Descubriendo Hyperloop
Tanto si no ha oído hablar aún de ello como si está harto de leer vaguedades publicitarias acerca de este “futurista” medio de transporte, tiene mucha suerte de haber encontrado este documentado post, que posiblemente despeje todas las dudas que puedas tener ... aunque también es posible que te cause una confusión aún mayor respecto a otras cuestiones que seguramente ni te habrías planteado.
El Concepto básico
Podría decirse que la idea “de hyperloop” (que no es nueva en absoluto) consiste básicamente en viajar en cápsulas cilíndricas por el interior de un tubo al que se le ha exraído casi todo el aire, lográndose eliminar (o casi) la resistencia aerodinámica, responsable de la mayor parte del consumo energético a partir de cierta velocidad, pues -como ya sabes- esta resistencia aumenta con el cuadrado de la velocidad.
Con un vacío de tan solo 1mBar (una milésima de la presión atmosférica normal), que es lo que propone Elon Musk en su sintética exposición de la idea, se pueden lograr velocidades casi supersónicas.con gran eficiencia energética (y con menos vacío también). Por otro lado, para disminuir todo lo posible la resistencia al avance de la cápsula, se emplearía un sistema de levitación magnética, como el del tren de juguete de la imagen de abajo, aunque hyperloop tendría muy poco que ver con un tren... y luego explico por qué.
Volar a ras de suelo
A estas alturas ya se ha escrito y hablado mucho de este sistema de transporte, que se haya entre el concepto y la realidad, conocido “genéricamente” como vactrain, promete velocidades casi supersónicas, pues podría llegar a ser incluso tan rápido -o mas- que el desaparecido avión supersónico Concorde, pero -dicen- con el precio de un billete de tren (de alta velocidad y en primera clase, claro) y con servicio (horarios) a la carta ¿Demasiado ambicioso? Seguramente sí, pero aún con todo puede llegarse muy lejos… inspirados con la idea.
La tecnología
Además de la levitación magnética, ya probada en los sistemas Maglev, el vacío es lo que marca la diferencia respecto a cualquier otro “tren” La idea pudo inspirarse en los tubos de correo o muestras que desde mediados del siglo XIX usaban algunas fábricas, laboratorios, hospitales, oficinas de correos o supermercados (todavía hoy). Estos tubos impulsaban los cilindros bien con aire a presión o por vacío, lo cual -imagino- pudo inspirarse a su vez en las cerbatanas con las que los indios Jíbaro (reductores de cabezas) del Amazonas disparaban sus dardos envenenados.
En el caso de los hyperloop o vactrains en general, el “dardo” es una cápsula-vagón en la que se reclinan “cómodamente” los pasajeros. Ésta se impulsará por medio de algún motor lineal de inducción magnética lanzando (acelerando) el cilindro a gran velocidad por el tubo despresurizado. La ausencia de rozamiento por levitación magnética y de resistencia aerodinámica por el vacío permitiría una extraordinaria eficiencia, por lo que podrían alimentarse en gran parte con electricidad de origen renovable.
Algunas diferencias con el tren
Es previsible que resulte inevitable una relativa incomodidad de los viajes, debida a una combinación de factores impuesta por la física del vactrain de alta velocidad. Por un lado, la experiencia puede resultar algo claustrofóbica, quizá no tanto por las reducidas dimensiones del habitáculo como por la necesaria ausencia de ventanas reales (si acaso podrían ser digitales, es decir, virtuales), pues no tiene sentido montar unas costosas ventanas propias de un cohete espacial para ver el interior de un tubo ( y los tubos dificilmente serán transparentes, aunque las imágenes realizadas por ordenador resulten así muy vistosas). Por otra parte, la gran velociad y la imposibilidad de diseñar tramos más o menos rectos, supondrá estar sometidos a aceleraciones importantes, que impedirán en la práctica levantarse de los asientos (aunque no habrá bar, ni posiblemente tampoco baño), e incluso dificultarán beber un refresco o manejar el portátil. En fin, por lo menos el viaje será corto.
¿Demasiado exclusivo?
En lugar de viajar a 1100 km/h (o 4000 km/h, tal como proponen otros fanáticos de la velocidad), lo más probable es que se acabe diseñando para una velocidad “de compromiso” menor, probablemente alrededor de 500 Km/h, para reducir así el radio de las curvas, las pendientes máximas toleradas y el nivel vacío. Otro posible problema: viajar a 4000 km\h - si es a través de zonas horarias- podría crear un Super Jet Lag
En el peor de los casos, será posible alcanzar el objetivo de una velocidad de crucero efectiva algo mayor que la de los trenes de alta velocidad, que pueda competir con los vuelos continentales tanto en precio como en tiempo total (pues el tiempo para embarcar podría ser algo inferior al de los aeropuertos). Y sería más eficiente aerodinámicamente al reducirse sustancialmente la resistencia aerodinámica gracias al vacío parcial. Así lo debieron entender los ingenieros que idearon el Swissmetro, un vactrain subterráneo que conectaría las principales ciudades de Suiza, con un vacío menor que el de hyperloop, más que suficiente para una velocidad máxima de “solo” 500 km/h, en cualquier caso nada mal para un “metro”.
http://www.articlesextra.com/swiss-metro-alps-tunnel.htm
La inversión y el plazo
Si bien cabría argumentar que una inversión así puede resultar desaconsejable o inoportuna, no es ésta la más importante objeción que puede hacerse a la idea de la velociad supersónica. Aún es más difícil de justificar la inversión en el ITER, el proyecto de diseño y construcción del primer reactor nuclear europeo de fusión, a mucho más largo plazo, de exigencias de capital mucho más intensivas, y de resultados mucho más inciertos. Sin embargo, un sistema de transporte con tantos riesgos (hyperloop y las versionaes supersónicas) hace dudar de su idoneidad en algunos casos.
Por otra parte, existen ya otras opciones menos espectaculares pero más asequibles técnicamente, económicas y flexibles, además de inmediatamente realizables, pues ya son perfectamente comercializables. Es el caso de algunos sistemas Personal Rapid Transit, que se adaptan a las distancias interurbanas medias, con velocidades casi equivalentes a las de un tren de alta velocidad, pero con mayor flexibilidad y con servicio casi puerta a puerta. Imagen de abajo
Y si la ventaja respecto a lo trenes de alta velocidad es la mayor rapidez con menor consumo de energía, no deberíamos olvidar la alternativa de los aviones “de hélices”, o más propiamente, de turbohélices, que son muy eficientes en las distancias del orden de hasta 600 km, con un consumo de combustible un 30% inferior al de un reactor, siendo la velociad de crucero para estas distancias prácticamente la misma. Por supuesto, de momento los aviones aún no van a ser eléctricos.
Menos prisas
Aunque los más tecnofanáticos lo vean maravilloso, deberíamos valorar si realmente tanta prisa y tanta exigencia de viaje urgente son un avance, sobre todo si para ello se pretende encapasular a la gente en un estrecho tubo sin ventanas para lanzarla a velociades de vértigo. Quizá habría que plantearse la alternativa de reducir el transporte y las prisas. Menos globalización, menos crecimiento (o ninguno), relocalización de la producción y soluciones que eviten una buena parte de los desplazamientos, como pueden ser la telepresecia (3D, inmersiva).
Quizá fuera preferible tener menos obligaciones de desplazamientos, pero más tiempo libre para viajar -sin tantas prisas-. ¿Para qué querríamos tanta velocidad si no hay prisa por llegar? ¿No es mejor ir en un tren más o menos rápido, en el que puedes mirar el paisaje por la ventanilla? O leer, comer algo, o echar un sueño reparador con el leve “traqueteo” del tren. ¿donde quedarán esos placeres? Desde luego no será lo que se obtenga con la ambiciosa high-tech de hyperloop.
Cuando les entran las dudas respecto a su seguridad (lógico) se plantean que al menos podría servir como transporte de mercancías de volumen mediano y pequeño, sustituyendo al avión en eso, hasta que se verifique su seguridad con algunos miles de kilómetros recorridos. Muy buena idea
Economía
Aunque el concepto de hyperloop, energéticamete hiper-eficiente- pueda llevar a creer que se traducirá en costes de explotación muy bajos, y por tanto en billetes económicos, no ocurrirá lo mismo con la infraestructura necesaria. Aún imaginando que los futuros pasajeros, con espíritu de cosmonauta o pilotos de caza, acepten aceleraciones que a la mayoría nos harían echar la papilla, otra cosa es que para evitar que pierdan el conocimiento tomando curvas a 1100 km/h, el radio de éstas deberá ser baaastante grande, así como pequeños los desniveles, por lo que habrá que excavar muchos túneles y levantar costosos viaductos durante casi todo el trayecto (sobre todo en un país tan accidentado como España). Algunos expertos vaticinan que el precio podría ser similar al del Concorde, cuyo billete -en clase única- para viajar de Paris a Nueva York costaba unos 8000 dólares en el año que se anuló el servicio.
http://m.astronomy.chytrak.cz/IQP_Vactrain.pdf
El problema de la frecuencia
En 2009, el Tokaido Shinkansen (línea Tokyo-Osaka) transportó 83 millones de pasajeros, lo que da un promedio de 9400 pasajeros por hora, o un poco más de 11 Airbus A380 por hora (suponiendo que todos en la economía). El tren en estas condiciones no solo es más económico y rápido, sino también más flexible (un tren cada 5 o 6 minutos en hora punta). Y no es una sorpresa que Japón esté invirtiendo mucho en Maglev y quiera construir una línea de maglev entre las dos ciudades. Solo cuando las líneas de Maglev comiencen a saturarse veremos un gran interés en vactrains. La única razón económicamente viable para ir tan rápido en un tren es transportar a más personas
Y en el caso de hyperloop (y demás versiones de vactrain supersónicas) la frecuencia supone un desafío de seguridad añadido, porque en un tren normal si uno sufre un percance serio el que va detrás solo tiene que parar a tiempo. Pero ir a más de 1000 km/h embutido en una tubería sin atmósfera supone que lo que ocurra a 100 kms de distancia (delante o atrás) afectaría inmediatamente a las demás cápsulas que se encuentren en el mismo tubo.
En cuanto a los efectos de una despresurización súbita, se ha de hacer notar que el nivel de vacío propuesto es similar al del espacio exterior, capaz de producir la ebullición de la sangre -y la muerte- en muy poco tiempo, por lo que una rotura estructural tendría probablemente un final mucho más trágico que el del vuelo Aloha 243 de la imagen superior, en el que milagrosamente solo murió una azafata, que se encontraba de pie en el pasillo en el momento de la descompresión explosiva.
https://physicsworld.com/a/from-hype-to-hyperloop/
https://interestingengineering.com/biggest-challenges-stand-in-the-way-of-hyperloop
https://www.youtube.com/watch?v=RNFesa01llk
Otras objeciones
Muy probablemente -y si no se corrigen las ambiciosas pretensiones de velocidad y vacío éste y otros proyectos similares, éstos acaben resultando demasiado complejos para llegar a ser económicos, y por tanto populares. El nivel de vacío impone grandes exigencias técnicas en materia de seguridad, además de que no será fácil mantenerlo económicamente.
¿Demasiado rápido?
Un proyecto así está en las antípodas del sabio movimiento Slow, que tendría alguna cosa que enseñarnos sobre nuestra pasión por la velocidad. En uno de los varios vídeos que ví para recabar datos sobre hyperloop un señor de cierta edad comentaba entusiasmado que podría asistir a una obra de teatro en San Francisco y regresar a dormir a su casa en Los Angeles. Wow! Pero, ¿eso es lo más urgente y necesario? ¿Es ético que se gaste tanto dinero (también público) en un objetivo tan perfectamente prescindible? (al menos según muchos). Por no hablar de todos los riesgos que supone desplazarse a esas velocidades por el interior de una tubería sin atmósfera (y especialmente si se trata de una ruta que discurre paralela junto a la falla de San Andrés), lo cual no parece sino un ejercicio de fe en que todo saldrá bien. Yo, en el lugar del señor del vídeo, eperaría a que representaran la obra en Los Angeles, o me quedaba en San Francisco una noche en algún un hotelito con encanto, seguramente una solución más cómoda, barata y relajada. O prescindía de ver la obra en cuestión y buscaba otra cerca de casa, pues no faltarán opciones.
Trenes de alta velocidad, geografía y demografía
El AVE (Alta Velocidad Española) es un medio de transporte que hubiera resultado extremadamente exclusivo a no ser por los subsidios públicos que recibió y aún recibe. La geografía compleja y escarpada de algunos países (como España) encarece muchísimo la infraestructura ferroviaria, que ha de contar con numerosos y costosos puentes, viaductos y túneles. Por si ésto fuera poco, los trenes de alta velocidad solo son rentables con densidades de población altas y distancias de hasta 500 km, lo cual no es el caso en España, salvo quizá con la línea Barcelona Madrid. Además, los ingresos más frecuentes de la población española hacen que las tarifas de estos trenes (incluso subsidiadas) resulten poco atractivas al que debiera ser el público normal.
Los aviones con propulsión de turbo-hélice que comenté arriba probablemente serían más económicos, eficientes y rápidos en la mayoría de las rutas que cubre ahora el AVE; la velocidad media de los turbohélice es en los vuelos cortos casi la misma que la de los reactores convencionales, pero consumiendo un tercio menos de combustible, además de “apañarse” con pistas mucho más pequeñas. Pero los vuelos con turbo-hélices no solo resultarían más baratos por motivos puramente técnicos, sino también porque a diferencia del tren, operado por una sola compañía (sea pública o privada), las compañías aéreas son varias y compiten entre sí, empleando distintas estrategias, aeronaves, aeropuertos, etc.
https://culturacientifica.com/2017/08/18/los-limites-del-hyperloop/
Una gran idea, que debe ser tomada con moderación y sabiduría
Aún con todas las pegas, la propuesta de viajar por dentro de un tubo con vacío sigue siendo una excelente idea, si bien rebajando sustancialmente las pretensiones de velociad (y po tanto con menos vacío) resultaría mucho más seguro, cómodo y barato. Además, al reducir la velociad sería más factible realizar alguna paradas adicionales, de modo que no se produciría discriminación hacia poblaciones menos grandes. .
Una vez construida la infraestructura el costo de explotación será menor al de operar aviones o trenes de alta velocidad “convencionales”. Frente a los aviones, presenta la gran ventaja de emplear energía en forma de electricidad, pudiendo además ser de origen renovable.
La seguridad y el confort han de reconocerse prioritarios: la velocidad no lo es todo. La imagen superior pertenece al proyecto del sistema Transpod, inspirado en Hyperloop. El interior de las cápsulas busca el mayor confort posible, también imitando la luz solar para hacer la experiencia más cómoda.
En general, los sistemas vactrain aún deben superar muchos obstáculos relacionados con la seguridad , pero no me cabe duda de que puede lograrse. La cuestión - o cuestiones- es , como siermpre: ¿a que costo? y ¿para qué?
"No debemos subestimar la estupidez humana" Yuval Noah Harari
Anexos
Los antecedentes
Los sistemas de transporte basados en tubo de vacío fueron concepturalizados hace algo más de un siglo, como medio de alcanzar velocidades ultra-rápidas sobre superficie y de tipo interurbano. Una versión temprana fue prototipada en 1909 por Boris Weinberg, un profesor ruso que construyó un modelo del sistema propuesto en la Universidad Politécnica de Tomsk, que publicó el concepto en 1914 en un libro titulado "Movimiento sin fricción (la vía eléctrica sin aire).
Robert Goddard, un pionero del diseño de cohetes y uno de los antepasados de la exploración espacial, propuso un concepto, publicado en 1909 y 1914. El sistema de Goddard, patentado después de su muerte, incluía bombas de vacío para reducir la presión de aire en una guía de túnel y un diseño de vehículo por levitación magnética (con imanes permanentes).
Casi 50 años antes, los ferrocarriles neumáticos fueron uno de los primeros predecesores de este concepto, con trenes fijados con un deflector moviéndose a lo largo de los tubos, mientras que los ventiladores creaban un diferencial de presión en los tubos para proporcionar fuerza. Versiones funcionales de este sistema se instalaron en Londres y Nueva York en los años 1860 -70. El ferrocarril de cristal neumatico y el Metro Neumático de la Playa respectivamente, transportaban a los pasajeros una corta distancia dentro de cada ciudad, pero estos sistemas eran anteriores al desarrollo a gran escala de la tecnología de vacío, y no podían aprovechar la reducción de la resistencia aerodinámica para los viajes interurbanos de alta velocidad.
El concepto del tren de vacío (vactrain) continuó su desarrollo en las últimas décadas, con mejoras en la tecnología de bombas de vacío industriales. Robert Salter propuso un sistema adicional que consistía en electricidad generada electromagnéticamente y regenerada durante el frenado. Se propuso el "tránsito a muy alta velocidad" (VHST) para compartir túneles con líneas de petróleo, tuberías de agua y gasoductos. Otras propuestas incluyeron el "Transporte de tubos de vacío" (ETT) en la década de 1990 ,
El "SwissMetro" fue proyectado en la década de 1990-2000, y "Hyperloop" en 2013. Desde entonces se han realizado nuevos desarrollos para hacer el diseño práctico con mayor confiabilidad y rendimiento de costos.