Los fundamentos de los trenes levitados magnéticos (Maglev)

La levitación magnética (maglev) es una tecnología de transporte relativamente nueva en la que los vehículos sin contacto viajan de manera segura a velocidades de 250 a 300 millas por hora o más mientras están suspendidos, guiados y propulsados ​​sobre una guía por campos magnéticos. La guía es la estructura física a lo largo de la cual los vehículos maglev son levitados. Se han propuesto diversas configuraciones de guía, por ejemplo, en forma de T, en forma de U, en forma de Y y de viga de caja, de acero, hormigón o aluminio..

Hay tres funciones principales básicas para la tecnología maglev: (1) levitación o suspensión; (2) propulsión; y (3) orientación. En la mayoría de los diseños actuales, las fuerzas magnéticas se utilizan para realizar las tres funciones, aunque podría utilizarse una fuente de propulsión no magnética. No existe consenso sobre un diseño óptimo para realizar cada una de las funciones principales.

Sistemas de suspensión

La suspensión electromagnética (EMS) es un atractivo sistema de levitación de fuerza por el cual los electroimanes en el vehículo interactúan y son atraídos por los rieles ferromagnéticos en la guía. EMS se hizo práctico gracias a los avances en los sistemas de control electrónico que mantienen el espacio de aire entre el vehículo y la guía, evitando así el contacto.

Las variaciones en el peso de la carga útil, las cargas dinámicas y las irregularidades de la guía se compensan cambiando el campo magnético en respuesta a las mediciones del espacio de aire del vehículo / guía.

La suspensión electrodinámica (EDS) emplea imanes en el vehículo en movimiento para inducir corrientes en la guía. La fuerza repulsiva resultante produce un soporte y guía inherentemente estables del vehículo porque la repulsión magnética aumenta a medida que disminuye el espacio del vehículo / guía. Sin embargo, el vehículo debe estar equipado con ruedas u otras formas de soporte para "despegue" y "aterrizaje" porque el EDS no levitará a velocidades inferiores a aproximadamente 25 mph. EDS ha progresado con los avances en criogenia y tecnología de imanes superconductores.

Sistemas de propulsión

La propulsión de "estator largo" que utiliza un devanado de motor lineal accionado eléctricamente en la guía parece ser la opción preferida para los sistemas de levitación magnética de alta velocidad. También es el más caro debido a los mayores costos de construcción de la guía..

La propulsión de "estator corto" utiliza un motor de inducción lineal (LIM) que se enrolla a bordo y una guía pasiva. Si bien la propulsión de estator corto reduce los costos de la guía, el LIM es pesado y reduce la capacidad de carga del vehículo, lo que resulta en mayores costos de operación y menor potencial de ingresos en comparación con la propulsión de estator largo. Una tercera alternativa es una fuente de energía no magnética (turbina de gas o turbohélice), pero esto también da como resultado un vehículo pesado y una eficiencia operativa reducida.

Sistemas de guia

La orientación o dirección se refiere a las fuerzas laterales que se requieren para que el vehículo siga la guía. Las fuerzas necesarias se suministran de manera análoga a las fuerzas de suspensión, ya sean atractivas o repulsivas. Los mismos imanes a bordo del vehículo, que suministran el elevador, se pueden usar simultáneamente como guía o se pueden usar imanes de guía separados.

Maglev y el transporte de EE. UU.

Los sistemas Maglev podrían ofrecer una alternativa de transporte atractiva para muchos viajes urgentes de 100 a 600 millas de longitud, reduciendo así la congestión del aire y la carretera, la contaminación del aire y el uso de energía, y liberando espacios para un servicio de larga distancia más eficiente en aeropuertos abarrotados. El valor potencial de la tecnología maglev se reconoció en la Ley de eficiencia del transporte de superficie intermodal de 1991 (ISTEA).

Antes de la aprobación de la ISTEA, el Congreso había asignado $ 26.2 millones para identificar los conceptos del sistema maglev para su uso en los Estados Unidos y para evaluar la viabilidad técnica y económica de estos sistemas. Los estudios también se dirigieron a determinar el papel de maglev en la mejora del transporte interurbano en los Estados Unidos. Posteriormente, se asignaron $ 9.8 millones adicionales para completar los estudios de MNI.

Por que Maglev?

¿Cuáles son los atributos de maglev que recomiendan su consideración por parte de los planificadores de transporte??

Viajes más rápidos: la alta velocidad máxima y la alta aceleración / frenado permiten velocidades promedio de tres a cuatro veces el límite de velocidad de la autopista nacional de 65 mph (30 m / s) y un menor tiempo de viaje de puerta a puerta que el tren o el aire de alta velocidad (para viajes de menos de 300 millas o 500 km). Todavía son posibles velocidades más altas. Maglev toma donde el tren de alta velocidad se detiene, permitiendo velocidades de 250 a 300 mph (112 a 134 m / s) y más.

Maglev tiene una alta fiabilidad y es menos susceptible a la congestión y a las condiciones climáticas que los viajes aéreos o por carretera. La variación del horario puede promediar menos de un minuto en función de la experiencia de trenes extranjeros de alta velocidad. Esto significa que los tiempos de conexión intra e intermodal se pueden reducir a unos pocos minutos (en lugar de la media hora o más que requieren las aerolíneas y Amtrak en la actualidad) y que las citas se pueden programar de manera segura sin tener que considerar demoras.

Maglev le da independencia al petróleo, con respecto al aire y al automóvil debido a que Maglev funciona con electricidad. El petróleo es innecesario para la producción de electricidad. En 1990, menos del 5 por ciento de la electricidad de la nación se derivaba del petróleo, mientras que el petróleo utilizado por los modos de aire y automóvil proviene principalmente de fuentes extranjeras.