Funicular

Funicular en Azerbaiyán, Azerbaiyán

Un funicular (,) es un tipo de sistema de teleférico que conecta puntos a lo largo de una vía férrea colocada en una pendiente pronunciada. El sistema se caracteriza por dos vagones contrapesados (también llamados vagones o trenes) unidos permanentemente a los extremos opuestos de un cable de transporte, que se enrolla sobre una polea en el extremo superior de la vía. El resultado de tal configuración es que los dos carros se mueven sincrónicamente: mientras uno asciende, el otro desciende a la misma velocidad. Esta característica distingue a los funiculares de los ascensores inclinados, que tienen una sola cabina que se transporta cuesta arriba.

El término funicular deriva de la palabra latina funiculus, el diminutivo de funis, que significa 'cuerda'.

Operación

En un funicular, ambos vagones están permanentemente conectados a los extremos opuestos del mismo cable, conocido como cuerda de transporte; este cable de tracción pasa por un sistema de poleas en el extremo superior de la línea. Si la vía del tren no es perfectamente recta, el cable se guía a lo largo de la vía mediante poleas, poleas sin motor que simplemente permiten que el cable cambie de dirección. Mientras un carro es tirado hacia arriba por un extremo de la cuerda de transporte, el otro carro desciende la pendiente en el otro extremo. Dado que el peso de los dos automóviles está contrapesado (excepto el peso de los pasajeros), no se requiere fuerza de elevación para moverlos; el motor solo tiene que levantar el propio cable y el exceso de pasajeros, y suministrar la energía perdida por el rozamiento de los coches' ruedas y las poleas.

Para la comodidad de los pasajeros, los vagones funiculares a menudo (aunque no siempre) se construyen de modo que el piso de la cubierta de pasajeros sea horizontal y no necesariamente paralelo a la vía inclinada.

Bottom towrope

En algunas instalaciones, los vagones también están conectados a un segundo cable, cuerda de remolque inferior, que pasa por una polea en la parte inferior de la pendiente. En estos diseños, una de las poleas debe diseñarse como una rueda tensora para evitar la holgura en las cuerdas. Una ventaja de tal instalación es el hecho de que el peso del cable se equilibra entre los carros; por lo tanto, el motor ya no necesita usar energía para levantar el cable. Esta práctica se utiliza en funiculares con pendientes inferiores al 6%, funiculares que utilizan trineos en lugar de carros, o cualquier otro caso en el que no se garantice que el coche que desciende pueda sacar siempre el cable de la polea en la estación de la parte superior de la pendiente También se usa en sistemas en los que la sala de máquinas está ubicada en el extremo inferior de la vía (como la mitad superior del Great Orme Tramway); en tales sistemas, el cable que pasa por la parte superior de la pendiente sigue siendo necesario para evitar que los vagones se deslicen por la pendiente.

Tipos de sistemas de potencia

Transmisión por cable

Tren de tracción Funicular

Funicular rueda con Freno Abt y freno de pinión

En la mayoría de los funiculares modernos, ninguno de los dos vagones está equipado con un motor propio. En cambio, la propulsión la proporciona un motor eléctrico en la sala de máquinas (normalmente en el extremo superior de la pista); el motor está conectado a través de una caja de engranajes reductora de velocidad a una polea grande, una rueda de toro de transmisión, que luego controla el movimiento de la cuerda de tracción mediante la fricción. Algunos de los primeros funiculares funcionaban de la misma manera, pero con máquinas de vapor u otros tipos de motores. La rueda giratoria tiene dos ranuras: después de la primera media vuelta, el cable regresa a través de una polea auxiliar. Esta disposición tiene la ventaja de tener el doble del área de contacto entre el cable y la ranura, y devolver el cable que se mueve hacia abajo en el mismo plano que el que se mueve hacia arriba. Las instalaciones modernas también utilizan revestimientos de alta fricción para mejorar la fricción entre las ranuras de la rueda giratoria y el cable.

Para fines de emergencia y servicio, se utilizan dos juegos de frenos en la sala de máquinas: el freno de emergencia agarra directamente la rueda giratoria y el freno de servicio está montado en el eje de alta velocidad del engranaje. En caso de emergencia, los vagones también están equipados con frenos de riel abiertos hidráulicamente y aplicados por resorte.

Los primeros frenos de pinza funicular que sujetan cada lado de la corona del riel fueron inventados por los empresarios suizos Franz Josef Bucher y Josef Durrer e implementados en el funicular Stanserhorn [de], inaugurado en 1893. El sistema de piñón y cremallera Abt también se usó en algunos funiculares para controlar la velocidad o frenar de emergencia.

Contrapeso de agua

El funicular Friburgo propulsado por aguas residuales con un interruptor Abt

Muchos de los primeros funiculares se construían usando tanques de agua debajo del piso de cada vagón, que se llenaban o vaciaban hasta lograr el desequilibrio suficiente para permitir el movimiento, y algunos de estos funiculares todavía existen y funcionan de la misma manera. El automóvil en la cima de la colina está cargado de agua hasta que es más pesado que el automóvil en la parte inferior, lo que hace que descienda la colina y tire hacia arriba del otro automóvil. El agua se drena en la parte inferior y el proceso se repite con los autos intercambiando roles. El movimiento lo controla un guardafrenos que utiliza la palanca de freno del sistema de piñón y cremallera engranada con la cremallera montada entre los raíles.

El funicular Bom Jesus construido en 1882 cerca de Braga, Portugal, es uno de los sistemas existentes de este tipo. Otro ejemplo, el funicular de Friburgo en Friburgo, Suiza, construido en 1899, es de particular interés ya que utiliza aguas residuales provenientes de una planta de alcantarillado en la parte alta de la ciudad.

Algunos funiculares de este tipo fueron posteriormente convertidos a energía eléctrica. Por ejemplo, el Giessbachbahn en el cantón suizo de Berna, inaugurado en 1879, originalmente funcionaba con agua de lastre. En 1912 se sustituyó su suministro energético por un motor hidráulico accionado por una turbina Pelton. En 1948 este a su vez fue reemplazado por un motor eléctrico.

Disposición de la pista

Diseños de pista utilizados en funiculares

East Hill Cliff Railway en Hastings, Reino Unido – un funicular de cuatro líneas

Vuelo de ángeles en Los Ángeles, California – un funicular de tres líneas

Nazaré Funicular in Nazaré, Portugal – a two-rail funicular

Hay tres diseños de rieles principales que se usan en los funiculares; Según el sistema, el lecho de la vía puede constar de cuatro, tres o dos carriles.

• Los funiculares primitivos fueron construidos a la disposición de cuatro líneas, con dos pistas paralelas separadas y plataformas de estación separadas en ambos extremos para cada vehículo. Las dos pistas se colocan con suficiente espacio entre ellas para que los dos carros pasen al punto medio. Si bien este diseño requiere la mayor parte del área de tierra, es también el único diseño que permite que ambas pistas sean perfectamente rectas, sin necesidad de coberturas en las pistas para mantener el cable en su lugar. Ejemplos de funiculares de cuatro vías son el Duquesne Incline en Pittsburgh, Pennsylvania, y la mayoría de los ferrocarriles de acantilados en el Reino Unido.
• En los diseños de tres carriles, el carril medio es compartido por ambos carruajes, mientras que cada coche corre en un carril exterior diferente. Para permitir que los dos coches pasen en el punto medio, el carril medio debe dividirse brevemente en dos, formando un bucle que pasa. Estos sistemas son más estrechos y requieren menos ferrocarril para construir que los sistemas de cuatro líneas; sin embargo, todavía requieren plataformas de estación separadas para cada vehículo.
• En un diseño de dos líneas, ambos coches comparten toda la pista excepto en el bucle que pasa en el centro. Este diseño es el más estrecho de todos y sólo necesita una sola plataforma en cada estación (aunque a veces se construyen dos plataformas: una para el embarque, una para el alumbrado). Sin embargo, el bucle de paso requerido es más complejo y costoso para construir, ya que los sistemas de asistencia especial deben estar en su lugar para asegurar que cada coche siempre entra en la pista correcta en el bucle. Además, si se utiliza un rack para el frenado, ese rack se puede montar más alto en diseños de tres líneas y cuatro líneas, lo que hace menos sensible al ahogamiento en condiciones nevadas en comparación con el diseño de dos líneas.

Algunos sistemas funiculares utilizan una combinación de diferentes diseños de vías. Un ejemplo de esta disposición es la mitad inferior del Great Orme Tramway, donde la sección "arriba" el bucle de paso tiene un diseño de tres rieles (cada par de rieles adyacentes tiene su propio conducto por el que pasa el cable), mientras que la sección "abajo" el bucle de paso tiene un diseño de dos carriles (con un solo conducto compartido por ambos automóviles).

Algunos funiculares de cuatro rieles tienen sus vías entrelazadas por encima y por debajo del bucle de paso; esto permite que el sistema sea casi tan angosto como un sistema de dos rieles, con una sola plataforma en cada estación, al mismo tiempo que elimina la necesidad de los costosos cruces a ambos lados del circuito de paso. El Hill Train en Legoland Windsor Resort es un ejemplo de esta configuración.

Sistemas de desvío para funiculares de dos carriles

Los dos coches en la mitad superior de la Tramway del Gran Orme pasan unos a otros en un bucle de paso controlado por el interruptor

En el caso de los funiculares de dos carriles, existen varias soluciones para garantizar que un vagón siempre entre en la misma vía en el bucle de paso.

Una de estas soluciones consiste en instalar interruptores en cada extremo del bucle de paso. Estos interruptores se mueven a la posición deseada por las ruedas del carro durante los movimientos de arrastre (es decir, alejándose del bucle de paso); este procedimiento también establece la ruta para el próximo viaje en la dirección opuesta. El Great Orme Tramway es un ejemplo de un funicular que utiliza este sistema.

Interruptor de Abt

Juego de ruedas de un funicular de dos líneas con el sistema de salida de interruptor Abt

Otro sistema de desvío, conocido como el interruptor Abt, no involucra piezas móviles en absoluto en la vía. En cambio, los vagones están construidos con un diseño de juego de ruedas no convencional: las ruedas exteriores tienen pestañas en ambos lados, mientras que las ruedas interiores no tienen pestañas (y generalmente son más anchas para permitirles rodar sobre los desvíos más fácilmente). Las ruedas de doble pestaña mantienen los carros atados a un carril específico en todo momento. Un automóvil tiene las ruedas con pestañas en el lado izquierdo, por lo que sigue el riel más a la izquierda, lo que lo obliga a pasar por la rama izquierda del circuito de paso; de manera similar, el otro automóvil los tiene en el lado derecho, lo que significa que sigue el riel más a la derecha y corre en la rama derecha del bucle. Este sistema fue inventado por Carl Roman Abt e implementado por primera vez en el funicular Lugano Città–Stazione en Suiza en 1886; desde entonces, la salida Abt ha ganado popularidad, convirtiéndose en un estándar para los funiculares modernos. La ausencia de piezas móviles en la vía hace que este sistema sea rentable y fiable en comparación con otros sistemas.

Estaciones

Los dos coches del Petřín funicular, uno de ellos está a punto de llamar a la estación Nebozízek (en primer plano), mientras que el otro se detendrá y esperará a que cambie pasajeros.

La mayoría de los funiculares tienen dos estaciones, una en cada extremo de la vía. Sin embargo, algunos sistemas se han construido con estaciones intermedias adicionales. Debido a la naturaleza de un sistema funicular, las estaciones intermedias generalmente se construyen simétricamente con respecto al punto medio; esto permite que ambos automóviles llamen simultáneamente en una estación. Ejemplos de funiculares con más de dos estaciones incluyen el teleférico de Wellington en Nueva Zelanda (cinco estaciones, incluida una en el circuito de paso) y el Carmelit en Haifa, Israel (seis estaciones, tres a cada lado del circuito de paso).

También existen algunos funiculares con estaciones colocadas asimétricamente. Por ejemplo, el funicular de Petřín en Praga tiene tres estaciones: una en cada extremo y una tercera (Nebozízek) un poco más arriba del circuito de paso. Debido a este arreglo, los vagones también se ven obligados a hacer una parada técnica a poca distancia del circuito de paso, con el único propósito de permitir que el otro vagón haga escala en Nebozízek.

Historia

Tünel in Istanbul, launched in 1875, Karaköy station as of 2006

Desde la década de 1820 se construyeron varios sistemas de teleféricos que remolcan sus vagones en pendientes inclinadas. En la segunda mitad del siglo XIX surge el diseño de un funicular como sistema de tránsito. Era especialmente atractivo en comparación con los otros sistemas de la época, ya que se consideró que el contrapeso de los automóviles era una solución para reducir costos.

La primera línea de los Funiculares de Lyon (Funiculaires de Lyon) se inauguró en 1862, seguida de otras líneas en 1878, 1891 y 1900. El funicular de la colina del castillo de Budapest se construyó en 1868-1869, y la primera prueba se realizó el 23 de octubre de 1869. El funicular más antiguo que opera en Gran Bretaña data de 1875 y se encuentra en Scarborough, North Yorkshire. En Estambul, Turquía, el Túnel ha estado en funcionamiento continuo desde 1875 y es tanto el primer funicular subterráneo como el segundo ferrocarril subterráneo más antiguo. Permaneció propulsado por una máquina de vapor hasta que fue renovado en 1968.

Hasta finales de la década de 1870, el funicular de vías paralelas de cuatro carriles era la configuración normal. Carl Roman Abt desarrolló el interruptor Abt que permite el diseño de dos rieles, que se utilizó por primera vez en 1879 cuando se inauguró el funicular de Giessbach en Suiza.

En los Estados Unidos, el primer funicular en usar un diseño de dos rieles fue el Telegraph Hill Railroad en San Francisco, que estuvo en funcionamiento desde 1884 hasta 1886. El Mount Lowe Railway en Altadena, California, fue el primer ferrocarril de montaña en los Estados Unidos para utilizar el diseño de tres carriles. Los diseños de tres y dos rieles redujeron considerablemente el espacio requerido para construir un funicular, reduciendo los costos de nivelación en las laderas de las montañas y los costos de propiedad de los funiculares urbanos. Estos diseños permitieron un auge funicular en la segunda mitad del siglo XIX.

Actualmente, los Estados Unidos' El funicular más antiguo y empinado en uso continuo es el Monongahela Incline ubicado en Pittsburgh, Pensilvania. La construcción comenzó en 1869 y se inauguró oficialmente el 28 de mayo de 1870 para uso de pasajeros. La pendiente de Monongahela también tiene la distinción de ser el primer funicular en los Estados Unidos para uso estrictamente de pasajeros y no de carga.

En 1880, el funicular del Monte Vesubio inspiró la canción popular italiana Funiculì, Funiculà. Este funicular fue destruido repetidamente por erupciones volcánicas y abandonado después de la erupción de 1944.

Ejemplos excepcionales

Según Guinness World Records, el funicular público más pequeño del mundo es el Fisherman's Walk Cliff Railway en Bournemouth, Inglaterra, que tiene 39 metros (128 pies) de largo.

Stoosbahn en Suiza, con una pendiente máxima del 110 % (47,7°), es el funicular más empinado del mundo.

El Lynton and Lynmouth Cliff Railway, construido en 1888, es el funicular impulsado por agua más largo y empinado del mundo. Sube 152 metros (499 pies) verticalmente en una pendiente del 58%.

La ciudad de Valparaíso en Chile solía tener hasta 30 ascensores funiculares (español: ascensores). El más antiguo de ellos data de 1883. Quedan 15 con casi la mitad en funcionamiento, y otros en diversas etapas de restauración.

El Carmelit en Haifa, Israel, con seis estaciones y un túnel de 1,8 km (1,1 millas) de largo, es declarado por Guinness World Records como el "metro menos extenso" en el mundo. Técnicamente, es un funicular subterráneo.

El tren colgante de Dresden (Dresden Schwebebahn), que cuelga de un riel elevado, es el único tren suspendido teleférico del mundo.

El funicular de Friburgo es el único funicular del mundo alimentado por aguas residuales.

Comparación con ascensores inclinados

Odessa Funicular en Odessa, Ucrania

Kakola Funicular en Turku, Finlandia

A pesar de sus nombres, ningún sistema es un verdadero funicular.

Algunos sistemas en todo el mundo se denominan funiculares, aunque en realidad son ascensores inclinados. A diferencia de un funicular, los ascensores inclinados funcionan de forma independiente en la pendiente en lugar de en pares interconectados, y se requiere elevación para transportar los vagones cuesta arriba.

Un ejemplo notable de este fenómeno es París' Funicular de Montmartre. Su título formal es una reliquia de su configuración original, cuando sus dos carros operaban como un par contrapesado e interconectado, moviéndose siempre en direcciones opuestas, cumpliendo así la definición de un funicular. Sin embargo, el sistema se ha rediseñado desde entonces y ahora utiliza dos cabinas que funcionan de forma independiente y cada una puede ascender o descender a pedido, calificando como un ascensor de doble inclinación; el término "funicular" en su título se conserva como referencia histórica.