1. 4
PRESENTACIÓN
Siendo uno de los motivos del hombre como ser existencial y razonante
el hallar las causas de aquello que nos rodea, el hombre busca constantemente
respuestas a la naturaleza y sus fenómenos, y busca siempre una manera de
emplear lo que esta nos ofrece a nuestro beneficio. Es de esta manera que a
través de la historia, el hombre ha descubierto múltiples formas de facilitarse la
vida en la manera de movilizarse, comunicarse, producir, entre otras.
No fue hace mucho que el hombre descubrió los vehículos como medio
de transporte empleando el automóvil, motos, barcos, aviones y trenes. Este
último ha sido uno de los más usados por el hombre para recorrer grandes
distancias y transportar mercancía. La construcción de ferrocarriles se dio en
todo el mundo, sin embargo el costo y el tiempo empleado siempre ha sido uno
de los mayores problemas para este medio de transporte.
Hoy en día gracias a la tecnología moderna se cuenta con trenes
eléctricos capaces de recorrer las mismas distancias en menor tiempo. A pesar
de ello el hombre ha demostrado que es posible mejorar la velocidad y reducir
los tiempos evitando la fricción con los rieles.
Para ello, sería necesario que el tren quede suspendido en el aire y se deslice
de manera constante sobre los rieles.
Ahora que se ha logrado esto, se ha desarrollado el transporte de levitación
magnética-MAGLEV; que es un sistema de transporte que incluye la
suspensión, guía y propulsión de vehículos, principalmente trenes, utilizando un
gran número de imanes para la sustentación y la propulsión a base de los
campos magnéticos.
El presente trabajo describe los beneficios que nos trae el uso de este
sistema en el mundo actual; así como los posibles problemas que se
presentarían, tomando por base los proyectos e investigaciones realizadas en
países externos como Japón, Alemania e Inglaterra, en la última década del
siglo XX y principios del siglo XXI; además en los principios del efecto
Meissner.

2. 5
INTRODUCCIÓN
Es conocida la capacidad de atracción y de repulsión que poseen los imanes, y
muchos de nosotros hemos pensado alguna vez en usar esta propiedad para
hacer levitar las cosas magnéticamente.
Llamamos levitación magnética al fenómeno por el cual un determinado
material queda suspendido en el aire gracias a la repulsión existente entre los
polos de igual carga en dos imanes; o a causa de lo que se conoce como
“efecto meissner” propio de materiales superconductores.
La superconductividad es la característica de algunos objetos, de los cuales por
debajo de su temperatura crítica, la resistencia al paso de la corriente se
reduce bruscamente a cero, volviéndose materiales que pueden alcanzar una
resistencia nula. En estas condiciones de temperatura no solamente son
capaces de transportar energía eléctrica sin ningún tipo de pérdidas, sino que
además poseen la propiedad de rechazar las líneas de un campo magnético
aplicado a dicho material.
Se denomina “Efecto Meissner” a esta capacidad de los superconductores para
rechazar a un campo magnético que intenta penetrar en su interior; 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 mismo,
produciendo así la levitación de este.
En la actualidad, la manera de darle un uso a esto se ve reflejada en los
avances tecnológicos; siendo el más conocido los trenes Maglev; que usan
este principio para suspenderse por encima del carril, llegando a elevarse de 1
cm hasta unos 15 cm sobre la superficie.

3. 6
OBJETIVOS
Con motivos de informar e innovar, la elaboración de este trabajo funciona con
la idea de comunicar uno de los avances de la tecnología actual que tiene el
potencial de cambiar el mundo como lo vemos y llevarlo a aquel medio futurista
con el que todos soñamos y solo vemos en películas.
Siguiendo el mismo ejemplo, el objetivo de presentar la siguiente recolección
de datos es, como se ha mencionado con anterioridad, informar e innovar en la
tecnología del futuro.
JUSTIFICACIÓN
Dado el conocimiento de esta tecnología, la imaginación conlleva a lo que
podría ser el verdadero futuro, recreando en las mentes sistemas e ideas
donde se aplique el magnetismo en la vida cotidiana de la misma manera que
lo hacen hoy los vehículos motorizados, los cuales empezaron poniendo
esperanza en los caballos y su capacidad para movilizar personas y que por el
ingenio del hombre fue reemplazado por una maquina poseedora de la fuerza
de dichos caballos.

4. 7
MARCO TEORICO
1. Definición:
1.1.Levitación Magnética
Fenómeno por el cual un objeto queda suspendido sobre la superficie
por acción de los campos magnéticos.
1.2.Electroimán
Dispositivo que consiste en un solenoide (una bobina cilíndrica de
alambre recubierta de una capa aislante y arrollado en forma de
espiral), en cuyo interior se coloca un núcleo de hierro. Si una corriente
eléctrica recorre la bobina, se crea un fuerte campo magnético en su
interior, paralelo a su eje. Al colocar el núcleo de hierro en este campo
los dominios microscópicos que forman las partículas de hierro, que
pueden considerarse pequeños imanes permanentes, se alinean en la
dirección del campo, aumentando de forma notable la fuerza del campo
magnético generado por el solenoide. La imantación del núcleo alcanza
la saturación cuando todos los dominios están alineados, por lo que el
aumento de la corriente tiene poco efecto sobre el campo magnético. Si
se interrumpe la corriente, los dominios se redistribuyen y sólo se
mantiene un débil magnetismo residual.
1.3.Efecto Meissner
También denominado efecto Meissner-Ochsenfeld, consiste en la
desaparición total del flujo del campo magnético en el interior de un
material superconductor por debajo de su temperatura crítica. Fue
descubierto por Walter Meissnery Robert
Ochsenfeld en 1933, midiendo la distribución de flujo en el exterior de
muestras de plomo y estaño enfriados por debajo de su temperatura
crítica en presencia de un campo magnético.
Meissner y Ochsenfeld encontraron que el campo magnético se anula
completamente en el interior del material superconductor y que las
líneas de campo magnético son expulsadas del interior del material, por
lo que este se comporta como un material diamagnético perfecto.
La expulsión del campo magnético del material superconductor
posibilita la formación de efectos curiosos, como la levitación de un
imán sobre un material superconductor a baja temperatura.

5. 8
1.4.MAGLEV
El transporte de levitación magnética, o maglev1; es un sistema de
transporte que incluye la suspensión, guía y propulsión de vehículos,
principalmente trenes, utilizando un gran número de imanes para la
sustentación y la propulsión a base de la levitación magnética.
Este método tiene la ventaja de ser más rápido, silencioso y suave que
los sistemas de transporte colectivo sobre ruedas convencionales. La
tecnología de levitación magnética tiene el potencial de superar 6 400
km/h (4 000 mph) si se realiza en un túnel al vacío. Cuando no se utiliza
un túnel al vacío, la energía necesaria para la levitación no suele
representar una gran parte de la necesaria, ya que la mayoría de la
energía necesaria se emplea para superar la resistencia del aire, al
igual que con cualquier otro tren de alta velocidad.
La mayor velocidad registrada de un tren maglev fue de 581
km/h, logrado en Japón en el 2003; 6 km/h más rápido que el récord de
velocidad obtenido por el TGV2 convencional de Francia.
1.5.Principios de funcionamiento del sistema Maglev
1.5.1. Principio de levitación magnética
Un tren maglev, se consigue mediante la interacción de campos
magnéticos que dan lugar a fuerzas de atracción o repulsión,
dependiendo del diseño del vehículo, es decir, según el tren utilice un
sistema EMS3 o EDS4.
La principal diferencia entre un sistema EMS y un EDS es que en el
primero la levitación del tren es producida por la atracción entre las
bobinas colocadas en el vehículo y la vía, y en el segundo se
consigue la levitación gracias a fuerzas de repulsión entre estas.
a) EMS: Suspensión electromagnética
1 Magnetic Levitation.
2 El TGV es una serie de trenes de alta velocidad desarrollada porAlsthom y la compañía de
ferrocarriles nacional francesa SNCF, y operada principalmente por la propia SNCF.
3 Electromagnetic Suspension.
4 Electrodynamic Suspension.

6. 9
En el caso del EMS, la parte inferior del tren queda por debajo de
una guía de material ferromagnético, que no posee magnetismo
permanente.
De esta manera cuando se ponen en marcha, los electroimanes
situados sobre el vehículo generan una fuerza de atracción y
dado que el carril no se mueve, son los electroimanes los que se
mueven en dirección a este elevando el tren con ellos.
Sensores en el tren se encargan de regular la corriente circulante
en las bobinas, como resultado el tren circulará a una distancia de
aproximadamente un centímetro del carril guía.
La principal ventaja de las suspensiones EMS es que usan
electroimanes en vez de los complicados imanes
superconductores que exige la suspensión EDS; motivo por el
cual no es necesario el uso de costosos sistemas de
refrigeración.
Aun así el empleo del sistema EMS en los trenes maglev es
inferior al del EDS.
b) EDS: Suspensión Electrodinámica
La levitación EDS se basa en la propiedad de ciertos materiales
de rechazar cualquier campo magnético que intente penetrar en
ellos.
Esta propiedad se da en superconductores y es llamada Efecto
Meissner, como se explicó con anterioridad.
La suspensión, por tanto, consiste en que el superconductor
rechazará las líneas de campo magnético de manera que no
pasen por su interior, lo que provocará la elevación del tren.
En diversos prototipos de suspensión EDS se ubica un material
superconductor a los lados de la parte inferior del vehículo.
Debido a esto, la fuerza de levitación será cero cuando el
vehículo se encuentre parado; para esto el tren tiene
incorporadas unas ruedas neumáticas. Estas funcionan de la
siguiente manera: como la fuerza de levitación aumenta con la
velocidad, entonces cuando el tren alcanza la velocidad suficiente
para que se eleve, las ruedas quedan suspendidas “en el aire” y

7. 10
por lo tanto, inutilizadas. De la misma manera, cuando la
velocidad empieza a disminuir, lo que hace que disminuya la
fuerza repulsiva, el tren comienza a descender hasta que las
ruedas quedan apoyadas, y así se detiene.
Este sistema permite levitaciones de hasta 15 cm, lo cual supera
por mucho al sistema EMS. Esto permite hacer guías menos
precisas para este tipo de Maglev y los protege de los daños que
pequeñas deformaciones en terremotos pudieran producir.
Además, un tren con suspensión EDS se amolda a las curvas
compensando la aceleración lateral inclinándose, de manera que
ninguna perturbación es sentida dentro del vehículo.
Una desventaja de este sistema es que la utilización directa de
superconductores provoca grandes campos magnéticos dentro
del vehículo, o sea la zona donde se encuentran los pasajeros,
por lo que se deben utilizar complejos sistemas de aislamiento de
la radiación magnética (sobre los superconductores) para no
perjudicar la salud de los pasajeros, ya que es sabido que una
continua exposición a campos magnéticos muy intensos puede
contribuir al desarrollo de ciertas enfermedades como el cáncer.
Esto contrasta con el sistema EMS, en el cual el campo
magnético usado para la levitación, guía y propulsión del tren, se
concentra en la brecha entre el vehículo y el carril-guía. Fuera de
esta brecha, la intensidad del campo magnético disminuye de
manera tal que en la cabina donde viajan los pasajeros su
intensidad es comparable con la del campo magnético terrestre.
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.
1.5.2. Principio de guía lateral
Los maglev necesitan, además del sistema de levitación magnética
un sistema de guía lateral que asegure que el vehículo no roce el
carril guía como consecuencia de perturbaciones externas que pueda
sufrir.
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 actuarán cuando este se desplace
lateralmente, ejerciendo fuerzas de atracción del lado que más se
aleje de la vía.

8. 11
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.
1.5.3. Principio de propulsión
Un tren Maglev es propulsado mediante un motor lineal. El
funcionamiento de un motor lineal deriva de un motor eléctrico
convencional donde el estator es abierto y “desenrollado” a lo largo
del carril-guía en ambos lados.
La propulsión, tanto en EDS como en EMS, se logra generalmente
mediante la utilización del LSM5.
a) LSM: Motor Lineal Síncrono
Este sistema de propulsión utiliza como estator un circuito de
bobinas sobre la vía, por el cual circula una corriente alterna
trifásica controlada. El rotor está compuesto por los electroimanes
del tren, en el caso de un EMS, o las bobinas superconductoras
en un EDS.
El campo magnético que crea la corriente alterna del estator
interactúa con el rotor (electroimanes o bobinas
superconductoras) creando una sucesión de polos norte y sur que
empujarán y tirarán del vehículo hacia delante.
Este campo magnético (también llamado "onda magnética")
viajará junto al tren a través del carril-guía, permitiéndole a este
acelerar, así el rotor viajará a la misma velocidad que el campo
magnético.
La regulación de la velocidad del tren se logra bien regulando la
frecuencia de la onda magnética (o sea, variando la frecuencia de
la corriente alterna) o bien variando el número de espiras por
unidad de longitud en el estator y el rotor6.
5 Linear synchronous motor
6 Pieza de una máquina electromagnética o de una turbina que gira dentro de un elemento fijo.

9. 12
Una característica importante de este sistema es que la energía
que mueve al tren no la provee el mismo tren, sino que esta es
proveída por las vías. Esto permite evitar un malgasto de energía
fraccionando la vía en secciones de manera que cada una tenga
su alimentación, de esta forma solamente estarán activos
aquellos tramos de la vía por los que en ese momento esté
transitando el tren.
Los trenes Maglev, gracias a su sistema de propulsión, son capaces
de circular por desniveles de hasta 10 grados, en contraste con los
trenes convencionales que sólo pueden circular por pendientes con
desniveles de hasta 4 grados.
1.5.4. Mecanismo de freno
El frenado del tren Maglev se consigue, como la propulsión, gracias
al motor lineal. Esto se logra invirtiendo la polaridad de la corriente
trifásica7 en la vía (estator) de manera que se cree una fuerza en
sentido contrario al avance del tren.
Bajo condiciones normales, la desaceleración límite sería la misma
que la aceleración límite: 1,8 m/s2 (este límite de aceleración se
escoge de manera que no sea molesto para los pasajeros). En
condiciones de emergencia, el motor lineal puede desacelerar al tren
a 3,5 m/s2 aproximadamente.
Es posible aumentar aún la capacidad de frenada, en situaciones de
extrema emergencia, mediante el uso de un sistema de frenado
aerodinámico, el cual amplía la superficie frontal del tren. Este
sistema se reserva solamente para situaciones de extrema
emergencia ya que la desaceleración producida es muy elevada
(alrededor de 12 m/s2), razón por la cual los pasajeros deberían ser
avisados unos segundos antes de ser utilizado.
En un tren con EMS, en condiciones normales, este deja de levitar
cuando su velocidad se aproxima a los 10 Km/h (esto se hace de
manera voluntaria, ya que con suspensión EMS el tren puede
mantenerse levitando aún estando parado). En ese momento se
desprenden unos patines incorporados al tren, con un coeficiente de
fricción determinado, que hacen que el tren se detenga por completo.
7 Sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica.

10. 13
En un tren con EDS, el tren dejará de levitar también
aproximadamente a unos 10 Km/h (aunque no de manera voluntaria),
momento en que las ruedas neumáticas entran en funcionamiento y
el tren utiliza entonces frenos hidráulicos para detenerse.
2. Antecedentes del problema:
2.1.Alemania
“Transrapid 05” fue el primer tren de alta velocidad (Maglev) con
propulsión de estator8 largo patentado para transporte de pasajeros. Se
instaló en Hamburgo en 1979 para la Exposición de Transporte
Internacional (International Transportation Exhibition– IVA 79), sobre
una vía de 908 metros. Hubo tanto interés que estuvo funcionando
durante tres meses después de concluir la Exposición, llegando a
transportar 50 000 pasajeros.
Fue reensamblado en Kassel en 1980.
2.2.Inglaterra
El primer maglev de baja velocidad totalmente automatizado fue el que
circuló desde el Aeropuerto internacional de Birmingham hasta
la Estación de trenes internacional de Birmingham entre 1984 y 1985.
2.3.Japón
Cuarenta años después de que el Shinkansen revolucionase el mundo
del ferrocarril, Japón prueba estos días el Maglev, el tren de levitación
magnética que en 2030 unirá Tokio y Osaka, a 553 kilómetros de
distancia, en tan sólo una hora. Todavía queda mucho para que entre
en funcionamiento, pero en Yamanashi ya se puede ver lo que es capaz
de hacer la joya de la corona de JR Central, la compañía responsable
del proyecto.
El proyecto está en carpeta desde la década de los ’70 y tendría un
costo de 9 billones de yenes (unos US$ 112 000 millones). Gran parte
de su trayecto ya está construido pero aún hace faltan largos túneles (a
través de montañas) que unirán las tres ciudades y que absorben la
mayoría del presupuesto.
8 En las dinamos y motores eléctricos, circuito fijo dentro del cual gira el móvil o rotor.

11. 14
2.4. Venezuela
El 25 de marzo de 2006, Docentes de la Universidad de los Andes,
presentaron al presidente de la República Hugo Rafael Chávez Frías un
proyecto de tren electromagnético que interconectaría las ciudades de
Caracas y el puerto de La Guaira, en el Estado Vargas. El proyecto fue
acogido con beneplácito y las Fuerzas Armadas dieron el visto bueno.
El 26 de abril de 2007, el diputado Manuel Villalba presentó
formalmente el proyecto TELMAGV a la Asamblea Nacional de
Venezuela.
3. Elaboración de hipótesis:
Debido a la conductividad magnética de los materiales superconductores, que
al ser sometida a temperatura critica elimina el flujo de campo magnético en el
interior, es posible que el vehículo quede suspendido almenos a diez
centímetros de la superficie por la que se desplaza proporcionando por lo
tanto fricción nula en su desplazamiento y permitiendo una mayor velocidad
de movimiento.
4. Identificación de las variables:
Sistema MAGLEV en medios de transporte.
5. Conclusiones:
A pesar de los avances logrados a la época actual; nada es perfecto. De esta
manera los beneficios traídos por la utilización de sistemas novedosos, no
siempre son favorables a nuestro modo de vida actual ni a la condición
económica que tenemos.
En el caso del sistema Maglev; la construcción e instalación en vehículos de
transporte de uso común representa una fuerte suma de dinero así como
mano de obra, llevándolo a la postergación como proyecto además de la
imposibilidad de construcción masiva en la época actual; siendo el precio
aproximado por construcción (con sistema de suspensión EDS) alrededor de
$1 000 000 000.
6. Metodología:
6.1.Diseño técnico de recolección de datos
_ Encuesta a un peruano residente en Japón: Roberto Wakabayashi

12. 15
6.2.Población y muestra
_ En Japón; costo de pasaje en un tren MAGLEV y un TAV
pertenecientes a la misma empresa; ambas realizan el mismo recorrido
desde la estación de kumagaya hasta la estación de Tokyo.
_ JR Joetsu Shinkasen – 3.710 JPY/ hrs. 39 min.
_ JR Shonan-Shinjuku Line – 1.140 JPY/hrs. 1h 20min.
7. Aspectos administrativos
7.1.Recursos humanos
_Un alumno.
7.2.Presupuesto
_ Cinco soles.
7.3.Cronograma
_ 18/03/14 - Se dejó el trabajo, con tema de decisión personal y un
máximo de dos alumnos; y un plazo de 2 meses, teniendo como fecha
límite para la entrega del informe el mes de Junio del presente año.
_ Una semana después de haberse dejado el trabajo, recolecte
información acerca del tema “MAGLEV” y lo organice en un
documento de Word.
_ Por un periodo de dos semanas con un aprox. de una hora por día
empecé a redactar el trabajo monográfico en un “borrador”, realizando
un 55% del trabajo (aún sin ordenar)
_ A mediados del mes de Abril, un problema con el quipo en el que
trabajo me impidió seguir con este; además de verme obligado no
solo a formatear el disco duro sino a cambiarlo por uno nuevo.
Perdiendo por tal motivo todo avance relacionado y/o no a la tarea
almacenado en esta.
_ En espera de la reparación y cambio de disco duro, transcurrió un
mes durante el cual no realice ningún avance mas la búsqueda de
alguno videos relacionados al tema.
_ Al cabo de una semana después de la reparación y teniendo
nuevamente la laptop, busque nuevamente información de distintas
páginas de internet, reuniendo material en videos y texto. Con esta
información nuevamente elaboré la monografía avanzando el 70%
hasta el día 25 de Mayo.
_ Junio – ampliación de la fecha límite debido a los exámenes y
posteriormente nueva postergación de la fecha a causa de los

13. 16
feriados y la semana de “vacaciones”. Nueva fecha de entrega: 23 de
Junio de 2014.
_ Durante la semana de vacaciones complete el trabajo de la
monografía así como las diapositivas y el tríptico de la misma, hasta
el día sábado 21/06/2014; día en que habiendo finalizado la
monografía procedí a imprimir para su próxima presentación.
8. Bibliografía
_ http://m.motorpasionfuturo.com/industria/tecnologia-del-transporte-en-
japon- podran-ir-a-500-km-h-en-tren
_ http://www.yorokobu.es/el-milagroso-tren-bala-japones/
_ http://en.wikipedia.org/wiki/Maglev

14. 17
Anexos

15. 18
Imán levitando sobre un material
superconductor – Efecto Meissner
Esquema de suspensión EMS
Esquema de suspensión EDS

16. 19
Costo pasajes desde la estación
Kumagaya hasta la de Tokyo - Japón
Grafica de barras – campo eléctrico
producido por el sistema EMS
Principio de guía lateral

17. 20
Propulsión de un tren maglev
Suministro de energía de la vía
Ascenso de pendientes

18. 21
Mecanismo de frenado
aerodinámico
Suspensión por EMS
Maglev con EMS

19. 22
Ubicación de imanes en suspensión
EMS y EDS
Control de propulsión por guía
magnética
Maglev con EDS