comboio

*Este artigo sobre comboios do “Futuro”, foi publicado ontem no Sapo 24

O caminho-de-ferro ainda é visto por muitos como uma tecnologia algo grosseira, pouco sofisticada e que pertence ao passado. Isto é, em parte, resultado do seu progressivo abandono e degradação, um pouco por todo o mundo, ao longo do século XX, em favor da universalização do automóvel e das viagens de avião. No entanto, também já é evidente para todos que o comboio regressou em força no final do século XX.

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No dia 27 de Setembro completaram-se 38 anos sobre o início do primeiro serviço comercial de alta velocidade na Europa, o TGV entre Paris e Lyon. O primeiro serviço ferroviário de alta velocidade do mundo começou a 1 de outubro de 1964, na linha “Shinkansen Tōkaidō”, no Japão.

Poderíamos ser levados a pensar que a tecnologia que está por trás do TGV ou do Shinkansen é fundamentalmente diferente da dos comboios a vapor do século XIX, mas isso não é verdade. Além do método de propulsão, que passou do vapor para o diesel até aos motores elétricos, a engenharia do contacto entre a roda e o carril é essencialmente a mesma, apenas com melhorias incrementais. Um comboio de alta velocidade é, essencialmente, um comboio igual aos outros.

Shinkansen da Série 0, ao serviço de 1964 a 2008. créditos: ナダテ (Nadate) (CC BY 3.0)

O contacto entre a roda e o carril é a chave da eficiência inigualável do caminho-de-ferro. A tecnologia que está na base desta eficiência é, ao mesmo tempo, surpreendente e extremamente elegante. As rodas dos automóveis têm a forma de um cilindro e uma superfície de contacto plana. No caso dos comboios, as rodas têm a forma de um tronco de cone. Como tanto a roda como o carril são feitos de aço de elevada rigidez, a deformação resultante do peso do comboio é mínima e a superfície de contacto é muito pequena, podendo até ser, por aproximação, reduzida a um ponto.

Assim, por um lado, é drasticamente reduzida a dissipação de energia resultante do rolamento e, por outro, surge um mecanismo natural de encaminhamento e estabilidade do movimento. Por esta razão, o transporte ferroviário é sempre mais eficiente na energia que consome do que o rodoviário ou aéreo.

O aparecimento do caminho-de-ferro teve um impacto profundo nas sociedades do século XIX. Levou, por exemplo, à necessidade de, pela primeira vez, criar uma hora legal uniforme para todo o território (antes, cada localidade tinha a sua hora local). Antes do comboio, qualquer viagem maior do que algumas dezenas de quilómetros demorava vários dias em cada sentido e passou a demorar algumas horas.

Agora que a humanidade enfrenta o desafio existencial das alterações climáticas, apercebemo-nos de que temos de abandonar a nossa dependência do automóvel e do avião. A ferrovia, nas suas mais diferentes encarnações, volta a estar bem colocada como uma das tecnologias que transformarão para melhor o século XXI.

As emissões de CO2 da ferrovia de alta velocidade por passageiro são até 10 vezes inferiores às da aviação, mesmo com parte da energia elétrica ainda a ser produzida com recurso a combustíveis fósseis. Acresce que a aviação não tem, neste momento, uma alternativa tecnológica ao consumo de combustíveis fósseis que seja viável.

Sendo certo que não é possível substituir todos os trajetos feitos em avião por comboio, existem já vários exemplos em que a criação de ligações em ferrovia de alta velocidade permitiu, na prática, eliminar as ligações aéreas, como entre Madrid e Sevilha ou Paris e Bruxelas. Existem ainda outras exemplos, como Paris – Londres, Madrid – Barcelona ou Roma – Milão, onde o comboio deixa apenas uma fração muito minoritária do tráfego para o avião.

Nas cidades, a transição para automóveis elétricos resolve a parte do problema que diz respeito às emissões de gases de efeito de estufa e de poluentes. Não resolve, contudo, o congestionamento e a necessidade de criar cada vez mais espaço para cada vez mais automóveis. A construção de redes ferroviárias ligeiras de superfície (metro ligeiro ou “elétrico”) tem sido a oportunidade para requalificar o espaço público das cidades, devolvendo às pessoas para sua fruição o vasto espaço outrora e ainda reservado ao automóvel.

Note-se que, até agora, apenas estivemos a falar de comboios com roda em contacto com o carril, de ferrovia convencional. As tecnologias de levitação magnética, conhecido como “MagLev”, ou de tubos de vácuo, como o “Hyperloop”, podem alargar ainda mais o horizonte transformador dos modos de transporte com múltiplos veículos acoplados e guiados, vulgo, comboios.

No caso do MagLev, a tecnologia já está disponível há vários anos. A complexidade e o custo desta tecnologia, combinada com o aumento de velocidade relativamente pequeno face à ferrovia de alta velocidade convencional, ditaram que, até agora, apenas exista uma linha de 30 km ao serviço em todo o mundo, na ligação de Xangai ao aeroporto da cidade.

O HyperLoop está numa fase ainda muito prematura do seu desenvolvimento em que se estão a desenvolver as tecnologias necessárias à escala de laboratório. Existem algumas maquetes de escala real tanto dos veículos como dos túneis, mas estas não contêm qualquer sistema funcional. Contrariamente à promoção comercial que é feita e a algumas previsões mais entusiásticas, este autor é da opinião de que um protótipo funcional do Hyperloop estará ainda a uma ou duas décadas de distância, e esse é apenas o primeiro passo para que possa vir a existir uma linha em serviço. Contudo, as velocidades prometidas pelo HyperLoop, se concretizadas, permitem ligar destinos atualmente só possíveis em avião.

A ferrovia “clássica”, de roda em carril, ainda está longe de atingir o seu limite. Apesar de hoje a velocidade máxima atingida em serviço comercial ser 350 km/h, os fabricantes avançam para o mercado com comboios que podem circular até 400 km/h em infraestrutura que o permita. Em testes, um TGV com algumas modificações (na imagem de capa do artigo) atingiu em 2007 a velocidade de 574 km/h. Note-se que a velocidade máxima alguma vez atingida em testes por um MagLev é de 603 km/h, em 2015, no Japão.

Fica claro que esta tecnologia inventada no século XIX volta, no início de século XXI, a ter um futuro promissor pela frente. Algumas tecnologias do futuro não estão por inventar nem foram inventadas há pouco tempo, apenas estão à espera de novas aplicações. A ferrovia é uma parte indispensável da solução para a descarbonização da mobilidade.

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O Frederico Francisco é professor auxiliar convidado e bolseiro de pós-doutoramento na Faculdade de Ciência da Universidade do Porto. Natural de Cascais, fez a sua formação em Engenharia Aeroespacial no Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa, onde também obteve o doutoramento em Física, no final de 2014. A sua tese de doutoramento com o título “Anomalias de Trajectória em Sondas Interplanetárias” recebeu o prémio “Springer Theses” da Springer-Verlag e foi publicada em livro pela mesma editora. Como parte importante deste trabalho inclui-se o desenvolvimento do método de cálculo de acelerações de origem térmica que permitiu resolver a “Anomalia da Pioneer”, problema que esteve em aberto durante cerca de 15 anos. A aplicação destes métodos a outras sondas no sistema solar, com a importância que tem enquanto teste à Relatividade Geral, valeu-lhe também a atribuição da Medalha Zeldovich 2018 pela Academia Russa de Ciências e a COSPAR (Commission on Space Research). Além da sua linha de investigação principal nas ciências do espaço, tem também trabalhado em projectos relacionados com o transporte ferroviário e com a sociologia da ciência. Está agora também envolvido no desenvolvimento de um modelo físico para o Sistema Terrestre. Mantém também, desde estudante, uma ligação ao associativismo e à política. É membro do Conselho Consultivo para a Mobilidade Sustentável da FPCUB, uma organização de defesa do ambiente, e participa no Gabinete de Estudos do Partido Socialista (PS), em particular, na discussão sobre desafio das alterações climáticas. Além do espaço, é um geek dos comboios e de Star Trek