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1. Introducción En el año 2022, México contaba con 26,914 km de vías ferroviarias, de los cuales 17,360 km correspondieron a vías principales y secundarias concesionadas, 4,474 km a vías auxiliares (patios y laderos) y 1,555 km a vías particulares; dichas vías en conjunto sumaron un total de 23,389 km de red en operación (Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes [SICT], 2023 y Agencia Reguladora del Transporte Ferroviario [ARTF], 2023). Durante el año 2022, en el Sistema Ferroviario Mexicano se transportaron cerca de 128.5 millones de toneladas de carga y 41 millones de pasajeros, la gran mayoría de los pasajeros fueron transportados en el Tren Suburbano de la Zona Metropolitana del Valle de México y menos del 1% restante en los tres servicios de pasajeros de carácter especial y turístico[1] con los que se cuenta en el país (SICT, 2023). La infraestructura ferroviaria, igual que las carreteras, contempla en su diseño todas las obras necesarias para hacer frente a las condiciones climáticas, incluyendo algunos eventos meteorológicos extraordinarios. Sin embargo, el cambio climático ha continuado avanzando y con ello sus consecuencias, por lo que se necesita desarrollar y aplicar estrategias para adaptar los sistemas ferroviarios al cambio climático, de tal manera que no solo puedan resistir los impactos de los fenómenos climáticos extremos, sino que tengan además la capacidad de recuperarse en periodos cortos de tiempo, y sean capaces de mantener su funcionalidad bajo condiciones climáticas adversas, es decir, que la infraestructura sea resiliente al clima. En el presente artículo se resumen los principales impactos que el cambio climático podría generar en la infraestructura ferroviaria, además, se propone identificar el nivel de exposición de la red férrea en México ante las diferentes amenazas climáticas, con el objetivo de proponer alternativas para adaptar la infraestructura ferroviaria al cambio climático y, con ello, aumentar su resiliencia. Si desea conocer más sobre el tema puede consultar la publicación de Gradilla et al. (2024). 2. Principales impactos del cambio climático en la infraestructura ferroviaria La exposición actual de la infraestructura ferroviaria al cambio climático, y a los eventos extremos, reduce significativamente la vida útil de los proyectos ferroviarios, ya que las condiciones de diseño originales se encuentran en la mayoría de los casos rebasadas, representando una amenaza para la seguridad y confiabilidad del servicio en la etapa de operación, y costos adicionales para el mantenimiento o reconstrucción de la infraestructura. Los principales impactos que altera el desempeño de la infraestructura ferroviaria se describen a continuación: Altas temperaturas · Pandeo de los raíles y/o problemas de desalineación, esto debido a que el acero de los rieles se expande con las altas temperaturas (ver ejemplo en Figura 1). · Expansión de los activos móviles, como los puentes giratorios y aparatos de vía, que dificultan el funcionamiento, ya que no se acoplan adecuadamente. · Aumento generalizado de la tasa de fallos de los activos a altas temperaturas (sistemas de señalización, etc.). · Pandeo de la catenaria en las líneas electrificadas. · Incremento del riesgo de incendios forestales o de la vegetación aledaña a la vía férrea, debido al aumento de las olas de calor y los periodos de sequía (ver ejemplo en la Figura 2). · Modificaciones en las tensiones en el anclaje que sujeta al riel con el durmiente. · Las afectaciones en los rieles tienen un impacto importante en las demoras operacionales de los ferrocarriles.
Figura 1. Pandeo del riel por altas temperaturas Fuente: https://www.networkrailmediacentre.co.uk
Figura 2. Incendio forestal en el estado de Chihuahua Fuente: Comisión Nacional Forestal (CONAFOR). Bajas temperaturas · Fractura de rieles, grietas y/o problema de desalineación, debido a que el acero de los rieles se tensa con las bajas temperaturas. · Inundaciones por granizadas que dañan las infraestructuras, especialmente a los puentes. · Las bajas temperaturas pueden congelar el suelo de cimentación, lo que puede provocar movimientos en los materiales por la expansión y contracción del suelo. · En el caso de la presencia de nieve, ésta tiende a bloquear la visibilidad del riel para el conductor del tren. · Reducción de los niveles de fricción del contacto de las ruedas de los vehículos con el riel, disminuyendo su capacidad de frenado. · Las líneas electrificadas pueden ser vulnerables debido a que el suministro de energía puede verse afectado. Precipitación intensa · Aumento del riesgo de falla en taludes de corte y laderas, provocando movimientos de tierra y desprendimiento de materiales (ver ejemplo en Figura 3). · Aumento del riesgo de socavación de los puentes (estribos y pilas) debido a las inundaciones · Falla o colapso de los elementos de soporte de otras estructuras debido a un mayor riesgo de socavación. · El agua acumulada contamina y dispersa el balasto de la vía, afectando su desempeño, estabilidad y durabilidad · Aumento del riesgo de aluviones, que a su vez provocan daños estructurales en los elementos de la infraestructura ferroviaria. · Caídas de material sobre las vías, en túneles y en sus accesos, que pueden provocar descarrilamientos. · Afectaciones a los sistemas de drenaje por el incremento de la precipitación. · Afectaciones en el servicio como consecuencia de obstáculos en las vías e inundaciones debido a las lluvias intensas.
Figura 3. Falla en ladera Fuente: http://lanotadeguadalajara.com/
Sequía · Aumento del riesgo de fallas estructurales debido a los movimientos de tierra provocados por la sequedad, ya sea en el suelo de cimentación o en los taludes. · Desalineación de la vía férrea. · Pérdida de vegetación y, por lo tanto, aumento de la erosión del suelo y un cambio en los patrones de escurrimiento superficial. Vientos fuertes · Mayor riesgo de caída de hojas que provoca una baja adherencia de la vía férrea. · Caída de árboles y ramas a las vías férreas. · Carga excesiva de viento en estructuras como postes y torres (incluye la catenaria y el señalamiento), que pueden provocar su caída. · Erosión de las capas de balasto y sub-balasto debido a las fuertes masas de aire. · Mayor riesgo de daños en los puentes, en caso de vientos fuertes (para la infraestructura y la operación). · Inestabilidad de los vagones, particularmente tratándose de doble estiba. · Arrastre de sedimentos y escombros que caen sobre las vías. Aumento del nivel del mar y marejadas de tormenta · Erosión costera que provoca socavación en la superestructura de la vía férrea. · Inundación de la superestructura de la vía férrea. · Formación de olas significativas que provocan daños en la vía. · Acumulación de escombros en la vía férrea. · Un oleaje excesivo puede desestabilizar la estructura ferroviaria, provocando su colapso. · Deterioro de los rieles por su contaminación salina. · Interrupción del servicio por efectos del oleaje. Existen otras afectaciones directas para el equipo de tracción (locomotoras) y para el equipo de rodamiento (carros), tales como el sobrecalentamiento, aumento del consumo energético, reducción de la velocidad bajo estrés climático, etc.
3. Exposición de la infraestructura ferroviaria en México El nivel de exposición en un sitio, y que lo convierte en vulnerable, puede estar basado en datos históricos y recientes, o también basarse en proyecciones climáticas de acuerdo con los diferentes escenarios asociados a las trayectorias de concentración de emisiones en la atmósfera (ver Figura 4). Para ello, se requiere identificar y seleccionar las amenazas climáticas relevantes y, posteriormente, relacionarlas con la infraestructura para evaluar el nivel de exposición.
Figura 4. Proceso para la generación de mapas de riesgo de la infraestructura ferroviaria Fuente: Adaptada de UNECE (2013). De acuerdo con el Panel Intergubernamental del Cambio Climático [IPCC] (2014), la exposición es la presencia de las personas, los medios de vida, especies o ecosistemas, las funciones, servicios y recursos ambientales, infraestructura o activos económicos, sociales o culturales, en sitios y entornos que podrían verse afectados de manera adversa. México se encuentra expuesto a diferentes amenazas climáticas, particularmente aquellas del tipo hidrometeorológico, integrado por ciclones tropicales o huracanes, lluvias y precipitaciones intensas, etc. Por ello, es importante identificar los niveles de exposición para evaluar la vulnerabilidad de las vías férreas al cambio climático y al clima extremo. Los mapas de riesgos elaborados por el Centro Nacional de Prevención de Desastres (CENAPRED), y que se encuentran disponibles en la página del Atlas Nacional de Riesgos (http://www.atlasnacionalderiesgos.gob.mx/), son un insumo esencial para poder realizar una superposición de capas, con el fin de evaluar el grado de exposición de la red ferroviaria a los diferentes riesgos. En la Figura 5 se muestran los resultados de la combinación de la capa de peligro a ciclones tropicales y la red ferroviaria. El mapa permite apreciar los tramos ferroviarios que se encuentra en niveles de exposición alto y muy alto, a ciclones tropicales, los cuales se encuentran principalmente en Sinaloa, Campeche y Yucatán, y los tramos que conectan al Puerto de Manzanillo y de Lázaro Cárdenas.
Figura 5. Mapa de peligro de la infraestructura ferroviaria por presencia de ciclones tropicales Fuente: Gradilla et al. (2024).
El Reporte 6 del IPCC (2021) hace referencia a una nueva clasificación de los escenarios climáticos en función de su trayectoria socioeconómica compartida (SSP, por sus siglas en inglés). Sin embargo, en espera de la actualización de estos escenarios, y para dar un ejemplo de la identificación de la infraestructura expuesta a altas temperaturas en el clima futuro, se utilizó uno de los escenarios desarrollados por el Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático (INECC), denominado RCP 4.5 (ver Figura 6), basado en las Trayectorias de Concentración Representativas (RCP, por sus siglas en inglés); dicho escenario es de mediana concentración de emisiones. El mapa de la Figura 6 se puede observar que en los estados de Sonora, Chihuahua, Coahuila y Durango se presentarán cambios significativos que pueden afectar la integridad estructural de los elementos de la superestructura de la vía férrea, sobre todo aquellos que son más sensibles a las temperaturas, tales como los rieles, los tornillos y su sistema de sujeción, etc.
Figura 6. Escenario RCP 4.5, futuro cercano del cambio de la temperatura máxima Fuente: Gradilla et al. (2024).
Este tipo de aproximaciones geoespaciales puede realizarse para las diferentes amenazas climáticas, actuales y futuras, que estresan y continuarán comprometiendo la integridad tanto estructural como operacional de la red ferroviaria mexicana.
4. Adaptación de la infraestructura ferroviaria al cambio climático La adaptación es el proceso de adaptación al clima actual, o esperado, y sus efectos (IPCC, 2014). La adaptación de la infraestructura ferroviaria implica acciones (políticas, estrategias, ingeniería o basadas en la naturaleza) que permitirán que la infraestructura permanezca operando bajo la presencia de fenómenos climáticos extremos y sus efectos derivados, sin que resulten en fallas o daños que repercutan en cierres parciales o totales de la vía férrea. Las medidas de adaptación deben ser específicas para cada país y región, ya que éstas varían en función del tipo de amenaza y de sus características. Algunos esfuerzos identificados en la literatura internacional se describen a continuación: a) Incorporar proyecciones de cambio climático en el diseño y el cálculo de la capacidad para las obras de drenaje, de tal manera que puedan hacer frente a los cambios en la frecuencia y magnitud de inundaciones futuras proyectadas. b) Mejorar las prácticas de mantenimiento y monitoreo de las vías férreas para detectar cualquier variación debido a las temperaturas o la precipitación, y con ello evitar un posible descarrilamiento. c) Implementar mecanismos para predecir y monitorear las temperaturas de la vía férrea, para un manejo correcto de las tensiones en los rieles, incluso establecer límites de velocidad bajo condiciones de temperaturas altas para reducir esfuerzos. d) Utilizar materiales con un mejor comportamiento ante las condiciones climáticas, por ejemplo: el comportamiento con respecto a la temperatura de los elementos de sujeción del riel con el durmiente (cojinete, tornillo, resortes, etc.), o del comportamiento del balasto y sub-balasto ante las condiciones de precipitación y humedad. Para reducir la expansión térmica del riel, por altas temperaturas, se pueden utilizar revestimientos de baja absorción solar, como recubrimientos blancos. e) Monitorear la tasa de socavación tanto de pilas como de estribos en los puentes y, en general, el comportamiento hidráulico y estructural. La medida más común para proteger estos elementos es la construcción de escolleras para proteger las zapatas y los pilares. f) Políticas organizacionales que coadyuven a la mejora en la gestión de activos y la actualización de las normas técnicas de diseño de infraestructura ferroviaria. g) Realizar evaluaciones de vulnerabilidad a través de Sistemas de Información Geográfica (SIG) de los territorios en riesgo de derrumbes, desprendimientos y otros peligros naturales. h) En algunos puentes ferroviarios se pueden instalar sensores de viento, lo que permite a los operadores ferroviarios ajustar la velocidad o retrasar el paso. i) Implementar sistemas de información meteorológica para advertir con antelación la formación de tormentas que reduzcan la visibilidad y la estabilidad del tren, precipitación intensa que pueda provocar inundaciones, bajas temperaturas que pueden congelar las vías, etc., que permitan al operador ferroviario tomar decisiones, tales como disminuir la velocidad o detener el servicio. j) Para proyectos nuevos de ingeniería, construcción y desarrollo ferroviario, se debe tener en cuenta la experiencia y los conocimientos disponibles para la reducción del riesgo al cambio climático mediante la adaptación del proyecto ferroviario. k) Monitorear los sitios de desvío ferroviario (sitios críticos por los cambios en la dirección del tren), los cuales son particularmente vulnerables al impacto emergente por el clima. l) Gestión de taludes (corte y terraplén) mediante su restauración y conservación para garantizar su estabilidad. Se recomienda el uso de técnicas de bioingeniería para su estabilización, incluyendo muros verdes. m) Gestión de la vegetación dentro de la zona del derecho vía y aledaña a la vía férrea para evitar elementos caídos y, por otro lado, conservar aquella que permita estabilizar el suelo y controlar escurrimientos. n) Control de la erosión y socavación de la subestructura y la superestructura de la vía férrea en zonas costeras o junto a ríos. Las medidas de adaptación mostradas son de aplicabilidad general, y son las más comunes para todos los países, sin embargo, éstas deben ser adecuadas para cada región en lo particular, considerando tanto los registros e impactos climáticos históricos, como los escenarios climáticos futuros. Adicionalmente, se deben desarrollar estrategias que minimicen el impacto de las fallas operativas causadas por condiciones climáticas extremas. 5. Conclusiones Los impactos del cambio climático en la infraestructura ferroviaria y en las operaciones son cada vez más frecuentes y, en el futuro, estos continuarán incrementándose de acuerdo con escenarios del cambio climático futuros y su efecto en los eventos climáticos extremos (huracanes, lluvias, etc.), que son más frecuentes e intensos. Esto implicará, para el país, iniciar trabajos para identificar y evaluar las amenazas que el cambio climático representa para la infraestructura ferroviaria y su operación; por lo que será primordial el desarrollo de estrategias y medidas de adaptación al cambio climático, que permitan evitar cualquier daño significativo en las vías férreas y asegurar la resiliencia de la red, para reducir impactos en las cadenas logísticas por los retrasos o cancelaciones del servicio. La adaptación es, sin duda, la herramienta más efectiva para reducir la vulnerabilidad de la infraestructura ferroviaria, por lo que se debe asegurar una selección correcta de las medidas, ya sean soluciones basadas en la ingeniería que garanticen la estabilidad y la integridad de las vías férreas y sus instalaciones, o de alternativas basadas en la naturaleza (verdes), las cuales permiten de una forma más sostenible abordar los retos de la adaptación mediante la restauración de ecosistemas, entre otros. Es fundamental continuar estudiando los efectos del cambio climático a largo plazo, así como de los riesgos asociados a un aumento de la frecuencia de diversos fenómenos meteorológicos extremos, que continuarán impactando a la red ferroviaria, así como trabajar en la reducción de la incertidumbre de los pronósticos climáticos. En México, se requiere una estrategia vinculante entre la autoridad ferroviaria y las empresas concesionarias del servicio ferroviario, para construir conjuntamente el mejor camino que permita aumentar la resiliencia en la infraestructura ferroviaria.
6. Referencias bibliográficas Agencia Reguladora del Transporte Ferroviario [ARTF] (2023). Atlas del sistema ferroviario mexicano. México: ARTF. Blackwood, L.; Renaud, F. y Gillespie, S. (2022). Nature-based solutions as climate change adaptation measures for rail infrastructure. Nature-Based Solutions, Vol. 2, pp. 1-14. https://doi.org/10.1016/j.nbsj.2022.100013 Dindar, S.; Kaewunruena, S. y Sussman, J. M. (2017). Climate Change Adaptation for GeoRisks Mitigation of Railway Turnout Systems. Procedia Engineering, 189, pp. 199-206. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.05.032 Gradilla, L.; Mendoza, J. y Aburto, J. (2024). Consideraciones para la adaptación de la infraestructura ferroviaria al cambio climático. [Publicación Técnica No. 784]. México: Instituto Mexicano del Transporte. [Archivo PDF]. https://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt784.pdf Kostianaia, E.; Kostianoy, A.; Scheglov, M; Karelov, A. y Vasileisky, A. (2021). Impact of regional climate change on the infrastructure and operability of railway transport. Transport and Telecommunication, 2021, 22 (2), pp.183–195. https://doi.org/10.2478/ttj-2021-0014 Panel Intergubernamental del Cambio Climático [IPCC] (2014). Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (AR5). United Kingdom and USA: Cambridge University Press. Panel Intergubernamental del Cambio Climático [IPCC] (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribución del Grupo de Trabajo I (bases físicas del clima) al sexto informe de evaluación “AR6” del IPCC. United Kingdom and USA: Cambridge University Press. Secretaría de Infraestructura, Comunicaciones y Transportes [SICT] (2023). Principales estadísticas del sector infraestructura, comunicaciones y transportes 2022. México: Dirección General de Planeación, SICT. United Nations Economic Commission for Europe [UNECE] (2013). Climate Change Impacts and Adaptation for International Transport Networks. Expert Group Report. Switzerland: UNECE.
GRADILLA Luz Angélica MENDOZA Juan Fernando ABURTO José Belisario “Las opiniones expresadas en esta publicación son de los autores y no necesariamente reflejan los puntos de vista del Instituto Mexicano del Transporte.” [1] Ferrocarril Chihuahua-Pacífico, Tren de la Vía Corta de Tijuana-Tecate y Tren Tequila Exprés. A los trenes de pasajeros existentes se sumará el Tren Maya, con aproximadamente 1,460 km y el Tren México-Toluca de 57.9 km de longitud. |
