11

Levitação Magnética:Um assunto estratégico para o

desenvolvimento do Brasil

23/11/2011

RICHARD M. STEPHAN

COPPE/UFRJ

22

Sumário

1. Técnicas de levitação magnética (MagLev)

2. Vantagens da tecnologia MagLev

3. História através das conferências MagLev

4. O estado da arte (Korea, USA, Japão, Alemanha)

5. MagLev-Cobra e sua evolução

6. Um assunto estratégico

7. Conclusão

3

1. Técnicas de levitação

magnética (MagLev)

4

Levitação Eletromagnética (EML):forças atrativas

5

Levitação Eletromagnética:experimento de laboratório

6

Levitação Eletromagnética:realidade na China, Alemanha e Japão

7

Levitação Eletrodinâmica (EDL):forças repulsivas

8

Levitação Eletrodinâmica:experimento de laboratório

9

Levitação Eletrodinâmica:realidade no Japão

10

Levitação Supercondutora (SML):forças atrativas e repulsivas

11

Levitação Supercondutora (SML):experimento de laboratório

Levitação Supercondutora(SML): Projetos concorrentes

Southwest Jiaotong University - Chengdu – ChinaWang, S.; Wang, J.; Wang, X.; Ren, Z.; Zeng, Y.; Deng, C.; Jiang, H.; Zhu, M.; Lin, G.; Xu , Z.; Zhu, D.; Song, H.; “The man-loading high-temperature superconducting MagLev test vehicle”; IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 13 , no.2, part: 2, pp.2134-2137, 2003.

IFW – Dresden – AlemanhaSchultz, L.; de Haas, O.; Verges, P.; Beyer, C.; Rohlig, S.; Olsen, H.; Kuhn, L.; Berger, D.; Noteboom, U.; Funk, U.; “Superconductively levitated transport system – The Supra Trans project” , IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 15 , no.2, part 2, pp.2301-2305, 2005.

LASUP/UFRJ - BrasilStephan, R. M.; Nicolsky, R.; Neves, M. A.; Ferreira, A. C.; de Andrade Jr, R.; Moreira, M.A.C; Rosário, M. A. P.; Machado, O. J.; “A Superconducting Levitation Vehicle Prototype”, Physica C, Superconductivity, v.408, pp.932-934, 2004.

13

2. Vantagens da tecnologia

MagLev

14

� Menores raios para uma dada velocidade

� Rampas de até 10% (contra 4%)

� Menor tempo de aceleração / frenagem

� Sem atrito e desgaste mecânico

Vantagens da tecnologia MagLev

15

� Menores raios para uma dada velocidade

� Rampas de até 10% (contra 4%)

� Menor tempo de aceleração / frenagem

� Sem atrito e desgaste mecânico

Vantagens da tecnologia MagLev

� Velocidades de 500 km/h (contra 350 km/h)

16

Característica MagLev Roda-

Trilho

Custo do material rodante/levitante� ☺

Custo e tempo de execução das obras de construção civil ☺ �Tempo de viagem / paradas

☺ �Custo operacional: manutenção, combustível ☺ �Impacto ambiental: ruído audível, emissão de CO2 ☺ �

Comparando…

17

MagLev urbano:comparação com metrô subterrâneo

� Carga distribuída ao longo do veículo

� Metade do peso total

� Raios de 50 m

� Rampas de até 15%

� Túneis com ½ da área de escavação

� Menor tempo de aceleração / frenagem

� Menor custo operacional

� Menor impacto ambiental (ruído, CO2)

1/3 do custo

18

MagLev ligando cidades:exemplo Rio - São Paulo - Campinas

- 50 km de túneis e viadutos x 200 km da proposta TAV

- menor ruído audível (10 vezes menos à 300 km/h)

- maior número de paradas para igual tempo de viagem

- menor tempo de implantação

- menor consumo energético

- manutenção mais simples

R. Nicolsky – Levitando de São Paulo ao Rio, Folha de São Paulo, seção “Tendências-Debates”, pág A3, 18/02/1997

R.M.Stephan, E.G. David – A opção pela ousadia, O Globo, seção “Opinião”, pág 7, 04/04/2009

R.M.Stephan – Reflexões sobre o projeto trem-bala, Folha de São Paulo, seção “ Tendências e Debates”, pág A3,

11/01/2010

19

3. História através das

conferências MagLev

2020

1 st 1977 Boston, USA America

2 nd 1978 Miyazaki, Japan Asia ML-500

3 rd 1979 Hamburg , Germany Europe TR-05

4 th 1982 Miyazaki, Japan Asia MLU-001

5 th 1983 Washington, USA America

6 th 1984 Solihull (UK) Europe Birmingham MagLev

7 th 1985 Tokyo (Japan) Asia HSST-03

8 th 1986 Vancouver, Canada America

9 th 1987 Las Vegas, USA America

10 th 1988 Hamburg, Germany Europe TR-06

11 th 1989 Yokohama, Japan Asia HSST-05, MLU-002

12 th 1992 Lyon, France Europe

13 th 1993 Argonne, Illinois, USA America

14 th 1995 Bremen, Germany Europe TR-07

15 th 1998 Yamanashi, Japan Asia HSST-100, MLX-01

16 th 2000 Rio de Janerio, Brazil America SML small scale prototype

17 th 2002 Lausanne, Switzerland Europe

18 th 2004 Shanghai, China Asia Shanghai MagLev

19 th 2006 Dresden, Germany Europe

20 th 2008 San Diego, USA America GA Urban MagLev

21 st 2011 Daejeon, Korea Asia KIMM Urban MagLev

2121

Tipo: JPG

7 7

6

1

Conferências por continente

22

4. O estado da arte

2323

MagLev de Alta Velocidade (500 km/h ou mais)

MagLev Urbano

USA(2005 FTA funding)

AMT (Mag Left – ODU)

GA

Maglev2000

MagneMotion M3(ODU)

MagnePlane

EML

EDL - PM

EDL - sup

EML - PM

EDL - PM

Georgia

California

Florida (Powell & Danby)

Massachusetts (Thornton)

desativado

Japão HSST-Linimo EML Nagoya

China SMT EML Shanghai

Korea KIMM & KRRI EML Daejeon

Brasil MagLev-Cobra SML Rio de Janeiro

Alemanha/China Transrapid EML

Japão JR-MagLev EDL

24

USA

24

USA – General Atomics

25

26

HSST – Japão

http://hsst.jp

2727

1990

2005

Korea

2828

292928

303029

31

IFW-

Alemanha

31

32

5. MagLev-Cobra e sua evolução

33

Prova de conceito � Protótipo funcional �Portótipo operacional � Industrialização

Trilho de imãs Supercondutores refrigerados

com LN2 no interior de criostatos

Gap de 1 cm

CNPq/CAPES

(2000-2006)FAPERJ

COPPETEC

(2008-2011)

BNDES

(2012-2014)

Fases do projeto MagLev-Cobra

3434

Resumo gráfico

Levitation gap 1cm

Permanent magnetic rail Superconductors refrigerated with LN2

3535

Fontes de financiamento

Até 2008 CNPq CAPES

FAPERJ

R$ 100 m Modelo

reduzido

2008 - 2012 FAPERJ R$ 4,7 M Protótipo

funcional

2011 - 2012 SAE R$ 880 m Produção de

criostatos

2012 - 2014 BNDES R$ 5,8 M Protótipo

operacional

3636

MagLev-Cobra: primeiros 5 m

3737

MagLev-Cobra – Novembro 2011

3838

MagLev-Cobra: teste radical

3939

O projeto MagLev-Cobra

4040

20

0m

Linha de teste: conclusão 2014

4141

A ilha da UFRJ

Linha de teste (200 metros)

MagLev-Cobra

42

6. Um assunto estratégico

43

Produção de imãs de terras raras

no Brazil

43

44

I Seminário Brasileiro de Terras-RarasTemática: Desenvolvimento da Cadeia Produtiva de

Terras-Raras no Brasil

Rio de Janeiro - 07 de dezembro de 2011Local: Hotel Novo Mundo, Rio de Janeiro

Organização: CETEM | MCTI/SETEC | MME/SGM | USP/Ribeirão Preto

Realização: Centro de Tecnologia Mineral - CETEMApoio Institucional: MCTI/SETEC

45

O impacto dos supercondutores

no setor elétrico�Cabos supercondutores

�Transformadores

�Motores e Geradores

� Limitadores de corrente de curto circuito

�Armazenadores de energia

�Mancais magnéticos (rotativos e lineares)

4646

20th to 23th October 2014Monday to Thursday

4747

Cooperação InternacionalChina Alemanha

48

7. Conclusão

4949

“MagLev trains are not just

ordinary trains but wings that

help mankind take another

leap forward in the future”

(KIMM – Center for Urban MagLev Program)

50

MagLev-Cobra: quebra de paradigmas.

Ecologicamente correta - menor poluição sonora e ambiental, menor consumo de energia.

Economicamente correta - menor custo de implantação e manutenção.

Politicamente correta - tecnologia nacional com oportunidade de crescimento industrial e científico.

Tecnicamente correta –levitação mais vantajosa que o método eletromagnético ou eletrodinâmico.

Socialmente correta - facilitará a mobilidade urbana.

51

A história nos ensina que a quebra de paradigmas costuma ser benéfica.

52

A história nos ensina que a quebra de paradigmas costuma ser benéfica.

Mas demora !!!

53

http://www.dee.ufrj.br/lasup

5454

Obrigado pela atenção !!!

5555

5656

575719

585821