Tren bala

Funcionamiento del Tren de Levitación Magnética

Resumen— El tren de propulsión magnética es uno de los mas grandes inventos de la actualidad, este tipo de trenes usan campos magnéticos para poder levitar, para propulsarse y para poder frenar, para la levitación se usa la interacción entre los campos magnéticos producidos por los devanados colocados en las vías, y los electroimanes del tren enel caso del tren EMS (Suspensión Electromagnética) o los bobinados superconductores en el caso del tren EDS (Suspensión Electrodinámica). El movimiento del tren se logra gracias a la accion del motor síncrono lineal, este empuja al motor a velocidad de sincronismo con respecto al campo magnético, pudiendo variar la velocidad de este variando la frecuencia de operación del sistema, para frenar seinvierte la polaridad del campo magnético ayudándose de un freno aerodinámico para casos de emergencia.

Introducción

En la actualidad el fenómeno de la levitación magnética es muy utilizado en la construcción de medios de transporte, uno de estos es el tren de levitación magnética, MAGLEV por sus siglas en ingles, el funcionamiento de este tipo de trenes esta dado básicamente por larepulsión existente entre los polos iguales de dos imanes o también dado por el efecto Meissner, el cual hace referencia a la propiedad de que los superconductores, a temperaturas extremadamente bajas, no oponen resistencia al paso de la corriente, es decir tienen una resistencia nula. Con esa condición los superconductores son capaces de rechazar todas las líneas de campo magnético que intenten cruzar porsu interior. A continuación conoceremos acerca del como funcionan este tipo de medio de transporte así como de algunos aspectos necesarios para su funcionamiento, como lo son las vías, la forma en la que los trenes aceleran y frenan.

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Fig. 1. Transrapid en Shanghai

Levitación magnetica

En los trenes Maglev se usan dos principios de levitación, la suspensión electromagnética y lasuspensión electrodinámica, el uso de la una o la otra dependerá del diseño del tren.

A. Suspensión Electromagnética (EMS)
Este diseño es originario de Alemania, consiste en la suspensión usando electroimanes DC controlados colocados en el tren y la parte inferior del riel, quedando en este caso el tren queda por debajo del riel de hierro laminado, tal como se muestra en la Figura 2. Alaccionarse los electroimanes se genera una fuerza de atracción, debido a que el riel permanece fijo, es el tren el que se mueve haciendo con esto que el tren se eleve.
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Fig. 2. Suspensión EMS

Para que el tren se mantenga levitando se usan sensores que controlan la corriente en los electroimanes, la distancia entre los electroimanes debe permanecer a una distancia de 10mm, siendo esta lamayor limitante de este diseño ya que si existiese algún pequeño daño en la vía, la fuerza de atracción aumentaría con el consiguiente peligro de que el tren toque la vía. Los imanes de los costados sirven para mantener al tren centrado, la fuerza de repulsión entre ellos hace que el tren no se mueva exageradamente en la vía, de igual manera la distancia entre ellos es controlada por sensores quemantienen una distancia de 10mm entre los electroimanes. Otra limitante del este tipo de trenes es la gran precisión necesaria en la construcción de las vías, encareciendo en gran medida los costos de construcción de este diseño.

B. Suspensión Electrodinámica (EDS)
La suspensión electrodinámica se basa en el diamagnetismo perfecto de los superconductores al estar enfriados unos 183ºC,basados en esta propiedad de rechazar por completo las líneas de campo electromagnético el tren se elevará.
En los laterales de la parte inferior del tren se utilizan bobinas de material superconductor figura 3, las cuales pasan a unos centímetros de distancia de un conjunto de bobinas situadas al carril guía, tal como se muestra en la figura 4. Al alimentar a las bobinas del carril se crea un...