Análisis de viabilidad del uso de trenes con tecnología MagLev

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Análisis de viabilidad del uso de trenes con tecnología MagLev para el transporte de cargas.

Universidad Autónoma del Estado de Mexico | Facultad de Ingeriera

Autor: Daniel Piña Velázquez | Licenciatura en Ingeniería Mecánica

 Numero de Cuenta: 1410625

UA: Epistemología de la Ciencia

Fecha de Entrega: 15/06/2020

Utilidad

Este proyecto analizara los principales aspectos de los trenes MagLev, comparándolos con otros medios de transporte y argumentando con datos, que tan viable es la utilización de estos trenes magnéticos como medio de transporte para cargas.

Relevancia

Este proyecto propone una nueva alternativa para el uso de trenes de levitación magnética, se analizará la posibilidad de llevar cargas sin comprometer el funcionamiento de la tecnología, en caso de no obtener los resultados deseados, se analizará también la posibilidad de reducir el peso de los vagones para aumentar la capacidad de carga y con eso su viabilidad.

Viabilidad

Se cuenta con estudios y artículos, así como pruebas constatadas que arrojan datos del funcionamiento del tren magnético y como se compara con otras tecnologías, se cuenta también con el tiempo para realizar la investigación; este proyecto no requerirá ninguna inversión económica.

Nivel de desarrollo del proyecto

El proyecto se encuentra en el nivel de análisis y aplicación, debido a que con los datos del funcionamiento del tren MgLev y comparaciones con otros medios de transporte, se hará un estudio de la viabilidad del proyecto, analizando la posibilidad de que un tren magnético sea una alternativa al transporte común de carga.

Objetivo

Analizar la viabilidad del uso de trenes con tecnología MagLev, para el trasporte de cargas.

Conceptos Basicos [pic 4]

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• Análisis de viabilidad

El estudio de viabilidad de un proyecto es un elemento muy importante. No importa qué tipo de proyecto es, analizar la viabilidad de un proyecto es más importante que planificar y para poder concluirlo resulta imprescindible llevar a cabo una investigación completa, que conduzca al conocimiento de si realmente el proyecto aportará los beneficios que se esperan de él.

Los estudios de viabilidad profundizan en la formulación, la formulación recorre las distintas dimensiones de un proyecto y a medida que se profundiza atraviesa distintas etapas, como la idea, perfil, factibilidad y el diseño definitivo. Los análisis de viabilidad se verifican paso a paso con el avance de la formulación y sus etapas con el objetivo de validar la posibilidad de materializar conclusiones en términos de compatibilidad, consistencia y sostenibilidad. (Ingeniería de soluciones, 2016)

Para la ingeniería un proyecto de viabilidad debe probarse mediante la Ingeniería conceptual, esta evalúa la viabilidad técnica, de ahí se desarrollarán los procesos de ingeniería Básicos y de detalle según sea requerido. Una vez que funciona y es rentable el proyecto en cuestión, se podrá comprobar su desempeño financiero.

En la ingeniería mecánica este proceso de Ingeniera conceptual pasa a evaluar el perfil mecánico del proyecto definiendo las bases y los lineamientos generales a considerar en la disciplina de proceso, como lo son: equipos mecánicos, estructuras, tuberías, suportación, stress, electricidad e instrumentación.

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• Tren con tecnología MagLev:

MAGLEV es la abreviatura de “levitación magnética” en inglés, el termino hace referencia a que los trenes equipados con esta tecnología levitan sobre la vía y no existe roce entre ruedas y rieles como en los trenes de alta velocidad convencionales.

Los trenes pueden levitar gracias a la repulsión existente entre los polos iguales de dos imanes en un efecto que se conoce como “Efecto Meissner”, propiedad de los superconductores. La superconductividad se da en ciertos materiales, los cuales, por debajo de una cierta temperatura crítica, no oponen resistencia al paso de la corriente y no tienen resistencia. Además, poseen la propiedad de rechazar las líneas de un campo magnético aplicado, de manera que, si acercamos un imán a un superconductor, se genera una fuerza magnética de repulsión la cual es capaz de contrarrestar el peso del imán produciendo así la levitación del mismo (Perren, 2003)

Un tren de levitación magnética es un vehículo que utiliza las ondas magnéticas para suspenderse por encima del carril (algunos de estos trenes van a 1 cm por encima de la vía y otros pueden levitar hasta 15 cm) e impulsarse a lo largo de un carril-guía.

Tipos de levitación:

• Suspensión electromagnética (SEM): La suspensión funciona con la fuerza de atracción magnética entre los electromagnetos ubicados en la vía y los electromagnetos en el tren. Este método suele ser inestable y tiene que ser estabilizado mediante realimentación a través de un sensor que mide en todo momento el espacio entre los imanes.

La parte inferior del tren queda por debajo de una guía de material ferromagnético, que no posee magnetismo permanente, cuando se ponen en marcha los electroimanes situados sobre el vehículo, se genera una fuerza de atracción. Ya que el carril no puede moverse, son los electroimanes los que se mueven en dirección a éste elevando con ellos el tren completo. Sensores en el tren se encargan de regular la corriente circulante en las bobinas, haciendo que el tren pueda levitar un centímetro sobre la vía.

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Al no utilizar superconductores este sistema no requiere enfriamiento sin embargo suele presentar problemas de inestabilidad por su poca elevación de tan solo un centímetro.

Otra de las limitaciones de este diseño es la enorme precisión necesaria en su construcción, lo cual encarece su producción. Las pequeñas alteraciones en el funcionamiento del tren pueden provocar accidentes, por lo cual el tren no puede funcionar en pendientes altas o terremotos.  (Perren, 2003)

• Suspensión electrodinámica (SED): A diferencia de la SEM, en lugar de utilizar fuerzas de atracción, este sistema usa fuerzas de repulsión a partir de imanes superconductores que son enfriados con helio líquido a temperaturas cercanas a 4 grados Kelvin. Cuando se alcanzan velocidades altas, las corrientes de las bobinas en las vías generan un campo magnético que repele al tren. Este sistema es estable y no requiere una medición constante del espacio de elevación entre tren y vía; la levitación se produce a velocidades mayores a 100 km/h, por lo que a velocidades menores son necesarias ruedas para apoyar el tren.  

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A pesar de ser más barato, este sistema ha probado ser menos eficiente por las grandes cargas magnéticas que produce, lo cual puede resultar dañino para la salud si se pretende llevar pasajeros en el tren, por eso este sistema es menos común, su mayor altura con relación a la vía (15 cm) convierte a este sistema en el más susceptible a curvaturas en los rieles y cambios de elevación, así como efectos adversos como terremotos. Otra desventaja son los grandes costos de los materiales superconductores y de los potentes sistemas de refrigeración necesarios para mantener a estos a una baja temperatura.

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