Proyecto en marcha (I)

Los alumnos de segundo curso del ciclo formativo de grado superior Mantenimiento Electrónico han comenzado a implementar físicamente el detector de radiación electromagnética que tenemos en fase de desarrollo. Antes de comenzar a montarlo, han hecho las simulaciones y cálculos previos de componentes (resistencias, amplificadores operacionales UA741, antena receptora, etc...).

Los componentes utilizados son los siguientes:

Placa protoboard para hacer el circuito de prueba

Resistencias de los siguientes valores: 100 Ω,  10 KΩ, 100 KΩ, 220 KΩ

Amplificadores operacionales UA741

Placa Arduino Leonardo

Cables de conexión

Fuente de alimentación

Pantalla para leer datos

Cables y estructura de cartón-pluma para la antena de pruebas

Efectos biológicos del electromagnetismo

Los alumnos de primer curso del ciclo formativo de grado superior "Mantenimiento electrónico" están investigando acerca del efecto de la radiación electromagnética en los seres vivos. 

 

Las primeras impresiones son las siguientes:

Empecemos por el principio: ¿Que es el electromagnetismo? 

Es una rama de la física que estudia la relación entre el magnetismo y las cargas de corriente eléctrica, es decir, entre las partículas cargadas y los campos eléctricos y magnéticos. Se produce cuando un material conductor atraviesa un campo magnético variable o al contrario, causando una circulación de electrones a través del material conductor.

La energía electromagnética es emitida en forma de ondas por las fuentes
naturales y por numerosas fuentes artificiales. Esas ondas consisten en campos eléctricos y magnéticos oscilantes que influyen en sistemas biológicos tales como células, plantas, animales y seres humanos. 

Existen distintos dispositivos que emiten ondas electromagnéticas, y éstas son de diversa frecuencia:

• Campos de frecuencias extremadamente bajas (ELF). Se encuentran en el rango de frecuencia de 3 Hz a 3 kHz. Las fuentes más comunes de este tipo de campos son las redes de distribución eléctrica y los aparatos eléctricos que funcionan a 50 Hz.
• Campos de radiofrecuencia (baja frecuencia). Tienen un intervalo de frecuencias entre 3 kHz y 300 MHz. Algunos ejemplos de fuentes que generan este tipo de campos son las cocinas de inducción, las antenas de radiodifusión modulada o los equipos de soldadura al arco.
• Microondas o campos de frecuencia alta. Tienen un rango de frecuencias entre 300 MHz y 300 GHz. Algunos ejemplos de fuentes son los hornos microondas o los radares de tráfico.

 

                                           Repetidor Wifi en un aula

¿Pero cómo influye esto a la salud?

Los campos eléctricos a frecuencia baja influyen en el organismo produciendo corrientes eléctricas minúsculas debido a las reacciones químicas que pueden estimular los nervios y músculos o afectar a otros procesos biológicos. El principal efecto biológico de los campos electromagnéticos de radiofrecuencia es el calentamiento.

Un efecto biológico se produce cuando la exposición a las ondas electromagnéticas provoca algún cambio fisiológico perceptible o detectable en un sistema biológico. Un efecto perjudicial para la salud tiene lugar cuando el efecto biológico sobrepasa la capacidad normal de compensación del organismo y originan algún proceso patológico.

Unos de los dispositivos que emiten radiación electromagnética (de baja frecuencia) y al que damos un mayor uso de forma cotidiana es el teléfono móvil. Está probado que su uso continuado incide en nuestro organismo, lo que queda por ver es si es soportable o no.

 

Todos estamos expuestos a una combinación de campos eléctricos y magnéticos débiles en el hogar, en el trabajo, etc; producido por las telecomunicaciones y la difusión de radio y la televisión. Es difícil probar el efecto-causa por ejemplo del uso de teléfonos móviles en nuestro organismo, pues el estudio de tumores conlleva estudiar hábitos de varios años e incluso décadas atrás de su aparición, por eso el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer (CIIC) ha clasificado los campos electromagnéticos de radiofrecuencia como posiblemente carcinógenos para los seres humano. 

 

 

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.