por ASFA » Jue Ene 27, 2005 4:31 pm
Hola. Aquí os dejo la traducción del artículo que habla de la levitación magnética, el cual dejé un link en este hilo en un mensaje anterior días atrás.
Carles Navau, Doctor y Profesor investigador de EUSS-UAB es el autor de dicho artículo, el cual traduzco del catalán al castellano:
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LEVITACIÓN MAGNÉTICA DE SUPERCONDUCTORES:
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La EUSS presentó en el Saló de l'Ensenyament del 2002 un estand donde había una maqueta que anunciaba: "Levitación magnética de superconductores". La gente se paraba y preguntaba: ¿Qué es esto?. En este artículo encontrareis la respuesta.
Levitación...
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Desde el punto de vista técnico, entendemos por levitación el efecto de compensar la acción gravitatoria a través de una fuerza que no sea de contacto y de una manera estable, estática y pasiva.
La estabilidad nos asegura que el sistema permanecerá en su posición de equilibrio el tiempo necesario. Para que un sistema sea estático hace falta que no haya movimiento entre sus partes. Por ejemplo, un pájaro se mantiene volando (que no levitando) gracias a la velocidad que lleva en relación con el aire que le envuelve, que es quien le transmite la fuerza de sustentación y por tanto, parte necesaria del sistema. El adjetivo pasiva, lo utilizamos para indidcar que el sistema debe mantener la estabilidad sin intervención externa de ningún sistema de realimentación. La levitación se ha de poder mantener por si misma.
FIGURA 1. Corte transversal de la vía magnética. En gris claro (cuando dice gris claro se refiere a naranja) los imanes y en gris oscuro (casi azul marino) el superconductor. Las líneas discontínuas son una representación visual de la componente vertical del campo magnético debido a los imanes.
Añado yo (ASFA): la onda senoidal representa el "colchón" o "camino magnético" por el que se guia el superconductor. La representación es de forma transversal (cortado a través).
...magnética...
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Cuando la fuerza magnética (de no-contacto) es la encargada de compensar la fuerza de la gravedad decimos que la levitación es magnética.
Para que haya fuerza magnética, hace falta que haya un generador de campo magnético (podría ser un imán o un electroimán) y un material que reciba este campo y note la fuerza.
Este cuerpo, evidentemente, también notará la fuerza gravitatoria. Si la fuerza magnética compensa la fuerza gravitatoria de forma estable, estática y pasiva, el cuerpo levitará magnéticamente.
FIGURA 2. Detalle longitudinal de una parte de la vía magnética junto con el superconductor. Mismo código de colores que en la Figura 1.
...de superconductores
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Sólo los materiales diamagnéticos pueden levitar (con la definición anterior). La mayoría de materiales (incluyéndonos nosotros mismos) son diagmagnéticos. Esto quiere decir que apantallan el campo magnético (apantallar quiere decir que ninguna línea de campo magnético puede atravesar dicho material que tiene la propiedad de apantallamiento). Pero la mayoría de estos materiales son (¡¡¡somos!!!) tan poco diamagnéticos que necesitaríamos campos magnéticos intesísimos para poder levitar. Excepto si el material es un superconductor [2].
Los superconductores son unos materiales que, enfriados por debajo de una cierta temperatura adquieren unas propiedades únicas, entre las cuales destacan: la capacidad de transportar corriente eléctrica con una pérdida virtualmente nula por el efecto Joule; y su capacidad tanto de apantallar como de rechazar un campo magnético de su interior [3-4-5]. Como este apantallamiento es muy importante, no son necesarios, en este caso, campos magnéticos muy intensos y podemos utilizar la levitación magnética de superconductores en dispositivos reales para mejorar su eficiencia [1].
¿Mágia? No. Magnetismo!
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Cuando un superconductor nota una variación de campo magnético, se inducen corrientes eléctricas que, al no perderse por el efecto Joule, permanecen circulando por el interior del material. Estas corrientes, interaccionan con el mismo campo magnético [recordad que una corriente eléctrica produce un campo magnético] y por tanto, el superconductor recibe una fuerza magnética [6]. Si la fuerza magnética compensa la gravitatoria... [tenemos la levitación magnética].
La maqueta:
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Para demostrar todo esto, queríamos construir una maqueta que simulara un tren de levitación magnética. Las vías serían imanes que crearían un campo magnético y en la máquina o tren habría un superconductor que recibiría la fuerza magnética. Esta fuerza magnética compensaría el peso de la máquina y, si todo lo que hemos dicho anteriormente es cierto.... levitaría!!!!
FIGURA 3. Vista parcial de la maqueta. El conseller d'Universitats, Investigación y Sociedad de la Información de la Generalitat de Catalunya, Andreu Mas-Colell (izquierda), el exdirector
general de Investigación y recinetemente nombrado rector de la Universidad de Vic, David Serrat (centro) y el director de la Escuela, Josep M. Oriol (dcha) siguiendo las explicaciones sobre la levitación magnética de superconductores.
En el diseño de la maqueta había unos pasos importantes a tener en cuenta. Los imanes debían estar dispuestos de tal forma que la fuerza magnética mantuviese el superconductor levitando y, a la vez, permitiese un movimiento longitudinal a lo largo de la vía e impidiese el movimiento lateral.
La fuerza magnética depende del gradiente del campo magnético. Por tanto, nos iria bien una vía de dos railes donde, por el centro hubiese un mínimo de campo magnético y, alrededor y por encima de los imanes hubiese una "pared magnética". Teníamos que conseguir, además que, a lo largo de la vía, el campo magnético fuese lo más uniforme posible (Figuras, 1 y 2).
FIGURA 4. Detalle del tren levitante. Se destacan los imanes (de color metálico) y la espuma (de color rosa) en el interior de la cual está el superconductor YbaCuO.
El superconductor escogido fue el YBaCuO, un material cerámico que tiene una temperatura de transición hacia el estado superconductor de unos 92K (-181 ºC). Para refrigerarlo por debajo de esta temperatura utilizaríamos nitrógneo líquido (LN2) que está a unos 77K. El YBaCuO estaría dentro de una espuma porosa que, sin incrementar sustancialmente el peso del conjunto, haría que la temperatura del superconductor se mantuviese por debajo de la temperatura crítica un tiempo apreciable, ya el nitrógeno quedaría, antes de evaporarse, en los poros de la espuma.
Faltaba un último paso. Sumergimos la máquina con el superconductor dentro del nitrógeno líquido, cruzamos los dedos y.... levitó!!!! Mágia? No. Magnetismo. (Figuras 3 y 4)
Ahora ya lo entiendo (!?)
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En el Saló de l'Ensenyament, después de los cinco minutos, muchos y muchas nos decían: "Ah! Ahora ya lo entiendo!!!" No se si era cierto o no. Tampoco se si los lectores de esta revista pensaran lo mismo o no. En cualquier caso, se entienda o no, seamos de ciencias o letras, hombres o mujeres, infantes o adultos, la levitación magnética, estable y pasiva de los superconductores desafía nuestra intuición y parece contradecir toda nuestra experiencia acumulada a lo largo de muchos años en sensación gravitatoria.
Aquí, en la superficie de la Tierra, todo cae si no hay nada que lo aguante. Pero los superconductores tienen una manera muy sutil de dejarse aguantar."
Os dejo el siguiente croquis, en el que se ve cómo está ideado el trenecito levitante (formado por una esponja que rodea al material superconductor). Dicha esponja está bañada en nitrógeno líquido. El poder de absorción de la esponja ayuda a mantener más tiempo el nitrógeno líquido cerca del material superconductor, lo cual hace que dure más la levitación.
Espero sea de vuestro interés. Cualquier cosa que no se entienda y yo os pueda explicar no dudeis en preguntar.
Saludos,
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