miniatura|La locomotora Rocket de George Stephenson (1829), uno de los hitos fundamentales en el desarrollo de la tracción ferroviaria moderna. La tracción ferroviaria es el conjunto de tecnologías, sistemas y procedimientos destinados a proporcionar la fuerza motriz necesaria para el desplazamiento del material rodante sobre una vía férrea. Comprende tanto los medios de propulsión empleados por locomotoras, automotores y unidades múltiples, como los sistemas de suministro, transformación y transmisión de la energía utilizados para su funcionamiento.
La tracción constituye uno de los elementos fundamentales del transporte ferroviario y ha desempeñado un papel decisivo en la evolución de los ferrocarriles desde sus orígenes. A lo largo de la historia se han desarrollado diversos sistemas de tracción, entre ellos la tracción animal, la tracción por cable, la tracción a vapor, la tracción eléctrica, la tracción diésel y, más recientemente, la tracción por hidrógeno y la tracción mediante baterías.
La elección de un sistema de tracción depende de factores como la intensidad del tráfico, la topografía de la línea, la disponibilidad de recursos energéticos, los costes de explotación y mantenimiento, así como las exigencias medioambientales y operativas. En la actualidad, la tracción eléctrica constituye el sistema predominante en las líneas de alta capacidad y alta velocidad, mientras que la tracción diésel continúa utilizándose ampliamente en líneas secundarias y redes no electrificadas.
Historia miniatura|Las Rainhill Trials de 1829 demostraron la superioridad de la locomotora de vapor para el transporte ferroviario. Los primeros ferrocarriles emplearon tracción animal, principalmente mediante caballos, mulas o bueyes, para arrastrar vagones sobre raíles. Este sistema fue habitual en explotaciones mineras e industriales de Europa desde el siglo XVI y continuó utilizándose durante los siglos y comienzos del , especialmente en líneas de transporte de carbón y minerales.
La introducción de la máquina de vapor aplicada al transporte revolucionó el ferrocarril. Tras diversos experimentos realizados por Richard Trevithick a comienzos del siglo XIX, la apertura del Ferrocarril de Stockton y Darlington en 1825 y el éxito de la locomotora Rocket de George Stephenson en las Rainhill Trials de 1829 consolidaron la tracción a vapor como el sistema predominante para el transporte ferroviario.
Durante el siglo XIX la locomotora de vapor permitió la expansión de las redes ferroviarias por Europa, América, Asia y Oceanía. La mejora de las calderas, los sistemas de distribución de vapor y la potencia de las locomotoras hizo posible el transporte masivo de viajeros y mercancías, convirtiendo al ferrocarril en uno de los pilares de la Revolución Industrial.
A finales del siglo XIX comenzaron los primeros desarrollos de tracción eléctrica. En 1879, Werner von Siemens presentó en Berlín una locomotora eléctrica experimental alimentada mediante un carril conductor, considerada una de las primeras aplicaciones prácticas de la electricidad al transporte ferroviario.</ref> Durante las décadas siguientes, la electrificación se extendió especialmente a tranvías urbanos, ferrocarriles metropolitanos y líneas de montaña, donde ofrecía ventajas frente a la tracción a vapor en túneles y fuertes pendientes.
Paralelamente se desarrolló la tracción diésel, basada en motores de combustión interna. Las primeras locomotoras diésel aparecieron a comienzos del siglo XX, pero su expansión se produjo principalmente después de la Segunda Guerra Mundial, cuando comenzaron a sustituir a las locomotoras de vapor en numerosas redes ferroviarias debido a sus menores costes de explotación y mantenimiento.
Desde mediados del siglo XX, la tracción eléctrica y la diésel se consolidaron como los sistemas predominantes. La incorporación de la electrónica de potencia, los motores asíncronos trifásicos y los sistemas de control digital permitió aumentar significativamente la eficiencia energética, la potencia disponible y la velocidad de los trenes, favoreciendo el desarrollo de los modernos sistemas de ferrocarril de alta velocidad.
En el siglo XXI han surgido nuevas formas de tracción basadas en baterías y hidrógeno, orientadas a reducir las emisiones de carbono y a sustituir progresivamente los motores diésel en líneas no electrificadas.
Tipos de tracción ferroviaria Tracción animal miniatura|Tranvía de tracción animal en el Ferrocarril de Swansea y Mumbles, uno de los primeros ferrocarriles públicos del mundo. La tracción animal fue el primer sistema utilizado de forma generalizada en los ferrocarriles. Consistía en el arrastre de vagones o coches mediante animales de tiro, principalmente caballos, aunque también se emplearon mulas, bueyes y otros animales según las condiciones locales.
Este sistema se desarrolló inicialmente en las explotaciones mineras europeas de los siglos y , donde los animales arrastraban vagonetas sobre carriles de madera o hierro para transportar carbón, minerales y otros productos. Durante los siglos y comienzos del la tracción animal se convirtió en el medio habitual de propulsión de numerosos ferrocarriles industriales y de algunas líneas públicas de viajeros.
Entre los ejemplos más conocidos se encuentra el Ferrocarril de Swansea y Mumbles, inaugurado en 1807 en Gales, que utilizó caballos para remolcar coches de viajeros y está considerado uno de los primeros servicios ferroviarios públicos del mundo.
La tracción animal presentaba ventajas como su sencillez técnica y su bajo coste inicial, pero estaba limitada por la reducida potencia de los animales, la baja velocidad de circulación y los elevados costes de mantenimiento asociados a su alimentación y cuidado. Estas limitaciones favorecieron su sustitución progresiva por la tracción a vapor a partir de la década de 1820.
Aunque desapareció de la mayoría de las redes ferroviarias durante el siglo XIX, la tracción animal continuó utilizándose durante décadas en algunos ferrocarriles industriales, mineros y agrícolas, así como en determinados tranvías de caballos urbanos.
Tracción a vapor miniatura|Locomotora de vapor moderna Tornado, heredera de la tecnología que dominó el transporte ferroviario durante más de un siglo. La tracción a vapor utiliza el vapor de agua generado en una caldera mediante la combustión de carbón, leña, fuelóleo u otros combustibles para accionar uno o varios cilindros conectados a las ruedas motrices de una locomotora de vapor. La expansión del vapor impulsa pistones que transmiten el movimiento mediante bielas y mecanismos de distribución, transformando la energía térmica en energía mecánica.
La tracción a vapor fue el sistema predominante en los ferrocarriles de todo el mundo desde las primeras décadas del siglo XIX hasta mediados del siglo XX. Su desarrollo estuvo estrechamente ligado a la Revolución Industrial, permitiendo el transporte masivo de viajeros y mercancías a velocidades y capacidades hasta entonces desconocidas.
Los primeros éxitos comerciales de la tracción a vapor estuvieron asociados a las locomotoras construidas por George Stephenson, especialmente la Locomotion No. 1 del Ferrocarril de Stockton y Darlington (1825) y la célebre Rocket, vencedora de las Rainhill Trials de 1829.
A lo largo del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX, las locomotoras de vapor experimentaron una evolución constante, aumentando su potencia, velocidad y eficiencia. Surgieron locomotoras especializadas para trenes de viajeros, mercancías, servicios mixtos y líneas de montaña, alcanzando algunas de ellas velocidades superiores a los 160 km/h y potencias de varios miles de caballos de vapor.
Entre sus principales ventajas destacaban su gran autonomía, la posibilidad de utilizar combustibles disponibles localmente y su independencia de infraestructuras energéticas complejas. Sin embargo, presentaban importantes inconvenientes, como un bajo rendimiento energético, elevados costes de mantenimiento, necesidad de abundante personal y una considerable emisión de humo, cenizas y gases contaminantes.
Tras la Segunda Guerra Mundial, la mayoría de las administraciones ferroviarias iniciaron procesos de sustitución por sistemas de tracción diésel y tracción eléctrica, más eficientes y económicos. No obstante, las locomotoras de vapor continúan utilizándose en trenes turísticos, ferrocarriles históricos y servicios patrimoniales en numerosos países.
Tracción diésel miniatura|Locomotora diésel de la British Rail Class 57, representativa de uno de los sistemas de tracción más extendidos en líneas no electrificadas. La tracción diésel utiliza motores de combustión interna alimentados generalmente por gasóleo para proporcionar la energía necesaria para el desplazamiento de los vehículos ferroviarios. Surgió a comienzos del siglo XX como alternativa a la tracción a vapor y experimentó una rápida expansión tras la Segunda Guerra Mundial, debido a sus menores costes de explotación, mayor disponibilidad y menores necesidades de mantenimiento.
Según el sistema de transmisión utilizado, la tracción diésel puede clasificarse en: Diésel-mecánica: la potencia del motor se transmite a las ruedas mediante embragues, cajas de cambio y elementos mecánicos similares a los utilizados en los vehículos de carretera. Diésel-hidráulica: emplea convertidores hidráulicos y transmisiones hidrodinámicas para transmitir la potencia del motor a los ejes motores. Diésel-eléctrica: el motor diésel acciona un generador o alternador que produce electricidad para alimentar los motores de tracción instalados en los bogies o ejes motores.
La transmisión diésel-eléctrica es la más extendida en la actualidad debido a su mayor fiabilidad, facilidad de mantenimiento y capacidad para desarrollar elevadas potencias. Este sistema combina las ventajas operativas de la tracción eléctrica con la autonomía proporcionada por el combustible transportado a bordo.
Entre las principales ventajas de la tracción diésel destacan su independencia de infraestructuras de electrificación, su flexibilidad operativa y su capacidad para prestar servicio en líneas de baja densidad de tráfico donde la instalación de catenaria no resulta económicamente rentable. Sin embargo, presenta un menor rendimiento energético que la tracción eléctrica y genera emisiones de gases contaminantes y ruido durante su funcionamiento.
Desde comienzos del siglo XXI, numerosas administraciones ferroviarias han impulsado programas de reducción de emisiones mediante la incorporación de tecnologías híbridas, combustibles alternativos y sistemas de tracción por hidrógeno o baterías, con el objetivo de sustituir progresivamente parte del parque diésel convencional.
Tracción eléctrica miniatura|Locomotora eléctrica experimental presentada por Werner von Siemens en Berlín en 1879, considerada uno de los primeros hitos de la tracción eléctrica ferroviaria. La tracción eléctrica emplea uno o varios motores eléctricos para proporcionar la fuerza motriz necesaria al material rodante. La energía es suministrada normalmente desde una fuente externa mediante catenaria, tercer carril u otros sistemas de alimentación eléctrica, aunque también puede complementarse con sistemas embarcados de almacenamiento energético.
Los primeros experimentos con locomotoras eléctricas se realizaron durante la primera mitad del siglo XIX, pero la primera demostración práctica de éxito tuvo lugar en 1879, cuando Werner von Siemens presentó en Berlín una locomotora eléctrica alimentada mediante un carril conductor central. A partir de entonces, la tecnología experimentó un rápido desarrollo, especialmente en tranvías urbanos, ferrocarriles metropolitanos y líneas de montaña.