Els mitjans de transport

La tècnica dels transports

La tècnica dels transports tracta de les diferents maneres en què es realitza el trasllat d’un lloc a l’altre de passatgers o de mercaderies i dels vehicles utilitzats amb aquesta finalitat. A l’hora d’elaborar una classificació dels vehicles de transport és possible agrupar-los d’acord amb el suport sobre el qual es desplacen. Així, a grans trets, tindrem els mitjans de transport terrestres (per carretera, per ferrocarril o per cable), els mitjans de transport per aigua (marítims, fluvials i lacustres) i els mitjans de transport aeris.

A més, un mitjà de transport es pot identificar segons els mecanismes que el mouen, és a dir, tenint en compte les forces de tracció, que poden ser externes, i aleshores el vehicle és remolcat, o bé forces tractores internes, i llavors, en general, s’anomena d’automoció. Alguns mitjans de transport es destinen exclusivament a la tracció, com les locomotores, els remolcadors o els tractors, mentre que n’hi ha uns altres que s’empren només per al transport de mercaderies o de persones, com ara els vagons o cotxes de tren, els remolcs de camió o les barcasses, i encara n’existeixen d’altres que porten a terme totes dues funcions alhora, com per exemple els cotxes, els autobusos, els vaixells o els avions. Pel que fa a la mecànica de la locomoció, es pot considerar l’exemple més usual, que és el del vehicle que es desplaça sobre rodes. La roda té essencialment dues funcions; d’una banda, contribueix, juntament amb el sistema de suspensió, al sosteniment del vehicle i al contacte sobre el terra i, de l’altra, és l’element al qual es transmet, per una sèrie de components intermedis, la força del motor i, per tant, el moviment.

La resistència que el terra oposa a les rodes d’un vehicle en moviment a circular lliurement s’anomena en general fregament, encara que en l’àmbit automobilístic es prefereix el terme adherència. A la pràctica, aquest fenomen s’entén molt bé per defecte, és a dir, en el cas en què no hi ha adherència. Posem un exemple. Imaginem que circulem per una carretera glaçada i en un revolt, a causa del gel, el cotxe patina; això fa que el vehicle per un moment resulti incontrolable. La manca d’adherència, encara que sigui momentània, pot ocasionar un espant majúscul en conductors novells o poc prudents. De fet, l’adherència d’un vehicle depèn de nombrosos factors, com el pes que el vehicle exerceix sobre la roda, la desigualtat del terreny sobre el qual s’esdevé el moviment i el dibuix de la coberta del pneumàtic de la mateixa roda. Un terreny molt llis o glaçat, com acabem de veure, fa perdre adherència, i el vehicle pot relliscar-hi. Un pneumàtic de competició sense dibuix proporciona més adherència si és fet de goma prou tova; en cas de pluja, però, aquest mateix pneumàtic esdevé molt perillós, perquè en formar-se una mena de tel d’aigua entre la coberta llisa del pneumàtic i el terreny —fenomen anomenat hidroplanatge— el cotxe rellisca i és impossible de controlar. En canvi, un pneumàtic nou o amb un dibuix ben marcat expel·leix eficaçment l’aigua de la pluja i assegura la bona adherència del vehicle.

Disposant ja d’unes rodes segures i en bon estat, ara cal transmetre’ls el moviment rotatori adequat perquè es pugui produir el desplaçament del vehicle. Per tant, és necessari un motor constituït per un sistema prou potent perquè el vehicle pugui vèncer les forces que trobi en el seu recorregut ja des d’un primer moment. Un vehicle en moviment ha de vèncer primer de tot la resistència que li ofereix l’aire. Si traiem la mà per la finestra quan anem amb cotxe, ens adonarem que, com més de pressa va el cotxe, més gran és la resistència que el vehicle troba al seu pas. Per tant, cal que el motor accioni les rodes per vèncer les resistències passives de fregament, és a dir, l’aire que frena el vehicle. Així, podem establir l’equació molt simple de: motor + rodes = vehicle; però, en realitat, aquesta és només una de les moltes equacions possibles. N’hi ha d’altres, ja que la roda esdevé sovint inútil quan el transport és per l’aigua o per l’aire. Aleshores, però, la roda pot ser substituïda per la quilla i l’hèlix d’un vaixell, pels patins d’una motoneu o per les ales i els reactors d’un avió. En qualsevol cas, roman una constant, que és el motor, el generador de la força necessària per a facilitar el moviment. I precisament, de motors, en parlarem a continuació.

Els motors de tracció

Quan anem amb bicicleta, fem força amb les cames sobre els pedals de manera que pugin i baixin compassadament, com dos pistons. Gràcies a la força que li proporcionen les cames, el sistema que formen el parell de pedals, el plat i la cadena de la bicicleta transforma el moviment de pujada i baixada dels pedals en un moviment rotatori, que es comunica a la roda motriu i, així, la bicicleta es desplaça. Però, tot i que la bicicleta és un invent genial, l’ésser humà ha ideat sistemes mecànics que per diferents mitjans, per exemple cremant benzina, fan moure uns pistons de veritat, capaços de comunicar una gran quantitat de força a les rodes. Perquè això s’esdevingui, cal una font d’energia que posi en marxa els pistons o, dit d’una altra manera, que accioni i mantingui actiu el que s’anomena arbre motor (mecanisme que transmet el moviment a un altre mecanisme), que comunica la potència del motor a les rodes. Malgrat tot, de vegades, el sistema aconsegueix fer girar un arbre motor sense necessitat de recórrer als pistons. En aquest cas, estem davant d’un motor rotatiu, mentre que el que disposa de pistons s’anomena, genèricament, motor alternatiu. A aquesta classificació, se’n poden afegir d’altres, segons el tipus de font energètica emprada i segons la manera com s’utilitza aquesta font d’energia. En els paràgrafs següents, distingim els diferents tipus de motor segons el principi en què es basen.

Motors de combustió externa

El motor de combustió externa s’anomena també motor tèrmic, perquè aprofita com a energia la calor produïda per la combustió d’un determinat material. Té la peculiaritat que aquest material és cremat externament al motor pròpiament dit. La locomotora de vapor és l’exemple més habitual de motor tèrmic de combustió externa aplicat a la tracció, ja sigui terrestre o bé marítima, atès que aquest mateix motor s’utilitzava també per a accionar les hèlixs dels vaixells de vapor.

L’aparell motor és constituït per una caldera que genera vapor, pel motor alternatiu pròpiament dit i pel sistema de transmissió del moviment. Cremant carbó, s’escalfa una caldera que conté aigua. L’aigua bull i es produeix el vapor, que és dirigit, mitjançant el sistema adequat, cap als cilindres que contenen els pistons a l’interior. L’alta pressió del vapor acciona els pistons i en provoca el moviment alternatiu.

Motors de combustió interna

Cicle d’un motor de gasoil de quatre temps. Cada cilindre passa per quatre fases successives: aspiració, compressió, encesa i explosió (l’única etapa útil), i escapament.

ECSA

En aquesta mena de motors, la combustió del carburant té lloc directament a l’interior del cilindre, per on es desplaça el pistó. Es tracta, en general, de motors de construcció relativament simple i econòmica, molt experimentats, ja que fa dècades que es fabriquen a escala industrial. El cilindre és potser l’element fonamental d’aquest motor. Si només en té un, es parla de motor monocilíndric, quan n’hi ha dos, de motor bicilíndric, i en el cas que disposi de dos cilindres o més, de motor pluricilíndric; a més, aquesta peça pot tenir diverses posicions (en línia, en V o d’altres). Pel que fa a la seva construcció, aquests motors són constituïts usualment per un sol bloc (motors monobloc), que presenta tots els cilindres formant part d’una mateixa peça, tancada per dalt per la culata i reforçada per sota pel càrter. Per l’interior dels cilindres es desplacen els pistons, que es connecten amb les bieles per la part inferior. La biela és un braç mecànic resistent que contribueix a transformar el moviment rectilini del pistó en moviment circular. El peu de la biela rep l’impuls del pistó mentre que el cap, a l’altre extrem de la canya, abraça el colze del cigonyal, que és l’arbre principal de transmissió de la força del motor.

Vist aquest esquema bàsic, parlem ara del motor de gasolina de quatre temps, un dels més usuals. Cal recordar que la gasolina s’encén i crema si, en presència d’aire, se li acosta una flama o una guspira; per tant, la mescla aire/gasolina és inflamable, però la gasolina tota sola no ho és pas! La barreja d’aire i de gasolina cal que tingui unes proporcions precises. Quan tots dos components estan en la proporció justa, es fa saltar una guspira per encendre-la. La bugia és l’encarregada de fer aquesta funció. Per tant, cal introduir la mescla correcta d’aire i gasolina a l’interior del cilindre, i tot seguit encendre-la fent saltar una guspira de la bugia. Aquesta mescla, ben dosificada i vaporitzada prèviament per mitjà del carburador o, més modernament, per l’injector de combustible, és aspirada per la baixada del pistó a través d’una vàlvula, mentre que els gasos de la combustió són expulsats pel cilindre gràcies a una altra vàlvula.

Examinem, però, amb una mica més d’atenció el que passa a l’interior d’un cilindre d’un motor de gasolina. El cilindre segueix generalment un cicle de quatre temps. En una primera fase (aspiració), s’obre la vàlvula d’admissió i el pistó baixa fins al punt mort inferior; a la segona etapa (compressió), es tanca la vàlvula, s’injecta la mescla i el pistó puja fins al seu punt mort superior; a la tercera fase (explosió), s’acciona la bugia, s’encèn la mescla i els gasos s’expandeixen i empenyen el pistó cap al punt mort inferior; a la quarta i última etapa (escapament), s’obre la vàlvula de descàrrega, s’expulsen els gasos i puja el pistó. I el cicle torna a començar. Aquestes quatre fases, pròpies d’un motor d’explosió de gasolina de quatre temps, no són pas totes útils, ja que només la tercera (explosió) proporciona moviment aprofitable. Però, amb la combinació de quatre cilindres —desplaçats una fase l’un respecte de l’altre—, es produeix en tot moment una fase útil. Abans, l’encesa de la bugia mereixia un capítol a part, però ara ja no. Fa un temps, un sistema electromecànic atorgava una tensió elèctrica molt elevada als extrems de la bugia (elèctrodes), però avui l’activació de la bugia és sota control electrònic.

Si a grans trets el funcionament del motor d’explosió de quatre temps és el descrit, els problemes relacionats amb la gestió d’aquestes quatre fases són força més complexos. La dosificació i la polvorització de la gasolina abans de ser introduïda al cilindre és determinant, encara que avui aquest aspecte és molt ben resolt gràcies als injectors sota comandament electrònic que incorporen els motors actuals.

En un altre cas, quan la mescla ja no és aspirada passivament cap a l’interior del cilindre a causa del moviment de baixada del pistó (motor d’aspiració, convencional, com el que s’ha descrit més amunt), sinó que hi és enviada activament, per mitjà d’una petita turbina per tal de dotar-la d’una pressió més gran, aleshores estem parlant d’un motor turbocomprimit o, simplement, d’un motor turbo. La característica essencial dels motors tèrmics sobrealimentats és el turbocompressor, el dispositiu que comprimeix l’aire de la mescla amb el combustible, amb què s’alimenta la cambra de combustió del cilindre, aprofitant l’impuls dels gasos d’escapament.

La potència d’un motor s’expressa en centímetres cúbics de cilindrada, és a dir, el volum intern global dels quatre cilindres. Evidentment, com més gran és la cilindrada més potent és el motor, perquè en el mateix temps crema més carburant, i per tant, en consumir més, proporciona també més energia. A igual cilindrada, però, el motor turbocomprimit és més potent que el motor d’aspiració, ja que permet que entri més gasolina i que cremi amb més pressió a l’interior del cilindre. Però perquè la gasolina es consumeixi de manera completa, i per tant el motor pugui desenvolupar la màxima potència, cal fabricar amb cura la part final del cilindre (cambra d’explosió) i afegir-hi vàlvules suplementàries (una més per a l’aspiració i una altra més per a la descàrrega). S’aconsegueix així un motor amb quatre cilindres i quatre vàlvules per cilindre, és a dir, un motor de setze vàlvules. Finalment, el recorregut del pistó, encaixat a l’interior del cilindre, és facilitat per una bona lubrificació, que gràcies a una pel·lícula d’oli evita el fregament de les diverses peces metàl·liques en acció.

Pel que fa al motor de dos temps, que és utilitzat preferentment en ciclomotors i en màquines petites, es caracteritza per una relativa simplicitat de construcció, ja que les diverses fases són a càrrec del mateix pistó. El combustible és constituït per una mescla d’aire, gasolina i un percentatge d’oli lubrificant (del 2% al 6%). El motor de dos temps és compost essencialment per dues cambres. A la cambra inferior, té lloc l’aspiració i la precompressió de la mescla, mentre que, a la superior, s’hi fa la combustió. Aquest motor disposa de canals de comunicació amb l’exterior, que obre o tanca el pas del pistó. Les fases de treball del motor tenen lloc simultàniament a la cambra inferior i a la superior. L’oli contingut en la mescla té la funció de lubrificar les peces mòbils de la màquina.

En aquest motor, a la primera fase (admissió-compressió), el pistó puja i es produeix una depressió, que facilita l’aspiració de la mescla tan bon punt és oberta la llum d’aspiració. En la segona fase (explosió-escapament), l’espurna produïda per la bugia fa explotar la mescla comprimida, i el pistó és empès cap avall al temps que els gasos s’expandeixen. Mentrestant, a la cambra inferior, té lloc una primera fase de dèbil compressió de la mescla. Quan el pistó arriba al fons del seu recorregut, s’obre primer la llum de descàrrega, a través de la qual surten els gasos cremats, i immediatament després ho fa la llum a través de la qual el fluid precomprimit passa a la cambra superior, contribuint així a expulsar els gasos de la combustió. Quan el pistó torna a pujar, torna a tancar la llum del cilindre i el cicle recomença. Les dues fases descrites proporcionen un gir complet de l’arbre del motor.

Pel que fa al motor dièsel de quatre temps, funciona de manera semblant al motor de gasolina, tot i que cal fer dues remarques substancials, com són la manca de bugia i l’ús d’un combustible diferent: el gasoli.

Atès que el gasoli és més difícil de volatilitzar que la gasolina, l’alimentació d’un motor dièsel es realitza mitjançant una bomba d’injecció, que envia el gasoli a pressió als injectors, els quals el polvoritzen a la cambra d’explosió del cilindre. De tota manera, la injecció del combustible tant pot tenir lloc directament a la cambra d’explosió (motors dièsel d’injecció directa) com en una precambra, on es durà a terme la combustió (motors d’injecció indirecta); en aquest últim cas, però, la relació de compressió és més baixa i la combustió té lloc en part gràcies a la calor residual del cicle anterior, present encara a la precambra. Per tant, en engegar, convé preescalfar aquesta precambra, fet que s’aconsegueix en la majoria dels casos mitjançant una resistència elèctrica. Els motors dièsel no requereixen bugies perquè, quan el combustible entra a la cambra de combustió, l’aire hi és molt comprimit i la temperatura és tan elevada que es produeix la inflamació instantània del gasoli injectat. Com en el motor de gasolina, l’expansió dels gasos provoca el desplaçament del pistó, i produeix el treball. Els dièsel són avui un tipus de motors tan usuals com els de gasolina, i en la majoria dels casos ofereixen un rendiment i unes prestacions molt semblants.

Tot i que no ha tingut un desenvolupament equiparable al dels altres motors de combustió interna, cal recordar el motor ideat els anys cinquanta per l’enginyer alemany Felix Wankel. El motor rotatiu, o motor Wankel, és més petit i lleuger que els motors convencionals de pistons, encara que té un rendiment semblant. Es tracta d’una màquina relativament simple, que disposa d’un pistó triangular suportat excèntricament, que efectua un moviment circular. Els gasos de la combustió del carburant passen per les quatre fases característiques d’un motor de quatre temps. El treball es transmet per un dentat interior del pistó a l’arbre motor. És un motor bastant car de construir, però en contrapartida és molt barat de mantenir.

Motors de flux continu

Esquema d’un motor de reacció. Els gasos de la combustió accionen la turbina, que activa el compressor encarregat de forçar l’admissió de l’aire atmosfèric.

ECSA

Els motors de flux continu, en comptes d’aprofitar directament l’impuls dels gasos resultants de l’explosió de la mescla d’aire i combustible, utilitzen la combustió del carburant per a generar un gas que s’expandeix a alta pressió. Aquest gas a pressió acciona la rotació d’un arbre mecànic, al qual són fixades radialment unes paletes. El flux continu del gas assegura el moviment rotatori de l’arbre motor a una velocitat determinada. De fet, aquest és el principi en què es basa la turbina.

La turbina és una màquina rotatòria que, en aquest cas, transforma l’energia de pressió d’un gas en energia mecànica. El resultat és la impulsió cap enrere d’una gran massa d’aire. Vegem-ho una mica més a poc a poc. En la turbina de gas, l’aire atmosfèric és introduït i comprimit per unes paletes, o àleps, d’una hèlix fins a la cambra de combustió, on és barrejat amb el combustible vaporitzat. La combustió és contínua i produeix un volum enorme de gasos molt calents, que s’expandeixen per la tovera de sortida. Sovint, abans de dissipar-se en l’atmosfera, els gasos de sortida mouen les pales de la turbina, que acciona el compressor de l’entrada. Les turbines de gas són emprades tant per a la propulsió naval com per a l’aèria. Els combustibles utilitzats són generalment gasos naturals que no donen lloc, després de la combustió, a cendres ni compostos corrosius.

Els motors de reacció i els motors coet segueixen un principi semblant. Es tracta de dos tipus de motor que expel·leixen per les toveres una massa de gas que, per reacció, provoca la propulsió del vehicle.

En els motors de reacció, aplicats sobretot als avions, la massa de gas que s’evacua s’obté de la combustió d’aire comprimit (obtingut de l’atmosfera) i de combustible (normalment querosè). Els gasos produïts per la combustió mouen una turbina, el treball de la qual és utilitzat per a accionar un dispositiu que s’encarrega de comprimir l’aire (compressor), necessari per a la mateixa combustió.

En els motors coet, en canvi, el combustible (sòlid o líquid) i el comburent (oxigen líquid) són transportats a bord del vehicle, i és per aquesta raó que aquests motors són els únics actualment emprats en els vehicles espacials, els quals no poden obtenir, de l’aire atmosfèric, el comburent, és a dir, l’oxigen necessari per a la combustió (vegeu “Els camins de l’espai”). En aquests motors, el combustible i el comburent conflueixen en una cambra de combustió, normalment de forma cilíndrica, de la qual surten els gasos produïts a través de la tovera. Dosificant adequadament el combustible i el comburent es pot regular, bé que de manera limitada, l’impuls produït pel motor.

Motors elèctrics

Abans de parlar d’aquest tipus de motors volem descriure simplement com es pot obtenir treball de l’electricitat. Una agulla magnètica (com la d’una brúixola, per exemple) és constituïda per un petit imant en forma de barreta. Recolzant-la pel seu punt central, és lliure de girar al voltant de l’eix del seu suport. Si per sobre o per sota s’hi col·loca un imant, quan aquest es faci rodar, provocarà la rotació de l’agulla. Tot això confirma l’important principi que assegura que és possible imprimir un moviment rotatori a un element sense que calgui acoblar-lo mecànicament a un altre element que rodi. N’hi ha prou amb fer servir l’efecte magnètic. Allò que determina aquest efecte no és solament l’imant tradicional, sinó també el corrent elèctric. Fins i tot es pot simular el moviment d’un imant enrotllant tan sols diferents espires de fil elèctric en un material que tingui una forma determinada. Fent passar un cert tipus de corrent per les espires, l’agulla comença a girar. Aquesta és la base del motor elèctric. Hi té lloc la transformació de l’energia elèctrica, que és enviada a les espires que formen el bobinat, en energia cinètica. Els motors elèctrics, doncs, són constituïts bàsicament per una part fixa (estator) i per una part giratòria (rotor), dotades totes dues de bobines de fil conductor convenientment disposades.

Els motors elèctrics es poden classificar en tres grups fonamentals: els motors síncrons, els asíncrons (tots dos alimentats per corrent altern) i els motors de col·lector de lamel·les, alimentats per corrent elèctric continu. Pertanyen als motors síncrons màquines d’estructura molt complexa i d’ús limitat a aplicacions industrials en què és d’una importància fonamental la constància de la velocitat. Els motors asíncrons o d’inducció, en canvi, són d’ús més habitual per les seves característiques de simplicitat i economia.

Pel que fa als motors de col·lector, són màquines que funcionen amb corrent continu i resulten particularment adequats per a la tracció, ja que posseeixen una bona flexibilitat i poden ser alimentats sense inconvenients. Per això, s’usen moltíssim en el sector ferroviari. La seva característica principal és que poden proporcionar en tot moment, en forma de velocitat, la potència completa de què disposen, i per tant poden adaptar-se automàticament a totes les variacions del recorregut que un tren es troba al llarg del seu camí. La potència global d’una locomotora elèctrica se sol repartir entre diversos motors que en la pràctica es connecten en sèrie o bé en paral·lel, la qual cosa comporta el doble avantatge d’oferir una àmplia gamma de velocitats econòmiques, és a dir, de transformar tota la potència absorbida en treball mecànic, i de poder muntar a cada eix un o més motors amb la simple interposició d’un pinyó i una roda dentada per a la transmissió del moviment.

Tant l’absència d’un generador d’energia en el vehicle, ja que l’energia és proporcionada per les centrals de producció i les subestacions, com la possibilitat de repartir la potència global en diversos motors, cadascun dels quals va muntat en un vagó o en eixos simples, permeten la construcció de locomotores molt més potents que les de vapor o dièsel, bo i mantenint en cada eix un pes molt limitat. L’únic inconvenient és que cal mantenir un contacte continuat amb la línia d’alimentació, que pot ser aèria (catenària) o de rail (aquesta darrera limitada a les línies metropolitanes).

Els vehicles sense motor

Si deixem de banda per un moment el concepte de vehicle terrestre, ens adonarem que la forma més simple i antiga de transport és la produïda mitjançant la pròpia energia muscular. L’ésser humà pot carregar-se a l’esquena el seu equipatge o bé arrossegar-lo, estirant-lo amb una corda o, encara millor, disposar-lo en un carretó de rodes més o menys rudimentari. I és precisament amb la invenció de la roda que comença la veritable història dels transports. La tracció a força de braços és substituïda gradualment per la força animal fins que cap al 1700, amb la invenció de la màquina de vapor, s’inicia l’era de la moderna tècnica dels transports.

Inicialment, la força muscular es feia servir exclusivament per a arrossegar vehicles. Només més tard, amb la invenció de les primeres màquines, la força muscular es va emprar per a convertir l’energia muscular en energia mecànica.

Però, segurament, el mitjà de transport més antic és el trineu, constituït bàsicament per una planxa amb la part anterior lleugerament corbada cap amunt per tal de no encallar-se a la neu tova. A través d’evolucions successives, s’ha arribat al trineu amb patins, que són uns elements plans i prims i lleugerament corbats pel seu extrem anterior, situats per sota de l’estructura. El trineu encara s’usa força a la neu o per al transport sobre terrenys tous. Els animals encarregats de la tracció són sobretot gossos i rens als països nòrdics, i cavalls i muls a les zones més temperades. Però el motor també ha modernitzat aquest mitjà, i avui es disposa de potents motoneus que permeten el desplaçament ràpid sobre superfícies nevades.

En un moment determinat, algú devia pensar que era una bona idea aplicar un parell de rodes a un trineu per tal de disposar d’un mitjà de transport més resistent i versàtil. I així devia néixer el primer carro. En efecte, un carro consta d’un eix sobre el qual es munten dues rodes, d’un tirant per enganxar-hi els animals i d’una plataforma destinada al transport de les mercaderies o de les persones i sovint també del conductor. Posteriorment, es van poder obtenir millors prestacions amb l’aparició dels carros de quatre rodes, les dues anteriors giratòries lateralment i les del darrere fixes a l’eix. Aquesta solució va permetre una major estabilitat i una capacitat de càrrega més gran. Amb el perfeccionament de la tècnica constructiva i l’ús de materials més lleugers i resistents, es va reduir cada vegada més la tara del vehicle en favor d’una major capacitat de càrrega, i els vehicles es van especialitzar segons la naturalesa de les mercaderies que transportaven.

El trineu i el carro són sistemes en què el “motor” animal és independent del vehicle arrossegat. Però amb la bicicleta neix el primer sistema integrat de “motor” i vehicle, bé que encara és la força muscular la que determina el moviment. L’estructura de la bicicleta constitueix un dels millors exemples de racionalitat i simplicitat tècnica. Ho demostra el fet que fa dècades que el seu principi no es modifica. Sovint incorpora progressos tècnics importants, que sumats a l’ús de materials especials i a una fabricació cada cop més perfecta han permès d’obtenir bicicletes lleugeres, resistents i molt manejables. Avui hi ha diversos models de bicicleta, amb el quadre i les diferents estructures especialitzades per a l’ús fora de carretera, com la bicicleta de cros o la tot terreny, o mountain bike, caracteritzada per un quadre reforçat, nombroses relacions de transmissió i rodes amb pneumàtics de tacs, o bé la bicicleta de carretera, de passeig o de velocitat, que disposen de quadres molt lleugers, relacions més llargues, rodes tubulars i manillars aerodinàmics.

Si bé a molts indrets la bicicleta és un vehicle d’esbarjo o un mitjà per a practicar alguna de les especialitats del dur esport del ciclisme, a diferents llocs del món és un mitjà de transport molt utilitzat i popular, com ara als països plans del nord d’Europa, sobretot els Països Baixos i Dinamarca, però també en algunes regions de França o de la Gran Bretanya, a més, és clar, de la major part de la Xina o de l’Índia, on avui és la reina del transport urbà.

Els vehicles de carretera i de muntanya

La idea de realitzar un sistema integrat capaç de moure’s sol, és a dir, sense que res de l’exterior no l’arrossegui, no va prendre cos fins a la invenció de la màquina de vapor, seguida del motor d’explosió. Intentar ara una classificació sistemàtica dels vehicles de carretera i de muntanya és pràcticament impossible: de tota manera, en aquest capítol, en farem una ressenya dels vehicles més comuns i coneguts.

La motocicleta

La motocicleta (o simplement moto) és constituïda fonamentalment per dues rodes i un bastiment, realitzat normalment amb tubs d’acer soldats, que sosté un motor de combustió interna de dos o, preferentment, de quatre temps, en especial a les cilindrades grans. Els motors de les motocicletes generalment tenen un, dos o quatre cilindres, bé que no hi manquen exemples de motors de tres o de sis cilindres. El sistema de refredament sol ser per aire, i així s’aprofita el corrent originat pel mateix moviment del vehicle per a dispersar la calor del motor, els cilindres del qual solen disposar d’àmplies aletes per on circula l’aire.

Amb tot, alguns models sofisticats incorporen un sistema de refredament per aigua que permet que la refrigeració del motor sigui més uniforme. Però és un sistema complicat i de cost elevat, per la qual cosa no s’aplica a gran escala.

En una motocicleta la roda motriu és sempre la posterior. Va unida a l’arbre del motor mitjançant una cadena. Només en alguns casos molt comptats, el moviment es transmet directament a la roda per un sistema d’engranatges cònics. A l’extrem anterior del bastiment hi ha la direcció, que consta d’un manillar i de la forquilla que dóna suport als amortidors i a la roda anterior. La roda posterior també és fixada al bastiment i disposa igualment d’una suspensió elàstica per a esmorteir les irregularitats del terreny i fer més còmoda la conducció.

Totes dues rodes són dotades de frens, ja siguin de tambor o de disc, simple o doble, tant al davant com al darrere, que actuen mitjançant unes pastilles que fan de mordassa i pressionen les dues cares del disc, fet que permet reduir la velocitat o frenar del tot la màquina.

El bastiment inclou també el dipòsit del combustible (gasolina o mescla de gasolina i oli) i el seient per al pilot i el passatger. Quant a la cilindrada del motor, es distingeixen les motos lleugeres (de 50 a 250 cm3), les mitjanes (de 251 a 500 cm3) i les grans (de 501 a 1 500 cm3 i més). En canvi, tenint en compte l’ús, es divideixen en motos de carretera (de turisme, de gran turisme o d’esport), motos de muntanya o tot terreny (motocròs, trial, regularitat o enduro), motos de competició (de pista, o circuit, i de gran premi) i motos especials, que consten de sèries molt limitades i preparades especialment per a un ús determinat, com les motos de rècord o les motos de la policia.

La moto és un vehicle molt versàtil, que admet multitud d’usos i d’aplicacions. A més de la de carretera, descriurem tot seguit quatre versions interessants d’aquests tipus de vehicle, com també les seves característiques principals: les motos de cros, de trial, les enduro i les chopper.

Les motos de cros són adequades per a curses de velocitat sobre terra. Tenen un quadre reforçat, manillar elevat, motor de dos o de quatre temps, amb el càrter protegit, forquilles grans al davant i pneumàtics amb tacs profunds. Les motos de trial són màquines preparades per a l’esport del trial, una disciplina esportiva nascuda a Anglaterra, que se centra en la competició en circuits difícils de muntanya, on potser compta més l’habilitat i l’equilibri del pilot en les zones non stop (en les quals es penalitza el fet de posar el peu a terra) que no pas la velocitat, encara que cal completar la prova en un temps determinat. La moto de trial és molt lleugera, amb el quadre d’acer, la suspensió tova, el manillar alt, els estreps elevats i un motor potent però elàstic de dos o quatre temps, protegit i elevat, seient monoplaça i pneumàtics amb tacs regulars.

Les motos d’enduro es fan servir en competicions de velocitat i regularitat en terrenys no asfaltats (camps, planes sorrenques o desert). Tenen el bastiment i les forquilles reforçades, un motor de cilindrada mitjana o gran (de 250 a 750 cm3) amb protecció dels baixos i roda posterior amb pneumàtic de tacs profunds. Finalment, les motos chopper, força esteses als Estats Units, d’on són originàries, són una variant vistosa i cridanera d’una moto de sèrie, encara que amb la forquilla anterior molt més ampla, llarga i inclinada, la suspensió posterior més rígida, el manillar de formes capricioses (en mànec de bastó o banyes de bou), el seient amb respatller alt, la roda posterior de diàmetre més gran que l’anterior, un quadre especial i un dipòsit petit. Hi abunden les ornamentacions i els cromatges vistosos.

Els anys que van precedir la gran expansió de la motorització privada, va tenir molta difusió el sidecar, una mena de caixó descobert i fixat lateralment a una motocicleta, d’una o dues places, amb un eix transversal, a l’extrem del qual va muntada una roda sense direcció. Per extensió, les motocicletes amb aquest element també s’anomenen sidecars. Avui, la presència d’aquests vehicles, poc estables i difícilment manejables, ha minvat molt, però bastants anys enrere van arribar a ser molt populars. Un altre vehicle derivat de la motocicleta és el tricicle, que se solia utilitzar per al transport lleuger de mercaderies. Era un vehicle de tres rodes, amb l’anterior direccional, emprat en àmbits urbans per al servei de correus o la neteja ciutadana, usos als quals encara es destina en algunes poblacions.

Recordem també l’escúter, una variant del ciclomotor que es va començar a construir després de la Segona Guerra Mundial i que es va difondre ràpidament des d’Itàlia a la resta d’Europa, Àsia i Amèrica, gràcies al seu caràcter utilitari i pràctic i als avantatges de manejabilitat i comoditat d’ús (sobretot a la ciutat). Les característiques típiques que el distingeixen de la motocicleta són el bastiment sòlid, el canvi automàtic de velocitats, la posició de conducció, amb una base per als peus i no a cavall, i les rodes de diàmetre petit i intercanviables entre elles. Els comandaments principals, tret del fre posterior, es concentren al manillar. El motor sol ser monocilíndric de dos temps.

El cotxe

Elements del diferencial d’un automòbil (a l’esquerra) i esquema del seu funcionament (a la dreta).

ECSA

L’automòbil és avui als països més desenvolupats el vehicle principal per al transport individual. Aquest mitjà, la difusió del qual ha assolit proporcions tan vastes que ha esdevingut un dels fenòmens industrials, econòmics i socials més importants del nostre temps, deu el seu gran èxit al fet que ha convertit en realitat el somni de l’individu de moure’s lliurement, despreocupant-se dels horaris i els recorreguts predeterminats que caracteritzen els transports públics. Aquest fenomen, que ha estat possible gràcies al desenvolupament industrial i tecnològic de les primeres dècades del segle XX, ha dut a la fabricació d’una gamma molt àmplia de vehicles, adequada a les exigències d’utilització més diverses. La tipologia constructiva, per tant, és molt diversa, i comprèn tant els vehicles anomenats utilitaris com els sofisticats cotxes de luxe o esportius, que han fet d’aquest mitjà de transport no solament un bé de consum de la societat moderna sinó també un indicador de l’estatus de l’individu.

Els cotxes es poden classificar, segons la seva utilització, en turismes, d’ús mixt i de competició (o cursa). Els cotxes pertanyents a la primera i la segona categories reben diferents noms segons la forma de la carrosseria i el nombre de places, com per exemple, sedan, berlina, cupè, cabriolet i brec (o familiar), entre d’altres.

Les parts essencials de l’automòbil són el xassís i la carrosseria. El xassís és compost per un bastiment, completat pels grups mecànics necessaris per a la locomoció, entre els quals hi ha el motor, la transmissió i la direcció, la suspensió, els frens, el circuit elèctric i els accessoris.

El bastiment d’un cotxe és una estructura complexa, força rígida, constituïda per dues bancades d’acer, unides per nombroses travesses. La carrosseria és l’estructura exterior del cotxe i en caracteritza la imatge. És fixada al xassís mitjançant elements elàstics i es destina a allotjar els passatgers i l’equipatge. Avui, per als cotxes de sèrie, gairebé s’ha adoptat universalment la solució de la carrosseria-bastiment en una sola peça (carrosseria monobloc), en què la tasca del bastiment es confia al fons reforçat de la carrosseria. D’aquesta manera s’estalvia pes i costos, mentre que, per contra, disminueixen tant el confort com la rigidesa, ja que les vibracions es difonen per tot el bloc i no són absorbides directament pel bastiment, com en el cas de la solució tradicional (xassís més carrosseria). Del resultat de molts estudis i proves tècniques complexes, en deriva la forma aerodinàmica del cotxe, que contribueix a augmentar la seguretat i el confort, com també la velocitat, alhora que disminueix el consum de carburant.

A l’interior, la carrosseria és preparada per a allotjar còmodament i de manera segura els passatgers. Els complements i els acabats han de complir, entre altres exigències —per exemple, disposar d’aïllants acústics—, uns requisits determinats com a prevenció en cas d’accident: les estructures han de ser deformables en cas de col·lisió, han de disposar de coixins de seguretat, etc. De la mateixa manera, els seients han de tenir una forma anatòmica per a subjectar el cos. La carrosseria acull també la instal·lació elèctrica.

Entre els diferents elements i accessoris, que varien notablement segons el model del cotxe, cal recordar el quadre d’instruments, que comprèn el velocímetre, el comptaquilòmetres, el compta-revolucions, els indicadors del nivell de combustible i la temperatura de l’aigua i els indicadors lluminosos, a més d’una àmplia gamma d’interruptors per a l’accionament dels llums, els indicadors de direcció (intermitents), els eixugaparabrises i el clàxon. Entre els accessoris no indispensables, tret dels cinturons de seguretat, que avui són obligatoris en la majoria de països, recordem el recolzacap, el vidre tèrmic, l’encenedor, el radiocasset, l’aire condicionat i potser alarmes de diferent concepció. Alguns d’aquests accessoris es presenten com a opcions al client, que, a més, pot sol·licitar llandes d’aliatge, pintura metal·litzada, climatitzador, ordinador de viatge, coixins de seguretat per a l’acompanyant i laterals, pneumàtics especials o sostres amovibles, entre d’altres, que inevitablement incrementaran el preu final del vehicle.

Quant als tipus de motors i al seu funcionament, se n’ha parlat a bastament a “Els motors de tracció”. Ara, només ens proposem passar revista als accessoris i els òrgans més importants relacionats amb el motor. Els gasos no cremats procedents de l’última fase del cicle del motor han de ser evacuats a l’exterior del cotxe. D’això, se n’encarreguen uns conductes metàl·lics, els tubs d’escapament, que sovint incorporen també els silenciadors. El refredament del motor és imposat per la necessitat de conservar el lubrificant a una temperatura idònia, i també per a evitar l’autoencesa de la mescla d’aire i gasolina. Es poden distingir dos tipus de refredament: per aire i mitjançant un líquid refrigerant. En el refredament per aire, reservat generalment (però no pas sempre) als motors de poca potència o fabricats en sèries reduïdes, els cilindres tenen una superfície que elimina la calor en rebre el corrent d’aire creat pel moviment mateix del vehicle o per un ventilador auxiliar.

El refredament amb líquid refrigerant (aigua o bé una solució d’aigua i els additius oportuns) és molt més habitual. Normalment, la instal·lació és de circuit tancat, i la circulació és forçada per una bomba. Quan la temperatura del líquid assoleix els 80-85°C, el termòstat acciona l’obertura d’una vàlvula i la circulació del refrigerant procedent de les zones calentes del motor va cap al radiador (intercanviador de calor del líquid refrigerant i de l’aire atmosfèric), del qual surt a una temperatura més baixa i retorna al circuit. De la instal·lació de refredament, en deriva la de la calefacció interior del cotxe, composta essencialment per un bescanviador de calor entre l’aigua (calenta) i l’aire (fred) extern i per un ventilador de diverses velocitats que impulsa l’aire calent cap a l’interior del vehicle.

La mecànica essencial del cotxe és constituïda per la transmissió, és a dir, el conjunt d’elements mecànics que s’interposen entre el motor, que proporciona la potència, i les rodes motrius, que la reben. La transmissió consta bàsicament de l’embragatge, el canvi de marxes, l’arbre de transmissió, el diferencial i els semieixos.

L’embragatge, accionat pel pedal corresponent, té la finalitat tant d’independitzar el motor de la resta de la transmissió com de permetre que la transmissió s’hi connecti de manera gradual i progressiva. El canvi de marxes permet variar la relació de transmissió entre el motor i les rodes motrius mitjançant relacions mecàniques, anomenades precisament marxes. Les marxes, doncs, permeten escollir la millor relació entre el règim del motor i la velocitat del vehicle, segons la càrrega, les característiques viàries i les prestacions desitjades. Els engranatges, d’accionament sincronitzat, són comandats per una palanca situada generalment prop del terra de l’habitacle. Normalment els cotxes tenen quatre o cinc marxes, a més de la marxa enrere. El canvi és constituït per un sistema mecànic complex. Maniobrant la palanca, s’accionen els engranatges propis de cada marxa. Quan es posa la primera marxa es fa servir el disc més gran, de manera que la relació és tota en favor de la potència; per a la segona i la tercera, els discos ja són més petits, i amb la marxa més “alta” (la quarta o, usualment, la cinquena), l’arbre de transmissió s’acobla directament al del motor (“marxa directa”). Hi ha també vehicles amb canvi automàtic, en els quals un convertidor fa automàticament les funcions de l’embragatge d’un model de canvi manual.

En el punt en què l’arbre de transmissió connecta amb els semieixos, s’insereix un joc d’engranatges cònics, el conjunt dels quals s’anomena diferencial. El diferencial és un element important de la transmissió, ja que permet a les dues rodes seguir al mateix temps radis de curvatura diferents. En els revolts, la roda exterior fa un recorregut més llarg que la interior, per això ha d’augmentar proporcionalment la seva velocitat, per tal de conservar l’alineament amb la roda interior, condició necessària per a evitar pèrdues perilloses d’adherència i el desgast excessiu dels pneumàtics. L’encarregat de realitzar aquesta funció és precisament el diferencial.

El sistema de suspensió té, d’una banda, la missió d’aïllar l’habitacle del vehicle de les sacsejades procedents de les irregularitats del terra, amb l’objectiu de millorar el confort de la marxa, i de l’altra, amortir les oscil·lacions consegüents als sotracs, que són perilloses per al cotxe. La suspensió és constituïda per molles, les quals, però, no són suficients per a eliminar els problemes, de manera que s’acoblen a amortidors. Les molles de ballesta tradicionals han estat substituïdes avui per molles helicoïdals o per suspensions pneumàtiques o hidràuliques.

Vegem ara altres instal·lacions indispensables per al funcionament dels cotxes. Començarem parlant dels frens, que serveixen per a alentir la marxa o aturar el vehicle. Els frens transformen l’energia cinètica en fregament i, per tant, en calor. Generalment, els frens són de tipus mecànic, de tambor o de disc, i actuen sobre totes quatre rodes a voluntat del conductor en prémer el pedal del fre. Tots els cotxes han de tenir a més del fre de servei, que és el fre de pedal que actua sobre totes les rodes en condicions de conducció normal, el fre de mà, que assegura la immobilització del vehicle parat. Aquest fre disposa d’una palanca manual que actua normalment sobre les rodes posteriors mitjançant uns tirants.

La instal·lació elèctrica comprèn totes les parts elèctriques destinades a l’arrencada del motor, l’encesa de la mescla en el cilindre, la il·luminació de ciutat o carretera (fars) i de l’interior del vehicle, la senyalització exterior del vehicle (llums de posició i intermitents) i el funcionament dels diferents accessoris. Alimentada per corrent continu de baixa tensió, la instal·lació elèctrica és constituïda fonamentalment per un generador, una bateria, un motor d’arrencada, una sèrie de dispositius de control, regulació i protecció del mateix circuit, una dotació més o menys completa d’aparells accessoris i indicadors i, finalment, tota la trama de cables de connexió.

El generador de corrent per a carregar la bateria que s’utilitza normalment és l’alternador, més adequat que la dinamo perquè respon millor a la demanda cada cop més gran d’energia elèctrica imposada pel nombre creixent d’aparells elèctrics instal·lats a bord. La bateria és formada per diversos elements acumuladors, connectats en sèrie, cadascun dels quals constitueix una pila elemental. El motor d’arrencada és alimentat per la bateria i pot proporcionar, amb un baix nombre de revolucions, l’energia necessària per a engegar i accelerar el motor, que, al seu torn, ha de vèncer els fregaments interns. Finalment, la magneto és un generador de corrent altern que serveix per a encendre la mescla en proporcionar, en temps diferents, l’electricitat a les bugies.

Les instal·lacions de bord dels cotxes són sempre en evolució. Moltes funcions del vehicle són controlades o executades actualment per dispositius electrònics o per petits xips. Avui són molt estesos els sistemes d’engegada o injecció electrònica, i els dispositius de diagnòstic de les funcions principals del cotxe amb indicació de les possibles anomalies de funcionament. Són en fase de desenvolupament recerques a escala internacional per a la fabricació de cotxes “intel·ligents”, és a dir, que puguin “dialogar” amb el conductor i amb la infraestructura (carretera o autopista) per on circulin.

Vehicles per al transport de mercaderies

A “Els motors de tracció” hem parlat llargament de la mecànica dels automòbils, de manera que aquí deixarem de banda aquest aspecte. Els vehicles per al transport són en general una derivació de l’automòbil, bé que els models que actualment es destinen al transport de mercaderies tenen de vegades característiques tècniques i tipologies constructives originals. La importància d’aquests vehicles en l’economia és determinada per l’elevat percentatge del tràfic comercial per carretera (vegeu “Transports i comunicacions”).

Esquemàticament podem distingir els vehicles industrials (o pesants) dels vehicles comercials (o lleugers). Pertanyen a la primera categoria els camions pesants, que poden dur remolc, i els anomenats camions articulats, constituïts per un tractor (motriu) i un semiremolc. En la categoria dels vehicles lleugers, cal incloure-hi les furgonetes i els anomenats “vehicles comercials” en sentit estricte, sovint realitzats amb bastiments de turismes.

Generalment els vehicles destinats al transport de mercaderies estan equipats amb motor dièsel i poden disposar de potències de més de 500 CV. El bastiment és constituït per travesses reforçades. La carrosseria es limita generalment a la cabina de conducció. La tracció sol ser a les rodes posteriors, de vegades amb rodes bessones, i el nombre d’eixos del vehicle pot variar segons els tipus i la capacitat. L’espai de càrrega, segons el tipus de mercaderia que el vehicle ha de transportar, pot ser una plataforma coberta o descoberta, un bolquet o una cisterna adequada per al transport de substàncies líquides o gasoses.

Les especialitzacions d’aquests mitjans són nombrosíssimes. S’utilitzen, per exemple, per a transports refrigerats (camions frigorífics) o transport de contenidors, d’automòbils o de ciment. També hi ha camions de grans dimensions, dotats de bolquets, que s’utilitzen per a diversos treballs en pedreres i en mines.

Autobusos i troleibusos

Els vehicles destinats al transport urbà de persones s’anomenen comunament autobusos, i constitueixen un dels sistemes de transport més importants perquè permeten una gran flexibilitat d’ús. Quan aquest servei es realitza entre diferents ciutats o indrets molt allunyats, solen denominar-se autocars.

Esquemàticament, segons l’ús a què són destinats, aquests vehicles poden subdividir-se en autobusos urbans, interurbans (anomenats també autocars de línia) i de gran turisme. Les dimensions i la capacitat de transport poden variar considerablement. Poden ser des de petits autobusos per a una dotzena de viatgers fins a vehicles de dotze metres de llarg, capaços de transportar un centenar de passatgers. Són vehicles amb bastiment, motor dièsel, caixa de canvi amb deu velocitats, alentidor electrònic i suspensió pneumàtica. Els acabats interiors són diferents segons el tipus de servei que fan. En els autobusos urbans, el percentatge de llocs per a seure és molt modest (aproximadament el 10-20% de la capacitat total), però disposen d’àmplies plataformes perquè hi puguin viatjar molts viatgers drets; en els serveis de distàncies mitjanes i llargues, tots els passatgers han de poder seure.

La cara negativa de l’automoció actual és l’elevat nivell de contaminació atmosfèrica assolit a les grans àrees metropolitanes, en bona part a causa dels gasos produïts pels vehicles. Per això, de fa temps que s’està estudiant l’ús de combustibles alternatius menys nocius (gasolina sense plom, metà o alcohol), a més dels motors elèctrics i de dispositius per a reduir els fums i els components contaminants.

Un sistema de transport intermedi entre l’autobús i el tramvia (del qual parlarem més endavant) és el troleibús. Aquest vehicle, d’estructura, dimensions i capacitat semblants a les de l’autobús, té un grup propulsor elèctric, alimentat des d’un cable aeri, d’on obté el corrent mitjançant un dispositiu en forma de perxa metàl·lica flexible (tròlei). Per aquest motiu, el seu recorregut s’ha d’adaptar al traçat de la instal·lació fixa. Alguns models de troleibús porten també un motor de combustió auxiliar, que encara que sol ser de potència modesta permet la marxa autònoma del vehicle, és a dir, desvinculada de la línia elèctrica, per a efectuar desviaments forçats o les maniobres a les cotxeres.

Vehicles tot terreny

El terme tot terreny és aplicat a vehicles dotats de característiques especials, utilitzats en el treball, el lleure o amb finalitats militars, capaços de circular per terrenys naturals irregulars, accidentats o amb forts pendents. Hi ha una categoria a part representada pels vehicles amfibis, és a dir, capaços de moure’s indistintament per l’aigua i la terra ferma.

Les característiques comunes dels vehicles tot terreny són la notable elevació dels òrgans mecànics respecte a terra, la suspensió capaç d’absorbir les irregularitats del terreny i la tracció integral, és a dir, en tots els eixos. Aquesta particularitat té relació amb la necessitat d’augmentar l’adherència del vehicle en terrenys relliscosos o inestables. Per tal de poder superar pendents notables, aquests vehicles estan dotats d’un canvi amb nombroses relacions i d’una transmissió reductora afegida que es pot connectar sempre que es vulgui obtenir una major adherència o que es requereixi un esforç elevat. Per a millorar l’adherència al terreny, a més, els pneumàtics són de secció ampla i amb el dibuix molt marcat.

Per a la marxa per terrenys inconsistents (sorra, fang o neu) o en què es requereixen elevats esforços de tracció, com és el cas dels vehicles pesants (tancs, excavadores, tractors o motoneus), de vegades s’utilitzen vehicles d’eruga. L’eruga és una cinta de làmines metàl·liques articulades, o de vegades de cautxú, tancada circularment, que se superposa a les rodes per aconseguir una major superfície de suport sobre el terra, amb la qual cosa augmenta notòriament la capacitat d’adherència del mitjà. Els vehicles d’eruga, a diferència dels de rodes convencionals, no tenen òrgans de direcció (volant), i per tant el gir es fa reduint la velocitat de l’eruga del costat cap a on es vol anar, fet que provoca la rotació del vehicle cap al cantó desitjat. Aquesta maniobra produeix el desgast de les bandes metàl·liques i també malmet el terreny o el paviment pel qual transiten.

El ferrocarril

Durant tot el segle XIX i fins al començament del segle XX, el ferrocarril va ser el mitjà de transport més important. Posteriorment, l’adveniment de l’automòbil i de l’avió i el seu desenvolupament extremament ràpid van produir canvis significatius en l’àmbit dels transports. Els últims anys, la competència de la carretera en les distàncies curtes o mitjanes i de l’avió per a les llargues ha modificat el paper del ferrocarril.

Avui, però, la crisi de les fonts tradicionals d’energia, els costos elevats d’exercici i la sensibilitat creixent envers els aspectes ecològics han demostrat els límits del transport per carretera i aeri, i el tren s’està revelant altre cop un sistema vàlid, capaç de satisfer la demanda creixent de transport tant de mercaderies com de persones. Per aquest motiu, a molts països s’han aplicat o s’estan aplicant importants programes de renovació de la xarxa, incloent-hi tant les instal·lacions com el material mòbil.

També en l’àmbit urbà, el ferrocarril té un paper important, de manera que a les grans ciutats la majoria de desplaçaments es realitzen mitjançant el sistema de les vies fèrries metropolitanes i els tramvies.

Aquí descriurem a grans trets només el material ferroviari mòbil, és a dir, els vehicles que circulen, perquè abans ja ens hem ocupat de les estructures fixes (vegeu “Transports i comunicacions”).

Material de tracció

Dibuix d’un bogie, on es poden distingir els diferents elements que el componen. Els vagons que descansen sobre aquestes plataformes quanyen estabilitat, comoditat i maniobrabilitat.

ECSA

En aquest grup tan divers s’inclouen tots els mitjans ferroviaris emprats per a remolcar o els que tenen un motor a bord, com les locomotores, els automotors i els electromotors. El material de tracció es basa en alguns components susceptibles de ser agrupats en conjunts que, si bé presenten solucions tècniques diferents, es poden considerar homogenis. Aquests components de base són els eixos, les rodes, les suspensions, el bastiment i la caixa.

Els eixos inclouen un conjunt integrat tant pels eixos motors com pels eixos portants, sobre els quals van muntades les rodes. El diàmetre de les rodes varia segons el material mòbil al qual són destinades; així, per a les locomotores actuals oscil·la entre els 1 000 i els 1 300 mm, però s’han construït locomotores de vapor amb rodes de més de 1 800 mm. Per als vagons s’utilitzen normalment rodes de 700-900 mm, però hi ha vagons especials rebaixats amb rodes de només 350 mm. Els diversos eixos poden anar muntats directament al bastiment i formen un conjunt rígid (locomotores per a maniobres, per exemple), o bé el bastiment amb la caixa descansa sobre dos o més carros giratoris o bogies (locomotores de línia i automotors).

Il·lustració d’una locomotora elèctrica amb els elements més representatius. Els dibuixos petits mostren la posició de l’eix de les rodes sobre la via (a l’esquerra) i un carril en secció (a la dreta).

ECSA

Les suspensions elàstiques són els elements d’unió entre els eixos i la resta del vehicle (bastiment i caixa). A més de la transmissió dels esforços, les suspensions serveixen per a reduir les forces dinàmiques i per a eliminar la transmissió de vibracions indesitjables. En els vehicles sense vagons, les suspensions normalment són constituïdes per una molla de ballesta o per un parell de molles d’hèlix. El bastiment és l’estructura que ha de suportar les càrregues del vehicle (inclosa la caixa) i rebre i transmetre les forces horitzontals. Sobre el bastiment principal del vehicle recolza la caixa destinada a contenir la càrrega, els passatgers i els òrgans de propulsió. En les locomotores de vapor no existeix cap caixa tancada, sinó que la mateixa caldera va unida al bastiment. En els vehicles moderns, la caixa i el bastiment són construïts en una única estructura portant, amb l’estalvi consegüent de pes que això representa.

Passem ara a examinar les màquines pròpiament dites. Se subdivideixen en locomotores, que són els vehicles dotats d’un grup motor de diferents tipus i destinats a arrossegar els vagons; els automotors, que són els vehicles amb motor destinats al transport de passatgers, i els automotors de tracció elèctrica, anomenats més pròpiament electromotors.

Més amunt, ja hem parlat de la locomotora i del seu funcionament. Fem esment aquí de les locomotores dièsel, les màquines que poden substituir les locomotores de vapor sense que això requereixi treballs d’instal·lació de línies electrificades. A més, també tenen altres avantatges quan s’utilitzen en maniobres per a la càrrega de mercaderies. El motor dièsel presenta, però, alguns problemes importants que en condicionen l’ús en l’àmbit ferroviari. Necessita un dispositiu auxiliar d’engegada, només pot girar en un sentit i té un rendiment limitat a baix nombre de revolucions. A causa de tot això, resulta evident que el motor dièsel no es pot connectar directament al sistema de transmissió i, per tant, a les rodes. Contràriament, les exigències de la tracció ferroviària requereixen un gran esforç en engegar i, a més, un esforç de tracció variable a qualsevol velocitat segons les característiques del tren que cal remolcar i de la línia. Per això resulta necessari introduir sistemes intermedis entre les característiques proporcionades pel motor dièsel i les desitjables.

Segons el sistema de transmissió adoptat, es poden distingir tres tipus de locomotores dièsel: 1) locomotores de transmissió mecànica, amb un sistema molt semblant a l’utilitzat en els camions i els vehicles en general; 2) locomotores de transmissió hidràulica, que requereixen sempre una gran dotació de components mecànics afegits, com canvis, inversors, transmissions cardàniques, etc. Les solucions adoptades en la realització de transmissions hidromecàniques són múltiples i diverses; 3) locomotores de transmissió elèctrica. Les locomotores dièsel elèctriques tenen generalment un motor d’explosió i, més rarament, dos. La potència mecànica és transformada, mitjançant un generador o un alternador, en potència elèctrica, la qual al seu torn és enviada, per mitjà dels sistemes de control oportuns, als motors elèctrics de tracció instal·lats normalment a cada eix, igual que en les locomotores elèctriques.

En les locomotores elèctriques, l’energia elèctrica necessària per al funcionament dels motors, captada mitjançant pantògrafs o tròleis de la catenària o del tercer rail, és proporcionada per una línia d’alimentació sovint aèria. Les locomotores elèctriques es classifiquen segons el tipus de corrent (continu o altern) i la tensió (en volts) d’alimentació. Els motors més usats són els de corrent continu. Totes les locomotores, independentment del sistema elèctric al qual s’adscriguin (corrent trifàsic, corrent continu o altern, bicorrents o policorrents), són constituïdes per un “carro”, de vegades subdividit en diverses unitats, recolzat sobre eixos muntats amb la interposició de molles. Totes tenen en comú un òrgan de presa de corrent (pantògraf), un o més motors de tracció, dispositius per a la transmissió del moviment del motor a les rodes, dispositius de comandament i de regulació dels motors, i aparells auxiliars (compressors, bateries d’acumuladors, circuits i dispositius de blocatge per a evitar maniobres incorrectes, generadors d’energia de baixa tensió, entre d’altres). En l’actualitat, la tracció elèctrica és la més habitual als països industrialitzats, encara que els sistemes tradicionals de tracció o els combois d’altres èpoques es conserven com a atracció turística o divulgació tècnica.

Pel que fa als automotors, es tracta de vehicles ferroviaris destinats al transport de passatgers, dotats d’un motor tèrmic propi. L’automotor ha tingut, i continua tenint, una gran difusió, ja que es tracta d’un vehicle amb una gran flexibilitat d’ús i no gaire car d’adquirir i de mantenir. Aquest vehicle és utilitzat particularment per a serveis de línies secundàries amb instal·lacions lleugeres i poc trànsit. En molts casos és possible acoblar diversos vehicles automotors anàlegs o vehicles remolcats per a adaptar la capacitat a les exigències del trànsit. Per aquestes peculiaritats, a Europa els automotors es desenvoluparen especialment els anys vint i els anys cinquanta, és a dir, en els períodes de postguerra, èpoques d’una gran demanda de serveis públics i de degradació de les xarxes ferroviàries. També avui aquest vehicle continua mantenint la seva validesa, tant als països desenvolupats, sobretot a Europa, com als països del Tercer Món, on la gran demanda d’augment de la capacitat de transport s’afegeix a la manca d’infraestructures viàries. Els motors utilitzats són generalment derivats dels que s’empren per a l’autotracció, adaptats convenientment, cosa que permet reduir notablement els costos.

Finalment, els electromotors i els electrotrens són també vehicles ferroviaris destinats al transport de passatgers. Disposen de motors elèctrics que permeten bones acceleracions. Per aquest motiu, els electromotors són molt adequats per al servei de zones suburbanes amb parades molt freqüents.

Els electrotrens, en canvi, mereixen una atenció especial. Són una composició d’electromotors i vehicles remolcats, emprats en els trens ràpids i de llarg recorregut. Tot i que alguns trens d’aquesta categoria han esdevingut famosos, cal dir que més recentment tota una nova generació d’electrotrens confirmen arreu del món la tradició que aquests vehicles tenien com a mitjans de transport capaços d’assolir grans velocitats i d’oferir un elevat grau de confort. El tipus 961 dels ferrocarrils japonesos és el primer electrotrèn de nova generació que va entrar en servei, el 1964, i de seguida va adquirir anomenada amb la denominació de Tokaido (Tòquio-Osaka). Més recentment, els ferrocarrils japonesos han construït nous vehicles (tipus 962) capaços d’assolir una velocitat de 260 km/h. El TGV (Train à Grande Vitesse) dels ferrocarrils francesos és de moment l’electrotrèn amb la velocitat de servei més alta (uns 380 km/h).

L’italià ETR 401 Pendolino pot viatjar en línia recta a alta velocitat, i en línies normals amb prestacions superiors en un 20-30% respecte dels trens tradicionals, gràcies a l’oscil·lació de la caixa. També l’APT (Advanced Passenger Train) dels ferrocarrils britànics ha estat concebut per a viatjar en les línies existents i és dotat de caixa oscil·lant. Pel que fa a l’ICE (InterCity Experimental) dels ferrocarrils alemanys, és un prototip ja experimentat, que ha definit una nova generació de trens denominats IC 2000. Arreu del món, s’estan projectant trens cada vegada més moderns en funció d’una multitud d’usos específics. Per exemple, per a la línia del túnel del canal de la Mànega, s’han fabricat electrotrens dotats de vagons de dos pisos per al transport simultani de passatgers, automòbils i mercaderies.

Material remolcat

Es poden agrupar sota el títol de material remolcat els vehicles ferroviaris que no disposen de motor propi. Se sol distingir entre els destinats al transport de passatgers (cotxes) i de mercaderies (vagons), encara que en general tots s’anomenen vagons. En qualsevol cas, un vagó és un vehicle de caixa tancada, solidària amb un bastiment, muntat sobre bogies, que també incorporen altres elements de control (frens o bateries). En els models antics, la caixa constituïa una estructura separada del bastiment, però en les construccions modernes les dues parts són integrades, de manera que la caixa també té una funció estructural. Aquesta estructura ha de resistir el propi pes, les càrregues de l’interior i, longitudinalment, els esforços de tracció i compressió. L’interior dels vagons pot constar d’un sol espai o estar dividit en compartiments.

Els cotxes per a viatges internacionals o interiors de llarg recorregut que es fan de nit també poden oferir lliteres abatibles o bé cabines amb un llit amovible. Normalment, aquests vehicles, tot i ser de propietat de les diverses administracions ferroviàries, són gestionats per una única societat internacional, que també s’encarrega dels vagons restaurant que normalment s’enganxen als trens de llarg recorregut. Per al trànsit local, s’han estudiat cotxes per a facilitat l’accés i reduir al màxim els temps de pujada i baixada dels passatgers. En particular, s’han fet dos tipus de vagons. Un de terra rebaixat, en el qual la part central de l’estructura, incloses les portes, és al mateix nivell de l’andana per tal de facilitar-hi l’accés; i un altre de dos pisos, que permet, amb la mateixa llargada de tren i, per tant, d’andana disponible, doblar la capacitat de transport de passatgers.

Els vagons per al transport de mercaderies per via fèrria solen anar muntats en dos eixos paral·lels rígids o bé sobre dos bogies de dos eixos. De tota manera, les variants són nombroses, ja que hi ha vagons de tres eixos fixos o de dos bogies de tres eixos o, per a càrregues especials, de bogies múltiples.

Pel que fa als tipus de vagons, gairebé n’hi ha tants com mercaderies transportades. Per a mercaderies que no requereixen contenidors s’utilitzen vagons oberts, formats per una simple plataforma de càrrega. Aquest mateix tipus de vehicles, afegint-hi baranes verticals de contenció, es pot utilitzar per al transport de troncs o tubs. Per a mercaderies líquides s’usen vagons cisterna, i per a les que requereixen una protecció especial, vagons coberts o tancats, els quals disposen de diferents sistemes d’accés segons les necessitats, com portes laterals corredisses o sostres basculants. Els vagons coberts també es poden destinar al transport de bestiar o de mercaderies peribles (vagons refrigerats). En el cas de càrregues a granel (carbó o grava), que a més requereixen operacions de descàrrega ràpida, s’empren vagons bolquet (o de trabuc), que es poden descarregar per un dels dos costats del vehicle, o bé vagons tremuja, que es descarreguen pel fons. Per al transport de cotxes existeixen vagons de dos pisos, a més de tota una sèrie de vagons especials per a transports concrets, les característiques dels quals s’adapten a les exigències d’una determinada mercaderia. Finalment, hi ha també vagons especialment preparats per a treballs de manteniment (vagons grua o vagons taller). Recentment, els vagons que han gaudit d’un gran desenvolupament són els destinats a la càrrega de contenidors o semiremolcs de camions.

El tramvia i el metro

El tramvia és un mitjà de transport col·lectiu de persones que difereix del ferrocarril pel fet que les vies són instal·lades al carrer, i també perquè té una potència i unes dimensions limitades; el recorregut pot ser urbà o bé extraurbà. L’origen dels tramvies es confon amb el del ferrocarril. Aquesta mena de vehicles són accionats per un motor elèctric alimentat per una línia aèria de contacte. Els cotxes dels tramvies poden ser de dos eixos, de bogies o articulats. La seva amplada màxima oscil·la normalment entre 2,30 i 2,40 m. Els cotxes de dos eixos, que són els més antics, no poden ser gaire llargs (uns 10 m), i són accionats per dos motors, un per a cada eix; poden transportar fins a uns 150 passatgers. Els cotxes amb bogies assoleixen llargades de 14-15 m i, llevat d’alguna excepció, són accionats per quatre motors. Els vagons articulats encara són més llargs, fins a uns 20 m, i normalment són accionats per quatre motors, muntats sobre bogies als extrems.

La potència dels motors d’aquests vehicles urbans ha anat augmentant amb el temps, no amb la finalitat d’assolir velocitats elevades sinó per a aconseguir una bona acceleració durant la fase d’arrencada. Fa algun temps, van entrar en servei els tramvies de plataforma “rebaixada” per a facilitar i agilitar la pujada i la baixada dels passatgers.

Respecte als autobusos, el tramvia ofereix l’avantatge que és de tracció elèctrica, i per tant no contamina.

Per a augmentar la velocitat comercial del transport públic i evitar els problemes de trànsit, fa bastant més d’un segle que es van instal·lar els primers metros, línies de ferrocarril subterrànies, de superfície o elevades, que permeten travessar ràpidament les àrees urbanes. Construïts progressivament amb el creixement de les ciutats, els metros s’han anat adaptant a les exigències d’un nombre creixent de passatgers. De vegades, els ha calgut superar obstacles de dificultat notable com, per exemple, les convergències de diverses línies, resoltes amb la instal·lació de diversos nivells subterranis de circulació. Pel que fa al material mòbil, les locomotores són de tracció elèctrica i obtenen l’alimentació de corrent continu mitjançant una línia aèria o un tercer carril. Els combois són formats per unitats motrius o, més sovint, per unitats motrius i cotxes de remolc intercalats, en general dotats de moltes portes automàtiques per fer més ràpides les pujades i les baixades dels passatgers, cosa que, consegüentment, permet reduir els temps de les parades a les estacions.

Malgrat aquests avantatges, als quals s’afegeix el fet que el metro posseeix una infraestructura pròpia que li atorga un funcionament independent dels altres mitjans de transport, les línies de metro de força ciutats importants pateixen actualment una circulació fortament congestionada. Per això, s’estan estudiant nous sistemes de transport basats en tecnologies més modernes, que inclouen des dels vehicles que es desplacen sobre coixins d’aire fins als basats en el suport magnètic (vegeu “Transports i comunicacions”).

Els transports per cable

En aquest breu capítol hem agrupat altres sistemes de transport que no es poden incloure exactament entre els transports terrestres. A més dels mitjans de transport esmentats en els capítols anteriors, existeix una àmplia gamma d’instal·lacions que satisfan de manera específica exigències concretes de transport de passatgers i mercaderies. Ens proposem parlar aquí de les instal·lacions de cable. Són sistemes en què la tracció del vehicle és realitzada mitjançant un cable, o, en certs casos, fins i tot el “camí” consisteix en cables metàl·lics. Generalment es distingeix entre els funiculars terrestres i els funiculars aeris o telefèrics, els ascensors i els muntacàrregues.

Pel que fa als funiculars terrestres, es tracta de vehicles capaços de remuntar forts pendents. Generalment es mouen sobre carrils que es desplacen al llarg d’un pla inclinat mitjançant un o més cables, accionats per un motor situat en una de les dues estacions. Quan un vehicle puja, l’altre baixa al mateix temps per tal d’equilibrar els pesos, amb un moviment de vaivé. La velocitat és d’uns 10-15 km/h. S’utilitzen per al transport públic de persones entre estacions terminals en indrets on el desnivell és tan pronunciat que impedeix l’ús de vehicles convencionals. De vegades s’usen en algunes instal·lacions de muntanya per al transport de mercaderies.

Els telefèrics o funiculars aeris són vehicles suspesos d’un o més cables, sostinguts a una determinada alçada de terra, que constitueixen tant el trajecte com el sistema de tracció. Poden ser de moviment continu, intermitent o de vaivé. Es destinen al transport de persones o de mercaderies. En les instal·lacions lleugeres, un cable portador-tractor continu, en forma d’anella, és mantingut en tensió entre dues politges terminals, mentre és accionat per un motor elèctric.

Els vehicles poden estar enganxats permanentment al cable, com en el cas dels telecadires, o ser d’enganxament automàtic. En aquest cas, a les estacions, els vehicles es desenganxen del cable per a permetre les operacions d’embarcament i desembarcament dels passatgers.

En canvi, en les instal·lacions de vaivé, els vehicles es desplacen per un o més cables portador fixos i són moguts per un cable tractor tancat en forma d’anella. En aquestes instal·lacions, els vehicles poden tenir una capacitat per a 150 passatgers, i es desplacen a una velocitat de gairebé 40 km/h.

Els telefèrics són instal·lacions utilitzades generalment per a realitzar trajectes en indrets molt accidentats, que n’aconsellen la utilització com a alternativa a d’altres sistemes. És típic l’ús dels telecadires, els telecabines i els teleesquís per al transport esportiu o turístic en zones de muntanya o, pel que fa a les mercaderies, de telefèrics per al transport de fusta o minerals entre els indrets d’extracció i els establiments d’elaboració o les terminals dels ferrocarrils, les carreteres o els ports.

Els ascensors i els muntacàrregues potser no es poden considerar amb propietat mitjans de transport, tot i que s’emprin per a traslladar persones i càrregues. Utilitzats per al transport vertical, els ascensors de les cases de pisos constitueixen l’exemple més conegut, però hi ha molts ascensors exteriors, emprats per a arribar a llocs situats verticalment respecte del punt de partida. La característica constructiva comuna a aquestes instal·lacions és el fet que tenen un grup propulsor col·locat en un punt fix, a terra, per tal de simplificar al màxim l’estructura del vehicle pròpiament dit.

Recordem també les escales automàtiques i les cintes transportadores, instal·lacions de transport continu utilitzades preferentment a l’interior d’edificis on cal facilitar el desplaçament de moltes persones entre punts que no distin entre ells més d’alguns centenars de metres. Són habituals a les estacions de tren i als aeroports. El funcionament d’aquests mitjans, tant si són horitzontals com inclinats, es basa en el principi de la cinta transportadora, mantinguda en tensió i moguda per politges o tambors terminals, un dels quals disposa de motor elèctric.

Els transports per aigua

Com la història ens explica, els primers sistemes de propulsió per l’aigua van ser els rems i la vela. Posteriorment, l’aplicació de la màquina de vapor (a partir del segle XVIII) i del motor de combustió interna (al segle XX) esdevingué molt important per al desenvolupament dels transports per aigua. Avui, a més de les embarcacions esportives, es pot reconèixer tres tipus principals de vaixell de transport segons l’ús que se’n fa. Així, distingim el vaixell per al transport de passatgers, tot i que hagi estat substituït en bona part pel transport aeri; el mercant, que s’encarrega encara de gairebé tot el moviment de mercaderies en recorreguts llargs, i els vaixells de servei, generalment no gaire grans però equipats de manera específica.

Històricament, el transport marítim sempre ha tingut un paper fonamental en els intercanvis comercials i en el tràfic de mercaderies entre els diferents països del món. La seva evolució té relació, deixant de banda els factors polítics i econòmics, amb els progressos tecnològics de les embarcacions i el desenvolupament de l’organització i les estructures portuàries. Aquesta evolució ha comportat canvis profunds en l’estructura del trànsit, en els tipus d’embarcacions i en les tècniques utilitzades per a la càrrega i la descàrrega. Actualment, el transport marítim té una importància industrial i econòmica de primer rengle, sobretot pel que fa al transport de mercaderies en contenidors de mides estandarditzades i, de manera limitada, en els serveis de curta distància per al transport de passatgers.

El vaixell

S’anomenen vaixells els vehicles utilitzats per a la navegació marítima dotats d’un propulsor propi. Tots els vaixells es mouen desplaçant una massa d’aigua corresponent al seu pes. Durant el seu moviment troben diferents menes de resistència, a causa del fregament que es produeix entre la part submergida del buc (carena) i l’aigua, i la formació de remolins a la part posterior, o popa, i d’onades a la part anterior, o proa.

Per a una embarcació resulta fonamental la mesura del seu tonatge, cabuda o capacitat de transport. El tonatge pot ser de registre, de capacitat o de desplaçament. El tonatge de registre o arqueig no expressa un pes sinó un volum, és a dir, la capacitat del vaixell. El motiu pel qual s’empra la tona com a unitat de mesura volumètrica s’ha de cercar en el fet que al segle XVIII, a Bordeus, es calculava la capacitat d’una embarcació a partir del nombre de tonneaux, és a dir, de bótes de vi que podia carregar. La tona de registre expressa un volum d’uns 3 m3. En concret el tonatge de registre brut (TRB) es refereix al volum global del vaixell, mentre que el tonatge de registre net (TRN) es refereix al volum útil, és a dir, als espais destinats a les persones i les mercaderies que pot transportar. La capacitat indica el pes que l’embarcació pot portar en tones (recordeu que una tona són 1 000 kg). Quant a les embarcacions militars, se sol parlar més de desplaçament, és a dir, de la massa d’aigua desplaçada, que es correspon amb el pes de l’embarcació. La velocitat d’una embarcació normalment s’expressa en nusos. Un nus equival a una milla marina o milla nàutica per hora (1 852 m/h), essent la milla un terç de la llegua marina.

Des del punt de vista constructiu, en el vaixell es distingeixen tres grans grups de components: el buc, l’aparell motor i l’armament.

El buc és l’estructura portant de l’embarcació. La part anterior (proa) i la posterior (popa) tenen la forma adequada per a reduir les resistències a l’avançament. La carcassa del buc, que assegura la forma del vaixell, està formada per quadernes, que segons la seva forma i posició s’anomenen de manera diversa, com les quadernes mestres, les principals o les revirades. El conjunt d’aquestes estructures forma el costellam sobre el qual s’estenen les planxes interiors i exteriors del buc. La carena o obra viva és la part submergida del buc, mentre que la part que sobresurt de l’aigua rep el nom d’obra morta. L’obra viva i l’obra morta són separades per la línia de flotació. El buc es divideix en plans horitzontals, que són les cobertes, la principal de les quals és la que tanca per sobre el costellam del buc, i en plans verticals, longitudinals i transversals, que són les mampares. Sobre la coberta superior hi ha dues grans estructures: el castell de proa i el pont de comandament, cobert, al centre o a popa.

El sistema de propulsió és constituït pel grup motor principal, un eventual reductor de revolucions d’engranatges, l’eix i l’hèlix. La majoria dels vaixells duen motors dièsel reversibles (capaços, doncs, d’invertir la marxa), que fan servir combustibles econòmics i, atesa la baixa velocitat de rotació, són acoblats directament a l’eix de l’hèlix. Les potències d’aquests motors poden assolir els 50 000 CV, i la velocitat de rotació, les 50-60 revolucions per minut. Per a potències inferiors també s’utilitzen motors dièsel semiràpids, units a l’eix de l’hèlix mitjançant reductors de revolucions. Per a potències més grans, sobretot en vaixells de passatgers d’alta velocitat, s’utilitza la turbina de vapor o la turbina de gas, procedent del camp de l’aeronàutica, que s’empra sobretot en embarcacions militars. Actualment, però, es tendeix a substituir els motors de turbina per motors dièsel.

És freqüent la incorporació d’hèlixs de pas variable o del tipus de pales orientables, que poden invertir el sentit de la marxa sense haver de canviar el sentit de rotació del motor. Alguns vaixells, en comptades ocasions, incorporen el sistema de propulsió nuclear (vaixells de guerra, submarins o trencaglaços). El reactor nuclear produeix la calor necessària per a sobreescalfar aigua a pressió (tal com passa amb les calderes convencionals) i, després, el vapor produït es dirigeix cap a una turbina tradicional. Per a determinades aplicacions també s’utilitza la propulsió dièsel elèctrica; aquest tipus de tracció consta d’un motor tèrmic acoblat a un generador de corrent que proporciona l’energia a un grup propulsor, unit mitjançant un reductor, a l’eix de l’hèlix.

L’òrgan de govern més habitual en els vaixells és el timó, generalment instal·lat a popa i coincidint amb la línia de l’hèlix, on la seva acció és més eficaç per l’augment de velocitat proporcionada a l’aigua. Algunes embarcacions amb notables exigències de maniobrabilitat en els dos sentits, endavant i endarrere, incorporen timons a proa. Els submarins, que a més de maniobrar horitzontalment ho han de fer verticalment, disposen de timons horitzontals a la proa, la popa i el centre.

El terme armament designa totes les instal·lacions de bord (elèctrica, aprovisionament d’aigua, calefacció, sistemes d’estabilització, antiincendis, les cuines, les cabines, etc.), els mobles, les dotacions i els instruments que calen per al pilotatge i la navegació. En alguns tipus de vaixell tenen una gran importància els mitjans mecànics de què disposa l’embarcació destinats al moviment, la càrrega i la descàrrega de mercaderies entre les instal·lacions portuàries i la nau.

Resulten molt importants les dotacions relatives al tancament de les obertures practicades al buc i les estructures per permetre el pas permanent o ocasional de llum, aire, persones, maquinària, càrrega i connexions entre les instal·lacions i les màquines. Els tancaments han de ser estancs allà on la flotabilitat i la protecció del foc ho exigeixin. Així mateix, convé recordar tota una altra sèrie d’efectes navals, que inclouen, entre altres coses, les àncores i les cadenes de les àncores, les llanxes i els bots auxiliars, els bots inflables, els flotadors, les armilles salvavides, els extintors portàtils, els llums de posició i navegació, els compassos, el telègraf òptic, els pals, les grues o les banderes.

Vaixells per a tots els usos

Vegem ara, de manera una mica més detallada, els tipus bàsics de vaixells moderns segons la finalitat a què es destinen. Parlarem una mica del vaixell per al transport de viatgers o de mercaderies i dels vaixells destinats a diversos usos.

Pel que fa al transport marítim de passatgers, fins els anys seixanta, els vaixells de dimensions més grans i més ràpids (de més de 50 000 t de registre, amb una velocitat comercial de 16-20 nusos i una capacitat per a més de 200 passatgers) eren destinats al transport de passatge sobretot en rutes transoceàniques. Avui, a causa del desenvolupament progressiu del transport aeri, els vaixells de creuer de grans dimensions han anat perdent importància a poc a poc, mentre que continuen en actiu els vaixells de dimensions mitjanes i petites (15 000-20 000 t de registre), que fan tant rutes regulars com serveis turístics en determinades èpoques de l’any. En canvi, gaudeixen d’un desenvolupament notable els transbordadors o ferris, embarcacions preparades per al transport indiscriminat tant de passatgers com de vehicles i trens.

Per al transport de passatgers a distàncies curtes o mitjanes s’utilitzen també força els anomenats hidròpters i hidroplans, unes embarcacions especials la carena de les quals s’eleva de l’aigua durant la marxa per l’efecte hidrodinàmic, causat per uns plans en forma d’ala que queden parcialment submergits. Poden assolir velocitats punta elevades (120 km/h), perquè la resistència al fregament causada pels plans de les ales és molt inferior a la que es donaria si la carena quedés submergida a l’aigua. Se sol distingir dos tipus d’hidròpters, corresponents a dues disposicions diferents de les ales, ja que les ales semisubmergides poden adoptar la forma de V molt oberta mentre que si les ales estan totalment submergides es disposen horitzontalment. Els hidròpters amb les ales en V són més simples i, generalment, en tenen una a proa i una altra a popa. Els hidròpters d’ales horitzontals i totalment submergides són més moderns i necessiten sistemes de control automàtic d’estabilització.

Pels volts dels anys cinquanta es va concebre l’aerolliscador o hovercraft, un vehicle que “patina” per terra i per l’aigua, ja que se sosté sobre un coixí d’aire, que li fa de quilla, mantingut per l’insuflament d’aire comprimit a tot el perímetre del buc, que permet al vehicle adaptar-se a irregularitats moderades del terreny. L’aerolliscador, que com a mitjà de transport civil i, posteriorment, com a vehicle d’ús militar ha estat modificat i perfeccionat constantment, presenta nombroses variants, tant pel que fa als òrgans de sosteniment com al sistema de propulsió i els òrgans d’estabilització. Avui, els vehicles d’aquest tipus es poden subdividir en dues categories: els amfibis, amb coixí flexible, i els marins, generalment amb buc rectangular i de parets rígides, les laterals, i mòbils, les disposades a proa i a popa. L’hovercraft amfibi ha tingut, i encara té, importants aplicacions com a mitjà de transport civil, sobretot a la Gran Bretanya, on, per al servei de ferri entre les illes menors i pel canal de la Mànega, s’han creat estacions terminals especials (hoverports) en platges preparades a aquest efecte. Existeixen diversos tipus d’aerolliscador per a transport civil, de diferents dimensions segons la importància de la connexió.

Si el transport naval de passatgers travessa una crisi profunda, cal dir que el transport de mercaderies, en canvi, ha rebut un impuls notable, cosa que ha permès no solament augmentar la capacitat dels vaixells, amb la reducció consegüent del cost, sinó també aconseguir una especialització i una racionalització cada vegada més grans del transport.

Segons la naturalesa de les mercaderies que s’han de transportar, els vaixells es poden subdividir en vaixells destinats al transport de càrregues a granel, tant sòlides com líquides; vaixells destinats al transport de càrregues genèriques, i vaixells destinats al transport de grans unitats de càrrega.

Pertanyen als vaixells de transport de càrregues a granel: les embarcacions de grans dimensions, construïdes per al transport de grans quantitats de mercaderies, com per exemple els vaixells per al transport de productes líquids (petroliers i superpetroliers de fins a 550 000 TRB), els vaixells cisterna per al transport de productes químics o alimentaris (fins a 200 000 TRB) i els vaixells cisterna per al transport de gas. D’altres vaixells per a productes a granel poden transportar al mateix temps i indistintament materials secs o càrregues líquides. Paral·lelament, s’ha produït l’especialització i l’automatització de les instal·lacions utilitzades per a la càrrega i la descàrrega, la qual cosa ha abaratit molt el transport.

En general, els vaixells de càrrega no s’han apuntat a la cursa del gegantisme, de la qual els petroliers són els reis, ja que la capacitat de càrrega bruta d’aquestes embarcacions no supera generalment les 20 000 t. A més, aquesta mena de vaixells tenen una gran flexibilitat d’ús, atès que poden transportar indistintament tant productes a granel secs com unitats de càrrega.

Els vaixells destinats al transport de grans càrregues constitueixen una fita significativa del procés d’especialització que s’ha produït en el transport marítim, ja que permeten realitzar l’anomenat “transport intermodal”. Pertanyen a aquesta categoria els vaixells portacontenidors, en què les unitats de càrrega estandarditzades (contenidors) es poden transportar fàcilment del vaixell al ferrocarril o el camió. D’aquesta manera, les mercaderies gaudeixen d’una major protecció durant els viatges, i les operacions de càrrega i descàrrega resulten més senzilles i ràpides. Els nous models poden transportar més de 2 000 contenidors. Són de concepció recent els vaixells portabarcasses, que permeten carregar i descarregar, independentment de l’existència d’un port, les barcasses que aprofiten canals i rius navegables per a unir el rerepaís i la costa.

Per als transports costaners i per a rutes curtes han tingut una notable difusió els vaixells roll on/roll off, semblants als transbordadors, però dotats de més cobertes. Hi és possible l’entrada i la sortida autònoma de qualsevol tipus de vehicle o de càrrega que tingui rodes (trens, remolcs, vehicles comercials o cotxes particulars). Aquest sistema no exigeix dotacions portuàries especials, i per tant es pot utilitzar per a unir ports amb una estructura mínima. Es poden incloure en aquesta categoria també els transbordadors, els nivells inferiors dels quals es destinen a la càrrega de vehicles o mitjans ferroviaris (ferry-boat), mentre que als superiors s’allotgen els passatgers. Aquests vaixells no superen normalment les 10 000 TRB.

Per a acabar aquest capítol, val la pena esmentar altres mitjans de transport marítim. Existeix un nombre rellevant de vaixells que no són pròpiament mercants i que fan serveis específics, com els remolcadors, els trencaglaços o les embarcacions de pesca, entre d’altres.

Els remolcadors són unitats equipades per a efectuar operacions de remolc de vaixells als ports, al llarg dels rius o a mar oberta. La característica distintiva dels remolcadors són l’elevada potència motriu i, per tant, la seva gran capacitat de tracció. Un tipus especial de remolcador és el d’alta mar, equipat per a fer grans remolcades a través dels oceans i operacions de salvament i d’extinció d’incendis.

Els vaixells trencaglaç s’encarreguen de mantenir obertes al trànsit les zones de mar o riu cobertes de glaç. Les característiques peculiars del trencaglaç són el buc excepcionalment robust i l’elevada potència motriu. El 1957 el trencaglaç soviètic Lenin (16 000 t de desplaçament) va ser, després del submergible nord-americà Nautilus, la primera unitat de superfície accionada per propulsió nuclear.

Els pesquers són embarcacions de dimensions molt diverses, utilitzades per a la pesca marina. Avui, al costat de les barques tradicionals, existeixen pesquers dotats d’equips tècnics molt sofisticats. N’hi ha que estan preparats per al tractament del peix, la refrigeració i fins i tot la congelació a bord (vaixells factoria o congeladors), els quals poden passar llargues temporades en alta mar (pesquers d’altura).

Cal recordar també, a més de les embarcacions esportives (motos aquàtiques, iots i vaixells de vela de tota mena) que solquen els mars, els vaixells amb funcions especials, com els cablers o els posatubs, preparats per a estendre cables submarins de comunicacions intercontinentals o per a muntar gasoductes o oleoductes.

Els submergibles mereixen un capítol a part. El submergible és un vaixell (sovint un vaixell de guerra) per a la navegació de superfície que pot fer recorreguts subaquàtics; en canvi, el submarí navega preferentment sota l’aigua. El submergible, doncs, molt esquemàticament, es pot considerar constituït per un doble buc, un d’extern per a assegurar l’hidrodinamisme, i un altre d’intern, prou resistent per a suportar les pressions de les profunditats. Entre els dos bucs se situen les cambres d’immersió, les quals, emplenades o buidades, permeten la immersió i l’emersió respectivament. A més, el submergible normalment posseeix una torreta, el suport per als periscopis, els instruments electrònics, el schnorchel (aparell per a la ventilació i la descàrrega dels motors dièsel), les antenes de ràdio i el radar. La propulsió dels submergibles i els submarins pot ser dièsel i nuclear. També existeixen submergibles per a usos civils. En aquest cas, solen tenir una forma esfèrica, i són utilitzats per a treballs subaquàtics de manteniment de les estructures submergides o per al control de les operacions de prospecció petrolífera. Amb finalitat científica s’utilitzen submergibles dotats d’equips especials, que sovint incorporen veritables laboratoris d’assaig.

Transports fluvials

Les embarcacions destinades a solcar les aigües interiors difereixen sensiblement de les marítimes per les dimensions reduïdes tant de l’obra viva com de l’obra morta, imposades pels fons baixos de les aigües interiors i els ponts freqüents. D’altra banda, l’absència de grans pertorbacions als rius assegura prou estabilitat fins i tot a les embarcacions de calat limitat. Per a la navegació fluvial és essencial una gran capacitat però poc calat, per la qual cosa es construeixen embarcacions que tenen una relació eslora/calat força elevada. Les eslores d’aquestes embarcacions normalment són bombades, però acostumen a ser d’eslora recta les que han de recórrer canals plens de rescloses.

Les embarcacions destinades al transport fluvial han sofert els darrers anys una enorme transformació, que ha permès explotar al màxim les possibilitats ofertes pels cursos d’aigua. Progressivament, s’han modificat els tipus d’embarcació per augmentar-ne la capacitat i, per tant, la rendibilitat. Avui s’està imposant un nou sistema de navegació que ha determinat la desaparició de les barcasses remolcades i la substitució gradual dels automotors fluvials. Aquest nou sistema, que consta d’una embarcació propulsora que empeny algunes barcasses, ofereix nombrosos avantatges, com la utilització continuada i intensiva de l’impuls, la possibilitat de formar “trens” que poden transportar milers de tones de mercaderies, la maniobrabilitat i el caràcter econòmic del transport.

Determinades exigències han portat a la realització d’embarcacions mixtes marítimes i fluvials que, en adequar-se alhora a les necessitats de tots dos tipus de navegació, permeten el cabotatge entre els ports marítims i els situats als rius.

A causa de la seva particular configuració urbanística, en què l’aigua i els canals tenen un paper fonamental en la vida econòmica i ciutadana, Venècia, però certament també Amsterdam i Bruges, a més d’algunes ciutats asiàtiques, té un tipus de trànsit aquàtic molt característic. El servei públic de transports i el de seguretat (per exemple els bombers, la policia o les ambulàncies) se serveix de motonaus i vaporetti. En aquests indrets, la motorització dels particulars també es basa en bona part en les embarcacions, com poden ser les góndoles venecianes, les falugues que solquen el Nil o els sampans xinesos.

Els transports aeris

El progrés tecnològic, d’una banda, i el desenvolupament econòmic a partir de mitjan segle XX, de l’altra, han afavorit que el mitjà aeri representi cada cop més una forta competència per als altres mitjans de transport. El perfeccionament dels aliatges lleugers i dels sistemes propulsors ha permès augmentar la velocitat, la capacitat, l’autonomia i la seguretat dels avions, i ha reduït els costos operatius i, per tant, el preu del transport. L’augment del turisme i de la mobilitat general de la població occidental, juntament amb la necessitat de viatges cada vegada més ràpids i segurs, la demanda dels quals s’ha disparat en les últimes dècades, ha fet del transport aeri un element fonamental de la vida econòmica de cada país.

Els mitjans aptes per al transport per aire de mercaderies o persones s’anomenen genèricament aeronaus. Des d’un punt de vista tècnic, se’n poden identificar dues grans categories. D’una banda, hi ha els aeròstats, més lleugers que l’aire, que s’aguanten per efecte de l’impuls aerostàtic, i de l’altra, els aerodines, més pesants que l’aire, que s’aguanten per efecte de forces aerodinàmiques. A partir d’aquestes dues grans categories es fa encara una altra subdivisió, basada en la presència o no de motor. Així, entre els aeròstats, es distingeixen els globus aerostàtics i els dirigibles, mentre que els planadors, els avions i els helicòpters pertanyen al grup dels aerodines.

Els aeròstats

Els aeròstats són vehicles que es mantenen suspesos a l’espai aeri gràcies a l’impuls produït per gasos més lleugers que l’aire o per aire calent continguts en grans “bosses” flexibles o semirígides.

El baló o globus aerostàtic és constituït per un embolcall flexible, sovint esfèric o piriforme, però que pot adoptar les formes i les presentacions més fantasioses, del qual penja la barqueta on s’allotgen els passatgers i des de la qual s’acciona un cremador destinat a l’escalfament de l’aire que conté el baló. L’aire calent del globus, com que és més lleuger que l’exterior, té tendència a pujar i aquest impuls que exerceix cap amunt s’aprofita per a enlairar l’artefacte del terra i per a mantenir-lo “surant” a l’aire. La quantitat de calor proporcionada permet determinar l’altura desitjada, mentre que la direcció de l’aparell és a càrrec dels corrents d’aire, ja que el baló no té motor.

Els globus s’utilitzen en importants empreses científiques, en exhibicions aèries i en curses esportives, en què es realitzen travesses llargues i arriscades. Sense tripulació, el globus s’utilitza com a sonda atmosfèrica, i els models de dimensions relativament petites es fan servir en meteorologia per a determinar la velocitat del vent en altura.

En canvi, en el dirigible, el sosteniment és garantit per la presència, en el buc, d’un gas més lleuger que l’aire. El buc és de forma afuada, rígid, semirígid o flexible, i incorpora motors i dispositius que garanteixen la governabilitat de l’aparell. Fins els anys trenta, aquests ginys van tenir una gran difusió, ja que, tot i no ser gaire ràpids, oferien comoditat, una notable capacitat de transport i una gran autonomia de vol, que permetia fins i tot viatges transoceànics. Després d’alguns accidents gravíssims, causats bàsicament per l’incendi del gas de propulsió (l’hidrogen, que és altament inflamable), l’ús del dirigible va ser pràcticament abandonat. Avui, aquestes aeronaus s’usen gairebé exclusivament amb finalitats publicitàries, però cal remarcar que s’estan fent estudis sobre altres possibles aplicacions, ja que la utilització de gasos inerts (per exemple, l’heli) en fa un mitjà segur i fàcil d’utilitzar, que no necessita grans infraestructures per a l’enlairament ni l’aterratge.

Els avions

Navegació aèria amb sistemes INS, que permet desviacions per punts intermedis (W) del rumb fixat (B), causades per eventualitats sorgides durant el vol (A).

ECSA

Des de fa algunes dècades, l’aparició de nous sistemes de propulsió, com les turbines de gas en substitució dels vells motors de pistons, ha transformat l’aviació. Avui, avions cada cop més potents solquen els cels despertant l’admiració de tothom. Però, com és, de fet, un avió? Comencem per descriure’l en quatre paraules. Un avió és un vehicle d’ala fixa, de sosteniment aerodinàmic, i dotat d’un motor propulsor. També molt esquemàticament, un avió es pot subdividir en cinc òrgans principals: les ales, el buc, els empenatges de cua, el tren d’aterratge i el grup propulsor.

Les ales d’un avió són els elements que n’asseguren el sosteniment a l’aire i en garanteixen l’estabilitat necessària mitjançant uns òrgans mòbils situats a l’extrem posterior del seu perfil (alerons). La forma i la geometria de l’ala varien notablement segons les característiques aerodinàmiques que es vulguin obtenir. En els avions de poca velocitat de vol, les ales formen un angle relativament obert, mentre que els avions de vol supersònic tenen angles molt més aguts o ales en forma de delta. En alguns aeroplans militars també s’han aplicat ales de “geometria variable”, és a dir, amb una obertura que es regula segons la velocitat.

El buc, o fuselatge, de l’avió constitueix l’estructura portant de l’aparell. Al seu interior hi ha la cabina de pilotatge i els recintes destinats al transport dels passatgers o la càrrega de mercaderies. En els avions de passatgers, a causa de l’altura, cal efectuar la pressurització de les cabines ocupades pels pilots i el passatge, per tal de mantenir constant una pressió interna, superior a l’exterior, estable i segura per a l’organisme humà. La forma del fuselatge és molt important, ja que ha d’oferir la menor resistència aerodinàmica possible i alhora ha de permetre una capacitat de càrrega elevada.

Els empenatges de cua són els elements equilibradors, situats a la part posterior de l’avió, destinats a l’estabilitat longitudinal i transversal de l’aparell. Normalment són constituïts per dos plans horitzontals (estabilitzadors), on es munta el timó de profunditat, i la deriva (superfície vertical, perpendicular als estabilitzadors), on es disposa el timó de direcció.

El tren d’aterratge, o, més concretament, els òrgans que permeten l’envol i l’aterratge, és un conjunt d’estructures resistents, fixades al buc de l’aparell, amb rodes sovint replegables. Les característiques del tren i el nombre i la dimensió de les rodes varien notablement segons la utilització i les prestacions de l’avió. Per exemple, en els hidroavions, aparells que s’envolen des de l’aigua, on també amaren, el tren és substituït per flotadors allargats o bé la flotabilitat és garantida per la mateixa configuració especial del buc.

Pel que fa al grup propulsor, el motor de l’avió té la missió d’imprimir a l’aeronau una velocitat tal que equilibri el pes i un esforç de tracció igual i contrari a la resistència que oposa l’aire (vegeu “Com vola un avió”). Bé que la varietat de propulsors és molt gran, tots es basen en el mateix principi d’acció i reacció per a obtenir l’impuls necessari perquè l’aparell avanci. En tots els casos, l’aire és captat per davant, s’accelera i surt empès per darrere.

Els motors aeronàutics es poden classificar principalment en tres grans grups: els motors generadors de potència mecànica, que originen la força propulsiva mitjançant una hèlix accionada pel motor (motors alternatius i de turbohèlix); els motors generadors d’empenta, que creen directament la força propulsiva (turbopropulsor i motors coet), i els motors compostos, que són generadors de potència mecànica i al mateix temps d’empenta (turbofan).

Els propulsors d’hèlix se solen utilitzar en aeroplans petits o en avions amb velocitats màximes inferiors als 700 km/h. Per a velocitats superiors, s’usen generalment motors de turboreacció o turbofan (amb un gran ventilador frontal que proporciona un flux secundari d’aire i una empenta afegida), amb els quals s’han obtingut notables reduccions de consum i soroll. La posició dels grups propulsors respecte del buc i el pla alar pot variar molt, segons el tipus i el nombre de motors utilitzats.

Cada avió es completa amb una sèrie de dispositius i accessoris que depenen de l’ús que es faci de l’aparell. A la cabina del pilot es concentren els comandaments, els aparells de ràdio i de navegació, els instruments de control de vol i de les diferents instal·lacions de l’aeronau. Generalment, aquests dispositius s’agrupen tots de manera ordenada per tal que l’accés i el maneig sigui fàcil.

Quan els pilots són dos, els llocs de pilotatge es poden disposar en tàndem o, més generalment, de costat, disposició que permet compartir en part els instruments, ja que en els avions grans de diversos motors les maniobres de vol resulten tan complexes que cal preveure, almenys en algunes fases, la intervenció simultània de dos pilots.

L’avió, més que cap altra màquina, ha patit grans transformacions des de la seva aparició i se n’ha modificat molt tant la configuració general com la dels components. Sovint, però, s’han recuperat, bé que amb solucions aerodinàmiques i estructurals noves, configuracions ja provades i inicialment rebutjades.

Classificació dels avions

Els avions es poden subdividir segons l’ús (civil o militar), el nombre de propulsors (monomotor, bimotor o plurimotor), el tipus de propulsor (hèlix, turbohèlix o turboreactor, entre d’altres) o el nombre d’ales (monoplans, biplans o pluriplans).

Una altra classificació important es basa en els espais que calen per a l’envol i l’aterratge. Així, tindrem els avions d’envol llarg (CTOL, de les inicials de l’expressió anglesa Conventional Take Off and Landing, és a dir, “envol i aterratge convencionals”), que constitueixen la major part dels avions utilitzats actualment amb finalitat turística i comercial; i els avions d’envol curt (STOL, Short Take Off and Landing), els quals, com que poden aterrar i envolar-se en pistes molt curtes (300-600 m), requereixen infraestructures de terra molt més reduïdes. Aquestes aeronaus s’utilitzen sobretot per a comunicacions entre distàncies curtes i mitjanes i on no hi ha aeroports de grans dimensions que puguin acollir avions convencionals. També hi ha avions d’envol vertical (VTOL, Vertical Take Off and Landing), que poden envolar-se o aterrar sense necessitat d’una pista. Mentre que els avions STOL (com els CTOL) utilitzen les ales i els òrgans de govern per al sosteniment, el control i la maniobra en totes les fases de vol, els avions VTOL, en envolar-se i aterrar sense cap pista, fan una fase de vol anomenada de “transició”, en la qual s’utilitzen sistemes operadors auxiliars (hèlixs, ventiladors o rotors), que són substituïts tot seguit pels òrgans tradicionals de sustentació i propulsió. Els avions VTOL i STOL, per tant, són essencialment diferents entre ells i, consegüentment, també ho són els costos operatius i les infraestructures requerides.

Dit això, donem una ullada als diversos tipus d’avió civils i militars més usuals en l’actualitat. Entre els avions civils, són monomotors o bimotors els petits avions de turisme, generalment encara amb motor d’hèlix, però sovint també d’altres tipus. Un dels més comuns en l’aviació general és el que té capacitat per a 6-12 llocs, que de vegades és anomenat executive, perquè és destinat sobretot a viatges de negocis de directius d’empreses. Entre els avions comercials, que poden assolir velocitats elevades de creuer a una altura de 8 000-10 000 m, destaca l’anomenat commuter, destinat a trajectes curts d’enllaç i a les rutes secundàries de la xarxa aèria. Es tracta generalment de biturbohèlixs, amb una capacitat per a 20-30 places. Hi ha també els avions de línia més grans, molts dels quals disposen de dos o quatre turbojets i, els més recents, de dos, tres o quatre turbofans disposats sota les ales, als costats del buc o prop de la cua.

En l’àmbit de l’aeronàutica comercial, segons les distàncies dels trajectes, els serveis aeris es poden classificar en tres nivells. Així, es distingeixen els vols intercontinentals o continentals (primer nivell), els de caràcter local (segon nivell) i els regionals (tercer nivell). Per a les comunicacions de llarga distància, s’utilitzen avions de reacció que poden transportar 300-400 passatgers o unes 100 t de mercaderies (avions de càrrega) a una velocitat d’uns 900 km/h.

Per a les connexions continentals i nacionals se solen utilitzar avions amb una capacitat de 200-300 places. També s’han posat en funcionament vols regulars entre ciutats que disten pocs centenars de quilòmetres (vols domèstics), amb avions que poden transportar entre 50 i 100 passatgers. El 1976 van començar a funcionar per al servei transoceànic avions de línia supersònics, com el Concorde i el Tupolev, que poden assolir velocitats superiors als 2 000 km/h, amb una capacitat de 150 persones. Però aquests avions no han tingut l’èxit esperat, tant per l’elevat cost operatiu com per la contaminació acústica i atmosfèrica produïda. Els avions d’ús especial són els destinats al transport de càrregues molt voluminoses o a usos agrícoles, per a fumigar amb insecticides des de l’aire. En general, es tracta d’aparells lents, de fàcil pilotatge i amb baix cost de manteniment.

Una solució intermèdia entre l’avió i l’helicòpter és l’anomenat avió convertible, un aparell dotat d’un motor amb grans hèlixs que permeten l’envol i l’aterratge verticals (com passa amb els helicòpters). Durant el vol, els motors giren 90°, a vegades acompanyant tot el pla alar, i funcionen de la mateixa manera que els propulsors de turbohèlix convencionals.

Pel que fa als avions militars, després d’un període d’incertesa causada pel desenvolupament dels míssils, han tornat a adquirir importància els caces bombarders i els bombarders estratègics. El caça, en totes les seves variants, com a interceptor, bombarder lleuger o caça bombarder pròpiament dit, pot tenir un sol motor o dos, però generalment en té dos quan es requereixen determinades prestacions, mentre que els propulsors poden estar disposats de costat o l’un sobre l’altre. L’avió de bombardeig estratègic típic té les ales de geometria variable per a facilitar la penetració a cotes baixes i assolir grans velocitats en altura. A més, pot resseguir, a molt poca altura i a gran velocitat, les ondulacions del terreny i, així, despistar els radars enemics, que també pot confondre electrònicament.

Els avions militars més pesants són les grans aeronaus de bombardeig, els avions cisterna o els de reconeixement de llarg abast. Incorporen quatre, sis o fins i tot vuit motors, generalment suspesos o encastats a les ales.

Els avions embarcats en vaixells portaavions han de tenir unes característiques determinades, ja que necessiten un tren d’aterratge especial i reforçat, capaç de suportar fortes estrebades. A més, en alguns casos, han de tenir ales oportunament replegables per poder-se encabir sota la coberta del vaixell.

Els avions especials d’ús tàctic són els observadors, els avions de connexió entre els diferents comandaments militars i els de transport de materials i evacuació de ferits. Aquests avions, que operen a prop de la línia de combat, han de tenir com a característica comuna la possibilitat d’envolar-se i aterrar en espais limitats. Actualment, els constructors aeronàutics inverteixen grans esforços en aquest camp, on l’helicòpter o l’avió convertible fan la competència a l’avió, per a fabricar aparells que responguin cada cop més a aquestes exigències.

Altres avions d’ús especial són els dotats de radar d’observació; generalment són avions de transport adaptats mitjançant la instal·lació de grans antenes, dins de carenats. Els antisubmarins són també avions específics, amb una gran autonomia i equips sofisticats de radar de detecció i aparells especials de recerca electrònica submarina.

Un cop acabat aquest repàs sumari dels diferents tipus d’avió, encara volem recordar dos tipus diferents de mitjà de transport aeri: els planadors i les ales delta. Els planadors són avions de llargues ales fixes, que no tenen motor i generalment s’utilitzen amb finalitats esportives i turístiques. Normalment, per a l’envol, són arrossegats per una avioneta, tot i que algunes vegades disposen de petits motors auxiliars a bord. Assolida l’altura volguda, el planador es deixa anar i, gràcies als corrents ascendents, presents en determinades condicions atmosfèriques, no solament pot mantenir-se a una altura concreta, sinó que també pot pujar i planar lentament, en virtut de la seva destacada eficiència aerodinàmica. Avui, amb el desenvolupament de l’enginyeria i la ciència dels materials, s’han estudiat nous components, que s’han assajat i emprat en la construcció d’avions ultralleugers. Els ultralleugers són bàsicament aparells planejadors, però disposen de petits motors. Poden recórrer distàncies llarguíssimes; per exemple, el 1986, el Voyager 7, amb dos tripulants, va fer la volta al món en nou dies seguits sense escales.

L’ala delta és un aparell que pot fer evolucions moderades i llargues planades. El seu origen és l’evolució d’un estel ideat el 1951 per un tècnic de la NASA. La idea es va desenvolupar i experimentar els anys seixanta per a diverses aplicacions, però sense continuïtat. L’èxit de l’ala flexible té relació amb l’aplicació esportiva, inicialment com un gran estel arrossegat per un motor i després, de manera del tot independent, com a avió molt lleuger, susceptible de ser posat en marxa i pilotat per l’ésser humà sense més mitjans que la seva força i una bona coordinació general.

L’ala delta es compon d’un bastiment de tubs d’aliatge lleuger, una superfície portant generalment de teixit sintètic i una barra de control en forma de trapezi, també d’aliatge lleuger. L’aparell es pilota modificant la posició relativa del cos respecte de la barra de control. Així, empenyent-la endavant, es desplaça el pes enrere, i per tant l’ala delta s’alenteix. Passa al contrari si s’atreu la barra cap al cos. Per a virar n’hi ha prou a desplaçar lateralment el cos cap a la part envers la qual es vol girar.

També s’han fet versions modernes d’ala delta amb motor, però el vol lliure acompleix l’aspiració humana de solcar l’aire com els ocells. És un esport de risc controlat sempre que es domini la tècnica de pilotatge, es realitzi amb prudència i es conegui prou bé la meteorologia de la zona on es practica.

Els helicòpters

L’helicòpter és un giroavió, la sustentació del qual és garantida essencialment per un o més rotors que també fan la funció de propulsors. No necessita pistes, ja que es pot enlairar verticalment des de plataformes de dimensions reduïdes, realitzar un vol estacionari, desplaçar-se lateralment i cap enrere, i arribar a indrets inaccessibles per a altres aeronaus. Aquestes qualitats expliquen el gran desenvolupament que l’helicòpter ha tingut a partir dels anys cinquanta, tant en el camp civil com en el militar, després d’un llarg període d’estancament, malgrat la dedicació i la inventiva de nombrosos pioners.

Alguns helicòpters tenen més d’un rotor, generalment dos, cas aquest en què roden en sentit contrari. Els propulsors adoptats són motors alternatius en els models més petits, mentre que en els més grans s’està imposant la propulsió mitjançant motors de turbina, que proporcionen millors prestacions. En els helicòpters més moderns, la capacitat de transport iguala o supera el pes de l’aparell. També existeixen helicòpters amb tres rotors de sentit invers que s’intersequen; amb dos rotors inversos, muntats a diferent alçada, i amb dos rotors inversos, situats als extrems de dos braços on també hi ha instal·lats els motors. El pilotatge d’un helicòpter, bé que en conjunt no resulta més complicat que el d’un aeroplà, presenta dificultats específiques, sobretot en el vol vertical i en el vol lent. L’helicòpter és menys estable que un aeroplà, a causa dels moviments del rotor, que tendeixen a amplificar els de la màquina. D’això, se’n deriva que el pilot hagi d’intervenir amb accions de control més ràpides que en un avió.

Si bé l’helicòpter no pot competir amb l’avió en velocitat i autonomia ni pot tenir costos d’exercici més baixos constitueix, amb tot, un mitjà insubstituïble sempre que calgui arribar ràpidament a zones inaccessibles i aterrar-hi.

L’helicòpter ha esdevingut un mitjà amb una gran varietat d’aplicacions, tant civils com militars, experimentades a bastament. Entre els usos civils, poden esmentar-se les comunicacions en recorreguts curts, el transport de persones, la vigilància de boscos i costes o el salvament a la muntanya. És remarcable el seu ús com a grua voladora, i amb aquesta funció s’han construït aparells gegantins amb capacitat de càrrega d’unes 20 tones. L’helicòpter s’utilitza molt també en l’àmbit militar, fins al punt que la majoria d’exèrcits s’han proveït, els últims anys, de grans unitats operatives integrades només per helicòpters de diferents tipus i prestacions.