SUPERFICIE LEVITADA MAGNÉTICAMENTE

SUPERFICIE LEVITADA MAGNÉTICAMENTE

MagneticallyLevitated Surface

Jorge Hernán Cuenca Marín

Universidad de los Llanos/Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería/ Villavicencio, Colombia , jorgecu-@outlook.es

Gabriel Antonio García Londoño

Universidad de los Llanos/Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería/ Villavicencio, Colombia , garciagabo1@gmail.com

Resumen—Este artículo presenta los resultados del diseño e implementación de un sistema de levitación magnética, aprovechando el fenómeno de repulsión entre polos opuestos, en donde su usaron 12 imanes con un campo magnético de 2250 Gauss, dimensiones 3x15 cm.

Palabrasclaves—Levitación magnética, electromagnetismo, imán, campos magnéticos.

Abstract-- This article presents the results of the design and implementation of a magnetic levitation system, exploiting the phenomenon of repulsion between opposite poles, where its used 10 magnet with a magnetic field of 2250 Gauss, size 3x15 cm.

Key Words-- Maglev, electromagnetism, magnet, magnetic fields.

I. Introducción

A. Levitación Magnética

La levitación magnética es un método por el cual un objeto es mantenido a flote por acción únicamente de un campo magnético, debido a esto la presión magnética se contrapone a la gravedad gracias a la repulsión existente entre los polos iguales de dos imanes o a fenómenos de superconductividad [1]. La levitación es producida por la fuerza del campo gravitatorio de un imán, dicha fuerza debe ser mayor a la del peso del objeto, para que esté último se suspenda en el aire. [2]

Un imán es un material con la capacidad de generar campo magnético exterior y atraer otro material con las mismas propiedades. La capacidad de atracción es mayor en sus extremos, denominados polo norte y polo sur, de esta manera iguales se repelen y diferentes se atraen. [3]

Existen dos tipos de imanes, los naturales tales como la magnetita y los artificiales como es el caso de los electroimanes.

Un electroimán es un dispositivo que tiene la propiedad de adquirir propiedades magnéticas cuando su bobina es atravesada por una corriente eléctrica, básicamente transforma la energía eléctrica en mecánica. [4]

Figura 1. Líneas de fuerza de un imán. Fuente [4]

Las líneas de fuerza son líneas invisibles que pueden ser observadas al esparcir limaduras de hierro en un campo magnético, que salen de un polo del electroimán y se dirigen al otro polo formando un gran haz.

La dirección de estas líneas de fuerza son: por el exterior del electroimán de norte a sur, y por el interior, de sur a norte [4], tal como se puede apreciar en la figura 1.

En la figura 2 se muestra un imán flotando sobre otro por repulsión (caso I) y otro suspendido por atracción (caso II). Según Samuel Earnshaw es inútil esforzarse en levitar un imán sobre otros imanes. Siempre habrá perturbaciones que desmontaran la configuración [5]

Figura 2. Líneas de campo magnético para dos imanes que se repelen (I) o se atraen (II) Fuente [6].

B. Aplicaciones De La Levitación Magnética

En la actualidad existen diversos mecanismos de levitación magnética y muchas aplicaciones para esta como es el caso del tren maglev de Japón cuya máxima velocidad ocurrió en el 2003 alcanzando 581 km/h, algo realmente poderoso. La levitación permite que el tren se suspenda en aire, evitando de esta manera la fricción con los rieles [7]. Actualmente, en los discos duros de los computadores la cabeza lectora “levita” sobre la información almacenada encima de un soporte que gira a 10000 rpm [6].

Es claro que las ya nombradas no son las únicas aplicaciones de la levitación magnética, existen otras aplicaciones como el caso de montañas rusas de levitación magnética o mejor aún la propulsión de naves espaciales aprovechando el mismo fenómeno. [1]

Para finalizar una aplicación futura que se hace bastante interesante es una lanzadera espacial de levitación magnética, la NASA está estudiando el fenómeno de levitación magnética para crear un sistema que asista al despegue de una nave espacial.

Tal como se puede observar en la figura 3. Una pista operacional tendría unos 2400 metros de longitud y sería capaz de acelerar un vehículo a unos 1000 km/h en 9 segundos lo cual propulsaría dicho vehículo para su correcta salida al espacio. [1]

Figura 3. Visualización del despegue de una nave espacial propulsada por levitación magnética. Fuente [1].

B. Antecedentes de la levitación en transportes tripulados

A lo largo de la historia la búsqueda de un transporte más rápido y eficaz ha sido de suma importancia para los ingenieros. Actualmente las investigaciones buscan un transporte eficaz, el cual no consuma mucho combustible, no dañe al medio ambiente y que sea veloz. Esto ha llevado a que grandes naciones investigaran la forma más adecuada de optimizar el uso de la energía que consumen los medios de transporte. Fue entonces que descubrieron que si encontraban una forma de evitar la fricción de dicho transporte con el terreno por donde circularan, lograrían disminuir el consumo de energía considerablemente.- En gran Bretaña se les ocurrió la idea del uso de la levitación magnética en los medio de transporte, ya que de esta manera el campo magnético evitara que tenga contacto con la superficie del camino que recorriera. En 1978, Erik Laithwaite desarrolló un vehículo de pasajeros MagLev el cual pesaba 1tonelada y podía llevar 4 pasajeros. Pero la investigación fue suspendida en debido a que dejaron de financiarla.- Transrapid 05 fue el primer tren MagLev con propulsión de estator largo patentado para transporte de pasajeros. En 1979, sobre 908 metros de vías fue abierto en Hamburgo para el International Transportation Exhibition (IVA79). Hubo tanto interés que la operación tuvo que extenderse hasta 3 meses después de terminado la exhibición, transportó 50.000

...