El sueño de los sistemas de transporte neumático

En un ejemplo extraño en el que la ciencia ficción toma prestado un hecho de la ciencia real, Alfred Ely Beach concibió el primer concepto del Metro de la ciudad de Nueva York: la Beach Pneumatic Transit, que transportaría a la gente rápidamente de un lugar a otro en “carros” impulsados por largos tubos de aire comprimido

POR Jennifer Ouellette

 En un ejemplo extraño en el que la ciencia ficción toma prestado un hecho de la ciencia real, Alfred Ely Beach concibió el primer concepto del Metro de la ciudad de Nueva York: la Beach Pneumatic Transit, que transportaría a la gente rápidamente de un lugar a otro en “carros” impulsados por largos tubos de aire comprimido

Tubo_1Tubo neumático de Alfred Ely Beach, 1867. Esta imagen apareció originalmente en Cocktail Party Physics y también puede ser encontrada en Scientific American

Imagine una comunidad secreta bajo las calles de la ciudad de Nueva York, sus habitantes no pueden viajar a la superficie o interactuar de modo alguno manera con los temidos Topsiders. Es la premisa de la novela galardonada de Young Adult Fiction de 1999 llamada Downsiders de Neal Shusterman, que narra lo que sucede cuando un Downsider de 14 años, Talon, desafía la prohibición y termina enamorándose de la Topsider Lindsay. Juntos, descubren los misteriosos orígenes de los Downsiders: un inventor olvidado llamado Alfred Ely Beach, quien creó la serie de túneles hace más de un siglo.

Este es un caso donde la ciencia ficción toma prestado un hecho de la ciencia, ya que la inspiración del mundo subterráneo de Shusterman se basa en una persona real. Alfred Ely Beach es mejor conocido por su invención del primer concepto del Metro de la ciudad de Nueva York: la Beach Pneumatic Transit, que transportaría a la gente rápidamente de un lugar a otro en “carros” impulsados por largos tubos de aire comprimido. Beach fue también el editor de la revista Scientific American a partir de 1845, cuando la compró (a la edad de 20 años) con un compañero inversionista. (De acuerdo con Wikipedia, el inventor Rufus Porter fundó la revista, pero la vendió a Beach sólo 10 meses después.)

Los túneles y los sistemas de transportación neumática son un elemento básico de la ciencia ficción clásica, comenzando con París en el siglo XX de Jules Verne, publicada en 1863, en la que el autor imagina trenes subterráneos que atraviesan el océano. En 1882, Albert Robida describió no sólo los tubos de trenes sino también el sistema de suministro postal neumático en su novela El siglo XX. Estos autores fueron bastante premonitorios: las versiones de estos sistemas fueron construidos en realidad, y algunos aún existen.

Cuando era niña, recuerdo a mi madre utilizando el cajero bancario drive-through para depositar cheques y retirar dinero en efectivo, entre otros servicios, a través de un sistema neumático que empleaba envases metálicos. Algunos de estos sistemas todavía existen, a pesar de la proliferación de cajeros automáticos. Hospitales, fábricas y grandes almacenes utilizan sistemas internos de transporte neumático para mover rápidamente objetos físicos (medicamentos, documentos, dinero en efectivo, incluso piezas de repuesto) de un lugar a otro. Y todo esto surgió de un vacío –en concreto, del vacío físico.

 

El factor mercurio

Tubo_2(www.oobject.com)

Los primeros registros de experimentos del vacío aparentemente fueron realizados por un filósofo árabe llamado Al-Farabi en el siglo IX d.C., utilizando pistones de mano en el agua. Se dio cuenta de que la expansión del volumen de aire llenaba cualquier espacio disponible. Más adelante, los científicos descubrieron cómo crear un mejor vacío artificial, gracias al principio ya delineado por Al-Farabi. Es muy sencillo: mediante la expansión del volumen de un contenedor determinado, la presión se reduce y se crea un vacío parcial. Esto es temporal y pronto se llena por el aire que empuja la presión atmosférica, pero si el recipiente se sella en repetidas ocasiones, el aire bombeado, expandido nuevamente, y cerrado, crea una cámara sellada de vacío.

El vacío se mide en unidades de presión. Técnicamente, la unidad estándar de presión es el Pascal, pero los científicos no podían dejar que las cosas fueran tan simples, por lo que se les ocurrió una nueva unidad para la presión de vacío, el Torr, nombrado así después del siglo XVII por el físico italiano Evangelista Torricelli, más conocido por la invención del barómetro. Intentaba encontrar la manera de aumentar los niveles de agua en una bomba de succión de más de 32 metros de altura –el límite de compresión se había alcanzado utilizando con la simple succión del bombeo.

Parecía que la naturaleza aborrecía verdaderamente el vacío, pero Galileo Galilei sugirió descaradamente que la aberración tal vez sólo se extendía a 32 pies. Galileo sabía algo sobre el peso del aire en comparación con otras sustancias y pensó que podía ser posible superar el obstáculo con algo más pesado que el agua.

Inspirado por la visión de Galileo, en 1643 Torricelli tuvo la idea de utilizar mercurio, el cual es 14 veces más pesado que el agua, en un experimento simple: llenó un tubo de un pie de largo con mercurio y lo selló en un extremo; a continuación lo colocó verticalmente en un recipiente con mercurio con el extremo abierto sumergido. La columna de mercurio descendió cerca de 28 centímetros, dejando un espacio vacío por encima de su nivel – una primera versión de un vacío artificial sostenido. Torricelli se dio cuenta, además, que (1) el mercurio se elevaría hasta el mismo nivel, independientemente de la forma de inclinación del tubo, ya que la presión del mercurio equilibraría el peso del aire, y (2) la altura de la columna de mercurio se levantaría y caería de acuerdo con los cambios en la presión atmosférica. ¡Voila! El primer barómetro.

Siete años más tarde, un científico alemán llamado Otto von Guericke construyó un artilugio conocido como los Hemisferios de Magdeburgo –el primer vacío artificial del mundo. Tomó dos grandes hemisferios de cobre con llantas a la que ajustó una muy cerca de la otra, selló los bordes con grasa y bombeó todo el aire. Tuvo que inventar una bomba de vacío; su versión utilizaba un pistón y un cilindro con válvulas antirretorno, impulsado por personas que giraban una manivela de brazo que estaba conectada a la bomba. Una vez que el aire era removido del interior de los hemisferios se mantenían unidos por la presión de aire de la atmósfera circundante debido a que el vacío en el interior artificial no proporciona una presión opuesta para equilibrar las cosas.

Fue una muy influencia poderosa, también: Von Guericke amarró los arneses de un grupo de ocho caballos a un hemisferio del gran globo cobrizo, y otros ocho caballos al otro hemisferio; así, los caballos tiraban de los dos hemisferios moviéndose en direcciones opuestas direcciones.

 

Tubo_3(frenchhatchingcat.com)

Las noticias del experimento se extendieron rápidamente por toda Europa, llegando a los oídos de Robert Boyle, fundador de la química moderna, en Inglaterra. Pocos científicos eran capaces de reproducir la hazaña de Von Guericke debido a lo caro del aparato. Pero Boyle tenía el equivalente del siglo XVII de un fondo fiduciario, por ser hijo del conde de Cork, por lo que construyó su propio “motor neumático” sin importarle los costos. Para ello consiguió la ayuda de Robert Hooke, quien tenía un don para la instrumentación, pues el diseño de Boyle era torpe, difícil de operar el dispositivo y en ocasiones era el único que podía hacer que aquella cosa funcionara correctamente.

Boyle realizó muchos experimentos diferentes para determinar las propiedades del aire, específicamente cómo el “aire enrarecido” afecta la combustión, el magnetismo, el sonido, los barómetros, y varias sustancias. Detalló cuidadosamente sus observaciones para la posteridad en un grueso libro titulado New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of the Air, and its Effects (Made, for the Most Part, in a New Pneumatical Engine.

Claramente carecía de un título atractivo. Jen-Luc Piquant lo habría titulado de forma más dramática, como Asphyxiated! Staring Into the Void of the New Pneumatical Engine.

 

Un servicio de grandes ciudades

Era sólo cuestión de tiempo antes de que los científicos e ingenieros descubrieran cómo explotar la tecnología del vacío en sus invenciones, sobre todo el sistema del tubo neumático de transporte para entregar mensajes o formar pequeñas parcelas en distintos centros vinculados. Un ingeniero escocés llamado William Murdoch fue el primero en concebir la idea a principios del siglo XIX.

Cuando el siglo XIX llegó a su cierre, la mayoría de las grandes ciudades utilizaba algún tipo de sistema de transporte de tubo neumático. Uno de los primeros vinculaba la Bolsa de Valores de Londres con la principal oficina telegráfica de la ciudad, construida en 1853, seguido por la London Pneumatic Despatch Company que unía la estación de tren de Euston a la oficina central de correos de la ciudad. Berlín, París, Viena, Praga, Chicago y Nueva York habían construido redes similares, muchas de las cuales funcionaron hasta los años 50 del siglo XX. La de París operó hasta 1984, y al parecer la Cámara de los Comunes británica aún tiene un sistema neumático de tubo en lugar de teléfono e intercambio computacional. Y usted puede encontrar edificios de oficinas viejas en Nueva York con los restos de los sistemas internos de correo neumático en su lugar.

El correo neumático de Praga es probablemente el último superviviente en el mundo de aquel sistema, ubicado en un anexo de la Oficina Postal Central de la ciudad. Terminada en 1899, es una complicada red de tubos neumáticos que serpentean a través del Metro de la ciudad por cerca de 34 millas. Inicialmente se utilizaba para enviar telegramas desde las oficinas telegráficas a las oficinas de correos, pero la red se amplió posteriormente para incluir al gobierno y otros edificios de oficinas. Esto fue muy útil durante el famoso Levantamiento de Praga, cuando el sistema postal neumático de la ciudad ayudó a abastecer suministros a los cuarteles sitiados de la radio checa.

 

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En su apogeo, en los años 70, el sistema realizaba más de un millón de entregas al año, aunque esa cifra había caído a unas 6000 entregas por año –apenas una empresa rentable, pero fue una pieza singular de la historia checa. Por desgracia, las inundaciones masivas en Europa en agosto de 2002 dañaron el sistema y lo apagaron, y es difícil que vuelva a estar en línea. Parte del problema es que debido a que el sistema mecánico no se ha modernizado es difícil encontrar los componentes necesarios para repararlo. (La fábrica de Berlín que abastecía las refacciones cerró hace 60 años.)

Los modernos sistemas de transporte neumático pueden variar en su complejidad, pero, fundamentalmente, el concepto es bastante simple. Usted tiene una “estación emisora” –es decir, una caja registradora postal— vinculada a una estación de recepción –tal vez una caja cerrada con llave en la oficina del gerente de la tienda— a través de un tubo. No es más que una bomba compresora de aire unido al tubo en el extremo receptor que tiene dos modos básicos de funcionamiento: “Absorber” y “soplar”.

Si desea enviar dinero en efectivo de la caja registradora a la estación receptora, simplemente llena el recipiente de metal, lo coloca en el tubo y cierra la puerta, sellando efectivamente el tubo. El compresor de aire se ajusta a modo “absorber”, actuando sólo como su limpiador de vacío, succionando el aire a lo largo del tubo para crear un vacío parcial en la parte frontal del envase. El bote puede entonces ser vaciado y volver a la estación emisora a través del modo de “soplar” –el compresor de aire literalmente empuja el bote a través del tubo de soplado de aire detrás de él.

Podemos contar con los medios más eficientes hoy en la entrega de mensajes (correo electrónico, Twitter, mensajes de texto, etcétera), pero algunas personas aún piensan que los sistemas de tubo neumáticos pueden ser útiles para, por ejemplo, entregar alimentos a través de la tubería. Ese es el concepto detrás de Foodtubes, un proyecto que propone la creación de tuberías neumáticas de alta velocidad conectando las principales ciudades del Reino Unido. Los alimentos se colocarían en contenedores y se enviarían comprimidos a lo largo de las casi 2 mil millas de tubos neumáticos. Sería una gran inversión de capital, seguramente, pero sin duda reduciría el número de camiones de reparto que actualmente obstruyen las carreteras de Londres. Yo apostaría a que los miembros del consorcio son fans de la novela de 1888 de Edward Bellamy Looking Backward, que predijo un gran sistema interconectado de suministro de bienes a través de tubos neumáticos para el año 2000.

Este tipo de cosas no tiene precedentes: todavía en 2011 había un McDonald’s en Edina, Minnesota, que se enorgullecía de ser la “Only Pneumatic Air Drive-Thru” del mundo. Los clientes comenzaron a pedir su orden en el drive-thru –situado en el centro de un estacionamiento— y sus Big Macs, papas fritas y McNuggets se entregaban a través de tubos neumáticos. (Uno supone que refrescos y malteadas eran entregados de esta manera, aunque el riesgo de derrame parece bastante alto.)

 

El modelo prototipo

Tubo_5(zapatopi.net)

En 1812, un hombre llamado George Medhurst especuló que tal vez era posible transportar carros cargados de pasajeros a través de un túnel, pero nunca llegó a construir algo. Carecía de una bomba con la energía suficiente para generar la presión de aire que se requería. A mediados de la década de 1850 hubo varios “ferrocarriles atmosféricos” rudimentarios –en Irlanda, Londres y París— y aunque que el sistema de Despacho Neumático de Londres estaba destinado para el transporte de paquetes, era lo suficientemente grande como para manejar gente. De hecho, el duque de Buckingham y varios miembros de la junta directiva de la compañía fueron transportados a través del sistema neumático el 10 de octubre de 1865, con motivo de la apertura de una nueva estación. Y un tren neumático prototipo fue exhibido en el Palacio de Cristal en 1864, con planes para construir una versión que conectara Waterloo y Charing Cross y que corriera bajo el Támesis.

Aquellos primeros esfuerzos en Londres inspiraron a Beach al regresar a Estados Unidos. Primero publicó un artículo en 1849 en la revista Scientific American que sugiere la construcción de un Metro subterráneo a lo largo de Broadway, en Manhattan, que emplearía coches tirados por caballos para transportar pasajeros. Luego descubrió la neumática: “Un tubo, un carro, un ventilador giratorio. ¡Poco más se necesita!”, exclamó en 1870. La idea era poner a la gente en los vagones de Metro e impulsarlos mediante la presión de aire generada por los ventiladores gigantescos.

Construyó un modelo prototipo, que debutó en la American Institute Fair de 1867. Era poco más que un tubo de madera de gran tamaño (aproximadamente de seis pies de diámetro y 100 pies de largo), capaz de albergar un pequeño vehículo con una capacidad para diez personas. El carro era empujado a través del tubo de presión de aire creado por un ventilador gigante. Pero no pudo obtener el permiso de la ciudad para la construcción de un sistema subterráneo. (Los registros difieren en cuanto a si fue El Jefe Tweed o los habitantes ricos del vecindario quienes bloquearon sus esfuerzos.)

¿Fue intimidado Beach? No lo fue. De todos modos construyó a escondidas el Metro neumático, fingiendo que construía un sistema de entrega de correo neumático, y lo hizo justo bajo las narices del ayuntamiento: debajo de una tienda al otro lado de la calle.

En febrero de 1870, Beah dio a conocer su obra maestra, y fue una atracción inmediata para el público, sobre todo por el lujo de la estación: tenía un piano de cola, lámparas de araña y una fuente en pleno funcionamiento con peces de colores. Cobraba a 25 centavos de dólar el viaje, e intentó en los tres años siguientes conseguir un permiso de construcción para extender la línea hasta Central Park. Por desgracia, cuando ya había conseguido su objetivo, una caída de la bolsa (el “Pánico de 1873”) aplastó su sueño para siempre.

El fracaso de Beach no impidió que otros especularan sobre el valor potencial de los llamados Vactrains (trenes de tubos de vacío). El gobierno de Estados Unidos consideró la posibilidad en los años 60 de lanzar un Vactrain (combinando tubos neumáticos con tecnología maglev) entre Filadelfia y Nueva York, pero el proyecto fue considerado muy caro y se desechó.

Un ingeniero llamado L.K. Edwards propuso un sistema de Bay Area Gravity-Vacuum Transit para California en 1967, diseñado para funcionar en conjunto con el sistema BART de San Francisco, entonces en construcción. Tampoco fue construido. Ni el sistema subterráneo de Transporte a Alta Velocidad concebido por Robert M. Salter de RAND en 1970 que recorrería lo que hoy se denomina Corredor Noreste.

Beach pudo no haber vivido para ver construido su sistema de Metro neumático –contrajo neumonía y murió el 1 de enero 1896—, pero su visión sigue influyendo a los ingenieros que buscan soluciones de transporte en el siglo XXI, sobre todo a los investigadores de la Academia de Ciencias de China y la Academia China de Ingeniería. La pretensión es que al viajar a través de las redes de estos tubos de vacío se permitan velocidades supersónicas sin el inconveniente de los estampidos sónicos que provocan los jets supersónicos, haciendo el viaje de Londres a Nueva York en menos de una hora.

 

Tomado de: io9. We Come From the Future. Julio 17, 2011.

Traducción y edición: José Luis Durán King.