Comboio de levitação magnética ou Maglev, o que é?
Um comboio de levitação magnética ou Maglev (em inglês: Magnetic levitation transport) é um veículo semelhante a um trem que transita numa linha elevada sobre o chão e é propulsionado pelas forças atrativas e repulsivas do magnetismo através do uso de supercondutores.
Devido à falta de contato entre o veículo e a linha, o único atrito que existe é entre o equipamento e o ar. Como resultado, os trens maglev podem atingir velocidades extremamente altas com consumo de energia relativamente baixo e muito pouco ruído, alguns projetos têm velocidades de linha de até 650 km/h, e projetos como o Maglev 2000 usam descompressão em toda a sua extensão. marca de 3200 km/h.
Embora sua enorme velocidade os torne concorrentes em potencial para as companhias aéreas, seus altos custos de produção os limitaram e até agora eles só tinham uma rota comercial, a rota Shanghai Superfast. A linha tem 30 quilômetros de extensão e leva apenas 8 minutos para chegar ao Aeroporto Internacional de Pudong.
Em abril de 2015, um trem maglev de teste operado pela Japan Railway China-Japan Passenger Railway Company quebrou seu próprio recorde mundial de velocidade a 603 quilômetros por hora.
Xangai Maglev.
Existem três tipos principais de tecnologia aplicada aos trens maglev. Um é baseado em ímãs supercondutores (levitação elétrica), o outro é baseado na reação controlada de eletroímãs (levitação eletromagnética) e o mais novo e possivelmente mais econômico uso de ímãs permanentes (Inductrack).
Japão e Alemanha são os países mais pesquisados sobre a tecnologia, com diversos projetos já propostos. Em uma delas, o trem é suspenso pela força repulsiva dos mesmos polos ou pela força atrativa de diferentes polos dos ímãs. Os trens são movidos por motores lineares, colocados na linha, trem ou ambos. Bobinas elétricas são colocadas em grande número ao longo da linha para gerar os campos magnéticos necessários para o trem viajar, presumivelmente é por isso que há um custo enorme na construção de tal linha.
China
O trem Shanghai Maglev é um projeto de trem maglev de alta velocidade introduzido pela Alemanha, que conecta Xangai ao Aeroporto Internacional de Pudong desde março de 2004, com velocidade de 430 quilômetros por hora e velocidade máxima de 610 quilômetros por hora.
Suspensão elétrica
Engenheiros japoneses estão desenvolvendo uma versão concorrente de um trem maglev que usa um sistema de suspensão elétrica (SED) baseado na força repulsiva dos ímãs. A principal diferença entre os trens maglev japoneses e alemães é que os trens japoneses usam eletroímãs com supercoolers e supercondutores. Este eletroímã conduz eletricidade mesmo após uma queda de energia. Em sistemas SEM que usam eletroímãs padrão, a bobina só conduz eletricidade quando há energia. Ao resfriar as bobinas, o sistema japonês pode economizar energia. No entanto, os sistemas criogênicos que normalmente resfriam as bobinas podem ser caros. Outra diferença entre os sistemas é que os trens japoneses pairam cerca de 10 cm acima dos trilhos. Uma dificuldade em usar um sistema SED é que os trens maglev têm que rodar com pneus de borracha até atingirem uma velocidade de 100 km/h. Engenheiros japoneses dizem que as rodas são uma vantagem se uma falha de energia causar o travamento do sistema. Os trens alemães Transrapid estão equipados com energia de emergência. Passageiros com marca-passos também devem ser protegidos dos campos magnéticos produzidos por eletroímãs supercondutores.
O Inductrack é um tipo mais novo de SED que usa ímãs permanentes à temperatura ambiente para gerar um campo magnético, em vez de eletroímãs energizados ou ímãs supercondutores resfriados. O Inductrack usa energia para acelerar o trem até que ele comece a levitar. Em caso de falta de energia, o trem pode descer gradualmente e parar nas rodas auxiliares.
Normalmente, um trilho é um dispositivo de curto-circuito contendo fios isolados. Em um projeto, esses circuitos são organizados como degraus em uma escada. À medida que o trem se move, o campo magnético o repele, fazendo com que o trem levite.
Existem 2 projetos Inductrack: Inductrack I e Inductrack II. O inductrack I é projetado para altas velocidades, enquanto o segundo é para baixas velocidades. Os trens Inductrack podem ser suspensos mais alto com maior estabilidade. Enquanto se move alguns quilômetros por hora, o trem paira cerca de uma polegada acima dos trilhos. Uma grande falha nos trilhos significa que o trem não precisa de um sistema complexo de sensores para manter a estabilidade.
Os ímãs permanentes nunca haviam sido usados antes porque os cientistas achavam que não gerariam força magnética suficiente. O design do Inductrack supera esse problema organizando os ímãs em uma matriz Halbach. Os ímãs são configurados de modo que a força do campo magnético seja concentrada acima da matriz, e não abaixo. Eles são feitos de um material mais novo, incluindo uma liga de boro, aço e neodímio, que produz campos magnéticos mais fortes. O design do Inductrack II incorpora 2 matrizes Halbach para gerar campos magnéticos mais fortes em velocidades mais baixas.
Brasil
O Maglev Cobra é um trem suspenso desenvolvido na UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) pela Coppe (Graduação em Engenharia e Pesquisa do Instituto Alberto Luis Coimbra) e pela Escola Politécnica através do LASUP (Lab for Superconductivity Applications). O trem brasileiro, assim como o trem maglev alemão, flutua nos trilhos e só roça no ar durante o deslocamento. O Maglev Cobra é baseado na levitação e se move sem atrito com o solo por meio de um motor linear primário curto. O veículo foi concebido para revolucionar o transporte público nos grandes centros urbanos por meio de alta tecnologia de forma não poluente, energeticamente eficiente e acessível.
O custo de implantação de um maglev Cobra é significativamente menor do que o do metrô, com um terço do custo. Sua velocidade normal de operação ficará na faixa de 70 a 100 km/h, compatível com o metrô e ideal para transporte público urbano. [citação necessária]
O maglev supercondutor
A tecnologia de levitação magnética supercondutora (SML) é baseada nas propriedades diamagnéticas dos supercondutores para excluir o campo magnético dentro do supercondutor. No caso dos supercondutores Tipo II, essa exclusão é parcial, o que reduz as forças de levitação, mas resulta em estabilidade sem a necessidade de sistemas de controle complexos ou rodas. Esta propriedade representa uma grande diferença dos métodos EDL e EML, e só pôde ser explorada adequadamente no final do século 20 com o advento de novos materiais magnéticos como Nd2Fe14B (NdFeB) e wafers supercondutores de alta temperatura. (YBCO).
Os novos supercondutores de alta temperatura crítica podem ser resfriados com nitrogênio líquido (ponto de ebulição -196°C), enquanto os supercondutores convencionais requerem hélio líquido (ponto de ebulição -269°C), o que torna a refrigeração cara. Por ser a tecnologia mais recente, ainda não existe uma linha de teste abrangente. Em outros países, como o Brasil, também existem linhas de modelos simplificados. O protótipo no Brasil, construído pela equipe que propôs o projeto, é um oval de 30 metros de comprimento com um circuito magnético formado por guias lineares formadas por ímãs de NdFeB que interagem com supercondutores YBCO para levitação. O MagLev é acionado por um motor linear síncrono de armadura longa (LSM), alimentado por um conversor de frequência.
