Maglev

De Viquipèdia

Maglev és el nom que es dóna als trens que funcionen amb levitació magnètica. La principal diferència amb els trens tradicionals és l'absència de contacte entre el vehicle i la via, reduint les friccions i permetent majors velocitats. Aquesta absència de fricció amb la via es deu a l'ús de camps magnètics.

L'únic tren Maglev que presta actualment servei és a Xangai. Aquest tren, en funcionament des de l'any 2003, permet fer un recorregut de 30 km entre Pudong (Longyang Road) i l'aeroport internacional en poc menys de vuit minuts. La velocitat màxima que assoleix és de 430 km/h en hores punta, i de 300 km/h la resta de la jornada. Existeixen plans per expandir la línia fins a una localització més cèntrica.

Al nord d'Alemanya existeix una línia de proves de la companyia Transrapid. Fou en aquest tram on es produí el 22 de setembre de 2006 un greu accident que acabà amb la vida de 23 persones.

A Japó també s'està experimentant amb una tecnologia similar que permetria la construcció de la Chuo Shinkansen, alternativa a la línia d'alta velocitat Tokaido. En aquesta línia de prova es va assolir el rècord mundial de velocitat en un tren tripulat, quan el 2 de desembre de 2003 un tren de proves va assolir els 581 km/h.

En l’actualitat existeixen tres tipus de tecnologia de levitació magnètica:

[edita] Suspensió electromagnètica. EMS (ElectroMagnetic System)

La levitació es produeix per atracció entre les bobines col·locades en el vehicle i la via. Quan es posen en marxa els potents electroimants situats en el vehicle s’indueixen uns corrents per el rail ferromagnètic i es genera una gran força d’atracció, i ja que el rail no posseeix mobilitat són els electroimants del tren els que es mouen en direcció al rail aixecant el tren per complet. Uns sensors incorporats al tren, s’encarreguen de regular el corrent que circula per les bobines. Com a resultat de l’atracció, el tren circularà aproximadament a un centímetre de distància del carril guia. El principal avantatge de les suspensions EMS és que s’usen bobines convencionals en comptes de supeconductors que exigeix la suspensió EDS. Per tant, no són necessaris cars sistemes de refrigeració. Però els trens de suspensió EMS sofreixen certes limitacions, la principal és la seva inestabilitat. Quan la distància entre la guia i els electroimants disminueix, la força d’atracció creix, i encara que la corrent elèctrica circulant en els electroimants pot ser regulada immediatament per un ordinador, existeix el perill de que apareguin vibracions i que conseqüentment el tren toqui la via. Altra limitació d’aquest disseny maglev és la enorme precisió de construcció que necessita, el qual encareix la seva producció notablement. Una petita desviació de pocs mil·límetres al llarg de l’estructura del tren pot resultar un desastre, a més la guia ha d’estar ben fixada pels mateixos motius. L’avantatge principal de la suspensió EMS, però, és que és relativament econòmica exceptuant el cost de la construcció de l’estructura.

[edita] Suspensió electrodinàmica. EDS (ElectroDynamical System)

El seu funcionament es aconseguit mitjançant les forces de repulsió. La levitació EDS es basa en el diamagnetisme perfecte (propietat per part de cert materials a rebutjar qualsevol camp magnètic que intenti penetrar en ells). Aquesta propietat, es dóna en materials superconductors i és anomenada “Efecte Meissner”. La suspensió EDS per tant, consisteix en que el superconductor rebutja les línies de camp magnètic de manera que no entren al seu interior, això provoca l’elevació del tren. S’utilitzen bobines de material superconductor als laterals de la part inferior del vehicle, les quals passen a uns centímetres de distancia de un conjunt de bobines situades al carril guia. A partir d’aquí, s’induirà un corrent elèctric en aquestes bobines (actuaran com electroimants) quan el tren passi a prop d’elles gràcies a complexos sistemes d’alimentació, i com que el tren porta incorporats a la seva part inferior els superconductors es donarà lloc a una força de repulsió entre les bobines de la via i els superconductors, ja que aquests rebutjaran el camp magnètic creat per les bobines. La força de repulsió que es crea es tan elevada com per poder aixecar tot el pes del vehicle.

Com que aquest sistema es basa en el corrent induït en la bobina de la via, la força de levitació es zero quan el vehicle està parat, per això el tren porta incorporades unes rodes pneumàtiques per al moment de l’arrencada i frenada. La força de levitació augmenta amb la velocitat del vehicle, encara que per sobre de una determinada velocitat l’augment és mínim. Quan la força de levitació iguala el pes del vehicle, aquest comença a aixecar-se i automàticament les rodes pneumàtiques s’amaguen i queden inutilitzades.

Un dels majors avantatges del sistema EDS resideix en l’estabilitat, ja que l’efecte Meissner, a més d’encarregar-se d’aixecar el tren, també l’estabilitza gràcies a la seva propietat anomenada “flux pinning”, la qual fa que les línies de camp magnètic quedin ben fixades. Aquesta estabilitat és lateral i també vertical. A més, si el tren per algun motiu s’enfonsés lleugerament al carril guia, aquest respondria amb un augment de la força repulsiva, el qual equilibraria l’apropament. A més aquest sistema permet levitacions de fins i tot 15 cm, el qual supera notablement al sistema de suspensió EMS. Això permet fer guies menys precises per aquest tipus de Maglev i protegeix dels danys que podrien causar petits terratrèmols.

No obstant, la utilització directa de superconductors provoca grans forces magnètiques dins dels vehicles, a la zona dels passatgers, així que s’utilitzen complexos sistemes d’aïllament dels camps magnètics, per tal de no perjudicar a la salut dels passatgers. Una continuada exposició a camps magnètic molt elevats pot contribuir al ràpid desenvolupament d’algunes malalties com el càncer. A més, el sistema de suspensió EDS és un sistema molt car degut a l’alt cost dels materials superconductors emprats i sobretot degut als potents sistemes de refrigeració necessaris per tal de mantenir els superconductors a baixa temperatura.

[edita] Suspensió amb imants permanents. PMS (Permanent Magnetic System)

S’utilitzen imants permanents tant al vehicle com a la via, els pols similars són alineats de manera que leviti per forces repulsives. Posseeix guiat electromagnètic y propulsió en base a un motor lineal. Després de probes operatives en 1972 y 1973 se descartà aquesta tecnologia debut al alt cost de les vies o guies.