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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA / UFSCCENTRO DE ENGENHARIA DA MOBILIDADE / CEMINTRODUÇÃO A ENGENHARIA DA MOBILIDADEENGª FERROVIÁRIA E METROVIÁRIA

TEMA : MAGLEV

Alunos : Alexandre M. LucianoLucas de Moliner

Lucas HerzerLuiz Antônio Reis

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O que é MagLev?

- Um Trem de Levitação Magnética (Magnetic levitation transport)

- Magnetismo :uso de supercondutores.

Três tipos:

Imã Supercondutor (suspensão eletrodinâmica)Reação Controlada de eletroímãs, (suspensão eletromagnética)Imãs permanentes (Indutrack).

Em um sistema maglev tradicional o movimento do trem é feito pela

alternância em alta velocidade das polaridades dos eletroímãs

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Como funciona a Levitação Eletrodinâmica?

Neste sistema, um trem com características convencionais (rodas etrilhos) viaja ao longo de corredores onde estão instaladas bobinascondutoras. Após atingir cerca de 120 km/h, o trem começa a levitar.Uma linha experimental de 18,4 km foi inaugurada em abril de 1997,local onde este trem bateu o recorde de velocidade terrestre (581 km/h)em dezembro de 2003 . Trata-se de um sistema de construção onerosa(R$ 84 milhões/km) e de elevado consumo de energia.

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Como funciona a levitação eletromagnética?

Trata-se do sistema mais antigo de levitação magnética, baseada em

eletroímãs instalados no veículo, exigindo um sofisticado sistema de controle,pois se trata de um sistema instável. O projeto iniciou-se na década de 70 naAlemanha, sendo concluída em 1976 a primeira linha de teste de 1,3 km. Ofundamento físico básico, nesta aplicação, explora a força de atração queexiste entre um eletroimã e um material ferromagnético. A estabilização, nestecaso, só é possível com uma malha de realimentação e regulador devidamentesintonizado. Por algum tempo, esta tecnologia ficou restrita às pesquisas,

devido à concorrência dos trens de alta velocidade, que são uma evolução datecnologia do século XIX, até que o primeiro ministro chinês decidiu pelaimplantação deste sistema na linha em Xangai, ligando o centro da cidade aoaeroporto internacional, ao custo de 1 bilhão de dólares.

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Como é a levitação magnética supercondutora?

Este tipo de levitação baseia-se na propriedade diamagnética dos supercondutores

para exclusão do campo magnético do interior dos supercondutores [Moon, 1994].No caso dos supercondutores do tipo II, esta exclusão é parcial, o que diminui aforça de levitação, mas conduz a estabilidade da levitação, dispensando sistemas decontrole sofisticados ou rodas. Esta propriedade , que representa o grandediferencial em relação aos métodos EDL e EML, só pôde ser devidamente exploradoa partir do final do século XX com o advento de novos materiais magnéticos epastilhas supercondutoras de alta temperatura crítica, como o YBa2Cu3OX (YBCO).

Como muitas pessoas já sabem, uma placa de cerâmica supercondutora ao serresfriada com nitrogênio líquido, produz o efeito de levitação sobre um ímã de terrasraras.

Basta resfriar o supercondutor que imediatamente se dá a levitação. Sem custo nemnecessidade de atuadores ou controladores. Este é o tipo de levitação mais recente,

pois ele se dá graças aos supercondutores de alta temperatura crítica.

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Vantagens:

* Baixo custo global* Rapidez de aplicação e implantação

* Leveza* Baixo custo de obras civis* Não poluente* Racionalização energética

Maglev Cobra

Inovações tecnológicas - Sistema de levitação magnético supercondutor

Inovações técnicas - Sistema leve, permite redução nos custos deengenharia e arquitetura

Inovações em design – Revolucionário sistema de trem modular,multiarticulado, permite curvas mais fechadas e foi planejado para arealidade brasileira, usando as medidas corporais dos brasileiros

MagLev Cobra

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JR-Maglev

Desenvolvido pelo Japan Railway Technical Research Institute

Os comboios de levitação magnética dão uso a um sistema delevitação, um sistema guia e um sistema de condução.

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Levitação

Suspensão Eletro-Dinâmico. Os camposmagnéticos em movimento criam uma força

de reação num condutor devido ao efeito docampo magnético. Esta força é a que sustemo comboio no ar. Os comboios maglev têmespirais magnéticas supercondutoras e asguias contem as espirais de levitação.

Quando o comboio circula a alta-velocidade,

as espirais de levitação na guia produzemforças de reacção em resposta àaproximação das espirais magnéticassupercondutoras a bordo dos comboios.

O EDS necessita do apoio de rodas que sãoempregadas quando circula a baixas

velocidades, pois o EDS não consegueproduzir uma força de levitaçãosuficientemente forte a baixas velocidades(150km/h ou menos ) No entanto, uma vezque o comboio atinge uma determinadavelocidade, as rodas são de facto retraídasde modo a que o comboio possa literalmente

"voar".

Levitação

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Guia

As espirais de levitação queestão localizadas na guia da viageram também forças de

condução e estabilização.

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Condução

O JR-Maglev é

conduzido por umsistema de Motor LinearSincronizado (LSM).Este sistema énecessário parafornecer energia àsespirais na guia da via.

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Sistema de Propulsão

Em contraste com o comboio tradicional, o componente primário de propulsão

do sistema transrapid maglev, não está instalado no veículo mas sim na pista.O motor linear de estator sincronizado do transrapid é usado para propulsãoe travagem. O funcionamento deste pode ser associado ao funcionamento deum motor eléctrico normal (de rotação), onde o estator foi cortado e estendidoao longo de ambos os lados da linha (pista), ficando o suporte magnético noveículo a funcionar como rotor. Assim em vez de um campo magnético

rotacional teremos um campo magnético “viajante” criado pelo motor.

Adicionando corrente alternada ao motor trifásico, um campo electromagnéticoviajante é gerado, o que faz com que o veículo se mova ao longo da pista, puxadopelo suporte magnético que funciona como componente excitado. A velocidade podeser continuamente controlada regulando a frequência da corrente alternada. Se a

direcção do campo “viajante” for alterada para sentido contrário ao que estava a ser aplicado, o motor comporta-se como um gerador e trava o veículo sem qualquercontacto. A energia proveniente da travagem pode ser regenerada para a redeeléctrica pública.

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Sistema de Propulsão

O motor instalado na linha, está dividido em secções (figura 2) quesó são alimentadas quando o veículo passa pelas mesmas. Alocalização e instalação da potência das subestações depende dosrequerimentos do sistema de propulsão. Em secções onde énecessário um grande impulso, por exemplo, aceleração e travagem,a potência das subestações são mais elevadas do que nas secçõesonde a viagem é constante.

O suporte magnético (responsável pela levitação) e o sistema deorientação (ímans laterais) é alimentado por energia sem contactodos geradores lineares integrados no suporte magnético, não sendoassim necessárias linhas aéreas. No caso de uma falha de energia,serão as baterias presentes no veículo que se encarregarão defornecer potência, essas baterias são carregadas pelos geradoreslineares durante a viagem.

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Projecto Shanghai: Do aeroporto de Pudong para Lujiazui

Uma das vantagens para a realização do projecto Shanghai é oavanço para esta inovação da tecnologia dos caminhos-de-ferropara todo o mundo. Esta aplicação é uma ligação de quase 30 Kmentre o aeroporto internacional de Shanghai e o centro financeiroem Lujiazui.

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Distância do trajecto: 30 km

Velocidade de operação: 430 km/h

Tempo de viagem: 8 minutos

Frequência de operação: A cada 10 minutos

Estações: 2Numero de comboios: 3 comboios, cada um com 5 secções

(a partir de 2004, cada um com 6 secções) Passageiros esperados: 2005 10 milhões

2010 20 milhões2020 33 milhões

Fornecedores: Veículos, propulsão, sistemas de controlo das operaçõesSiemens/ThyssenKrupp/, Transrapid InternationalInfrastructura da pista

Shanghai Maglev Transportation Development Co. Ltd. (SMTDC)

Shangai

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Trajeto

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Vantagens

- Em média 1/3 mais barato que metrô para a implementação;

- Menos acidentes em rodovias devido a diminuição de fluxo

- Eficiência na energia: Pela utilização da levitação magnética eda propulsão eléctrica. Por exemplo, o sistema maglev consomecerca de 1/7 da energia gasta por um boeing 737-300 numaviagem de 202-998Km;

· Não utiliza combustíveis fosseis;

· Eficiência mecânica: Resultados da redução drástica do atrito eperdas de energia por aquecimento na operação do veiculo;

· Velocidades elevadas;

· Desgastes e manutenções mínimas