Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev,




descargar 25.31 Kb.
títuloResumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev,
fecha de publicación23.11.2015
tamaño25.31 Kb.
tipoResumen
med.se-todo.com > Química > Resumen
LEVITACIÓN MAGNÉTICA: EL FUTURO DEL TRANSPORTE

Jorge Villamizar

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de ingeniería

Departamento de ingeniería química


Resumen
La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, un sistema de transporte eficiente, económico, amable con el medio ambiente y sobre todo muy veloz.

En este articulo se podrán conocer los principios de funcionamiento de los trenes maglev, un nuevo sistema experimental y la aplicación que piensa darle la nasa a este magnifico invento de la levitación magnética, además cabe aclarar que aquí solo trataremos lo básico, ya que el desarrollo de esta tecnología avanza con el desarrollo de los superconductores, materiales muy interesantes que no serán tema de este artículo.
_______________________________________________________________




1. Introducción
La levitación magnética (maglev) es un fenómeno por el cual cierto material puede, literalmente, levitar gracias a la repulsión existente entre los polos iguales de dos imanes o bien debido a lo que se conoce como “Efecto Meissner”, capacidad de los superconductores de rechazar un campo magnético que intente penetrar en su interior. La superconductividad es una característica de algunos compuestos, los cuales, por debajo de una cierta temperatura crítica, no oponen resistencia al paso de la corriente; es decir: son materiales que pueden alcanzar una resistencia nula. Hoy día el uso más extendido del fenómeno de levitación magnética se da en los trenes de levitación magnética, aunque también en las montañas

Imagen 1. Fastech 360, MLX01-2, 700T, CRH2.

rusas de levitación magnética o lo que en la actualidad se encuentra bajo investigación, la propulsión de

naves espaciales mediante este mismo fenómeno.
Un tren de levitación magnética es un vehículo que utiliza las ondas magnéticas para suspenderse por encima del carril (algunos de estos trenes van a 1 cm. por encima de la vía y otros pueden levitar hasta 15 cm.) e impulsarse a lo largo de un carril-guía.
2. Principio de levitación magnética
La levitación en un tren maglev, se consigue mediante la interacción de campos magnéticos que dan lugar a fuerzas de atracción o repulsión, dependiendo de que se utilice un sistema EMS (suspensión electromagnética) o EDS (suspensión electrodinámica). La principal diferencia entre un sistema EMS y un EDS es que en el primero la levitación del tren es producida por la atracción entre las bobinas colocadas en el vehículo y la vía, y en el segundo se consigue la levitación gracias a fuerzas de repulsión entre estas.

La principal ventaja de las suspensiones EMS es que usan electroimanes en vez de los complicados imanes superconductores que exige la suspensión EDS. Por no necesitar imanes superconductores, no son necesarios complicados y costosos sistemas de refrigeración. Aún así los trenes de suspensión EMS sufren ciertas limitaciones, la principal es su inestabilidad. Cuando la distancia entre la guía y los electroimanes disminuye, la fuerza de atracción crece y, aunque la corriente eléctrica circulante en los electroimanes puede ser regulada inmediatamente, existe el peligro de que aparezcan vibraciones o de que el tren toque la guía. Otra de las limitaciones de este diseño es la enorme precisión necesaria en su construcción. Una pequeña desviación de unos pocos milímetros a lo largo de la estructura del tren puede provocar un desastre. Por otro lado el sistema EDS permite levitaciones de hasta
Imagen 2. Funcionamiento básico de maglev.

15 cm., lo cual supera por mucho al sistema EMS. Esto permite hacer guías menos precisas para este tipo de Maglevs. Además, un tren con suspensión EDS se amolda a las curvas compensando la aceleración lateral, inclinándose de manera que ninguna perturbación es sentida dentro del vehículo.

Una desventaja de este sistema es que la utilización directa de superconductores provoca grandes campos magnéticos dentro del vehículo por lo que se deben utilizar complejos sistemas de aislamiento de la radiación magnética para no perjudicar la salud de los pasajeros.

3. Principio de guía lateral
Los maglev necesitan, además del sistema de levitación magnética un sistema de guía lateral que asegure que el vehículo no roce el carril guía como consecuencia de perturbaciones externas que pueda sufrir.

En la suspensión EMS, se instalan unos imanes en los laterales del tren los cuales, a diferencia de los ubicados para permitir al tren levitar y moverse, solamente actuarán cuando este se desplace lateralmente, ejerciendo fuerzas de atracción del lado que más se aleje de la vía.

En el sistema EDS son los superconductores y las bobinas de levitación los encargados del guiado lateral del tren. Las bobinas de levitación están conectadas por

I
magen 3. Sistema EMS

debajo del carril-guía, así cuando el

vehículo se desplaza lateralmente, una corriente eléctrica es inducida, lo que da como resultado una fuerza repulsiva del lado más cercano a las bobinas de levitación, obligando al vehículo a centrarse.

Si el tren por alguna causa se hundiese en el carril-guía este respondería con un aumento de la fuerza repulsiva, lo cual equilibraría este acercamiento.
4. Principio de propulsión
Un tren maglev es propulsado mediante un motor lineal. El funcionamiento de un motor lineal deriva de un motor eléctrico convencional donde el estator es abierto y desenrollado a lo largo del carril-guía en ambos lados. En los sistemas EDS y EMS se usa el LSM (motor lineal sincrono). Este sistema de propulsión utiliza como estator un circuito de bobinas sobre la vía, por el cual circula una corriente alterna trifásica controlada. El rotor esta compuesto por los electroimanes del tren, en el caso de un EMS, o las bobinas superconductoras en un EDS.

El campo magnético que crea la corriente alterna del estator interactúa con el rotor creando una sucesión de polos norte y sur que empujarán y tirarán del vehículo hacia delante. Este campo
Imagen 4. Sistema EDS.

magnético viajará junto al tren a través del carril-guía, permitiéndole a este acelerar. Así, el rotor viajará a la misma velocidad que el campo magnético.

La regulación de la velocidad del tren se logra bien regulando la frecuencia de la onda magnética (variando la frecuencia de la corriente alterna) o bien variando el número de espiras por unidad de longitud en el estator y el rotor.

Una característica importante de este sistema es que la energía que mueve al tren no la provee el mismo tren, sino que esta es proveída por las vías. Esto permite evitar un malgasto de energía fraccionando la vía en secciones, de manera que cada una tenga su alimentación, de esta manera solamente estarán activos aquellos tramos de la vía por los que en ese momento esté transitando el tren.

La velocidad que alcanzan los trenes maglev es muy superior a la alcanzada por otros tipos de trenes, llegando hasta 500 Km/h y su consumo es de solamente un 40 % del combustible usado por un automóvil por pasajero y milla, debido a la reducción del rozamiento con la vía.
5. Mecanismo de frenada
El frenado del tren maglev se consigue, como la propulsión, gracias al motor lineal. Esto se logra invirtiendo la polaridad de la corriente trifásica en la vía de manera que se cree una fuerza en sentido contrario al avance del tren. Bajo condiciones normales, la desaceleración límite sería la misma que la aceleración límite: 1,8 m/s2. En condiciones de emergencia, el motor lineal puede desacelerar al tren a 3,5 m/s2 aproximadamente. Es posible aumentar aún la capacidad de frenada, en situaciones de extrema emergencia, mediante el uso de un sistema de frenado aerodinámico, el cual amplía la superficie frontal del tren y alcanza una desaceleración alrededor de 12 m/s2 aunque también podrían ser utilizados en ocasiones simplemente para ayudar al motor de manera de no tener que forzarlo demasiado.

En un tren con EMS, en condiciones normales, este deja de levitar cuando su velocidad se aproxima a los 10 Km/h se desprenden unos patines incorporados al tren, con un coeficiente de fricción determinado, que hacen que el tren se detenga por completo. En un tren con EDS, el tren dejará de levitar también aproximadamente a unos 10 Km/h momento en que unas ruedas entran en funcionamiento y el tren utiliza entonces frenos hidráulicos para detenerse.
6. El nuevo sistema
En una investigación publicada hace varios años, el doctor Richard Post del Lawrenece Livermore National Laboratory desarrolló un sistema maglev llamado Indutrack que evita las mayores fallas de los sistemas EMS y EDS. La Inductrack es esencialmente un sistema EDS que, en vez de materiales superconductores, utiliza imanes permanentes. Antes que el Dr. Post idease esto, se creía que los imanes permanentes proveerían una fuerza de levitación demasiado pequeña como para ser útil en cualquier diseño maglev. La solución encontrada por el equipo de Livermore fue emplear una distribución especial de poderosos imanes permanentes, conocida como una ordenación Halbach para crear una fuerza de levitación lo suficientemente poderosa para hacer funcionar un maglev. En esta ordenación, barras magnéticas con grandes campos son dispuestas de manera que el campo magnético de cada barra esté orientado en un ángulo correcto con la barra adyacente. La combinación de las líneas de campo magnético de esta ordenación resulta en un poderoso campo debajo de esta y prácticamente ningún campo arriba.

Como en el sistema EDS, la levitación es generada por las fuerzas repulsivas entre el campo magnético de los imanes en la ordenación Halbach y el campo magnético inducido en la vía conductora por el movimiento de los imanes.

Como en el sistema EDS esta levitación sería muy estable, ya que las fuerzas de repulsión aumentan exponencialmente al disminuir la distancia entre el vehículo y la guía. La Inductrack posee una considerable ventaja en eficiencia sobre los otros sistemas. Como resultado de utilizar imanes permanentes, la levitación en un tren Inductrack es independiente de cualquier fuente de energía, en contraste con los complejos electroimanes en el sistema EMS o los costosos equipos criogénicos en el EDS. Por lo tanto, los trenes Inductrack sólo requerirían energía para propulsión y las únicas

Imagen 5. Pista de despegue con tecnología maglev.

pérdidas serían la ocasionada por la fricción con el aire y la ocasionada por la resistencia eléctrica en los circuitos de levitación.
7. Aplicación futura
La NASA esta estudiando la utilización de tecnología maglev para crear un sistema que asista en el despegue de una nave espacial.

Una pista operacional tendría unos 2400 metros de longitud y sería capaz de acelerar al vehículo a unos 1000 Km/h en 9,5 segundos. La parte más costosa de una misión a una órbita terrestre baja es el despegue. Debido al peso del combustible se necesita mucha propulsión para elevar la nave pero como un vehículo maglev utiliza electricidad para acelerarse, el peso de la nave espacial al momento del despegue podría ser de hasta un 20% menos que en un cohete normal. Otros beneficios son que la electricidad no contamina y es mucho más barata
8. Conclusión
El sistema maglev es un muy buen ejemplo de cómo algo tan sencillo y tan natural como los campos y fuerzas magnéticas pueden ser usadas e integradas para facilitar la movilidad, sobre todo en países grandes, el cuidado del medio ambiente y que no solo contribuye al transporte en tierra sino que puede ser un avance más en el campo de la aeronáutica espacial.

Además luego de leído este artículo se puede ver que el sistema maglev no es tan complejo, exceptuando la gran precisión en la construcción del sistema EMS, y su diseño se basa en repulsión o atracción. Por último cabe mencionar que en lo personal espero que el sistema maglev sea implementado en el transporte particular donde las grandes autopistas tengan imanes que puedan levitar los automóviles y así evitar el calentamiento global.
Bibliografía


  • Daniel Álvarez Mántaras, Pablo Luque Rodríguez. Ingeniería e infraestructura de los transportes ferrocarriles. Universidad de Oviedo. 2003

  • Gabriel Perren. Estudio de las aplicaciones practicas de la levitación magnética. 2003

  • http://www.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/maglev/11.htm

  • http://www.msfc.nasa.gov/NEWSROOM/astptechbriefs/Maglev.pdf

  • Timothy J. Maloney. Electrónica Industrial Moderna. Ed Pearson. 5º edición. 2006




similar:

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconResumen En este artículo se discute sobre la aplicación de la levitación...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconImanes naturaleza de los Imanes

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconConsiste en la creación de una empresa. En este caso estamos en el...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconResumen El campo magnético terrestre es uno de los protectores de...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconUn imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconResumen Si aceptamos que existe una estrecha interrelación entre...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconResumen el presente trabajo surge a razón que se quiso hacer una...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconResumen este trabajo presenta una síntesis de la innovación educativa...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconResumen: Este artículo esboza una manera de comprender la dinámica...

Resumen La levitación magnética es el simple resultado de la repulsión entre imanes, una magnifica creación de la naturaleza. Este efecto magnético es el responsable de la existencia de los trenes maglev, iconEl paramagnetismo es una forma de magnetismo que aparece sólo con...


Medicina



Todos los derechos reservados. Copyright © 2015
contactos
med.se-todo.com