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Maglev: Como funciona?

O Maglev é um tipo de trem que usa o eletromagnetismo para levitar sobre os trilhos, eliminando o atrito. Mas como funciona? Vamos ver neste post.

Princípio de funcionamento do maglev

O trem maglev flutua sobre os trilhos, eliminando o atrito entre as rodas e a superfície, sobrando apenas o atrito entre o trem e o ar. Esta é a razão do maglev alcançar velocidades impressionantes. Nos trilhos, há bobinas que produzem um campo magnético quando recebem uma corrente elétrica. 

Embaixo do trem, há ímãs permanentes ou eletroímãs (bobinas com um núcleo ferromagnético, que produzem um campo magnético ao receberem corrente elétrica). Como polos iguais se repelem, o trem flutua entre 1 a 10 cm sobre os trilhos. As bobinas dos trilhos recebem corrente alternada, logo os polos mudam constantemente. As forças de atração e repulsão dos polos magnéticos fazem o trem se deslocar.

movimento do maglev
Movimento do trem de levitação magnética. Fonte: High Speed Rails.

Tipos de levitação

Suspensão eletromagnética (EMS)

Neste sistema, o trem possui eletroímãs de orientação (guidance magnet) para criar uma força atrativa, mantendo o trem na posição correta. Os eletroímãs de suporte (support magnet) criam uma força atrativa em oposição à força da gravidade para manter o trem levitando. Os eletroímãs são alimentados pela bateria do maglev.

estatores do EMS
Estatores dos trilhos do EMS. Fonte: Ideatarium.

Em altas velocidades, o EMS se torna instável e fica difícil manter o espaço entre o eletroímã de suporte e os trilhos. É necessário um complexo sistema de controle com realimentação para controlar a corrente nos eletroímãs, manter a distância e impedir o trem de cair nos trilhos. Esta tecnologia é implementada no maglev Transrapid, da Alemanha. 

transrapid
Fonte: tagesschau.

Suspensão eletrodinâmica (EDS)

Neste sistema de levitação, o trem é suspenso por ímãs supercondutores e eletroímãs nos trilhos, estes criam uma força repulsiva entre si.

Já escrevi um post sobre os supercondutores. Clique no botão a seguir para acessá-lo.

SupercondutoresClique aqui

trilhos do maglev
No sistema EDS, bobinas ficam na lateral conforme mostra esta figura. Fonte: Portal São Francisco.

O EDS é muito mais estável do que o EMS em alta velocidade. No entanto, não é possível levitar quando está parado. Por isso, o maglev com EDS possui rodas e propulsão tradicional para dar a partida inicial. Quando a velocidade chega a 100 km/h, os ímãs supercondutores do trem induzem corrente nas bobinas dos trilhos. Com a corrente induzida, as bobinas passam a emitir campos magnéticos para guiar e levitar o trem. 

As bobinas de propulsão são alimentadas por corrente alternada trifásica de subestações. Por usar supercondutores, o EDS pode continuar funcionando por um tempo caso haja queda de energia elétrica, enquanto o EMS para imediatamente. O EDS é muito mais complexo e caro para implementar, uma das razões é o sistema criogênico para resfriar os ímãs supercondutores. Além disso, este sistema gera um campo magnético mais intenso, o que pode não ser bom para pessoas que usam marca-passo.

Maglev japonês
Os Shinkansen japoneses usam a tecnologia EDS. Fonte: Japan RailPass.

Indutrack

É uma variação do EDS, o trem possui ímãs permanentes a temperatura ambiente feitos de liga de neodímio-ferro-boro. Estes ímãs são arranjados em uma matriz de Halbach, fazendo com que um lado tenha um campo magnético intenso e no outro, as linhas de campo se cancelam.

ímãs em arranjo normal e Hallback
Ímãs em arranjo normal (à esquerda) e Halbach (à direita). As setas mostram a polaridade do ímã. Fonte: Stanford magnets.

Nos trilhos, há circuitos condutores (levitation circuits) que recebem a corrente induzida para formarem campos magnéticos.

indutrack
Visão transversal da levitação indutrack. Fonte: Ideatarium.

Qual é o maglev mais rápido?

De acordo com o site maglev.net, o mais rápido atualmente é o JR-Maglev L0-Series, com velocidade máxima de 603 km/h (505km/h com passageiros). Introduzido em 2013 pela Central Japan Railway Company. O recorde foi obtido na linha de teste Yamanashi, em 2015.

l0-series-maglev
Fonte: maglev.net.
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