Al ritmo del iman

AL RITMO DEL IMAN.
G9NL10
Por más de 80 años se ha venido desarrollando un nuevo medio de transporte que en su época fue
subestimado y visto como un tabú, pero casi 50 mas tarde en 1968 la necesidad de desarrollar un medio
de transporte de alta velocidad y que diese respuesta a los problemas energéticos y ambientales, llevo a
Alemania a la investigación de la levitación magnética área de investigación propuesta por el alemán
Hermann Kemper en 1922. Dada la necesidad y las herramientas la idea no tardaría más de 3 años en
tomar forma, y gracias al apoyo dado por el gobierno, un nuevo medio de transporte se hizo presente en
Alemania “Magnetbahn Transrapid”. Este medio de transporte tomaría fuerza en China a principios del
siglo convirtiéndose hoy en el medio de transporte más rápido y efectivo, con velocidades de hasta
450Km/h y con un consumo de energía razonable, el 40% del consumo normal para un vehículo.
Pero el desarrollo del magnetismo no para ahí, también encuentra funcionalidad en el desplazamiento en
edificios muy altos, en el almacenamiento de energía e incluso en medicina cardiovascular.
Introducción
El aporte de la electricidad en los medios de
transporte se ha visto desde la segunda guerra
mundial, desde entonces grandes motores
eléctricos eran utilizados para el desplazamiento
de los submarinos una vez estos se encontraban
sumergidos. Después vendrían los trenes
eléctricos los cuales utilizaban la potencia
eléctrica disponible para su desplazamiento. Pero
llego el momento de que el magnetismo haga su
aporte con el desarrollo de la levitación
magnética.
La levitación magnética se basa en el principio de
atracción-repulsión
entre
dos
campos
magnéticos, en donde la fuerza estática repulsiva
entre polos magnéticos del mismo tipo, permite
la suspensión del elemento superior.
Evolución del sistema maglev.
1922: Hermann Kemper presenta el principio de
levitación magnética.
1934: Primera patente para tecnología de la
levitación magnética
1969: Lanzamiento del HSR (high performance,
high speed rail) por parte de la industria y el
ministerio de transporte alemán, dando inicio al
estudio del maglev como tal.
1971: Primer vehículo de levitación recorre
660m.
1975-79: Se desarrolla y mejora la técnica de
propulsión por medio de motores lineales con
estatores largos e imanes conductores.
1979-87: Alcanzan nuevas velocidades pasando
de 204 km/h a 400Km/h.
2000-02: construcción e inauguración de maglev
en China, el cual se desplaza con una velocidad
máxima de 431 Km/h y una media de 250Km/h.
Cómo funciona el sistema maglev?
El funcionamiento se basa en la generación de un
campo magnético producido por la excitación de
los imanes a bordo y aquellos en los estatores de
los motores lineales presentes a lo largo del carril
guía dada por una corriente controlada. Los
imanes empujan el tren haciéndolo levitar
generando un espacio de 8 a 12 milímetros.
El sistema consiste en cuatro componentes, el
carril, el vehículo, la fuente de poder y el sistema
de control operacional.
El carril: Este guía la dirección y el movimiento
del tren, además de soportar la carga del mismo.
La estructura del carril consta de vigas de acero o
concreto reforzado que conectan los estatores a
la estructura y fortalecen los pilares de concreto
que lo sostienen.
El vehículo: Sin lugar a dudas el vehículo es la
parte más importante del sistema maglev,
compuesto por un chasis de levitación formado
por imanes montados a lo largo del chasis que le
ayudan a mantenerse equilibrado. Además de
esto lleva un sistema de suspensión secundario,
aparatos eléctricos como baterías internas,
sistema de frenado de emergencia y un sistema
de control levitacional.
Fuente de poder: El sistema de suministro de
energía incluye subestaciones de voltaje, cables
alimentadores, interruptores y otros suministros.
El sistema suministra al tren con el poder
necesario para energizar los estatores a lo largo
del carril. El sistema toma un alto voltaje de una
corriente alterna de 110KV, la cual es reducida
por un transformador a 20 KV y 1,5KV y
convertida a una corriente directa por un
rectificador, entonces se convierte de nuevo a
corriente alterna de frecuencia variable entre 0 y
300 Hz a través de rectificador. La corriente
alimenta el estator a lo largo de la vía mediante
cables y estaciones de conmutación, lo que
genera fuerzas de propulsión entre el estator y
los imanes internos del vehículo.
Sistema operacional de control: Esta es la
garantía del funcionamiento normal y correcto
del sistema maglev. Este incluye todo el equipo
de seguridad, ejecución y planeación, así como
intercomunicadores. Este sistema consiste en un
control de operación central, un sistema de
comunicación descentralizada y sistemas de
comunicación a bordo de cada vehículo.
Optimización de la levitación magnética
Los avances científicos siempre han ido de la
mano de modo que en algún momento puedan
complementarse mutuamente, es así como los
superconductores vienen a hacer parte del futuro
de la levitación magnética.
Los superconductores tienen la capacidad
intrínseca de conducir corriente eléctrica con
resistencia y pérdida de energía cercanas a cero
en ciertas condiciones, estas condiciones son
temperaturas cercanas al 0 absoluto. La
superconductividad fue descubierta por el físico
holandés Heike Kamerlingh Onnes en 1911.
Se espera en el futuro que el vehículo del sistema
maglev
este
formado
por
materiales
superconductores los cuales creen campos
magnéticos opuestos al de un imán permitiendo
que la corriente inducida siga fluyendo sin
resistencia manteniendo el vehículo suspendido
indefinidamente. Para llegar a este punto,
primero hay que pasar la barrera que los
superconductores nos presentan, y es la barrera
de las temperaturas bajas. Si se descubre o crea
un material con características superconductoras
a temperatura ambiente, el alcance de súper
velocidades será cuestión de tiempo.
Nuevos retos
Con la aplicación del magnetismo en los medios
de transporte, viene el reto de acoplar esta
tecnología a espacios reducidos. Es por esto que
en el instituto electrónico de la Escuela Técnica
Superior de Aachen el ingeniero Dirk Van Riesen
ha propuesto el desarrollo de ascensores que se
desplacen sin cables en dirección vertical y
horizontal.
El funcionamiento de este ascensor sería muy
similar al de los trenes magnéticos del sistema
maglev. La principal diferencia entre los dos
mecanismos es que el primero busca
movimientos horizontales y verticales, mientras
el segundo lo hace exclusivamente de manera
horizontal, además de esto los ascensores sin
cables se perfilan como solución para la
movilización
en
construcciones.
las
futuras
grandes
El ascensor compuesto por grandes imanes
estaría sujeto gracias al campo generado por
bobinas eléctricas ubicadas en los espacios por
donde se desplaza el ascensor. En caso de fallar
uno de estos campos a causa de una inestabilidad
en la corriente eléctrica, el ascensor estaría
equipado de garras que se cerrarían
automáticamente evitando la caída libre del
ascensor. Las estructuras por las cuales se
desplazarían estos ascensores serian estructuras
en forma de malla de modo que puedan alcanzar
cualquier lugar aprovechando su capacidad de
movimiento horizontal y vertical, además de esto,
los ascensores estarían dotados de campos
magnéticos en su exterior para guardar distancias
y así evitar posibles choques.
Otras aplicaciones de la levitación magnética
La levitación magnética también tiene
aplicaciones en otras áreas, como es el caso del
almacenamiento de energía ya que la levitación
permite que una rueda superconductora gire
ininterrumpidamente cuando está inmersa en un
campo magnético de manera que almacene la
energía
mecánica.
Esto
permite
el
almacenamiento de energía generada en
centrales eléctricas en horas de baja demanda de
consumo eléctrico, y su uso en horas pico,
evitando la superproducción de energía y con
esto el desperdicio de la misma.
Conclusiones
El desarrollo e implementación del sistema
maglev, demuestra que la levitación magnética es
un mecanismo seguro, económico y eficiente de
transporte, además de esto abre las puertas a
nuevos métodos de desplazamiento.
La interacción entre superconductividad y
magnetismo son base para el desarrollo,
mejoramiento y aplicación
de nuevas
tecnologías, tecnologías eficientes y amigables
con el medio ambiente.
La comprensión detallada y correlación de los
avances tecnológicos, son el factor clave para el
diseño, montaje y optimización de dispositivos
reales. Autor: DIEGO LEONARDO DIAZ V.
PALABRAS CLAVE
Estator: es una parte fija de una máquina rotativa, la cual
alberga una parte móvil (rotor), en los motores eléctricos el
estator está compuesto por un imán natural (en pequeños
motores de corriente continua) o por una o varias bobinas
montadas sobre un núcleo metálico que generan un campo
magnético en motores más potentes y de corriente alterna
Referencias
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