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Tren bala prototipo

Ingenieros de la Central Japan Railway Co. acaban de realizar las pruebas iniciales de velocidad de su nuevo tren de levitación magnética L0, (Maglev) alcanzando la velocidad de 500 Km/h. Esta primera prueba era tan solo para comprobar su solidez y se espera que en el mes de septiembre puedan realizar pruebas oficiales.

Este nuevo tren “bala” estará disponible para su desarrollo comercial en el año 2027. Será capaz de transportar más de 1.000 pasajeros de una sola vez en sus 16 vagones y se espera que entre en funcionamiento en la línea que cubre el servicio entre las ciudades de Tokio y Nagoya, acortando el tiempo de viaje desde los 90 minutos actuales a los 40 minutos.

La ciudad de Nagoya es la tercera ciudad más poblada de Japón y se encuentra a 350 Km al oeste de Tokio. Se encuentra además en el camino a Kyoto y a Osaka, todas ellas dentro de la isla principal (Honshu) del archipiélago de Japón, por lo que el plan del gobierno es haber extendido esta vía hasta allí en el año 2045, comunicando así las principales ciudades de la isla.

Tren más rápido del mundo

Japón fue el primer país en introducir los trenes de levitación magnética o Maglev, como se les denomina partiendo de sus abreviaturas en inglés. El primero se construyó en el año 1964, con ocasión de los Juegos Olímpicos, para el transporte de los deportistas, alcanzando una velocidad de 210 Km/h, nada despreciable para aquella época.

Aunque actualmente el tren de levitación magnética en servicio más rápido del mundo, que es capaz de funcionar a 430 Km/h, se encuentre en Shanghái, en China, en la realidad tan “solo” opera a 240 Km/h debido a la poca longitud del trayecto, por lo que este nuevo tren pasará a ocupar el puesto número uno.

Japón también ostenta el récord de tener la red de trenes más veloz del mundo. A lo largo de sus 2.459 Km de vías sus trenes circulan a una velocidad media de 320 Km/h. Cuando este tren entre en servicio los pasajeros dispondrán de más espacio dentro de los vagones, al aumentar estos de tamaño hasta los 24,3 metros de longitud, a pesar de que dispondrán de un asiento adicional por fila.

Las mayores velocidades alcanzadas en tren

Y ya que nos hemos puesto a hablar de records de velocidad en trenes conviene diferenciar lo que es establecer un récord con una unidad de prueba o con una unidad preparada para entrar en servicio. Entre las mayores velocidades alcanzadas en pruebas se encuentran:

    Maglev
  • 1.- JR-Maglev – Japón: 581 km/h. Se trata del tren del que estamos hablando en este artículo. En diciembre de 2003 un tren de prueba con tres vagones alcanzó el máximo de velocidad de 581 km/h. Ahora se está desarrollando y probando la unidad comercial para que pueda entrar en servicio a una velocidad de crucero de 500 Km/h arrastrando 16 vagones y llevando a bordo a más de 1.000 pasajeros.
    TGV
  • 2.- TGV – Francia: 574,8 km/h. El TGV, o tren de alta velocidad, forma parte del servicio de alta velocidad ferroviaria de Francia, conectando esta con Suiza, Alemania, Bélgica y Holanda. Se trata de un tren convencional, no es un tren electromagnético. Su velocidad de servicio es de 320 km/h, pero en pruebas el 3 de abril de 2007 alcanzó la velocidad de 574,8 km/h, por lo que ostenta el record de velocidad para trenes con ruedas.
    Transrapid
  • 3.- Transrapid – Alemania: 500 km/h. El Transrapid es un tren alemán de alta velocidad monorraíl que usa un sistema de levitación magnética. El sistema fue desarrollado entre Siemens y ThyssenKrupp y está diseñado para circular a una velocidad de crucero de 500 km/h. En 2004 se completó la primera instalación comercial en Shanghái uniendo el centro de la ciudad con el aeropuerto, pero debido a lo corta que es la linea, 31 km, tan solo puede operar a 240 km/h, empleando para ello menos de 8 minutos.
    CRH380A
  • 4.- CRH380A – China: 486,1 km/h. Estos trenes usan tecnología desarrollada completamente en China. Están diseñados para circular a una velocidad de servicio de 380 km/h. Alcanzó una velocidad máxima de 486,1 km/h el 3 de diciembre de 2010. Entró en servicio el 30 de septiembre de 2010 en la línea Shanghái-Nanjing, en cuya línea presta tan solo servicios ocasionales al enfrentarse con la fuerte competencia del avión.
    Shinkansen
  • 5.- Shinkansen- Japón: 443 km/h. Empezó en 1964 a una velocidad de 210 km/h, en la actualidad mediante una red de 2.459 km conecta la mayoría de grandes ciudades del país con trenes a velocidades por encima de los 300 km/h. En 1996 se alcanzó el máximo de 443 km/h. Usa tecnología avanzada en comparación con los trenes convencionales y tiene altos estándares de seguridad y confort, deteniéndose automáticamente al detectar temblores.
    AVE
  • 6.- AVE – España: 403,7 km/h. La red de alta velocidad española AVE opera sobre raíles a velocidades por encima de los 300 km/h y conecta las ciudades más importantes de España. En 2008 fue considerado el tren convencional más rápido del mundo alcanzando los 350 km/h de velocidad de servicio. En las pruebas de la línea Madrid-Zaragoza del 16 de julio de 2006 alcanzó los 403,7 km/h.

¿Por qué no se construyen todos los trenes así?

El tren de levitación magnética, o Maglev, utiliza las fuerzas magnéticas repulsivas y atractivas para propulsarse a los largo de una vía, eliminando así la fricción entre el tren y la vía al no existir las ruedas, lo que permite a este tipo de sistemas alcanzar velocidades elevadas, ya que la única oposición es la que presenta la resistencia del aire.

Por consiguiente, los trenes Maglev pueden viajar a muy altas velocidades y a un bajo nivel de ruido. Estas altas velocidades que alcanzan hacen que los Maglev se conviertan en competidores directos del transporte aéreo.

Shinkansen Japón

Pero no todo son ventajas, como inconveniente destaca el altísimo coste de la infraestructura necesaria para la vía y el sistema eléctrico, y otro, no menos importante, es el alto consumo energético. Debido a que la fuerza electromagnética, principal factor del consumo, es la encargada de soportar el peso del tren, esta tecnología no es aplicable hoy al transporte de mercancías, lo cual limita enormemente el uso de la infraestructura.

¿Cómo funciona un tren de levitación magnética?

Actualmente existen 3 tipos de trenes de levitación magnética y se diferencian entre sí en el tipo de tecnología de levitación que utilizan. Un imán contiene dos polos de corriente, positivo y negativo. Los polos de distinto signo se atraen y los de igual signo se repelen, por lo que si enfrentamos dos imanes del mismo signo se alejarán uno del otro. Según la forma como consigamos crear esos campos electromagnéticos tendremos un tipo u otro de supensión:

Ténicas de levitación magnética

  • Suspensión electrodinámica (EDS): Este sistema permite transportar altas cargas de peso a altas velocidades utilizando superconductores refrigerados por nitrógeno para generar los campos magnéticos. Estos campos son extremadamente potentes y afectan tanto al exterior como al interior del tren, lo que hace imposible que pasajeros con marcapasos puedan viajar en él con seguridad. El principal problema de esta tecnología no es este sino el coste necesario para su construcción y funcionamiento.
  • Suspensión electromagnética (EMS): Esta tecnología emplea campos magnéticos poco peligrosos mediante electroimanes convencionales. Permite velocidades muy altas aunque el principal problema que presenta es el alto coste de construcción y de explotación. Esta es la tecnología utilizada por Japón y por Alemania en el Transrapid.
  • Suspensión con imanes permanentes (Indutrack): Es un sistema que no utiliza la corriente eléctrica para generar la fuerza magnética necesaria para mover el tren sino que emplea imanes permanentes lo que se traduce en un menor coste energético y de explotación, además permite hacer funcionar el tren en caso de fallo de la corriente eléctrica.

¿Cómo conseguimos que avance un tren de levitación magnética?

Una vez que hemos visto los distintos tipos de levitación existentes, y ya hemos elegido el sistema para hacer “flotar” al tren encima de la vía, ya solo tenemos que impulsarlo para que avance. La mayor dificultad está en el momento del arranque, en donde se suele usar algún tipo de ayuda, a partir del primer empuje “va todo sobre ruedas”, o mejor dicho, sin ellas.

Como hemos mencionado, los polos de los imanes de distinto signo se atraen y los del mismo signo se repelen. Utilizando esta misma técnica conseguimos que el tren avance. La disposición de los imanes varía según el modelo de levitación elegido, pero para explicar la forma en que se produce el desplazamiento utilizaremos el más sencillo, el sistema Indutrack.

sistema Halbach

Bajo el tren van colocados linealmente imanes permanentes orientados adecuadamente, como se muestra en la figura anterior, cada imán está girado 90º respecto al anterior y al siguiente para potenciar el campo magnético bajo él y disminuirlo sobre él.

Las “vías” del tren son hileras de conductores dispuestos transversalmente a la vía, y aislados entre sí. Mientras el tren está parado, los imanes no se repelen con los conductores de la vía. Por tanto, mientras el vagón está parado no levita y por ello necesita de pequeñas ruedas para apoyarse y para “despegar y aterrizar”.

Cuando el tren se mueve, los imanes inducen corrientes eléctricas en los conductores de la vía, las cuales, a su vez, generan un campo magnético opuesto al de los imanes que aumenta con la velocidad del tren. Cuando el tren alcanza suficiente velocidad, unos 5 km/h, despega, es decir, levita. A mayor velocidad, mayor fuerza de levitación magnética.

Cuando la velocidad decrece por debajo de 5 km/h, el tren aterriza de nuevo, pues disminuyen las corrientes en los conductores y por tanto el campo magnético opuesto a los imanes también decrece. Al parar, también cesan las corrientes en la vía pues los imanes del vagón no se mueven respecto a ella.

Vía | (Solo noticia) Electric Vehicle News
Video | YouTube, YouTube, YouTube
En Motorpasión Futuro | China: a 500 km/h sobre raíles

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