobre cuya superficie

externa corre una persona. La fuerza generada por dichas ruedas se emplea al principio para

accionar dispositivos de extraccin de agua.

Hacia 700 a.C. los mecnicos griegos desarrollan la tcnica de la descomposicin de

las fuerzas con ayuda de los llamados polipastos. El polipasto se compone de una polea fija y

una segunda sujeta al objeto a desplazar. Una cuerda discurre, partiendo de un punto fijo,

primero alrededor de la polea mvil y despus de la fija. Estirando del extremo libre, la carga se

desplaza nicamente la mitad de la distancia que lo hace el extremo libre.

El periodo grecorromano (siglo X a.C. a siglo V d.C.) constituye una etapa de gran

impulso en la evolucin de la tecnologa de la elevacin. Un elemento clave para la elevacin

es la polea compuesta. Su origen se remonta a la Grecia clsica. Euripides (480 - 406 a.C.)

represent un paso atrs respecto a Esquilo y Sfocles desde el punto de vista de la tcnica

dramtica, tal como apunta Aristteles. En vez de desarrollar una accin, como hacan Esquilo

y Sfocles, mandaba un mensajero a resumirla en el escenario en forma de prlogo, confiaba

al coro grandes parlamentos y cuando el enredo se embarullaba hacia bajar de lo alto (el

theologein, o techo de la skene) un dios que lo resolva con un milagro (su caso ms tpico es

el descenso de Apolo en Orestes). De aqu la clebre mxima Deus ex machina ya que este

dios era bajado mediante una polea, pues de otra forma la maniobra era realizada con grandes

apuros.

Tres inventores griegos deben ser mencionados en la Historia de la elevacin Ctesibio,

padre de la hidrulica, Arqumedes, descubridor del tornillo sin fin y Hern de Alejandra,

inventor de la polea compuesta.

Ctesibio que vivi en Alejandra hacia 270 a.C. mont en la barbera de su padre un

espejo que colgaba de una cuerda provista de un contrapeso, de modo que su altura pudiera

ajustarse a la del cliente. Ctesibio fabric el primer cilindro provisto de un mbolo, al que cabe

considerar como la primera bomba de pistn. Fue el primero en utilizar una rueda dentada.

Tambin sugiri el uso de muelles de bronce como medio de acumulacin de energa.


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Arqumedes (287 - 212 a.C.) adems de descubrir el tornillo sin fin, principio en el que

se basan los elevadores y transportadores utilizados hoy en da, desarroll un dispositivo

elevador que funcionaba con cables de camo y poleas movidas por el hombre.

4.3 IMPULSO DE LA MECNICA

En el siglo III a.J.C., Arqumedes descubri las leyes de la palanca. Este griego, que

viva en Siracusa, cre un sistema terico sobre la multiplicacin de la fuerza que se consigue

con la palanca, el efecto de la cua y la utilizacin del plano inclinado y de la polea, fenmenos

que desde haca milenios venan aprovechndose como algo evidente. Desarroll una extensa

teora acerca de los polipastos con las transmisiones de fuerza 2:1, 3:1 (tripastos) y 5:1

(pentapastos).

Construy tambin un polipasto, en el que varias cuerdas discurran paralelas por

numerosos rodillos, con lo que se distribuan entre s la fuerza de cargas muy pesadas. Sin

embargo, fueron los romanos y no los griegos, los que sacaron un rendimiento prctico a estos

trabajos tericos; lograron la realizacin tcnica; disponan de las cuerdas de resistencia

suficiente, y, con el curso del tiempo, incluso de cordeles de alambre. Con el principio del

polipasto, los romanos construyeron grandes gras para cargas muy pesadas, con uno o dos

rboles inclinados, sujetos mediante cabos.

La mayora de estas gras podan bascularse y en la cubierta del navo insignia del

emperador Calgula, incluso se instal una giratoria que se mova sobre una plataforma

redonda, apoyada en cojinetes de bolas. No obstante, qued como una pieza nica. La tcnica

de los cojinetes no logr prosperar, pues faltaban los mtodos adecuados para la fabricacin

de las bolas.

Sin duda, Hern de Alejandra (siglo I d.C.) dio un impulso importante a varias tcnicas

relacionadas con la elevacin. En su obra Mechanica, adems de la cua, el tornillo y la rueda

con un eje, describe la polea compuesta. Todos se basan en el mismo principio de la palanca:

una pequea fuerza que acta desde una gran distancia se transforma en una gran fuerza que

acta desde una pequea distancia. Tambin Hern describi los trenes de engranajes,

aunque su utilidad fue muy limitada debido a las prdidas de potencia que resultaban de los

primitivos mtodos de construccin.

En el siglo II a.C. se utilizaba en Egipto la llamada rueda persa o saqiya, que consista

esencialmente en recipientes dispuestos alrededor de la circunferencia de una rueda, la cual

giraba mediante energa humana o animal, introducindolos en el agua, sin duda el primer

prototipo de nuestro actual elevador de cangilones. Vitruvio, tcnico romano en el siglo I d.C.

dise un molino hidrulico que funcionaba como esta rueda persa pero en sentido contrario.


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Figura 8. Saqiya

En la antigua Roma al ascensor era ya conocido. Se dispone de una descripcin

detallada del ascensor instalado en el Palacio de Nern. Segn la documentacin hallada, la

cabina estaba construida con madera de sndalo oloroso, estaba suspendida de un cable de

camo y guiada por cuatro carriles de madera dura. Un cojn de cuero de un metro de espesor

unido al suelo de la cabina serva de dispositivo de seguridad. El foso del hueco estaba

construido en forma de cono de forma que el cojn se enclavaba en l en caso de rotura del

cable amortiguando as el efecto de la cada. Los esclavos movan la cabina por medio de un

torno que era accionado despus de haber recibido una orden de marcha, por medio de una

campana. Las marcas de colores en el cable indicaban la posicin de la cabina. La altura de

elevacin alcanzaba los 40 metros.

El cable metlico ms antiguo conocido es el encontrado en Ponpeya. Est compuesto

por 57 hilos de bronce entrelazados, de 0,7 mm de dimetro y 4,5 metros de longitud.

Probablemente se empleaba en la marina. Los hilos de este cable no estaban trefilados, sino

que estaban o bien forjados o bien troquelados en cintas estrechas en la chapa. Ningn

manuscrito confirma el empleo de hilos en la produccin de cables.

4.4 LA EDAD MEDIA

De este periodo (siglo V d.C. a XVII d.C.) se conocen instalaciones de elevacin que

apenas se diferencian de las antiguas. El desarrollo del comercio, la navegacin y la industria

en los siglos XI y XII contribuy a perfeccionar las mquinas de elevacin y a ampliar los

sectores de aplicacin. La catedral de Sofa en Novgorod (Rusia) en el siglo XI puede citarse

como ejemplo de aplicacin de sistemas de aparejos complejos.

Leonardo da Vinci parte de problemas agudos, buscando para ellos soluciones de tipo

tcnico. De este modo, crea una gra mvil para facilitar las labores de construccin en las que


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hay que elevar cargas pesadas. Dicha gra est montada sobre un vehculo y se gobierna

desde arriba mediante un cable tensado. El ginche de cable puede accionarse con una

manivela dotada de transmisin por ruedas dentadas. Gracias a ello es posible elevar una

carga. El gancho que sujeta la carga dispone un dispositivo automtico accionado a distancia

para soltarla.

Para hacer navegables los ros y canales, Leonardo construye una excavadora flotante

con ruedas de cangilones, instalada sobre dos barcazas amarradas y que descarga el lodo en

carros.

Leonardo no propone este tipo de construcciones slo como conceptos sin elaborar

sino que soluciona todos los detalles relacionados con ellas e inventa as una serie de nuevos

elementos para las mquinas. Tornillos sin fin, engranajes helicoidales, una cadena articulada y

diversos cojinetes de rodillos y bolas, as como rodamientos axiales.

En cuanto a la reapertura de antiguos pozos, tiene especial importancia el dominio de

los dispositivos de bombeo de agua, es decir, de los mecanismos que permiten secar las

galeras profundas.

Georg Bauer (1490-1565) trabaj como mdico en los centros mineros de Sajonia y su

obra De re metallica, del ao 1556 constituye una gua exacta de los sistemas empleados

durante la alta Edad Media en una industria altamente tradicional. En De re metallica, aparece

el esquema de un aparato de elevacin en una mina. No existen diferencias significativas

respecto a periodos primitivos excepto en lo que se refiere a una vagoneta que deba correr por

un surco.

El libro titulado The English improver improved (1652) habla de sistemas de elevacin y

describe el elevador de cangilones entre otros sistemas tales como tales norias, molinos o

arcaduces.

En el siglo XV, uno de los ms notables aparatos realizados es la gra de Trier, que

constituye el monumento principal de la ciudad alemana de Moseta. Es una gra de columna

de madera que lleva en la parte superior otras dos vigas horizontales tambin de madera

contrabalanceadas mutuamente por dos riostras de hierro. La columna lleva en su base una

espiga de hierro y apoya en un tejuelo del mismo material. La cadena tractora se arrolla en un

tambor soportado por la misma columna. La carga a elevar se estima en valores superiores a

2,5 toneladas. Esta gra est encerrada en un edificio monumental en forma de torre.

En diversos grabados del siglo XVII se muestran muelles de descarga donde se

aprecia una notable actividad portuaria y se observan gras simples en voladizo.

Sobre el ao 1630 se estima la construccin de una interesante gra en la ciudad

alemana de Augsburgo. Consista en una columna de madera mantenida verticalmente por

cuatro tirantes del mismo material. La columna, en su parte superior, alojaba una viga


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horizontal o pluma en voladizo. Un tambor y un sistema de poleas componan el circuito de

elevacin. La potencia de elevacin era obtenida mediante una rueda de gran dimetro

acoplada al tambor. Siguiendo los esquemas clsicos aparecidos en el siglo I d.C., varios

hombres, con su propio peso elevaban la carga. Era notable el progreso en el rendimiento de la

transmisin ya que dos hombres de 75 kg elevaban 600 kg. La carga mxima era de 10

toneladas.

Figura 9. Gra de Trier.

En el ao 1769 se traslad desde las orillas del ro Neva hasta San Petersburgo un

monumento a Pedro I de 1000 toneladas de peso. El transporte por tierra se llev a cabo

mediante bolas de cobre dispuestas en canales revestidos con chapas de cobre y con ayuda

de tornos aparejos. Se puede afirmar que este mecanismo es el primer prototipo de rodamiento

de bolas.

4.5 APARICIN DEL ASCENSOR

En 1780, Oliver Evans inventa en los Estados Unidos el elevador, un ascensor para el

transporte continuo de cargas en molinos o en minas, para la descarga de buques o para llenar

los silos. El principio fundamental de dicho invento lo constituye una cadena sin fin, de la que

penden a intervalos regulares cangilones. En la parte inferior del dispositivo estos ltimos

pasan por la mercanca que hay que elevar, cargndola. En el punto superior, donde se

modifica el sentido de la marcha, los cangilones se vacan a consecuencia de la accin de la

gravedad.

En lo que se refiere a nuestro pas, cabe mencionar el Catlogo del Real Gabinete de

Maquinas publicado en 1794 por Juan Lpez de Pealver. En este catlogo aparecen varios


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planos de mquinas de elevacin existentes en aquella poca. Es de inters remarcar las

mejoras mecnicas implantadas en las minas de Almadn en el sistema de bajada y extraccin

de mineral y material en los pozos de las citadas minas. El autor de estas contribuciones fue

Agustn de Betancourt y la informacin detallada de sus sistemas est contemplada en el

captulo Memorias de las reales Minas de Almadn.

Tambin aparece un interesante documento donde se plantea la utilizacin de los

cables metlicos con tcnicas no muy idneas ya que se advierte que los ingenieros franceses

utilizaban nicamente cables de tres cordones mientras que los britnicos utilizaban nueve

consiguiendo secciones ms redondeadas y por lo tanto con mayor duracin al ser su paso por

las poleas mucho ms tolerable. Tambin se expone por el autor de este documento, Juan

Lpez de Pealver que en el siglo XVIII los dimetros de las poleas no guardaban ninguna

relacin con el dimetro del cable, algo que l considera trivial pero no practicado. Este

comentario es de obligado cumplimiento en los ascensores de hoy en da.

4.6 EL VAPOR COMO SISTEMA DE TRACCIN

Solo cuando James Watt invent la mquina de vapor comenz a considerarse la

posibilidad de utilizar esta forma de energa para los dispositivos de elevacin, hacindose uso

de ella por primera vez para subir el mineral desde el fondo de una mina de carbn hacia el

ao 1800. A principios del siglo XIX, hicieron su aparicin gras movidas por mquinas de

vapor que se usaban bsicamente para el transporte vertical de carga, solo ocasionalmente de

personas.

Merece la pena mencionar el ascensor Teagle desarrollado en Inglaterra en 1845.

Este elevador accionado hidrulicamente contemplaba ya el concepto de la polea de traccin

con contrapeso, aspecto que se aplica hoy en nuestros das a la gran mayora de los

ascensores. El accionamiento era llevado a cabo por los propios usuarios que desplazaban el

cable manualmente desde la cabina.

Los resultados eran con frecuencia desastrosos porque los cables eran de camo y

no haba medio de detener la plataforma en caso de rotura del cable.

En 1845 Sir William Thompson dise el primer ascensor hidrulico para elevar cargas.

En 1850, se utilizan por primera vez en Estados Unidos montacargas movidos por vapor,

instalndose en ese mismo ao el primer sistema de corona y tornillo sin fin para mover un

gran tambor de arrollamiento. Sin embargo los industriales y el pblico en general seguan

esperando el ascensor de aplicacin universal, vlido para el transporte de personas y sin

problemas de seguridad.

Durante la primera mitad del siglo XIX, era frecuente ver plataformas guiadas que se

desplazaban verticalmente, pero les faltaba la componente de seguridad que implanto Elisha

Graves Otis. Elisha Graves Otis naci en 1811 en Vermont (Estados Unidos). Trabajando como


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mecnico especia-lista en una empresa de camas, en 1852 fue enviado a Yonkers (Nueva

York, USA) para montar una nueva factora e instalar su maquinaria. All dise e instal lo que

l llam el ascensor seguro, el primer elevador con un dispositivo automtico de seguridad que

evitaba la cada del elevador cuando el cable se rompa. Al ao siguiente abandon la empresa

y fund una pequea factora en Yonkers, vendiendo el primer ascensor el 20 de Septiembre

de 1853.

En el ao 1854 hizo una demostracin pblica en el Palacio de Cristal de Nueva York,

elevando su ascensor a una cierta altura y cortando el cable de sustentacin, mostrando la

seguridad de su aparato. Su ascensor hidrulico dispona de un sistema de seguridad

consistente en una cabina con trinquetes que unos resortes obligaban a engranar con muescas

dispuestas a los lados del foso del ascensor en el momento que rompa el cable.

El 23 de Marzo de 1857 instal el primer ascensor para personas en los Grandes

Almacenes E.V. Haughwout & Co. en la ciudad de Nueva York. Era movido por una mquina

de vapor, el edificio tena cinco plantas e iba dotado con un equipo de elevacin apto para

450kg. a 0,20 metros/segundo.

En 1867 el francs Leon Edoux present en la Exposicin Universal de Pars, un

aparato elevador que utilizaba la presin del agua, para elevar una cabina montada en el

extremo de un pistn hidrulico. El ascensor Edoux tuvo una gran difusin por todo el mundo,

sobre todo cuando se multiplicaron sus posibilidades de velocidad y recorrido, con un

perfeccionamiento del sistema que se denomin de accin indirecta, en el que el mbolo no

impulsaba la cabina directamente, sino un juego de poleas, o una cremallera y un tambor, que

enrollaba y desenrollaba uno o varios cables de los que se suspenda la cabina.

Un ao ms tarde se completa la construccin de la primera fbrica de ascensores, en

Nueva York, y se desarrolla un ascensor a vapor con tantos dispositivos de seguridad que los

arquitectos y constructores comienzan a considerar posible la realizacin de altos edificios. Se

construye entonces el inmueble comercial ms alto de la poca: el edificio Monadnock, de

Chicago, con 16 plantas. La altura de las edificaciones estaba limitada, hasta entonces, por el

peso que las paredes de ladrillo podan soportar.

El ascensor hidrulico se utiliza por primera vez en 1878, utilizando agua en lugar de

vapor, para simplificar las instalaciones y conseguir mayores velocidades y recorridos. Los

ascensores hidrulicos se perfeccionaron hasta lograr con ellos alturas y velocidades muy

eleva-das. En 1908, se instal un ascensor el City Investing Building de Nueva York, de 1360

kg de carga, 3 m/s de velocidad y un recorrido de 108 m.

Los ascensores hidrulicos tenan un funcionamiento silencioso y bastante seguro, con

arranques y paradas suaves, y una precisin de parada relativamente alta. Sin embargo,

pesaban en su contra su complicado y voluminoso equipo de bombeo, que utilizaba presiones


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de agua hasta de 7 MPa, su elevado coste de instalacin y el gran consumo de agua que

necesitaban, cuyo precio empez a resultar prohibitivo para esta aplicacin.

As, a finales del siglo pasado, le hicieron perder rpidamente la popularidad en favor

del ascensor elctrico que, en pocos aos, sustituy al parecer definitivamente al ascensor

hidrulico en los edificios de viviendas, aunque como veremos se vuelve a utilizar en una

versin modernizada.

La limitacin de los edificios en altura desaparece en 1885, al haber diseado el

arquitecto W.L. Jenney el primer edificio de estructura de acero, que soportaba el peso del

edificio sin los enormes cimientos de ladrillo utilizados hasta entonces. Este paso supuso el

comienzo de la tcnica de construccin de edificios de mayor altura, si bien no se poda

afrontar todava la edificacin de grandes rascacielos, debido a las dificultades que entraaba

el trfico vertical, problema resuelto por Otis en los aos siguientes.

Fue evidente en esta primera etapa del ascensor para personas que Estados Unidos

tom la delantera a Europa. Hasta tal punto fue as que en la Exposicin Universal de Pars en

1889, se present la Torre Eiffel con ascensores americanos de la Otis Elevator Company a

pesar de haber prohibido los directores de la Exposicin el empleo de materiales extranjeros en

la construccin de la torre, ya que Gustave Eiffel no encontr ningn constructor francs fiable

que se hiciera cargo del diseo de la construccin de los ascensores que haban de funcionar

en el interior de las patas curvadas de la torre .

Estos ascensores llevaban a los visitantes desde el nivel del suelo hasta la segunda

plataforma situada a una altura de unos 115 metros (los otros dos ascensores que suban en

las etapas segunda y tercera hasta la cspide eran de fabricacin francesa). El ascensor

hidrulico haba sido mejorado de tal forma que los tres ascensores sucesivos que haba en la

citada torre llevaban al visitante a la cspide en tres etapas en siete minutos.

4.7 APARICIN DE LOS FERROCARRILES AREOS DE MERCANCAS

Gracias al descubrimiento del cable de acero, el ingls Robinson registra, en 1856, una

patente de telefricos unicables, y Hodgson, en 1867, instala, siguiendo esta patente, unos

telefricos a los que se llama telefricos de tipo ingls. Pearce Roe mejora, en 1890, este

sistema de construccin introduciendo unos dispositivos de enganche, carros de dos rodillos

girando (o rodando) a una velocidad de 2,5 m/s y vagonetas de un peso de 500 kg.

Un poco ms tarde, en 1859, aparecieron los primeros blondines de cables, simples

hilos de acero de 6 a 8 mm de dimetro, anclados a sus dos extremidades y empleados para el

transporte de madera.

En 1861, el funcionario alemn Franz-Fritz barn von Decker, construye en Bad

Oeynhausen diversos telefricos para el transporte de materiales, empleados en particular para

trasladar carbn o menas de metales. Como cable portador se emplearon barras de acero de


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media pulgada, lo que obliga a clasificar estos transportadores no entre los telefricos, sino

entre los monorailes. El empleo de rales fijados por suspensin no era una novedad: ya haban

sido utilizados por Von Prittwitz en Poznan en el ao 1834, aunque hechos de madera. Dado

que en la prctica resultan extremadamente tiles, este tipo de instalaciones se extendi con

rapidez por toda Alemania.

Hacia la misma poca, en 1868, el ingeniero Cypher emprende, independientemente

de los trabajos llevados a cabo en Europa, la construccin del primer telefrico bicable

americano sobre pilar de madera en una mina de Colorado. Once aos ms tarde, en 1879,

Dncker construy un telefrico bicable en circuito cerrado durante los trabajos de fortificacin

de Metz; su longitud es de 1923 m y su desnivel de 41 m. Este telefrico que tena en cuenta

los trabajos de Hodgson y de Cypher, estaba fijado a pilones de madera equipados con

zapatas para el cable portador y con poleas para el cable tractor.

Las canastillas posean dispositivos de enganche a tornillo siguiendo una patente de un

ingeniero austraco, Theobald Obach, que haba construido un telefrico de circuito cerrado

provisto de dispositivos de acoplamiento en la mina de Zagoria, cerca de Hrastnik, en

Eslovenia. La firma "Felten & Guillaume" as como la firma "Pohlig", instalaron telefricos de

mercancas siguiendo esta patente.

Durante el mismo ao, Konig comenz la obra, en Schlierental, cantn de Unterwalden

(Suiza), de un telefrico de una longitud de 2100 m para una pendiente de 1:3, utilizando la

fuerza de la gravedad para el transporte de madera.

En 1880 se fundan las primeras firmas de construccin de telefricos: Bleichert, en

Leipzig, y Pohlig en Colonia.

Al mismo tiempo, en Rusia, se desarrollan los telefricos cada vez ms: el peridico,

Wiestnik Obszczestwa Tiechnologow de 1904 indica que haba en Rusia 80 telefricos en

servicios.

4.8 APARICIN DE TELEFRICOS DE VIAJEROS

Todos los telefricos descritos hasta aqu estaban destinados nicamente al transporte

de mercancas. Sin embargo en los pases de ultramar, como Argentina, China y frica oriental,

se comenz igualmente a transportar a los obreros de este modo sobre las obras de los

embalses o en las minas. Con este fin, se fabricaron canastillas especiales que se desplazaban

al mismo tiempo que las vagonetas de mercancas.

El primer telefrico destinado nicamente al transporte de personas fue construido en

1866 en Schaffhausen por Ritter, para permitir controlar las turbinas instaladas sobre el Rhin.

Este telefrico permaneci en servicio hasta el ao 1899; su longitud era de 101 m; tena 4

cables portadores y transportaba dos personas por canasta.


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La firma Bleichert instala un telefrico en Hock (Alemania), sobre el mar. En 1901 se

construye en Rochwitzer un telefrico monorail, que todava permanece en servicio.

El primer transportador de plano inclinado fue el telefrico construido en 1907 por

Torres y Quevedo sobre el Pena Aquila en San Sebastin. Este telefrico constaba de una

vagoneta puesta en movimiento por dos cables tractores, sobre una lnea formada por 6 cables

portadores (de 280 m de longitud y un 10% de rampa). La estacin motriz y de tensin se

encontraba en la cima de la lnea.

El citado ingeniero e inventor espaol Leonardo Torres Quevedo gana en 1914, un

concurso internacional convocado para la construccin de un transbordador sobre las cataratas

del ro Nigara (Canad). Torres Quevedo haba realizado ya, en Portolin (Santander), ensayos

con diversos transbordadores salvando 40,2 m y finalmente 2 km de luz, si bien no encontr la

acogida que esperaba. Ahora gana el concurso gracias a su diseo de un transbordador

extremadamente seguro, que incorpora un sistema muy ingenioso en el que la rotura de uno de

los seis cables que aguantan el aparato no aumenta la tensin en los cinco restantes, por lo

que no se incrementa el peligro de rotura de los dems. Tiene 546 m. de longitud y es

unicabina (para 46 viajeros). El transbordador, conocido con el nombre de Niagara Spanish

Aerocar funciona todava hoy.

En 1909, un telefrico de circuito cerrado de una longitud de 2100 m, con una

diferencia de nivel de 1810 m (es decir, para una diferencia de altitud de 1990 a 3800m sobre

el nivel del mar), fue construido en Colorado, sobre el Sunrise. Estaba provisto de 26

vagonetas descubiertas de 4 plazas con dispositivos de acoplamiento.

En la exposicin de Turn, en 1911, se montaron dos telefricos horizontales sobre el

Po. El primero, con movimiento de va-y-ven, tena dos cabinas de 12 plazas; su longitud era de

114 m y el dimetro del cable portador de 50 mm. El segundo, de circuito cerrado y con una

longitud de 280 m, constaba de 15 cabinas de 4 plazas desplazndose a una velocidad de 1

m/s; los dos estaban provistos de dispositivos de acoplamiento.

4.9 EL CONGRESO DE PARS DE 1889

La importancia del Congreso fue de primer orden debido fundamentalmente a la poca

en que se dio pues, al haberse aplicado la energa elctrica de forma reciente, el hombre

buscaba solucin a los problemas tcnicos suscitados por las nuevas tecnologas y energas.

Algunas contribuciones se citan a continuacin:

En el ao 1867, entre las primeras gras portuarias, se construy una gran gra de

puerto de 50 toneladas de alcance variable. Mediante un mecanismo articulado y la traslacin

de una sobreestructura auxiliar, se obtena una trayectoria de la carga de apenas variacin

vertical. Una mquina de vapor accionaba los mecanismos de traslacin y elevacin. Con esta

construccin, la compaa Fives-Lille obtena un aparato sofisticado de elevado rendimiento


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debido a que la carga en el desplazamiento horizontal no generaba ningn cambio apenas en

su energa potencial. En consecuencia, la potencia necesaria era mnima.

Las empresas inglesas Hunter y English construyeron en el ao 1886 una interesante

gra a bordo movida por una mquina de vapor. La peculiaridad del aparato resida en su

capacidad de carga, ya que, por ejemplo, su carga mxima de elevacin a 16 metros era de 50

toneladas.

El tcnico M. Guyenet dise en el ao 1888 un moderno carro de puente gra. En el

citado elemento, mediante las recientes aplicaciones de la electricidad, se consegua accionar

los mecanismos de maniobra de elevacin de la carga. As mismo, los frenos actuaban con

mecanismos de seguridad. El resultado del diseo fue la consecucin de uno de los primeros

carros elctricos con dispositivos de seguridad elctricos en la frenada. Este proyecto a la vez

que ambicioso era un preludio de lo que iban a ser los prximos aos en la evolucin de la

gra, ya que la seguridad iba a ser un tema de investigacin de primera lnea.

4.10 LA TRACCIN ELCTRICA

El primer ascensor elctrico hizo su aparicin en 1889 en el Demarest Builing en Nueva

York. Fue una modificacin directa del primitivo ascensor con tambor accionado a vapor pero

sustituyendo esta fuente de energa por la elctrica mediante un motor de corriente contina.

Este ascensor contino en servicio hasta 1920, ao en que se demoli el edificio. El primer

ascensor con pulsador automtico de llamada se instal en 1894.

El ascensor elctrico, tuvo desde sus comienzos un gran xito, por su menor coste de

instalacin y funcionamiento pero tena el inconveniente de la poca precisin de sus paradas.

Este defecto fue corregido totalmente con la instalacin de los grupos de regulacin de

velocidad Ward Leonard, que todava se utilizan en la actualidad como veremos ms adelante.

Con la tremenda actividad arquitectnica que caracterizo a los comienzos del siglo XX

y el creciente tamao y altura de los edificios construidos en aquellos aos, aspectos tales

como cantidad, tamao, velocidad y localizacin de los ascensores comenzaron a plantearse.

Con estas cuestiones, naci la tecnologa del trafico vertical.

Un razonamiento errneo pero tpico en aquel tiempo era Joe Doe tiene dos

ascensores en su edificio y todo funciona bien. Como mi edificio es el doble de grande,

implantare dos ascensores de tamao doble que el de Joe Doe. Enseguida se vea que en

este segundo edificio los tiempos de espera eran el doble que en el primero, lo cual originaba

quejas de los usuarios. Ejemplos como el citado estimularon el estudio del trfico vertical.

Los ascensores cambiaron drsticamente a principios del siglo XX. Conforme la

electricidad se iba extendiendo por todo el mundo, el ascensor hidrulico iba desapareciendo

dando paso al ascensor elctrico con polea de traccin. El ascensor accionado por tambor (el

pionero) estaba limitado por el tamao del tambor, el hidrulico por la longitud del cilindro.


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Mientras que el ascensor elctrico con polea de traccin aparece en 1903 no presentaba

ningn inconveniente de esta naturaleza, de hecho corresponde al tipo standard que tenemos

hoy en da.

Este tipo de ascensor no tiene limitacin en altura, como ejemplo sirva la instalacin en

una mina en Sudfrica que desciende a una profundidad de 600 metros.

El ascensor elctrico con polea de traccin se desarroll con una impresionante

rapidez, quedando como aplicaciones estelares el Singer Building (185 ni), el Metropolitan Life

Tower (212 m) y el Woolworth Building (236 m) todos ellos construidos en Nueva York en 1912.

Durante el siglo XX, todos los aparatos de elevacin y transporte: gras, ascensores,

telefricos, etc. mantienen los principios de funcionamiento cimentados lentamente durante

ms de 3.000 aos. Ahora bien, sufren una impresionante transformacin en lo que se refiere a

la implantacin de la electrnica, automtica, control y nuevos materiales. Estos cuatro pilares

han revolucionado drsticamente la industria del transporte terrestre en lo que se refiere a

seguridad, rapidez, economa, confort, ligereza, resistencia y esttica, pero hay que subrayar

que los principios en los que se basan siguen siendo los antiqusimos cable y polea, y los

sistemas de traccin son los acuados en el siglo XIX: los motores elctricos y los sistemas

hidrulicos.

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01_Introducción Al Transporte