Por qué las montañas rusas son tubos

Si preguntas por qué la vía de una montaña rusa es un tubo, la respuesta habitual es que el tubo es muy resistente.

Es verdad, pero no es la razón principal, y creo que confundirla nos hace perdernos lo más interesante de esta industria. La vía es tubo, sobre todo, porque el tubo es barato de fabricar en cualquier taller del mundo. Y esa decisión de coste, tomada hace sesenta años, ha moldeado el aspecto de todas las montañas rusas que has visto en tu vida.

Esta es la primera pieza de una serie sobre la estructura de las montañas rusas, que es la parte que menos se cuenta y donde más ingeniería real hay. Y arranca con una idea que llevo tiempo dándole vueltas desde mi propio oficio: de todos los elementos de una atracción, la vía es el más susceptible de industrializarse. Concentra muchísimo material y muchísima mano de obra, soldadura, tornillería y utillaje. Y donde hay mucho material y mucha mano de obra, hay una presión enorme por estandarizar y abaratar. Mi tesis es que la historia entera de las montañas rusas se puede leer con esa lente, y que cada fabricante ha librado su propia guerra particular entre abaratar la fabricación y cumplir lo que le piden: más alta, más rápida, más larga.

1959: el problema que obligó a inventar el tubo

Antes de 1959 las montañas rusas eran de madera, con una vía formada por capas de tablones apiladas y una tira de acero encima. Ese sistema tiene un límite geométrico duro: no puedes doblar un emparedado de madera en un radio pequeño.

El problema se lo encontró de frente Arrow Development, un pequeño taller mecánico fundado en 1946 en Mountain View, California, cuando Disney les encargó una atracción de trineos dentro de una montaña a escala. Ed Morgan y Karl Bacon entendieron que la vía convencional no se podía curvar en un radio lo bastante cerrado para caber ahí dentro, y desarrollaron una alternativa: acero tubular, que sí se podía curvar con precisión (National Inventors Hall of Fame, Wikipedia). Así nació, en el Matterhorn Bobsleds de Disneyland, la primera montaña rusa del mundo con vía de acero tubular.

De paso tomaron otra decisión que también sigue vigente: ruedas de poliuretano, más silenciosas que las de acero y con menos fricción que las de goma.

Fíjate en que el tubo no entró por resistente. Entró porque era la única forma de conseguir la geometría que hacía falta. La resistencia vino de regalo. Y a partir de ahí, el tubo se quedó por una razón distinta a las dos anteriores, que es la que de verdad me interesa.

Las tres partes que hay que aprender a distinguir

Antes de seguir hay que deshacer un lío de vocabulario, porque cuando la gente dice «la vía» está mezclando tres cosas que son muy distintas entre sí, se fabrican distinto y cuestan distinto:

Los paralelos: los dos raíles por los que ruedan las ruedas. Son casi siempre tubo redondo.
El espinazo: el elemento central que va por debajo y que aguanta de verdad la flexión y la torsión del conjunto. Puede ser un tubo grande, un cajón cerrado o una celosía.
Los travesaños: la chapa o las costillas que unen los paralelos con el espinazo y mantienen la geometría.

Esta tercera parte es la que más ha cambiado y la que mejor delata la época y el fabricante de una atracción. La chapa de unión de una SLC de los noventa no se parece en nada a la de una B&M ni a la de una Intamin moderna. Si algún día quieres jugar a identificar fabricantes mirando la vía, no mires el tubo: mira las costillas.

Por qué gana el tubo redondo: la razón que casi nadie cuenta

Aquí va el argumento que a mí me parece el bueno, y que viene de ver talleres, no de leer catálogos.

El tubo redondo se fabrica partiendo de chapa plana que se compra en bobina, directamente de la acería. Eso es de lo más barato que existe en la industria del acero: comprar bobina al por mayor. Luego cortas en taller, curvas y sueldas hasta cerrar el tubo. Y esa soldadura de cierre es recta, que es la más fácil y la más barata que se puede hacer, y se hace en taller, cómodo, con las máquinas al lado, y no en obra colgado de una grúa.

Después, curvar, girar, plegar o aplastar ese tubo es barato y fácil con maquinaria estándar que ya existe en cualquier parte. No hay que fabricar máquinas especiales para esto.

Y esa es la clave competitiva de verdad: todo este trabajo se podría hacer en cualquiera de los talleres de estructura metálica con los que trato a diario, porque las máquinas ya están ahí y lo único que cambia es el diseño. Una ingeniería puede encargarle la vía a un taller y, si ese no puede, al de al lado, sin tener que buscar un proveedor especializado en montañas rusas. Está tan estandarizado que se podría fabricar aquí en Asturias sin que esto sea una zona con ninguna tradición en el sector.

Un apunte terminológico antes de seguir, porque genera confusión: en la industria, el tubo cuadrado también es un tubo. No todos los tubos son iguales ni cuestan lo mismo, y conviene no meter en el mismo saco un tubo cuadrado corriente de catálogo con una sección compleja hecha a medida.

Y después, sí, la razón estructural

Una vez elegido por coste, resulta que el tubo redondo además es excelente para lo que se le pide. La sección circular es la más eficiente frente a torsión, que es justo el esfuerzo dominante en una vía que rueda, gira e invierte constantemente. Las secciones rectangulares suelen ser menos rígidas a torsión que las circulares, sobre todo cuando la relación entre sus lados se aleja del cuadrado (SteelMath).

Y ser hueco no es una renuncia, es una ventaja: como la tensión de torsión es nula en el centro y máxima en la superficie, el material del núcleo de una barra maciza está prácticamente de adorno. A igualdad de masa, un tubo con relación de diámetros interior/exterior de 0,7 tiene un momento polar de inercia 2,92 veces mayor que el de una barra maciza (SteelMath). Es decir, resiste casi tres veces mejor la torsión pesando lo mismo.

Hay una tercera ventaja que solo se aprecia mirando el tren: al ser igual por todas sus caras, el tubo redondo permite hacer maravillas con las ruedas. Las ruedas de una montaña rusa apoyan por arriba, por debajo y por los lados, y en un tubo redondo todas encuentran la misma superficie con la misma geometría, venga por donde venga el esfuerzo. En una sección con esquinas eso se complica muchísimo.

Barato de fabricar, óptimo a torsión y amable con las ruedas. Difícil competir con eso.

El espinazo: dónde cada fabricante enseña la patita

Si los paralelos son casi siempre tubo redondo, el espinazo es donde los fabricantes se diferencian de verdad, y donde se ve mejor el conflicto entre abaratar y rendir.

Los clásicos, Arrow y los Vekoma antiguos, montan un espinazo tubular con travesaños. B&M es el caso opuesto: su marca de la casa es un cajón cerrado, esa viga rectangular grande y limpia que se reconoce a distancia.

Mi lectura es que el cajón soldado de B&M tiene que ser de lo más caro que hay, por dos motivos que van juntos: la cantidad de soldadura que lleva y las necesidades de cálculo que impone. A cambio es razonable pensar que gane en otras cosas, quizá comportamiento frente a resonancia, quizá reparabilidad, y eso merece un análisis propio que haremos más adelante en esta serie.

Lo que sí quiero desmontar es un tópico muy repetido: que la suavidad legendaria de B&M viene del cajón. No lo creo. Para mí la suavidad viene fundamentalmente de dos sitios, del trazado de la vía y del tren, y no de la sección del espinazo. La mejor prueba indirecta es lo que ya contamos en el perfil de Vekoma: sus SLC eran incómodos por el tren y el sistema de sujeción, no por la vía, y cuando cambiaron el tren la misma atracción dejó de golpear. La sección del espinazo no había cambiado.

Soldar o atornillar: el corazón del asunto

Una montaña rusa es una estructura sometida a millones de ciclos de carga, que es exactamente el escenario donde manda la fatiga y donde las uniones son el punto crítico. Así que la pregunta de qué se suelda y qué se atornilla no es menor.

La regla económica es simple y no tiene discusión: soldar en obra siempre es más caro. Atornillar es rápido y barato. Por eso el reparto está claro en el proceso real de construcción: las secciones se fabrican en taller, con la vía y sus soportes ya soldados, y una vez en el parque se izan con grúa, se deslizan los extremos de vía para encajarlos y se atornillan a la estructura principal y entre sí (Coaster101).

Pero el coste no lo decide todo. Hay piezas que tienen que ir soldadas y piezas que tienen que ir atornilladas por dos motivos que no aparecen en ninguna hoja de cálculo de fabricación: el transporte y la reparabilidad. Una atracción se fabrica en Países Bajos o en Suiza y se monta en Benidorm, así que la vía tiene que trocearse en piezas que quepan en un camión. Y una atracción vive treinta o cuarenta años, así que hay componentes que tienen que poder desmontarse sin cortar con radial.

Los tornillos no son eternos, y las arandelas de muelle son un cuento

A los veinte años de servicio se ve perfectamente lo que aguanta y lo que no. Hay atracciones que tienen que cambiar componentes. Y los tornillos no son perfectos: se pueden estirar. Por eso, si te fijas la próxima vez que estés en la cola de una montaña rusa, verás que los tornillos van marcados con una raya de pintura entre la tuerca y la pieza. No es decoración: es para que un operario detecte de un vistazo si esa tuerca ha girado.

Y aquí va una cosa que a mí me llamó la atención observando estructuras reales: no se ven arandelas de presión, las de muelle partido de toda la vida. Sospechaba que era porque son un fake, y resulta que no es una manía mía, está documentado por quien menos discute de estas cosas. El Fastener Design Manual de la NASA dice que la arandela helicoidal de muelle actúa como muelle solo mientras aprietas, pero cuando el tornillo está apretado del todo ya está plana, es equivalente a una arandela plana maciza, y su capacidad de bloqueo es inexistente (NASA Reference Publication 1228).

Lo que sí se ve siempre, y es lo que funciona, es tuerca y contratuerca.

El salto moderno: dejar de curvar para empezar a cortar

Aquí es donde mi tesis industrializadora deja de ser una intuición y se ve con los ojos.

La vía tubular clásica se fabricaba calentando y curvando tubo de acero hasta darle la forma exacta. Es un proceso que funciona, pero es caro, depende mucho del oficio del operario y es difícil de automatizar. Pues bien, las técnicas modernas van justo por el lado contrario: fabricar el raíl soldando piezas planas cortadas a medida, sin calentar ni curvar nada (Coaster101).

Es exactamente el movimiento que uno espera de una industria que quiere abaratar: eliminar el proceso caro que depende de una persona con oficio, y sustituirlo por corte y soldadura, que es lo que una máquina hace sola y sin quejarse. Hoy se cortan tubos redondos y cuadrados pesados con láseres de tubo de cinco ejes, con tolerancias del orden de la centésima de pulgada.

Cambia el resultado también: una vía formada por facetas planas soldadas no es geométricamente idéntica a una curvada en caliente. La industrialización no es neutra, deja huella en el producto.

La industrialización llevada al extremo: vender vía por metros

Si alguien quiere ver hasta dónde llega esta lógica, el ejemplo perfecto es Rocky Mountain Construction. En 2009, el diseñador Alan Schilke desarrolló para ellos la vía I-Box, una vía de acero pensada específicamente para sustituir la vía de madera de montañas rusas antiguas sin tirar la estructura (Coasterpedia, RMC). La primera fue New Texas Giant, en Six Flags Over Texas.

Pero lo verdaderamente revelador es su producto 208 ReTraK, fabricado en su planta de Hayden (Idaho). Se fabrica en acero patinable de grado premium para adaptarse al perfil de la montaña rusa que ya tienes, se instala sobre la estructura existente, y se puede comprar como una mejora pequeña de un tramo problemático, o como una renovación completa. Y el detalle que lo remata: se puede instalar por tramos de sesenta metros o más, e ir añadiendo tramos año tras año (RMC).

Eso ya no es fabricar una montaña rusa. Es vender vía como quien vende metros de tubería de catálogo, con financiación repartida en varios ejercicios presupuestarios. Es la industrialización de la vía llevada a su conclusión lógica: convertir la pieza más cara y más artesanal de la atracción en un producto de catálogo que se compra a plazos.

Donde la industrialización choca con lo que se pide

Y aquí está el conflicto que, en mi opinión, explica casi todo lo que ha pasado en este sector durante sesenta años.

Cada fabricante quiere estandarizar al máximo, porque es donde está el margen. Pero al mismo tiempo el mercado le pide cosas que rompen la estandarización: más alta, más rápida, más larga, capaz de aguantar más viento, con una inversión que nadie ha hecho antes. Cada uno de esos requisitos empuja hacia la pieza especial, el cálculo a medida y el utillaje nuevo. Es decir, hacia lo contrario de abaratar.

Ahí es donde cada marca ha hecho sus propias escaramuzas: sus invenciones, sus ensayos, sus métodos propios, sus soluciones para conseguir lo que le piden sin perder la ventaja industrial. Vekoma resolvió el conflicto llevando la estandarización al extremo y pagándolo en reputación. B&M lo resolvió al revés, con un cajón caro y una fabricación exigente que le compró un prestigio de suavidad que aún dura. RMC lo ha resuelto convirtiendo la reforma en producto.

Ninguna de esas tres es una decisión de ingeniería pura. Las tres son decisiones industriales que se disfrazan de decisiones de ingeniería, y creo que entender eso explica el aspecto de las montañas rusas mucho mejor que cualquier ficha técnica.

Lo que viene en esta serie

Esto es solo la primera pieza. Quedan por delante los temas que de verdad tienen chicha estructural y que merecen su propio artículo cada uno:

La acción del viento, que no solo afecta a la estructura: afecta a la velocidad del tren, y hay casos documentados de trenes que se han quedado clavados por eso.
La cimentación, y el problema del asiento diferencial en una estructura que tiene que mantener la alineación con tolerancias finas.
Fatiga, flexión y pandeo, los tres fenómenos que gobiernan la vida útil de todo esto.
La sensórica, o cómo se vigila hoy una estructura que hace treinta años solo se inspeccionaba mirándola.

Ride Intelligence — análisis de parques temáticos: ingeniería, aforo, economía. Los datos técnicos y las cifras de este artículo están enlazados a su fuente. Las lecturas sobre coste de fabricación e industrialización son mías, apoyadas en mi experiencia con talleres de estructura metálica, y las señalo como tales para que cada cual las juzgue.

👏 Si te ha gustado, compartirlo ayuda a que llegue a más gente. Suscríbete para no perderte el resto de la serie de estructuras, y dime en los comentarios: ¿te habías fijado alguna vez en las rayas de pintura de los tornillos?

📕 Todo este análisis de parques es ahora un libro: «Cómo se diseña un parque temático — ¿Y si fuera en Asturias?». El caso completo de un parque diseñado desde cero, reordenado y ampliado, con las quince atracciones una a una y tres parques reales analizados con el mismo método. En Amazon: https://amzn.eu/d/00rzVzAM