Notas
 
Instituto Mexicano del Transporte
Publicación bimestral de divulgación externa

NOTAS núm. 20, enero-febrero 1995, artículo 2
Transporte de carga por ducto (primera parte)
 
(Primera Parte)

Bajo un programa de investigación acerca del movimiento avanzado de carga, la Administración Federal de Carreteras (FHWA) de los Estados Unidos, con el apoyo del Centro Nacional de Sistemas de Transporte, está examinando la factibilidad técnica y económica de sistemas de transporte por ducto para enfrentar futuros requerimientos en el transporte de carga.

El transporte de carga por ducto pertenece a la clase de sistemas de transporte no tripulados, en el cual, cápsulas o trenes de cápsulas confinadas en un espacio restringido llevan carga entre terminales a través de tubos. Históricamente, estos sistemas han utilizado mecanismos neumáticos como fuerza de movimiento y han sido denominados generalmente ductos de cápsulas neumáticas. Un sistema moderno propuesto llamado SUBTRANS usa cápsulas propulsadas eléctricamente mediante motores lineales de inducción, que corren sobre rieles de acero, dentro un tubo de aproximadamente dos metros de diámetro. El sistema puede ser pensado como un pequeño tren no tripulado corriendo dentro de un tubo llevando carga contenerizada.

Un sistema subterráneo de transporte por ducto puede llevar gran volumen de carga a través de áreas altamente congestionadas, con un efecto mínimo en los sistemas de transportación superficial. Si estos sistemas fueran utilizados en áreas congestionadas, los vehículos de pasajeros podrían ser separados de los vehículos de carga con mejoras en la eficiencia y la seguridad de ambos modos. La mejora en la eficiencia resultaría en tarifas de carga más bajas y menores impactos ambientales en términos de calidad del aire y ruido. Además el Instituto de Transporte de Texas de la Universidad de Texas A&M estima que las pérdidas de productividad en los Estados Unidos, por congestión de tráfico, cuestan más de 40,000 millones de dólares al año.

La separación de camiones y automóviles fue recomendada por la Comisión Hoover sobre Seguridad en Carreteras a finales de los años 20. El concepto ha sido reevaluado periódicamente. Es ahora tiempo de iniciar una nueva reevaluación. Tal análisis debería basarse en las necesidades actuales y futuras de las carreteras, en el contexto de una economía emergente y un entorno de mercado previsto para el principio del siglo 21.

Debe señalarse que el transporte de carga por ducto es un concepto prometedor para un sistema futuro. Sin embargo, un gran esfuerzo adicional en investigación y desarrollo, y el compromiso de recursos sustanciales, son necesarios aún para producir un sistema operacional prototipo. Los sistemas operacionales iniciales son más probables en las grandes áreas metropolitanas, donde la congestión actual y previsible inhibe el crecimiento del movimiento de carga en camión; una amplia red nacional de transporte de carga por ducto será factible en algunos años.

Mientras los sistemas de carga por ducto tienen un considerable potencial para mover bienes eficientemente y ofrecer ventajas significativas, tales sistemas no significan ningún impacto en el corto plazo sobre el autotransporte o el ferrocarril.

Este artículo discutirá la historia y ventajas de los sistemas de ductos para carga, las propuestas actuales de estos sistemas y aspectos relativos a su instrumentación.


Historia de la transportación por ducto

La transportación por ducto se remonta al menos 200 años atrás. Durante este periodo, sistemas tanto para pasajeros como para carga han sido construidos y operados. Algunos están en operación actualmente. Además, han habido muchas más propuestas que nunca fueron construidas. Todos los sistemas de transporte por ducto en el pasado han sido propulsados neumáticamente.

George Medhurst, un hombre de negocios londinense, es considerado el iniciador de los ferrocarriles neumáticos,aunque un poco antes hubieron lacónicas sugestiones de otros. El fue el primero en publicar una propuesta para carga en 1810, una para pasajeros en 1812, y un conjunto de propuestas de mayores alcances en 1827.

A pesar de los cuatro sistemas de demostración, incluido un subterráneo de 95 metros construido en la Ciudad de Nueva York en 1869-70, ningún sistema de transporte por ducto de gran capacidad ha sido utilizado en servicio de transporte común. El principal resultado de esta actividad fue prestar ayuda al desarrollo de sistemas de ferrocarriles eléctricos subterráneos para transporte urbano de pasajeros. Sin embargo, tuberías neumáticas de pequeño diámetro han estado proporcionando transporte de carga confiable en todo el mundo durante más de 150 años.

Diversas aplicaciones de tuberías neumáticas fueron usadas antes de la Segunda Guerra Mundial para el movimiento de documentos de alta prioridad y el traslado de partes en el ámbito industrial, también tuvo utilidad en el movimiento de cartas y telegramas bajo las calles de la ciudad, para evitar la congestión. Estos sistemas fueron construidos con tubos en un rango de 5 a 20 centímetros de diámetro. Tales sistemas aún siguen siendo construidos hoy día para enviar cargas pequeñas.

Después de la Segunda Guerra mundial, sistemas neumáticos más grandes fueron desarrollados y construidos en Japón y Rusia para mover material a granel, tal como piedra caliza y basura. Estos sistemas tuvieron gran impulso como resultado de su mayor diámetro, de 0.9 a 1.2 metros, y su modo de operación, el cual permitió mover más cápsulas simultáneamente a través del tubo. Alrededor de los años 70's varios grupos empezaron a considerar el uso de diseños de tuberías de 1.2 a 1.8 metros de diámetro para el transporte de carga en general.


Crecimiento futuro de la carga

Se espera que para el año 2015 el transporte de superficie crecerá más allá de los niveles de tráfico actuales, con restricciones significativas en la construcción de nuevas carreteras debido a consideraciones económicas y ambientales. La figura 1 muestra el crecimiento de tráfico de camiones de carga desde 1960 hasta 1990 con la proyección del tráfico al año 2020 [1] . Se espera que para dicho año el tráfico interurbano se incremente en más del 50 por ciento sobre los niveles obtenidos en 1990. Desde que se detectaron dificultades para lograr nuevas rutas de transporte, se ha venido haciendo mayor énfasis en los Sistemas Inteligentes Vehículo-Carretera (IVHS en inglés) que harán uso más eficiente de la actual red de carreteras. El uso de transporte de carga por ductos subterráneos en áreas altamente congestionadas permitirá a los IVHS operar más eficientemente al reducirse el volumen de camiones de carga.



Figura 1. Carga transportada por camión en Estados Unidos

Avances potenciales de los sistemas de transporte de carga por ducto

Los sistemas de transporte por ducto tienen un número tal de aspectos atractivos que los hace dignos de evaluación como alternativas para futuros sistemas de transporte de carga. El hecho de ser sistemas no tripulados y totalmente automáticos, los hace más seguros que el autotransporte y el ferrocarril. Cuando se corren de bajada, estos sistemas pueden ser capaces de regenerar energía para mejorar la eficiencia. Por tratarse de espacios cerrados, no son afectados por las condiciones climáticas y no están sujetos a los accidentes más comunes ocurridos en carreteras y vías férreas. La carga peligrosa puede ser transportada con mayor seguridad que en los sistemas superficiales. Los tubos podrían ser usados también como conductores de los cables de comunicación para la futura información carretera. Algunos de los beneficios de la reducción del número de camiones llevando carga en áreas congestionadas son:

  • Reducción de la congestión de tráfico.
  • Reducción de accidentes, heridos y muertos.
  • Reducción de emisión de contaminantes y de ruido.
  • Reducción en el deterioro de caminos y puentes.
  • Reducción en el consumo de hidrocarburos.
  • Incremento en el control de programas de entrega.
  • Menor costo del transporte en general.

Los ductos pueden ser subterráneos, superficiales o elevados. Bajo tierra, son útiles en áreas ambientales sensibles y son importantes donde la congestión en la superficie hace los derechos de vía difíciles o muy costosos de obtener. Mucho derecho de vía potencial existe debajo de nuestros actuales sistemas de carreteras.


Propuestas actuales de transporte de carga por ducto

El concepto SUBTRANS [2] está pensado para proveer transporte de carga en acarreos distantes, mediante cápsulas que corren dentro de un tubo de 2 metros de diámetro (ver figuras 2 y 3). Las cápsulas serían propulsadas por un motor lineal de inducción. La propulsión no-neumática del sistema es la parte fundamental de una patente norteamericana otorgada a William Vandersteel de North Bergen, N.J. en 1984 (patente número 4458602). El sistema sería totalmente automatizado y se intenta que opere a una velocidad constante de 100 kilómetros por hora. Las cápsulas podrían ser desviadas en movimiento de las rutas principales a las terminales o a otras rutas, utilizando técnicas de desconexión electromagnéticas; al ser desconectadas, la presión neumática provee amortiguamiento entre las cápsulas, a causa del espacio reducido entre éstas y el tubo. Las cápsulas del SUBTRANS están diseñadas para recibir tarimas para facilitar la carga y descarga rápidas. Este concepto permite también usar las cápsulas para almacenamiento temporal. El desarrollador calcula un flujo máximo de 1,875 cápsulas por hora, lo cual equivaldría aproximadamente a 16,500 toneladas por hora a densidades promedio de carga. Por el momento, SUBTRANS es un concepto no desarrollado.



Figura 2



Figura 3


El profesor Masaki Koshi de la Universidad de Tokio ha propuesto un sistema de carga subterráneo para la Ciudad de Tokio [3] . Este sistema usa las normas de espacio entre las cápsulas y el ducto utilizadas en los trenes subterráneos; por lo tanto, las cápsulas no desarrollan presión neumática entre ellas. El propósito de este sistema automático de carga es reducir significativamente el tránsito de camiones. Este sistema, que se propone utilizar tracción de inducción lineal, está siendo evaluado y desarrollado actualmente por el Ministerio de Construcción. El diseño prevé contenedores no estándar para ser movidos a través de tubos de 5.5 metros de diámetro. La carga y descarga de contenedores en las terminales forma parte de este concepto, cuya red se proyecta de 300 kilómetros de extensión, con terminales automatizadas que muevan los contenedores al primer sótano de los principales embarcadores/receptores o al nivel de la calle para distribución local a pequeños consignatarios. Se espera que pronto sea iniciada una línea experimental de pocos kilómetros de longitud.


Propuestas previas de transportación de carga por ducto

Una propuesta similar al SUBTRANS fue hecha por la Asociación Británica de Investigación Hidromecánica (BHRA) a principio de los años 70`s para un sistema nacional británico de transporte para carga general. El sistema británico propuso cápsulas de 11 toneladas operando en un ducto de 1.5 metros de diámetro [4] , a velocidad de 30 a 40 km/h, manejando un promedio de 100 a 150 cápsulas por hora. Bombas de turbina, desarrolladas y patentadas por la BHRA, generan la presión neumática para la propulsión. Aunque ya no se siguió promoviendo activamente esta tecnología, nosotros suponemos que ellos, así como otros más que se mantienen activos en este campo, sostienen el interés en aplicaciones para carga general.


Propuestas actuales de transporte de carga y pasajeros por ducto

La propuesta Suiza de alta velocidad mediante levitación magnética (MAGLEV) [5] y [6] , usaría un tubo de 4.5 metros de diámetro. El ducto sería enterrado a 40 metros, y más profundo aún al pasar bajo de las montañas. Se proyectan velocidades en el rango de 250 a 300 km/h. Serían usados motores lineales de inducción. Uno de los objetivos del sistema es abatir el costo de excavación reduciendo el diámetro del túnel. La resistencia del aire es dismimuida mediante la creación de vacío en el del túnel; la alternativa sería usar agujeros transversales a fin de minimizar la resistencia aerodinámica y los indeseables cambios de presión en las entradas y salidas del túnel. Este sistema está siendo seriamente evaluado por el gobierno suizo. La principal motivación de esta propuesta es obtener los beneficios de un sistema de alta velocidad en una región donde hay importantes restricciones ambientales y no hay disponibilidad de derecho de vía.

La NASA en su programa sistema de transporte del nuevo milenio propone dos sistemas MAGLEV [7] . El primero, un sistema de superficie; no es un sistema de ducto. El segundo, un sistema de hipervelocidad, sería un sistema subterráneo operando en tuneles al vacío, en donde se alcanzarías velocidades de transporte superiores a los 6,400 km/h.


Sistemas neumáticos de transporte por ductos para materiales a granel

Nippon Steel Corporation y Daifuku Machinery Works Ltd. usando una licencia de TRANSCO de Houston, Texas, construyó una línea doble de 0.6 metros de diámetro para mover cal en su planta de acero Muroran Número 2 [8] . Esta línea elevada, construida a mediados de los años 80's, usa trenes de cápsulas (dos carros por tren) para mover 22,000 toneladas por mes, con el sistema llamado AIRAPID (Figura 3).

Sumitomo Cement Co. construyó un sistema similar en 1983 para mover piedra caliza 3.2 km entre una mina y su planta de cemento [9] . Tubos de un metro de diámetro llevan trenes de tres cápsulas entregando 2.2 millones de toneladas por año. Este sistema fue basado originalmente en una licencia rusa pero fue considerablemente rediseñado por la empresa.

Un conjunto de ductos llamado Sistemas TRANSPROGRESS para mover roca triturada está siendo utilizado en la extinta Unión Soviética [10] . Una línea de 11 Km. para basura fue construida desde San Petesburgo a las instalaciones para su procesamiento, usando la tecnología TRANSPROGRESS. Esta tecnología también ha sido aplicada en sistemas interplantas.


José Luis Bermúdez y Mares, Investigador del IMT

Traducción del artículo "Tube Freight Transportation". Public Roads. Federal Highway Adminstration, otoño, 1994.

 


Referencias

  1. National Transportation Statistics Report. Historical Compendium 1960-1992 (with linear projection to 2020). Bureau of Transportation Statistics, U.S. Department of Transportation. Septiembre, 1993.
  2. William Vandersteel. The future of Transportation Infraestructure. Ampower Corporation, North Bergen, N.J., EUA, 1993
  3. Masaki Koshi. An Automated Underground Tube Network for Urban Goods Transport. Journal of International Association of Traffic and Safety Sciences, Vol. 16, No.2, 1992.
  4. Livesey. Blown Freight Is a Lovely Change From Road and Rail. The Engineer, Londres, Inglaterra, Oct. 28, 1971.
  5. Im Nächsten Jahrtausend in 57 Minuten von Genf nach Zurich. Der Bund, Sinderbeilage, Berna, Suiza, Sep. 8, 1992.
  6. Vacuum Technology Weighed for Swiss Maglev Proposal. MAGLEV News, Vol. 1, No. 15, Mayo 17, 1993.
  7. New Millennium Seeks Support From NMI Officials, MAGLEV News, Mar. 22, 1993.
  8. AIRAPID Capsule-Tube Transport System. Folleto promocional de la Nippon Steel Corp. Daifuku Machinery Works Ltd., Chiyoda-Ku, Tokio, Japón, s/f.
  9. The Capsule Liner. Folleto promocional de la planta Engineer Division of Sumitomo Metal Ind. Ltd., Chiyoda-Ku, Tokio, Japón.
  10. TRANSPROGRESS Systems for Pipeline Pneumatic Container Freight Transportation. Folleto promocional de Licinsintorg, Moscow, Russia, 1986.

 

 
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