LEVITACIÓN MAGNETICA

¿Qué es la levitación magnética?

Llamamos levitación magnética al fenómeno por el cual un material puede levitar gracias a la repulsión existente entre los polos iguales de dos imanes o bien debido a lo que se conoce como “Efecto Meissner”,que es una propiedad inherente a los superconductores. 

Características

´Es una característica de la  superconductividad de no oponer resistencia al paso de la corriente; es decir: son materiales que pueden alcanzar una resistencia nula.

´Son capaces de transportar energía eléctrica sin ningún tipo de pérdidas, y además poseen la propiedad de rechazar las líneas de un campo magnético aplicado.

Efecto Meissner

´El Efecto Meissner fue descubierto por Walther Meissner y Robert Ochsenfeld en 1933 (a veces se llama, más justamente, Efecto Meissner-Ochsenfeld), y consiste en que cuando un superconductor se enfría por debajo de determinada temperatura, si se le aplica un campo magnético externo en el interior del superconductor el campo magnético se anula.

Este efecto puede utilizarse para producir “levitación magnética”:

´Cuando se acerca un imán a un superconductor, el superconductor se convierte en un imán de polaridad contraria de modo que “sujeta” al otro imán sobre él. Pero, al contrario que un imán normal (que haría que el otro imán se diera la vuelta y se quedase pegado a él), un superconductor cambia el campo magnético cuando el exterior lo hace, compensándolo, de modo que es capaz de mantener el otro imán fijo en el aire.

Utilización actual de levitación magnética Juguetes Maglev.

´Trenes Maglev y rieles: Un completo kit con el tren y pistas., Es un  tren de velocidad, que flota sobre la pista.

´ Estos objetos se pueden encontrar flotando en el aire gracias a la tecnología de levitación magnética: relojes, pelotas de golf, marcos para cuadros, coches de colección, globos y otros.

Principio de levitación magnética

´Un sistema eléctrico, constituido por una fuente variable de voltaje y una bobina; un sistema electromecánico, que utiliza la energía eléctrica almacenada en la bobina en forma de campo magnético para compensar la energía mecánica. Esta última relación se comprueba físicamente como el equilibrio de fuerza magnética y mecánica.

´según el tren maglev utilizará un sistema EMS (suspensión electromagnética) o EDS (suspensión electrodinámica).

´-EMS: Suspensión electromagnética

´En el caso del EMS, la parte inferior del tren queda por debajo de una guía de material ferromagnético, que no posee magnetismo permanente.

´El sistema EMS usa electroimanes convencionales situados en los extremos de un par de estructuras debajo del tren; las estructuras envuelven por completo cada lado del carril guía. Sensores en el tren se encargan de regular la corriente circulante en las bobinas, como resultado el tren circulará a una distancia de aproximadamente un centímetro del carril guía. Unos electroimanes encargados de la guía lateral del vehículo serán colocados en los laterales del tren de manera que quede garantizado su centrado en la vía. Los imanes son atraídos hacia los raíles de hierro laminado en el carril guía y elevan el tren.

´Sin embargo, este sistema es inestable; la distancia entre los electroimanes y el carril guía, debe estar controlada y ajustada por ordenador o computadora para evitar que el tren golpee el carril guía. Otra de las limitaciones de este diseño es la enorme precisión necesaria en su construcción, lo cual encarece su producción.

Principio de Propulsión Lineal y el Motor Síncrono

Principio de propulsión lineal

´El principio básico para los cálculos de la fuerza del motor es la ley de Lorente, la cual dice que la interacción entre una corriente y un campo magnético en un conductor genera una fuerza.

´“F” es la fuerza que generará el movimiento del vehículo, “i” la corriente del elemento sobre el cual se calcula la fuerza, “l” la longitud del conductor inmersa dentro del campo y “B” la densidad de campo magnético. 

       Gracias a la segunda ley de Newton se sabe que la sumatoria de fuerzas en un sistema en determinado instante de tiempo es igual a cero; este hecho está directamente relacionado con que se pueda suponer el cálculo de la fuerza en dos sentidos; uno en que el imán produce la fuerza sobre el estator y otro en que el estator produce una fuerza que hace mover el imán, o más exactamente el vehículo.

LSM: Motor Lineal Síncrono

´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 está 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 (electroimanes o bobinas superconductoras) creando una sucesión de polos norte y sur que empujarán y tirarán del vehículo hacia delante.

´Este campo magnético (también llamado "onda magnética") 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.

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 (estator) de manera que se cree una fuerza en sentido contrario al avance del tren. 

En un tren con EMS, en condiciones normales, este deja de levitar cuando su velocidad se aproxima a los 10 Km/h (esto se hace de manera voluntaria, ya que con suspensión EMS el tren puede mantenerse levitando aún estando parado). En ese momento 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 unos10 Km/h (aunque no de manera voluntaria), momento en que las ruedas neumáticas entran en funcionamiento y el tren utiliza entonces frenos hidráulicos para detenerse.