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PRESENTACIN
Siendo uno de los motivos del hombre como ser existencial y razonante
el hallar las causas de aquello que nos rodea, el hombre busca constantemente
respuestas a la naturaleza y sus fenmenos, y busca siempre una manera deemplear lo que esta nos ofrece a nuestro beneficio. Es de esta manera que a
travs de la historia, el hombre ha descubierto mltiples formas de facilitarse la
vida en la manera de movilizarse, comunicarse, producir, entre otras.
No fue hace mucho que el hombre descubri los vehculos como medio
de transporte empleando el automvil, motos, barcos, aviones y trenes. Este
ltimo ha sido uno de los m!s usados por el hombre para recorrer "randes
distancias y transportar mercanca. #a construccin de ferrocarriles se dio en
todo el mundo, sin embar"o el costo y el tiempo empleado siempre ha sido uno
de los mayores problemas para este medio de transporte.
$oy en da "racias a la tecnolo"a moderna se cuenta con trenes
elctricos capaces de recorrer las mismas distancias en menor tiempo. % pesar
de ello el hombre ha demostrado que es posible me&orar la velocidad y reducir
los tiempos evitando la friccin con los rieles.
'ara ello, sera necesario que el tren quede suspendido en el aire y se deslice
de manera constante sobre los rieles.
%hora que se ha lo"rado esto, se ha desarrollado el transporte de levitacinma"ntica()%*#E+ que es un sistema de transporte que incluye la
suspensin, "ua y propulsin de vehculos, principalmente trenes, utilizando un
"ran nmero de imanes para la sustentacin y la propulsin a base de los
campos ma"nticos.
El presente traba&o describe los beneficios que nos trae el uso de este
sistema en el mundo actual as como los posibles problemas que se
presentaran, tomando por base los proyectos e investi"aciones realizadas en
pases externos como -apn, %lemania e n"laterra, en la ltima dcada del
si"lo // y principios del si"lo // adem!s en los principios del efecto
)eissner.
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http://es.wikipedia.org/wiki/Trenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tren -
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INTRODUCCIN
Es conocida la capacidad de atraccin y de repulsin que poseen los imanes, y
muchos de nosotros hemos pensado al"una vez en usar esta propiedad para
hacer levitar las cosas ma"nticamente.
#lamamos levitacin ma"ntica al fenmeno por el cual un determinado
material queda suspendido en el aire "racias a la repulsin existente entre los
polos de i"ual car"a en dos imanes o a causa de lo que se conoce como
0efecto meissner1 propio de materiales superconductores.
#a superconductividad es la caracterstica de al"unos ob&etos, de los cuales por
deba&o de su temperatura crtica, la resistencia al paso de la corriente se
reduce bruscamente a cero, volvindose materiales que pueden alcanzar una
resistencia nula. En estas condiciones de temperatura no solamente soncapaces de transportar ener"a elctrica sin nin"n tipo de prdidas, sino que
adem!s poseen la propiedad de rechazar las lneas de un campo ma"ntico
aplicado a dicho material.
Se denomina 0Efecto )eissner1 a esta capacidad de los superconductores para
rechazar a un campo ma"ntico que intenta penetrar en su interior de manera
que si acercamos un im!n a un superconductor, se "enera una fuerza
ma"ntica de repulsin la cual es capaz de contrarrestar el peso del mismo,
produciendo as la levitacin de este.
En la actualidad, la manera de darle un uso a esto se ve refle&ada en los
avances tecnol"icos siendo el m!s conocido los trenes )a"lev que usan
este principio para suspenderse por encima del carril, lle"ando a elevarse de 2
cm hasta unos 23 cm sobre la superficie.
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OBJETIVOS
4on motivos de informar e innovar, la elaboracin de este traba&o funciona con
la idea de comunicar uno de los avances de la tecnolo"a actual que tiene el
potencial de cambiar el mundo como lo vemos y llevarlo a aquel medio futuristacon el que todos so5amos y solo vemos en pelculas.
Si"uiendo el mismo e&emplo, el ob&etivo de presentar la si"uiente recoleccin
de datos es, como se ha mencionado con anterioridad, informar e innovar en la
tecnolo"a del futuro.
JUSTIFICACIN
6ado el conocimiento de esta tecnolo"a, la ima"inacin conlleva a lo que
podra ser el verdadero futuro, recreando en las mentes sistemas e ideas
donde se aplique el ma"netismo en la vida cotidiana de la misma manera que
lo hacen hoy los vehculos motorizados, los cuales empezaron poniendo
esperanza en los caballos y su capacidad para movilizar personas y que por el
in"enio del hombre fue reemplazado por una maquina poseedora de la fuerza
de dichos caballos.
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MARCO TEORICO
2. 6efinicin72.2.#evitacin )a"ntica
8enmeno por el cual un ob&eto queda suspendido sobre la superficie
por accin de los campos ma"nticos.
2.9.Electroim!n
6ispositivo que consiste en un solenoide :una bobina cilndrica de
alambre recubierta de una capa aislante y arrollado en forma de
espiral;, en cuyo interior se coloca un ncleo de hierro. Si una corriente
elctrica recorre la bobina, se crea un fuerte campo ma"ntico en su
interior, paralelo a su e&e. %l colocar el ncleo de hierro en este campolos dominios microscpicos que forman las partculas de hierro, que
pueden considerarse peque5os imanes permanentes, se alinean en la
direccin del campo, aumentando de forma notable la fuerza del campo
ma"ntico "enerado por el solenoide. #a imantacin del ncleo alcanza
la saturacin cuando todos los dominios est!n alineados, por lo que el
aumento de la corriente tiene poco efecto sobre el campo ma"ntico. Si
se interrumpe la corriente, los dominios se redistribuyen y slo se
mantiene un dbil ma"netismo residual.
2.chsenfeld, consiste en la
desaparicin total del flu&o del campo ma"nticoen el interior de un
material superconductorpor deba&o de su temperatura crtica. 8ue
descubierto por ?alter )eissner y @obert
>chsenfelden 2A
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El transporte de levitai!n"a#n$tia, o "a#lev% es un sistema detransporte que incluye la suspensin, "ua y propulsin de vehculos,
principalmente trenes, utilizando un "ran nmero de imanes para la
sustentacin y la propulsin a base de la levitacin ma"ntica.
Este mtodo tiene la venta&a de ser m!s r!pido, silencioso y suave que
los sistemas de transporte colectivosobre ruedas convencionales. #a
tecnolo"a de levitacin ma"ntica tiene el potencial de superar C BDD
mFh :B DDD mph; si se realiza en un tnel al vaco. 4uando no se utiliza
un tnel al vaco, la ener"a necesaria para la levitacin no suele
representar una "ran parte de la necesaria, ya que la mayora de la
ener"a necesaria se emplea para superar la resistenciadel aire, al
i"ual que con cualquier otro tren de alta velocidad.
#a mayor velocidad re"istrada de un tren ma"lev fue de 3G2
mFh, lo"rado en-apnen el9DD
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En el caso del E)S, la parte inferior del tren queda por deba&o de
una "ua de material ferroma"ntico, que no posee ma"netismo
permanente.
6e esta manera cuando se ponen en marcha, los electroimanessituados sobre el vehculo "eneran una fuerza de atraccin y
dado que el carril no se mueve, son los electroimanes los que se
mueven en direccin a este elevando el tren con ellos.
Sensores en el tren se encar"an de re"ular la corriente circulante
en las bobinas, como resultado el tren circular! a una distancia de
aproximadamente un centmetro del carril "ua.
#a principal venta&a de las suspensiones E)S es que usan
electroimanes en vez de los complicados imanes
superconductores que exi"e la suspensin E6S motivo por el
cual no es necesario el uso de costosos sistemas de
refri"eracin.
%un as el empleo del sistema E)S en los trenes ma"lev es
inferior al del E6S.
b; E6S7 Suspensin Electrodin!mica
#a levitacin E6S se basa en la propiedad de ciertos materialesde rechazar cualquier campo ma"ntico que intente penetrar en
ellos.
Esta propiedad se da en superconductores y es llamada Efecto
)eissner, como se explic con anterioridad.
#a suspensin, por tanto, consiste en que el superconductor
rechazar! las lneas de campo ma"ntico de manera que no
pasen por su interior, lo que provocar! la elevacin del tren.
En diversos prototipos de suspensin E6S se ubica un material
superconductor a los lados de la parte inferior del vehculo.
6ebido a esto, la fuerza de levitacin ser! cero cuando el
vehculo se encuentre parado para esto el tren tiene
incorporadas unas ruedas neum!ticas. Estas funcionan de la
si"uiente manera7 como la fuerza de levitacin aumenta con la
velocidad, entonces cuando el tren alcanza la velocidad suficiente
para que se eleve, las ruedas quedan suspendidas 0en el aire1 y
por lo tanto, inutilizadas. 6e la misma manera, cuando lavelocidad empieza a disminuir, lo que hace que disminuya la
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fuerza repulsiva, el tren comienza a descender hasta que las
ruedas quedan apoyadas, y as se detiene.
Este sistema permite levitaciones de hasta 23 cm, lo cual supera
por mucho al sistema E)S. Esto permite hacer "uas menosprecisas para este tipo de )a"lev y los prote"e de los da5os que
peque5as deformaciones en terremotos pudieran producir.
%dem!s, un tren con suspensin E6S se amolda a las curvas
compensando la aceleracin lateral inclin!ndose, de manera que
nin"una perturbacin es sentida dentro del vehculo.
Hna desventa&a de este sistema es que la utilizacin directa de
superconductores provoca "randes campos ma"nticos dentro
del vehculo, o sea la zona donde se encuentran los pasa&eros,
por lo que se deben utilizar comple&os sistemas de aislamiento de
la radiacin ma"ntica :sobre los superconductores; para no
per&udicar la salud de los pasa&eros, ya que es sabido que una
continua exposicin a campos ma"nticos muy intensos puede
contribuir al desarrollo de ciertas enfermedades como el c!ncer.Esto contrasta con el sistema E)S, en el cual el campo
ma"ntico usado para la levitacin, "ua y propulsin del tren, se
concentra en la brecha entre el vehculo y el carril("ua. 8uera de
esta brecha, la intensidad del campo ma"ntico disminuye de
manera tal que en la cabina donde via&an los pasa&eros suintensidad es comparable con la del campo ma"ntico terrestre.
>tra desventa&a son los "randes costos de los materiales
superconductores y de los potentes sistemas de refri"eracin
necesarios para mantener a estos a una ba&a temperatura.
2.3.9. 'rincipio de "ua lateral
#os ma"lev necesitan, adem!s del sistema de levitacin ma"ntica
un sistema de "ua lateral que ase"ure que el vehculo no roce el
carril "ua como consecuencia de perturbaciones externas que puedasufrir.
En la suspensin E)S, se instalan unos imanes en los laterales del
tren los cuales, a diferencia de los ubicados para permitir al tren
levitar y moverse, solamente actuar!n cuando este se desplace
lateralmente, e&erciendo fuerzas de atraccin del lado que m!s se
ale&e de la va.
En el sistema E6S son los superconductores y las bobinas de
levitacin los encar"ados del "uiado lateral del tren. #as bobinas de
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levitacin est!n conectadas por deba&o del carril("ua formando un
lazo.
2.3.
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fraccionando la va en secciones de manera que cada una ten"a
su alimentacin, de esta forma solamente estar!n activos
aquellos tramos de la va por los que en ese momento est
transitando el tren.
#os trenes )a"lev, "racias a su sistema de propulsin, son capaces
de circular por desniveles de hasta 2D "rados, en contraste con los
trenes convencionales que slo pueden circular por pendientes con
desniveles de hasta B "rados.
2.3.B. )ecanismo de freno
El frenado del tren )a"lev se consi"ue, como la propulsin, "racias
al motor lineal. Esto se lo"ra invirtiendo la polaridad de la corriente
trif!sicaJen la va :estator; de manera que se cree una fuerza en
sentido contrario al avance del tren.
Ka&o condiciones normales, la desaceleracin lmite sera la misma
que la aceleracin lmite7 2,G mFs9 :este lmite de aceleracin se
esco"e de manera que no sea molesto para los pasa&eros;. En
condiciones de emer"encia, el motor lineal puede desacelerar al tren
a
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9. %ntecedentes del problema79.2.%lemania
0=ransrapid D31 fue el primer tren de alta velocidad :)a"lev; conpropulsin de estatorGlar"o patentado para transporte de pasa&eros. Se
instal en $ambur"oen 2AJA para la Exposicin de =ransporte
nternacional:International Transportation ExhibitionM +% JA;, sobre una
va de ADG metros. $ubo tanto inters que estuvo funcionando durante
tres meses despus de concluir la Exposicin, lle"ando a transportar 3D
DDD pasa&eros.
8ue reensamblado en Lasselen 2AGD.
9.9.n"laterra
El primer ma"lev de ba&a velocidad totalmente automatizado fue el que
circul desde el%eropuerto internacional de Kirmin"hamhasta
la Estacin de trenes internacional de Kirmin"hamentre 2AGBy 2AG3.
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El 9C de abrilde 9DDJ, el diputado )anuel +illalba present
formalmente el proyecto =E#)%*+a la%samblea Nacional de
+enezuela.
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J.2.@ecursos humanosQHn alumno.
J.9.'resupuestoQ 4inco soles.
J.
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%nexos
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1+
0n levitando so3re un
aterial superconductor 8
E$ecto Meissner
Esuea de suspensin E9%
Esuea de suspensin EM%
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1,
rincipio de gu#a lateral
Graca de 3arras 8 capo
elctrico producido por el
sistea EM%
'osto pasaes desde la estacin
:uaga!a hasta la de To;!o