Levitación magnética y propulsión

1. ¿En qué consiste la levitación magnética?

En primer lugar, debemos comprender de dónde viene el magnetismo. A grandes rasgos, podemos decir que cuando una carga eléctrica (I) se mueve, ésta produce a su alrededor un campo magnético (B). Así los imanes, al igual que cualquier otro objeto, están formados por átomos, cuyos electrones se mueven formando corrientes cerradas. Cuando los campos magnéticos de estas corrientes se alinean, se forma un material con propiedades magnéticas, es decir, un imán.

Los imanes tendrán polos magnéticos, Norte y Sur, que son los lugares donde el campo magnético es mayor, es decir, los extremos del imán. Por todos es sabido que los polos opuestos se atraen e iguales se repelen.

Este es el principio en el cual se basa la Levitación Magnética, en crear una repulsión entre dos imanes que sea lo suficientemente potente como para vencer la fuerza de gravedad y mantener un objeto suspendido. Por supuesto, mientras mayor sea la envergadura del objeto, el campo habrá de ser mayor.

2. ¿Cómo se utiliza para conseguir que un tren levite sobre un riel de acero y pueda moverse (propulsión)? ¿Hay fricción en este caso?

Para aplicar la Levitación Magnética a grandes masas, como trenes, los campos magnéticos de imanes naturales no son suficientes, así que se utilizan electroimanes: materiales conductores que normalmente no constan de propiedades magnéticas, pero al hacer circular a través de ellos grandes corrientes, se los magnetiza temporalmente para poder levitar objetos de gran tamaño.

Para el caso de los trenes, se busca alinear los polos iguales para optimizar la fuerza de repulsión, con lo que se logra que se despeguen de la superficie.

Aún así, una cosa es levitar y otra muy distinta es mover el objeto en cuestión una vez que éste ya está levitando. Sistemas como ruedas o motores convencionales no son efectivos, pero el magnetismo otra vez tiene la respuesta.

La mayor desventaja que presenta el sistema Maglev es su alto costo. En China, el Maglev de Shanghái alcanzó los 9,93 mil millones de yuanes (US$1500 millones app), incluyendo los costos de infraestructura, construcción, instalación y capacitación del personal, pero para expandir el recorrido, los costos serían de 200 millones de yuanes (US$ 30 millones app) por km.

Una de las soluciones que presentaría el Maglev es que utiliza menos energía que los trenes convencionales. La energía que se requiere para moverlo es muy pequeña debido a que no tiene que superar la fricción. Debido a que el consumo de energía es menor, el pasaje debería ser más barato. También es mucho más rápido que un automóvil común, alcanzando los 500 kms por hora, por lo tanto el tiempo de movilización será bastante menor y el uso de movilización particular tenderá a disminuir.

Shinkansen (tren bala) cerca de Yonezawa, noreste de Honshu, Japón.

3. ¿En qué consiste el efecto Meissner?

El Efecto Meissner fue descubierto por Walther Meissner y Robert Ochsenfeld en 1933 (a veces se llama, más justamente, Efecto Meissner-Ochsenfeld), y consiste en lo siguiente: cuando un superconductor se enfría por debajo de determinada temperatura, si se le aplica un campo magnético externo no demasiado fuerte, en el interior del superconductor el campo magnético se anula.

Básicamente, los electrones modifican sus órbitas de modo que compensan el campo magnético externo de modo que en el interior, más allá de una determinada profundidad bajo la superficie, el campo sea nulo. No vamos a entrar en mucha profundidad en las causas, pero tiene que ver con el hecho de que, suficientemente frío, un superconductor no tiene resistencia eléctrica – esto requiere necesariamente que el campo magnético en el interior sea cero.

Este efecto puede utilizarse para producir un tipo de “levitación magnética” – cuando se acerca un imán a un superconductor, el superconductor se convierte en un imán de polaridad contraria de modo que “sujeta” al otro imán sobre él. Pero, al contrario que un imán normal (que haría que el otro imán se diera la vuelta y se quedase pegado a él), un superconductor cambia el campo magnético cuando el exterior lo hace, compensándolo, de modo que es capaz de mantener el otro imán fijo en el aire. De hecho, si se aleja el imán del superconductor una vez está cerca, éste cambia de polaridad y lo atrae lo suficiente para mantenerse a la misma distancia.

4. Agregar las referencias

http://www.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/maglev/11.htm

Japan. (2010). In Encyclopædia Britannica. Retrieved April 14, 2010, from Encyclopædia Britannica Online: http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx/eb/article-23280

Shinkansen. [Photograph]. Retrieved April 14, 2010, from Encyclopædia Britannica Online:http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx/eb/art-125872

Shanghai. (2010). In Encyclopædia Britannica. Retrieved April 14, 2010, from Encyclopædia Britannica Online: http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx/eb/article-24144

railroad. (2010). In Encyclopædia Britannica. Retrieved April 14, 2010, from Encyclopædia Britannica Online: http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx/eb/article-64436

http://www.aragoninvestiga.org/Levitacion-magnetica-y-superconductividad/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/materiales/superconductor/superconductor.html

http://dandel.net/varios/tecnologia/levitacion-de-imanes-efecto-meissner

http://www.diclib.com/cgi-bin/d1.cgi?l=es&base=es_wiki_10&page=showid&id=43434