2do proyecto de Teoría Electromagnética: TURBINAS MAGLEV (1era Parte)

MAGLEV, proviene de las palabras en inglés Magnetic Levitation, o en español, Levitación Magnética y es un término que se utiliza hoy en día, para definir avances tecnológicos basados en este importante descubrimiento físico.

Para empezar a desarrollar el tema de las turbinas, queremos mostrar un video donde se muestran los principios físicos que intervienen en la levitación magnética, a través de un experimento. Está en inglés, pero se entiende bastante bien.

Con la levitación magnética como base, han surgido muchos proyectos importantes para la sociedad de nuestros días, escogimos el de las turbinas maglev, ya que es una posible solución para los problemas energéticos que se viven actualmente, no solo en Venezuela, sino a nivel mundial. Muchos países están estudiando estas posibilidades, incluso como fuentes principales de energía.

¿Cómo funciona? En primer lugar, utiliza el efecto Meissner, el cual observamos en el video explicativo que colocamos anteriormente, para levitar sobre el suelo, de modo que su eficiencia ya es mucho mayor que la de cualquier molino convencional que requiere apoyos físicos (y, por tanto, rozamiento). Este aumento de la eficiencia es similar al de los trenes de levitación magnética, el cual fue nuestro primer proyecto desarrollado en esta cátedra de Teoría Electromagnética y nos inspiró a seguir profundizando en las múltiples aplicaciones que se le pueden dar a este fenómeno.

Tomamos como ejemplo un proyecto que está desarrollando actualmente la empresa MWTT (Arizona Maglev Wind Turbine Technologies, Inc.), una de las pioneras a nivel mundial en el desarrollo de esta tecnología. Su Maglev Wind Turbine (Aerogenerador de Levitación Magnética), de acuerdo con la empresa, es capaz de producir 1 GW de potencia, es decir, más de 160 veces la del más potente de la actualidad y más de 8000 veces la de un aerogenerador típico. Además, la empresa afirma que su aerogenerador es capaz de funcionar con cualquier velocidad del viento (los actuales, si el viento es demasiado fuerte, se desconectan).

Los planes de Maglev Wind Turbine Techologies son construir el primer súper-molino en 2012 y, a partir de entonces, construir uno al mes, siendo a nuestro parecer un proyecto bastante prometedor, para resolver los actuales problemas de energía a nivel mundial. Adicionalmente, es un sistema ecológico, por lo que nos parece que es una muy buena solución a todo lo que hemos planteado.

En el siguiente video, se muestra la presentación del proyecto y las ventajas enormes que tiene frente a otros modelos.

 



Análisis Vectorial

Análisis Vectorial

Unidades fundamentales del electromagnetismo (MKS)

En el electromagnetismo hay 4 cantidades de campo vectoriales fundamentales:


1) Intensidad de campo eléctrico: E [V/m]


2) Densidad de flujo eléctrico (o desplazamiento eléctrico):  D [C/m²]


3) Densidad de flujo magnético: B [T]


4) Intensidad de campo magnético: H [A/m]

Densidad de carga... Función puntual?

Una carga puntual es una carga eléctrica hipotética, de magnitud finita, contenida en un punto geométrico carente de toda dimensión. A partir de este concepto, podríamos definir una función puntual, como aquella en la que sus componentes son cargas puntuales, por lo que también carece de toda dimensión y no depende de un espacio físico determinado.

Una corriente debe fluir a través de un área finita (por ejemplo, un alambre conductor, con un área transversal finita), por lo tanto no se trata de una función puntual. A diferencia de la densidad de corriente J es una función puntual vectorial, que mide la cantidad de corriente que fluye por un área unidad normal a la dirección del flujo de la corriente. J es un vector cuya magnitud es la corriente por unidad de área [A/m²] y su dirección es la del flujo de corriente.

Excepto en algunas situaciones especiales, las densidades de carga varían de un punto a otro; por consiguiente, ρv, ρs y ρl son, en términos generales, funciones puntuales de las coordenadas espaciales.

Cantidades del modelo electromagnético

Las cantidades de nuestro modelo electromagnético, pueden dividirse en dos categorías generales: cantidades de fuente y cantidades de campo.

Podemos definir los siguientes términos, como cantidades fuente, de la siguiente manera:

1) Densidad volumétrica de carga (ρv):

ρv=  lim     Δq      [C/m³]
     Δv→0   Δv
2) Densidad superficial de carga (ρs):

ρs=  lim     Δq      [C/m²]
     Δs→0   Δs

3) Densidad lineal de carga (ρl):

ρl=  lim     Δq       [C/m]
     Δl→0   Δl

Concepto de Electromagnetismo

El electromagnetismo es el estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos causados por cargas eléctricas en reposo o en movimiento. La existencia de cargas eléctricas fue descubierta hace mas de 2500 años por el astrónomo y filósofo griego Tales de Mileto, quien observó que una vara de ámbar, después de ser frotada con seda o lana, atraía paja y pequeños pedazos de tela. Atribuyó esta propiedad misteriosa a la vara de ámbar. La palabra griega que significa ámbar es "elektron", de la cual se derivaron las palabras: electrón, electrónica, electricidad, etc.