La Administración de Información Energética publicó recientemente un mapa que refleja un cambio enorme en nuestra economía que pocas personas valoran.
El gráfico que aparece a continuación muestra los datos más recientes sobre el transporte de petróleo crudo por ferrocarril en todo el país y el aumento de los envíos de petróleo desde Dakota del Norte hacia los distintos rincones del país. El año pasado, en 2014, los trenes transportaron más de un millón de barriles de petróleo al día, un enorme salto respecto de los 55.000 barriles diarios de 2010.
Administración de Información Energética
Este aumento del transporte de petróleo por ferrocarril ha venido acompañado de varios descarrilamientos de gran repercusión, incluido un accidente en Illinois apenas el mes pasado, que han causado importantes daños económicos y ambientales. ¿Puede la tecnología mejorar la seguridad? Sí. Al igual que los automóviles incorporan cada vez más tecnología avanzada, diversos actores del transporte ferroviario están explorando distintas tecnologías para mejorar la seguridad.
Construir un vagón mejor (y mantenerlo)
Las compañías ferroviarias ya han tomado algunas medidas para mejorar el equipo, con mejores sistemas de frenado y mejoras en la infraestructura de vías. Las nuevas prácticas también pueden mejorar la seguridad, como inspecciones más exhaustivas de las vías, límites de velocidad para los trenes petroleros y la elección de rutas que reduzcan la exposición de los centros de población. Las compañías ferroviarias también han aumentado el uso de detectores de defectos en vagones de carga instalados junto a las vías, que identifican automáticamente defectos mecánicos en los vagones mediante mediciones de fuerza, temperatura, sonido o imágenes.
Muchas de estas tecnologías ya están siendo implementadas por las compañías ferroviarias tanto para mejorar la seguridad como para aumentar los beneficios económicos. Además de minimizar el riesgo de seguridad asociado a los descarrilamientos, las mejores prácticas de inspección de vías y vehículos ayudan a reducir la posibilidad de demoras, que pueden costar a las compañías ferroviarias cientos de dólares por hora.
Un análisis económico de 2011 estimó que los costos anuales de las demoras de trenes debidas a defectos en los vagones (que hacen que los trenes se detengan inesperadamente durante el trayecto) superaban los 15 millones de dólares estadounidenses para todas las compañías ferroviarias estadounidenses de Clase I. A modo de comparación, cada año las cuatro mayores compañías ferroviarias estadounidenses de Clase I gastan un promedio de 35 millones de dólares en daños a vías y equipos causados por descarrilamientos en líneas principales. Por tanto, los incentivos económicos para reducir los descarrilamientos y las demoras de trenes son considerables.
Las agencias federales y los legisladores también trabajan para garantizar que los requisitos federales de seguridad y las políticas públicas respondan al nuevo panorama del transporte derivado del auge petrolero interno y del aumento de las importaciones desde Canadá. El gobierno federal está considerando actualmente nuevas normas de seguridad para vagones cisterna mejorados, diseñados específicamente para transportar petróleo crudo.
Sin embargo, avanzar hacia una legislación de este tipo ha planteado dificultades considerables, debido a que la gran mayoría de los vagones cisterna pertenecen a empresas privadas y no a las compañías ferroviarias que los transportan.
Como resultado, surgen preguntas sobre quién debería asumir la carga económica de sustituir o adaptar la flota de vagones cisterna para petróleo crudo. Debido a los incentivos de seguridad y económicos mencionados anteriormente, algunas compañías ferroviarias ya han comenzado a comprar sus propios vagones cisterna mejorados, pero esta tendencia aún no se ha generalizado en toda la industria.
El papel de la investigación
Los investigadores también exploran de diversas maneras cómo la tecnología puede mejorar la seguridad, entre ellas:
Mejor diseño de vagones cisterna: la Asociación de Ferrocarriles Estadounidenses (AAR) trabaja para promover normas federales más estrictas para los vagones cisterna que transportan petróleo crudo y otros líquidos peligrosos. Se llevan a cabo investigaciones exhaustivas tanto en la Administración Federal de Ferrocarriles como en diversas universidades para evaluar la seguridad de los vagones cisterna y desarrollar un diseño optimizado: Investigación cooperativa sobre el diseño de seguridad de vagones cisterna.
Inspección de vías e infraestructura: se ha determinado que las fallas de las vías ferroviarias son una causa principal de descarrilamientos en Estados Unidos . Como resultado, las compañías ferroviarias han comenzado a realizar más inspecciones de vías , incluido el uso de vehículos avanzados de medición de geometría de vías —que utilizan sistemas láser para medir el perfil del riel— en rutas por las que circulan trenes con petróleo crudo. También se están desarrollando métodos de inspección ultrasónica de rieles y sistemas de radar de penetración terrestre para mejorar la capacidad de las compañías ferroviarias de detectar defectos en las vías ..
Evaluación de riesgos: se sigue investigando el riesgo del transporte ferroviario de materiales peligrosos. La evaluación de riesgos ha incluido la inspección de defectos ferroviarios, la evaluación de rutas y velocidad de los trenes, la calidad de las vías y un marco integrado para reducir el riesgo. Este marco aborda las prácticas operativas, las rutas de los trenes, la infraestructura y el diseño de los vagones para identificar los riesgos financieros y de seguridad asociados al transporte ferroviario de materiales peligrosos.
Tecnologías automatizadas de monitoreo del estado: se han desarrollado e instalado en todo el país diversos sistemas de detectores junto a las vías, en ubicaciones adyacentes a estas, para evaluar el estado de los componentes de locomotoras y vagones de carga durante el trayecto. Estos sistemas incorporan diversas tecnologías para identificar defectos críticos, lo que genera tanto beneficios de seguridad y económicos. Algunas tecnologías clave incluyen:
sensores infrarrojos de temperatura utilizados para medir el sobrecalentamiento de ruedas y rodamientos
detectores acústicos de rodamientos que identifican rodamientos de rodillos desgastados en vagones ferroviarios
Ferrocarril de alta tecnología: una mirada más de cerca a un detector acústico de rodamientos.
Bryan Schlake, autor proporcionadosistemas láser para medir los perfiles de las ruedas e identificar las ruedas desgastadas
sistemas de visión artificial para detectar mangueras de aire bajas, defectos estructurales y dispositivos de seguridad de los vagones rotos o faltantes
sensores de impacto de carga para identificar ruedas dañadas que no son perfectamente redondas o presentan zonas planas.
Sistemas avanzados de frenado: tanto la tecnología como las prácticas operativas pueden contribuir a mejorar el frenado de los trenes petroleros. Algunas personas han propuesto el uso de frenos neumáticos controlados electrónicamente (ECP). Los frenos ECP permiten aplicar los frenos más rápidamente en todos los vagones de un tren mediante una señal eléctrica, en lugar de una señal de aire, para iniciar el frenado.
Los frenos ECP se han utilizado de forma limitada en trenes de carbón, pero no se ha demostrado que sus costos se justifiquen por los beneficios de seguridad y económicos. Una opción mejor podría ser utilizar cualquiera de los siguientes sistemas:
potencia distribuida, en la que las locomotoras se distribuyen a lo largo del tren (es decir, en la parte delantera, trasera e incluso en el centro), o
dispositivos bidireccionales de fin de tren (EOTD), que permiten iniciar señales de frenado desde la parte trasera del tren.
Ambas prácticas operativas permiten frenar más rápidamente y reducen el “amontonamiento”, cuando los vagones de la parte delantera del tren empiezan a frenar antes que los de la parte trasera, haciendo que estos últimos “se amontonen” contra los vagones de delante y generando mayores fuerzas dentro del tren. Después de que el Departamento de Transporte de Estados Unidos propusiera estas medidas en julio de 2014, las compañías ferroviarias estadounidenses de Clase I acordaron implementar un frenado mejorado mediante potencia distribuida o dispositivos EOTD bidireccionales en todos los trenes petroleros.
Control Positivo de Trenes (PTC): esta tecnología reduce automáticamente la velocidad o detiene un tren para evitar una colisión o un descarrilamiento causado por errores humanos, como el exceso de velocidad o no atender una señal. Tras un mandato federal de 2008, las compañías ferroviarias han comenzado a desarrollar e instalar este sistema superpuesto de seguridad basado en GPS, que con el tiempo cubrirá más de 60.000 millas de vías en Estados Unidos.
Respuesta ante emergencias: las compañías ferroviarias colaboran con diversas organizaciones para mejorar la seguridad comunitaria mediante capacitación para responder a emergencias.
Reducción del riesgo
Además, se están desarrollando nuevas tecnologías para mejorar la rapidez y la eficacia de las labores de limpieza ambiental. Por ejemplo, investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han desarrollado una tecnología patentada llamada Petro-SAP que absorbe petróleo del medioambiente después de un derrame. Tecnologías como esta podrían utilizarse en el futuro para mitigar el impacto ambiental de los derrames de petróleo relacionados con trenes.
Aunque no se ha eliminado el riesgo asociado a los descarrilamientos de trenes petroleros, el transporte de petróleo crudo por ferrocarril ciertamente se ha vuelto más seguro gracias a una amplia labor de investigación, desarrollo e implementación de nuevas tecnologías.
Los esfuerzos continuos de las compañías ferroviarias, las agencias gubernamentales, las instituciones de investigación y las universidades seguirán mejorando la seguridad del transporte de petróleo crudo por ferrocarril, reduciendo el riesgo y posiblemente aliviando los temores del público asociados al transporte ferroviario.
Más información sobre el transporte de petróleo por ferrocarril: Pese a los desastres, el transporte de petróleo por ferrocarril es cada vez más seguro.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autor: Bryan Schlake es instructor de Ingeniería del Transporte Ferroviario en la Universidad Estatal de Pensilvania.
Imagen: un empleado llena un tubo de ensayo con aceite mineral del yacimiento de Vankor, propiedad de la empresa Rosneft, en un laboratorio de control de calidad de la compañía de productos petrolíferos Krasnoyarsknefteproduct en Krasnoyarsk, Siberia, el 10 de octubre de 2014. REUTERS/Ilya Naymushin.