Los tubos neumáticos (o tuberías de cápsulas , también conocidos como tubos neumáticos de transporte o PTT ) son sistemas que impulsan contenedores cilíndricos a través de redes de tubos mediante aire comprimido o mediante vacío parcial . Se utilizan para el transporte de objetos sólidos, a diferencia de las tuberías convencionales que transportan fluidos. A finales del siglo XIX y principios del XX, las redes de tubos neumáticos ganaron aceptación en oficinas que necesitaban transportar paquetes pequeños y urgentes, como correo, otros documentos o dinero, en distancias relativamente cortas, dentro de un edificio o, como mucho, dentro de un ciudad. Algunas instalaciones se volvieron bastante complejas, pero en su mayoría han sido reemplazadas. Sin embargo, se han desarrollado aún más en el siglo XXI en lugares como hospitales, para enviar muestras de sangre y similares a laboratorios clínicos para su análisis. [1]
Se construyó una pequeña cantidad de sistemas de transporte neumático para cargas más grandes, para competir con los sistemas de trenes y metros. Sin embargo, nunca ganaron popularidad.
El transporte neumático fue inventado por William Murdoch alrededor de 1799. [2] Las tuberías tipo cápsula se utilizaron por primera vez en la época victoriana para transmitir telegramas desde estaciones de telégrafo a edificios cercanos. El sistema se conoce como despacho neumático. [3]
En 1854, Josiah Latimer Clark recibió una patente "para transportar cartas o paquetes entre lugares mediante la presión del aire y el vacío". En 1853, instaló un sistema neumático de 200 m (220 yardas) entre la Bolsa de Valores de Londres en Threadneedle Street , Londres, y las oficinas de Electric Telegraph Company en Lothbury . [3] La Electric Telegraph Company utilizó el sistema para adquirir precios de acciones y otra información financiera para pasarla a los suscriptores de su servicio a través de sus cables telegráficos. La ventaja del sistema neumático era que, sin él, la empresa habría tenido que emplear corredores para transportar mensajes entre los dos edificios, o emplear operadores de telégrafo capacitados dentro de la Bolsa de Valores. A mediados de la década de 1860, la empresa instaló sistemas similares en las bolsas de valores locales de Liverpool, Birmingham y Manchester. [4] Después de que los telégrafos fueron nacionalizados en Gran Bretaña, el sistema neumático continuó ampliándose bajo Post Office Telegraphs. Esa expansión se debió a que Joseph William Willmot (anteriormente empleado en Electric & International Telegraph Company ) mejoró el invento de Latimer-Clark en 1870 con la "válvula neumática de doble compuerta" y, en 1880, el "interruptor de interrupción rápida/señalizador intermedio para tubos neumáticos". ", lo que aceleró drásticamente el proceso e hizo posible que varios mensajes del operador estuvieran en el tubo al mismo tiempo. [5] En 1880, había más de 21 millas (34 km) de metro en Londres. [6] Se colocó un tubo entre la oficina del mercado de pescado de Aberdeen y la oficina principal de correos, para facilitar la rápida venta de este producto tan perecedero. [7]
Si bien se utilizan comúnmente para paquetes y documentos pequeños, incluidos los transportadores de efectivo en bancos o supermercados , [8] a principios del siglo XIX, se propusieron para el transporte de carga pesada. Alguna vez se pensó que se podrían utilizar redes de tubos masivos para transportar personas. [9]
La tecnología todavía se utiliza en menor escala. Si bien su uso para comunicar información ha sido reemplazado por la electrónica, los tubos neumáticos se utilizan ampliamente para transportar objetos pequeños, donde la comodidad y la velocidad en un entorno local son importantes. [1]
En Estados Unidos, los bancos con acceso desde el vehículo utilizaban a menudo tubos neumáticos para transportar dinero en efectivo y documentos entre los automóviles y los cajeros; para la década de 2020, algunos de ellos se han eliminado, obviados por el auge de las aplicaciones de banca móvil y la creciente sofisticación de los cajeros automáticos . Muchos hospitales tienen un sistema de tubos neumáticos controlado por computadora para entregar medicamentos, documentos y muestras hacia y desde los laboratorios y las estaciones de enfermería. [1] Muchas fábricas los utilizan para entregar piezas rápidamente en campus grandes. Muchas tiendas más grandes utilizan sistemas para transportar de forma segura el exceso de efectivo desde las cajas hasta las oficinas administrativas y para enviar el cambio a los cajeros. [10] Se utilizan en los casinos para mover dinero, fichas y tarjetas de forma rápida y segura. Los lovehotels japoneses los utilizan para permitir a los clientes liquidar sus facturas de forma anónima (sin contacto cara a cara). [11] El Centro de Control de Misión original de la NASA tenía tubos neumáticos que conectaban las consolas del controlador con las salas de apoyo del personal. La Sala de Control de Operaciones de la Misión 2 se utilizó por última vez en su configuración original en 1992 y luego se remodeló para otras misiones. Debido a que la habitación fue designada Monumento Histórico Nacional en 1985, en 2017 se decidió restaurarla a su condición de la década de 1960. [12] Los tubos neumáticos fueron retirados y enviados a la Cosmosphere en Kansas para su restauración. [13]
Los sistemas de tubos neumáticos se han utilizado en química nuclear para transportar muestras durante el análisis de activación de neutrones . Las muestras deben trasladarse desde el núcleo del reactor nuclear, en el que son bombardeadas con neutrones, hasta el instrumento que mide la radiación resultante. Como algunos de los isótopos radiactivos de la muestra pueden tener vidas medias muy cortas, la velocidad es importante. Estos sistemas pueden automatizarse, con un almacén de tubos de muestra que se mueven a su vez dentro del núcleo del reactor durante un tiempo predeterminado, antes de ser trasladados a la estación de instrumentos y finalmente a un contenedor para su almacenamiento y eliminación. [14]
Hasta que cerró a principios de 2011, un McDonald's en Edina, Minnesota, afirmaba ser el "único servicio de autoservicio neumático del mundo", y enviaba comida desde su ubicación en el centro comercial a un servicio de autoservicio en medio de un estacionamiento. [15]
El editor de tecnología Quentin Hardy señaló que a partir de 2015 el interés renovado [actualizar]en la transmisión de datos por tubo neumático acompañó las discusiones sobre la seguridad de las redes digitales, [16] y citó la investigación sobre la olvidada red neumática de Londres. [17]
Las aplicaciones relacionadas incluyen cañones de peces [18] que utilizan mecanismos muy similares a los sistemas de tubos neumáticos.
El correo neumático o correo neumático es un sistema para entregar cartas a través de tubos de aire a presión. Fue inventado por el ingeniero escocés William Murdoch en el siglo XIX y posteriormente fue desarrollado por la London neumática Despatch Company . Los sistemas de correos neumáticos se utilizaron en varias ciudades grandes a partir de la segunda mitad del siglo XIX (incluido un sistema londinense de 1866 lo suficientemente potente y grande como para transportar humanos durante las pruebas, aunque no estaba destinado a ese propósito), [19] pero más tarde se utilizaron en gran medida. abandonado.
Una importante red de tubos de París (el correo neumático de París ) estuvo en uso hasta 1984, cuando fue abandonada en favor de ordenadores y máquinas de fax. El puesto neumático de Praga comenzó a funcionar para el público en 1889 en Praga , ahora en la República Checa , y la red se extendía aproximadamente 60 kilómetros (37 millas).
Las estaciones de correo neumáticas suelen conectar oficinas de correos, bolsas de valores, bancos y ministerios. Italia fue el único país que emitió sellos postales (entre 1913 y 1966) específicamente para el correo neumático. Austria, Francia y Alemania emitieron material postal para uso neumático.
Las aplicaciones típicas son en bancos , hospitales y supermercados . Muchos grandes minoristas utilizaban tubos neumáticos para transportar cheques u otros documentos desde los cajeros hasta la oficina de contabilidad.
En 1812, George Medhurst propuso por primera vez, pero nunca implementó, hacer volar vagones de pasajeros a través de un túnel. [29] Precursor de los sistemas de tubos neumáticos para el transporte de pasajeros, el ferrocarril atmosférico (en el que el tubo se colocaba entre los raíles, con un pistón suspendido del tren a través de una ranura sellable en la parte superior del tubo) funcionaba como sigue: [30]
En 1861, la London Pneumatic Despatch Company construyó un sistema lo suficientemente grande como para mover a una persona, aunque estaba destinado a paquetes. La inauguración de la nueva estación de Holborn el 10 de octubre de 1865 estuvo marcada por el traslado en metro del duque de Buckingham , el presidente y algunos directores de la empresa hasta Euston (un viaje de cinco minutos).
El ferrocarril neumático Crystal Palace de 550 metros (1.804 pies) se exhibió en el Crystal Palace en 1864. Este era un prototipo de una propuesta de ferrocarril Waterloo y Whitehall que habría discurrido bajo el río Támesis uniendo Waterloo y Charing Cross . La excavación comenzó en 1865 pero se detuvo en 1868 debido a problemas financieros.
En 1867, en la Feria del Instituto Americano de Nueva York , Alfred Ely Beach demostró una tubería de 100 pies (30 m) de largo y 6 pies (1,8 m) de diámetro que era capaz de mover a 12 pasajeros más un conductor. [31] Un año después de que la primera línea ferroviaria elevada de la ciudad de Nueva York entrara en servicio; En 1869, la Beach Neumatic Transit Company de Nueva York construyó en secreto una línea neumática de metro de 312 pies (95 m) de largo y 8,9 pies (2,7 m) de diámetro debajo de Broadway , para demostrar las posibilidades del nuevo modo de transporte. [31] La línea solo funcionó durante unos meses y cerró después de que Beach no logró obtener permiso para extenderla: Boss Tweed , un político influyente y corrupto , no quería que siguiera adelante porque tenía la intención de invertir personalmente en planes competitivos para una línea ferroviaria elevada. [32]
En la década de 1920, Canadian Pacific y Canadian National Railways cooperaron para instalar un elaborado sistema de tubería neumática de 4.500 metros entre cuatro de sus oficinas y la Estación Postal A en Union Station en Toronto, Canadá. También había una conexión con la sala de correo del Hotel Royal York. Los periódicos Star y Telegram se unieron al sistema, tendiendo tuberías. [33] En la década de 1960, Lockheed y el MIT con el Departamento de Comercio de los Estados Unidos llevaron a cabo estudios de viabilidad sobre un sistema vactrain impulsado por la presión atmosférica ambiental y "ayuda de péndulo gravitacional" para conectar ciudades en la costa este del país. [31] Calcularon que la carrera entre Filadelfia y la ciudad de Nueva York tendría un promedio de 174 metros por segundo , es decir, 626 km/h (388 mph). Cuando esos planes fueron abandonados por ser demasiado costosos, el ingeniero de Lockheed, LK Edwards, fundó Tube Transit, Inc. para desarrollar tecnología basada en el "transporte por gravedad-vacío". En 1967, propuso un tránsito por gravedad-vacío en el Área de la Bahía para California que funcionaría junto al sistema BART , entonces en construcción . Nunca fue construido.
Continúan las investigaciones sobre trenes que circulan en tubos parcialmente evacuados, como el Vactrain y el Hyperloop .
Un ascensor neumático [1] consta de un eje vertical cilíndrico (normalmente hecho de plástico transparente) y una cápsula de pasajeros (también transparente) dentro del eje que se mueve verticalmente mediante presión diferencial de aire arriba y abajo. La principal ventaja es que no requiere ni un foso debajo ni un desván encima del pozo.
Para operaciones ascendentes, una bomba de vacío en la parte superior del hueco del ascensor crea una baja presión al aspirar aire desde arriba de la cápsula, mientras que por debajo de la presión atmosférica normal mayor se permite ingresar al nivel inferior (planta baja) debajo de la cápsula que proporciona el ascenso.
Para descender, unas válvulas controladas electrónicamente dentro del eje tubular regulan la entrada y salida de aire dentro del cilindro bajando el coche suavemente mediante funcionamiento programado. En caso de falla de la bomba de vacío o de las válvulas controladas electrónicamente, el volumen de aire atrapado debajo de la cápsula actúa como un cojín al que se le permite escapar lentamente por medio de una válvula mecánica, devolviendo suavemente la cápsula al nivel más bajo.
En las grandes tiendas minoristas, se utilizaban sistemas de tubos neumáticos para transportar recibos de ventas y dinero desde el vendedor a una sala de tubos centralizada, donde los cajeros podían hacer cambios, consultar registros de crédito, etc. [34]
Muchos bancos con autoservicio también utilizan tubos neumáticos. [8]
Muchos hospitales cuentan con sistemas de tubos neumáticos que envían muestras a los laboratorios . [1] [35] Las conservas de sangre se transportan, donde el peso y la duración del transporte son importantes, además de evitar la hemólisis causada por fuerzas centrífugas y de aceleración. Los sistemas de tubos neumáticos también se utilizan en hospitales para transportar rayos X , documentos de pacientes, documentos generales, medicamentos y resultados de pruebas.
Se ha demostrado que los sistemas de tubos neumáticos de 6 pulgadas (152 mm) manejan bolsas intravenosas pesadas con capacidad de litros con significativamente menos atascos en comparación con los sistemas de 4 pulgadas (102 mm).
Para gestionar su negocio de pedidos por correo, los grandes almacenes Sears construyeron "almacenes enormes, como su instalación central en Chicago, en los que se enviaban mensajes a varios departamentos y trabajadores de montaje a través de tubos neumáticos". [36] Muchos otros grandes almacenes tenían sistemas de tubos neumáticos en el siglo XX, como Jacksons of Reading y Myer en Melbourne, Australia. El edificio de la Biblioteca Nacional de Australia (inaugurado en 1968) incorpora un sistema de tubos neumáticos para enviar solicitudes de libros desde las salas de lectura a las estanterías de libros. El sistema ya no se utiliza, pero permanece parcialmente operativo y se demuestra en recorridos entre bastidores.
El uso de tubos neumáticos en unidades de eliminación de desechos incluye Masjid al-Haram , La Meca, [37] GlashusEtt en el área de Hammarby Sjöstad en Estocolmo, Suecia, el Viejo Montreal, Canadá, Disney World, Florida, y Roosevelt Island y Hudson Yards, Nueva York. York (Estados Unidos).
Los sistemas de tubos neumáticos se utilizan en plantas de producción. Los usos incluyen el transporte de repuestos, instrumentos de medición, herramientas o piezas de trabajo junto con cintas transportadoras o en el proceso de producción. En los laboratorios industriales las muestras se transportan a través de sistemas de tubos neumáticos. Estos pueden transportarse en cualquier estado físico (sólido, líquido, gaseoso) y a cualquier temperatura. Por ejemplo, la empresa industrial ThyssenKrupp envía muestras de acero a 900 °C (1650 °F) a través de tubos neumáticos a una velocidad de 22 m (72 pies) por segundo desde el horno hasta el laboratorio. [38]
Los sistemas modernos (para diámetros de tubo más pequeños, es decir, "normales", como los utilizados en el transporte de cápsulas pequeñas) alcanzan velocidades de alrededor de 7,5 m (25 pies) por segundo, aunque algunos sistemas históricos ya alcanzaban velocidades de 10 m (33 pies) por segundo. segundo. [1] [39] Al mismo tiempo, las diferentes presiones de aire permiten que las cápsulas se rompan lentamente, eliminando la llegada discordante que solía caracterizar a los sistemas anteriores y haciéndolos inadecuados para contenidos frágiles. [1]
Sistemas muy potentes pueden transportar artículos con un peso de hasta 50 kg (110 lb) y un diámetro de hasta 500 mm (20 in). [38] Se pueden conectar más de 100 líneas y 1000 estaciones.
Además, los sistemas modernos pueden controlarse por computadora para rastrear cualquier cápsula específica y gestionar las entregas prioritarias, así como la eficiencia del sistema. Con esta tecnología, se pueden transportar elementos en los que el tiempo es crítico, como muestras de tejido tomadas durante una cirugía en un hospital. Los chips RFID dentro de las cápsulas recopilan datos, por ejemplo sobre la ubicación del transportista, su velocidad de transporte o su destino. [40] Los sistemas recopilan y guardan estos datos para ayudar a los usuarios a optimizar sus procesos internos y tiempos de respuesta. Las instalaciones pueden vincularse a los sistemas de software de la empresa, por ejemplo, sistemas de información de laboratorio, para una integración total en la gestión logística y las cadenas de producción de la empresa.
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