Electrosmog

 Vivimos rodeados de dispositivos y gadgets tecnológicos que, aunque en principio nos hacen la vida más fácil y entretenida, es verdad que tienen como contrapartida algunos aspectos como el exceso de ondas electromagnéticas que nos rodean a diario. Este efecto denominado “electrosmog” o niebla electromagnética, es, desde hace tiempo, objeto de estudio por parte de las autoridades sanitarias como la OMS (Organización Mundial de la Salud) que en 2014 publicó un extenso informe sobre las ondas electromagnéticos que emiten los teléfonos móviles, que fueron clasificadas por el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer como "posiblemente carcinógenas".

En la búsqueda de una ciudad sostenible e inteligente como nuestra Smart city, tenemos que encontrar un equilibrio de contaminación de ondas electromagnéticas y evolución, de manera que sea sostenible y saludable para todos. Pero ¿podemos evitar o minimizar estos efectos aparentemente nocivos que generan las ondas electromagnéticas?. La respuesta es que si, por lo menos en la medida que podamos controlar ciertos dispositivos como puede ser en el entorno de nuestro hogar. Algunos consejos útiles son:

• apagar el wifi por la noche o poner los dispositivos en "modo avión"

• desenchufar los aparatos eléctricos que no se precisen

• no usar lámparas de lectura cerca del cuerpo

• colocar filtros que limpien la "electricidad sucia"

• situar los electrodomésticos contra paredes que den al exterior

• colocar el teléfono móvil a una distancia de 30 o 40 cm del cuerpo al escribir mensajes de texto o navegar por internet

• evitar en lo posible acercar el aparato a la cabeza (usando audífonos y dispositivos "manos libres")

• reducir la cantidad de llamadas y su duración

• usar el teléfono móvil en zonas con buena recepción

• no dormir con el teléfono móvil en la habitación

Hay estudios que han demostrado que el electrosmog en los dormitorios causa una disminución en la melatonina, una de estas hormonas esenciales. En algunos casos, los datos muestran una disminución de más del 50% en los niveles normales de melatonina (Informe de Bioinitiative 2012).

En relación a los trenes tipo maglev de levitación magnética, no hay estudios definitivos del efecto causado en los pasajeros durante los trayectos debidos al electromagnetismo aunque de los estudios referidos anteriormente, se desprende que pueden causar efectos nocivos, de forma que buscaremos maneras de minimizar estas situaciones adversas.

FUTURO DE LOS TRENES MAGLEV

Teniendo en cuenta que la velocidad de crucero de un avión comercial es de unos 900 km/h, y que los trenes de levitación magnética están alcanzando esas velocidades, cabe suponer que este medio de transporte será decisivo en años venideros para el transporte de pasajeros y comercial.
El próximo año 202, China dispondrá de un tren bala capaz de alcanzar los 600 km/h, lo que hace que la brecha entre el transporte aéreo y el terrestre sea cada vez menor.

El proyecto lo ha desarrollado la compañía estatal China Railway Rolling Stock Corporation (CRRC), el mayor proveedor mundial de equipos de transporte ferroviario, quienes presentaron en mayo de 2019 el primer prototipo de tren Maglev de levitación magnética. El primer prototipo tren salió de la línea de producción de la ciudad China de Qingdao, y sus exitosas pruebas han afianzado su y concretado su fabricación en masa en el próximo año 2021.

Estos avances harán que se transforme por completo el panorama turístico y comercial en China, pues se lograrán valores jamás logrados en cuanto a velocidad se refiere, que harán posible por ejemplo recorrer la ruta Pekín-Shanghái en 3,5 horas, frente a las 5,5 horas que tarda un tren de alta velocidad convencional o las más de 12 horas que se tarda por carretera, pues hay 1200 km entre ambas ciudades.

Aun así, el récord absoluto de velocidad para este tipo de trenes lo tiene Japón, ya que la empresa Central Japan Railway consiguió en 2015 durante unas pruebas una velocidad máxima de 603 km/h con un  tren como el de la siguiente figura.

Los alumnos participantes en el proyecto de construcción de nuestro tren maglev conocen estos modelos, que servirán de referencia para diseñar nuestros propios prototipos. De no ser por la suspensión de actividades lectivas presenciales, sus creaciones serían ya una realidad. Sin embargo, las circunstancias nos han obligado a posponer el trabajo para el curso que viene.

Profesor: Ramón María Palacios Leytón

FRICCIÓN Y FRENADO EN TRENES MAGLEV

Tal y como hemos visto a lo largo de este curso, los trenes de levitación magnética apenas tienen rozamiento en su mecanismo, pues su funcionamiento se basa en el principio de repulsión magnética, capaz de crear un potente campo magnético que prácticamente permite que el tren flote en el aire; esto se consigue por un sistema de suspensión electrodinámica conocido como EDS. 

El diseño de este sistema es el siguiente: 

Los raíles contienen unas bobinas que originan un efecto electromagnético. Por su parte, el tren lleva unos imanes superconductores llamados “bogies”. Cuando el tren sale del estado de reposo (parada) y comienza a moverse, los imanes situados bajo el tren comienzan a interactuar con los de la vía y cuando se alcanza una velocidad cercana a los 150 kilómetros/hora  la fuerza magnética creada es lo suficientemente potente como para elevar el tren 10 centímetros del suelo, eliminando la fricción y permitiendo aumentar la velocidad. Por todo esto, se consigue una reducción de hasta un 60% menos de gasto en combustible que un tren convencional. 

Entonces, ¿cómo se consigue el movimiento?

Como hemos dicho, el arranque se consigue con un efecto de repulsión electromagnética. 
Para mantener el movimiento lineal sobre la vía, hay que seguir  proporcionando ese mismo efecto con una corriente alterna que circula a través de la vía, generando campos magnéticos contrarios a los del rotor ubicado en el tren, que gira haciendo que el polo norte y sur se inviertan constantemente  e interactúen con los siguientes en la vía,  proporcionando la  propulsión del tren. Para poder variar esta velocidad lineal, se debe controlar la frecuencia de giro del rotor variando la cantidad de corriente en la vía, ya que la corriente viaja en dirección proporcional a la del tren.

¿Cómo se frena en un tren Maglev?

Si la propulsión del tren y su movimiento se consigue a través de un efecto electromagnético, para frenarlo se utiliza ese mismo efecto. En este caso, invirtiendo el curso de la corriente alterna, creando una fuerza en sentido contrario al desplazamiento del tren y así provocando que desacelere y frene. 

¿Qué sucede cuando un tren Maglev está parado?

En los sistemas E.M.S y E.D.S cuando alcanzan un velocidad de 2.7 m/s, dejan de levitar y sacan unas ruedas (de caucho normalmente), que hacen que el tren se frene por la fricción ejercida con la vía y en algunos casos también se utiliza un sistema de frenos hidráulico.

Todos estos principios teóricos, vistos en clase con los alumnos, los tendremos en cuenta en el diseño definitivo de nuestro tren maglev

Profesor: Ramón María Palacios Leytón

SISTEMAS DE PROPULSIÓN (I)

Seguimos avanzando en el diseño del tren magnético y, en concreto, en una de las partes más complicadas de llevar a cabo: el sistema de propulsión. 

En el siguiente gráfico se muestra cómo es el sistema de raíles de un tren maglev, donde se consigue que no haya fricción gracias a la levitación  proporcionada por la repulsión de potentes electroimanes.




En la clase de 2º curso de ciclo formativo de mantenimiento electrónico, los estudiantes han propuesto varias ideas:

• Un imán que se mueva por la vía del tren, de modo que "arrastre" al tren a través de sistema en movimiento, a modo de guía que se sitúe en la parte frontal y trasera del tren.
• Un sistema de imanes que se muevan con un servomotor y que provoquen la repulsión de unos imanes pegados en la parte trasera y delantera del tren.
• Un sistema de impulso por aire.

El siguiente paso será analizar la viabilidad de cada una de las propuestas teniendo en cuenta las proporciones, materiales, peso y forma del tren y de la vía de metacrilato por donde va a desplazarse este.

Entre las cuestiones más problemáticas se encuentra determinar la masa idónea de la máquina del tren, ya que de ser demasiado alta, provocaría fricción con las vías. Otro de los retos es conseguir un sistema de propulsión eficiente con aplicación de energías limpias.

Profesor: Ramón María Palacios Leytón. 

MATERIALES SUPERCONDUCTORES y TRENES TIPO MAGLEV

Los alumnos de primer curso del ciclo formativo de instalaciones de telecomunicaciones han estado investigando sobre las características de los materiales superconductores y cómo actúan en los trenes de levitación magnética para crear la estabilización de este tipo de trenes a la hora de recorrer las vías sin que haya rozamiento.

La idea es que descubran que el principio de funcionamiento de los trenes tipo MAGLEV (del término MAGnética y LEVitación) se basa en tres factores clave: su propulsión, levitación y el guiado por medio de la fuerza electromagnética que actúa entre los imanes superconductores del tren y las bobinas de la vía.

¡TREN DE LEVITACIÓN MAGNÉTICA EN MARCHA!

Después de haber investigado y aprendido en qué principios se fundamenta el funcionamiento de los trenes de levitación magnética o tipo "maglev", toca llevar a la práctica y materializar todo lo aprendido. 

En entradas anteriores hemos ido publicando parte de los contenidos trabajados: propiedades de los superimanes, estabilidad de los trenes, principio de levitación magnética, proyectos reales de alta velocidad supersónica como el Hyperloop y otras referencias de interés. 

Tal y como reflejan las imágenes, en las dos últimas semanas los siguientes grupos han comenzado a construir la vía y la máquina del tren magnético:

• 1º ELE 23. Ciclo formativo de grado medio: Instalaciones de telecomunicaciones. 

• 1º ELE 32. Ciclo formativo de grado superior: Sistemas electrotécnicos y automatizados.

• En primer lugar recopilamos los materiales necesarios: piezas de metacrilato, pegamento, imanes de neodimio, motores eléctricos, hélices, etc...
• Después el alumnado, distribuido en grupos, se repartió las tareas: mientras unos diseñaban y construían la máquina del tren, otros pulían y cortaban materiales, montaban las vías o probaban los motores.
• Al hacer los primeros diseños, nos dábamos cuenta de algunos errores o aspectos que se podían mejorar, y nos poníamos manos a la obra.

La experiencia ha sido realmente enriquecedora para tod@s, 
pues TOD@S hemos aprendido gracias al desarrollo de este proyecto.

Profesor: Ramón María Palacios Leytón

ESTABILIDAD EN TRENES MAGLEV

Como ya explicamos en entradas anteriores, los trenes tipo Maglev o de levitación magnética tienen la capacidad de permanecer suspendidos en el aire gracias a la fuerza de repulsión que ejercen los electroimanes que generan campos electromagnéticos orientados hacia el mismo signo para generar una fuerza opuesta y de empuje, lo que permite que permanezcan levitando y que haya rozamiento cero con las vías del tren. 

Pero...¿cómo conseguir que ese tren no se salga de las vías al no estar encarrilados en ellas y no existir barreras de sujeción ni nada por el estilo?

Los alumnos de primer curso del ciclo de grado superior Sistemas electrotécnicos y Automatizados y de primer curso del ciclo de grado medio Instalaciones de Telecomunicaciones han estado investigando acerca de esta importante cuestión. Estos son los resultados:

Principio de guía lateral

• Los trenes Maglev necesitan, además del sistema de levitación magnética un sistema  de guía lateral que asegure que no roce el carril guía como consecuencia de perturbaciones externas que puedan sufrir. 

• La suspensión en el aire se alcanza mediante un juego de fuerzas magnéticas, en el que el tren se mueve sobre un raíl de acero gracias a los electroimanes que tiene adosados en la parte inferior. 

• El método se denomina suspensión electromagnética y requiere que el tren siempre se encuentre a la misma distancia del raíl, aproximadamente unos 15 milímetros, para evitar desestabilizar el campo gravitatorio, una incidencia que previenen los sistemas de control electrónico.  

• En la suspensión EMS, se instalan unos imanes en los laterales del tren los cuales a diferencia de los ubicados para permitir al tren levitar y moverse, solamente  actúan cuando este se desplace lateralmente, ejerciendo fuerzas de atracción del lado que más se aleje de la vía. 

• En el sistema EDS son los superconductores y las bobinas de levitación los encargados del guiado lateral del tren. Las bobinas de levitación están conectadas por debajo  del carril-guía formando un lazo. 

• Hay varios métodos para evitar que un tren de levitación magnética descarrile. En las curvas se evita que descarrile incorporando imanes verticales en los extremos de las vías mediante un juego de fuerzas magnéticas o haciendo que el extremo del tren pase por debajo de la vía siendo imposible que descarrile. 

Profesor: Ramón María Palacios Leytón

Alumnado: primer curso del ciclo de grado superior Sistemas electrotécnicos y automatizados y de primer curso del ciclo de grado medio Instalaciones de telecomunicaciones.