Hyperloop, el transporte basado en cápsulas de aire supersónicas

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Hyperloop Hyperloop SpaceX

Hyperloop es un sistema de transporte terrestre basado en cápsulas movidas por aire comprimido, que permite circular a velocidades cercanas a los 1.200 kilómetros por hora, rompiendo así la barrera del sonido. El proyecto futurista de Elon Musk se presentó hace dos años, aunque no será hasta 2016 cuando comience su construcción en Quay Valley, uniendo San Francisco y Los Ángeles. 420 profesionales, muchos de ellos ingenieros y expertos del sector desarrollan el proyecto a cambio de una participación de la empresa Hyperloop Transportation Technologies.

Hiperloop - Elon Musk

Este año comenzará la construcción del primer tren supersónico, capaz de recorrer 560 km en 35 minutos. El sistema consiste en una tubería especial y de grandes dimensiones, dentro del cual unas cápsulas volaran mediante un sistema de propulsión, propulsado por energía solar y con unas potentes baterías recargables de larga duración. Cada cápsula podrá transportar a 28 viajeros.

Hiperloop - Elon Musk - SpaceX

El vagón supersónico será «seguro», incluso en caso de un terremoto, más aún que una línea de ferrocarril tradicional o los vehículos terrestres. «Las tuberías se basan en una tecnología similar desarrollada en los años setenta y que han sobrevivido a terremotos de grado 8 en la escala Richter. La cápsula contará con suficientes medidas de seguridad provistas en caso de emergencia», relata Dirk Alhborn, director general de Hyperloop Transportation Technologies. El coste de construcción rondará los 16.000 millones de euros, frente a los 65.000 millones que requiere una línea de tren.

Hiperloop - Elon MuskElon Musk, de los coches eléctricos a los viajes a Marte
El revolucionario invento de Elon Musk con Hyperloop crece bajo un paraguas más amplio que engloba varios proyectos futuristas. Este multimillonario emprendedor, que marcó un antes y un después con el desarrollo de la pasarela de pago por internet PayPal, contempla un futuro donde los vehículos a motor sean ecológicos y estén permanentemente conectados a internet. De esa premisa surgió Tesla Motors, firma destinada a la fabricación de coches de corte tecnológico, que cuenta en la actualidad con unos doce mil empleados. La llegada en 2008 del Roadster, de estética deportiva, fue el comienzo de la andadura oficial de la firma que hace posible la creación de coches basados en propulsión eléctrica. Su evolución se ha acelerado en poco tiempo hasta llegar a la actualidad con un récord de autonomía con baterías eléctricas. El fabricante, cuyo futuro es tanto incierto como prometedor, asegura que tiene una duración de 478 kilómetros a una velocidad media de unos 110 kilómetros por hora. En cualquier caso, este hito permite establecer nuevas cotas sobre un tipo de vehículo rodante que prescinde del petróleo y que, habitualmente, no supera distancias de más de 150 kilómetros con una carga.

Viajes a Marte. Otro de los proyectos es Space Exploration Technologies Corporation - SpaceX, empresa fundada en 2002 de transporte aeroespacial. La empresa, con sede en California, tiene un contrato de 1.600 millones de dólares con la NASA para realizar doce misiones de abastecimiento a la Estación Espacial Internacional con su cohete y su cápsula Dragon. La firma tomó relevancia cuando la NASA decidió ceder protagonismo al sector privado en la carrera espacial y, en la actualidad, tiene previstas alrededor de 50 misiones, de las que alrededor del 60% son clientes comerciales.

Hyperloop, los viajes a gran velocidad cada vez más cerca
Hyperloop es un modo de transporte nuevo que busca cambiar el paradigma actual al ser rápido y barato para personas y mercancías. Hyperloop es un concepto de diseño abierto, similar a Linux, en el que los aportes de la comunidad pueden hacer avanzar el diseño y hacerlo una realidad. Es un sistema rápido, barato, con salidas casi inmediatas para el viajero y sostenible ambientalmente.

Consiste en un tubo que contiene aire a baja presión por el que unas cápsulas circulan sobre un colchón de aire. El morro de la cápsula contiene un compresor eléctrico que transfiere alta presión de aire desde el morro a la cola de la cápsula. El compresor proporciona levitación y en menor grado propulsión.

Hiperloop - Elon Musk

Cápsulas
Hay dos tipos de cápsulas. Una para 28 pasajeros y otra que además transporta 3 vehículos.8
El diámetro de la cápsula es conceptualmente de 2.23 m, para la versión de pasajeros.
Las cápsulas viajan a 1 220 km/h, Mach 0.91 a 20.8
La potencia aerodinámica para alcanzar los 1 130 km/h es de unos 134 CV (100 kW) con una resistencia aerodinámica de 320 N.
El peso de cada cápsula sencilla es de unos 3 100 kg. El coste sería inferior a los 245 000 USD.
El interior de la cápsula consta de asientos, sistemas de seguridad, compartimentos para equipaje, pantallas de entretenimiento. El peso sería de unos 2 500 kg. El coste de los componentes interiores sería inferior a 255 000 USD.
La cápsula grande podría transportar vehículos SUV tan grandes como el Tesla Model X.
La potencia aerodinámica para alcanzar los 1130 km/h es de unos 382 CV (285 kW) con una resistencia aerodinámica de 910 N.
El peso de cada cápsula grande es de unos 3 500 kg. El coste sería inferior a los 275 000 USD.
El peso de los componentes interiores de la cápsula grande sería de unos 2 700 kg.
De igual modo que los aviones suben a gran altitud para viajar en aire menos denso, Hyperloop lleva las cápsulas en un tubo a baja presión. La presión es 1/6 de la que hay en la superficie de Marte. Es una presión de 100 Pascales (0.015 psi, 0.75 torr). Esto reduce 1000 veces la resistencia aerodinámica en relación a la existente a nivel del mar. Es equivalente a volar a 45 700 metros de altitud. Se evita usar soluciones basadas en presiones cercanas al vacío porque son mucho más caras y dificultosas de mantener comparadas con las soluciones basadas en bajas presiones.
Cada cápsula lleva un paquete de baterías de unos 1 500 kg que proporciona 45 minutos de electricidad al compresor. Las baterías se cambian en las estaciones por otras cargadas.

Hiperloop - Elon Musk

Propulsión
Para acelerar la cápsula hasta velocidades subsónicas se usa un motor eléctrico lineal externo. Es como un motor eléctrico cilíndrico pero desenrollado y aplanado. También proporciona impulsos periódicos cada 113 km. Este motor se instala en solo el 1% de la longitud del tren, por lo que no es particularmente costoso. El rotor lineal se encuentra dentro de la cápsula.
Las cápsulas y motores eléctricos son la parte menos costosa del proyecto. La mayor parte del coste es la construcción del tubo.
El sistema de propulsión incluye 2500 kg de baterías, el compresor, el refrigerante y otros componentes electrónicos. El coste de estos componentes sería inferior a 150 000 USD para la cápsula sencilla y de 200 000 USD para la grande.

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Tubos
El tubo de acero se monta en secciones sobre pilotes prefabricados. La soldadura se hace con soldadoras de cordón orbitales. Se montan 2 tubos sobre cada pilote, uno para cada sentido de viaje. Los pilotes están separados entre sí 30 metros y la mayoría tienen unos 6 metros de altura. Otros pilotes serían de 15 y 30 m.
Las afectaciones al terreno son mínimas comparadas con la anchura mínima de 30 metros dedicada a la vía de un tren. El tren también necesita vallas que impidan a los animales, personas y vehículos cruzar la vía.
Al construir sobre pilotes el tubo no está fijado rígidamente a ningún punto. Esto reduce el riesgo por terremotos y evita la necesidad de juntas de expansión. Dentro de cada pilote se colocan dos amortiguadores laterales (XY) y un amortiguador vertical (Z). Los amortiguadores absorben los cambios entre pilotes. Si la tierra se asienta con el tiempo, el punto neutro del amortiguador se puede ajustar.
En algunas zonas será preciso tunelar para evitar montañas. El coste de la construcción e instalación de pilotes sería inferior a 2550 millones de USD para la versión sencilla y de 3150 millones de USD para la versión grande. El coste de los túneles estaría entre los 600 millones de USD y los 700 millones de USD. El coste de tunelar un kilómetro sería de unos 31 millones de USD debido al pequeño diámetro en comparación con los túneles para trenes o automóviles.
El diámetro interior del tubo tiene 2,23 m.
El espesor del tubo es de 20 a 23 mm. El coste del tubo sería inferior a 650 millones de USD. Esto incluye las secciones de tubo reforzadas y las salidas de emergencia.
El par de tubos está cubierto por paneles solares en el techo que generan más de la energía que necesita para operar. Los paneles solares tienen una anchura de 4,25 m y cubren una distancia de 563 km. Con una producción de energía solar de 120 W/m2 se espera que el sistema produzca un pico máximo de 285 MW de producción solar.
El sistema en conjunto consume una media de 21 MW. Esto incluye la energía necesaria para la propulsión, resistencia aerodinámica, recarga de baterías y bombas de vacío. Los paneles solares proporcionarían una media de 57 MW, que es más que suficiente para operar el Hyperloop.

Hiperloop - Elon Musk

Almacenamiento de energía
El sistema almacena energía en paquetes de baterías que le permiten operar con tiempo nublado y de noche. La energía sobrante también se puede almacenar en forma de aire comprimido que más tarde puede mover una turbina para producir electricidad.

Ruta Los Ángeles a San Francisco
El estudio se hace sobre la ruta entre Los Ángeles y San Francisco. El tiempo de viaje es de unos 35 minutos. Las cápsulas parten cada 30 segundos en horas punta, y cada 2 minutos el resto del tiempo. Llevan 28 personas cada una.
Las cápsulas circulan separadas una media de 37 km.
Tiene el potencial de trasladar a 840 pasajeros por hora, lo que hace unos 7,4 millones de viajeros en cada sentido al año.

Hiperloop - Elon Musk

Amortiguación
El sistema de amortiguación por aire pesa unos 2800 kg e incluye compresores, depósito de aire, tuberías y suspensión. El coste de estos componentes sería inferior a 475 000 USD para la cápsula sencilla y de 565 000 USD para la grande.

Costes
El coste total de una cápsula sencilla sería de unos 1,35 millones de USD incluyendo los costes de fabricación y montaje. Para la demanda esperada se requieren 40 cápsulas con un coste total de 54 millones de USD, que representa un 1% del presupuesto total del sistema.
El coste total de una cápsula grande sería de unos 1,525 millones de USD incluyendo los costes de fabricación y montaje.
El coste de las estaciones estaría entre 125 y 225 millones de USD.
El coste total sería de 6 000 millones de USD para la versión sencilla y de 7 500 millones de USD para la versión grande con capacidad de transportar coches. Amortizando este capital en 20 años y añadiendo los costes de operación cada billete sencillo saldría por unos 20 USD.

Hiperloop - Elon Musk

Seguridad
A diferencia de otros sistemas de transporte, Hyperloop es un sistema único que incorpora el vehículo, el sistema de propulsión, la gestión de la energía, los horarios y la ruta. Las cápsulas viajan en un ambiente cuidadosamente controlado y mantenido. El sistema es inmune al viento, la lluvia, la niebla y el hielo. El sistema de propulsión está integrado en el tubo y solo puede acelerar a la cápsulas a las velocidades que son seguras en cada sección. Se eliminan los errores humanos y las contingencias atmosféricas.
Una emergencia que requiriese llevar a un pasajero al hospital sería más rápida de resolver que si produjera en el despegue de un avión, ya que el viaje completo dura 35 minutos.
En caso de un corte de suministro eléctrico las baterías dentro de las cápsulas permiten terminar el viaje.
En caso de un terremoto las cápsulas usarían los frenos de emergencia.

Comparativa con el tren de alta velocidad
El proyecto de tren de alta velocidad propuesto por California High Speed Rail entre el norte y el sur de California tiene las características:
Coste propuesto de 68 400 millones de USD.
Velocidad media de 264 km/h.
Tiempo de recorrido de 2 horas y 38 minutos. En avión es 1 hora y 15 minutos. En coche son 5 horas y 30 minutos.
Coste de un billete sencillo de 105 USD. En avión son 158 USD por billete de ida y vuelta (septiembre 2013).
La versión sencilla de Hyperloop cuesta un 9% de lo que costará el tren de alta velocidad propuesto.
La versión grande de Hyperloop con capacidad de transportar coches cuesta un 11% de lo que costará el tren de alta velocidad propuesto.

Fuente: Spacex

Más información en:

http://www.spacex.com/hyperloop

http://www.spacex.com/hyperloopalpha

http://www.spacex.com/sites/spacex/files/hyperloop_alpha.pdf

Ultima modificacion el Sábado, 07 de Mayo de 2016 14:08

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