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maglev - treno a levitazione magnetica | Idea Ambiente

MagLev: il treno che vola

di

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Un treno in grado di competere con un aereo: è possibile? Sì, se il treno in questione è un maglev, un treno a levitazione magnetica.

I maglev viaggiano su rotaie con cui non entrano in diretto contatto grazie a un campo magnetico che li tiene sospesi. L’unica forza di attrito che il treno subisce è quindi quella con l’aria, e usura e rumore sono ridotti al minimo.

Immaginate di avere un magnete appoggiato a un tavolo. Prendete un altro magnete e avvicinate i 2 poli positivi (o negativi) tra loro: il magnete sul tavolo si allontanerà, perché poli uguali si respingono. Provate ora ad avvicinare due poli opposti: i magneti ovviamente si attaccheranno l’uno all’altro. Immaginate ora di attaccare una serie di magneti sotto a un treno giocattolo, in modo che essi rivolgano, alternativamente verso il binario un polo positivo e uno negativo in successione. Attaccate ora dei magneti anche sul binario. Se provate al appoggiare il treno sul binario, esso si sposterà su di esso fino a che i magneti del treno e quelli del binario non faranno combaciare poli opposti; a quel punto il treno rimarrà attaccato al binario. Se però poteste istantaneamente invertire la polarità dei magneti sul binario, il treno si muoverebbe di nuovo per tornare ad avere i poli opposti a contatto.

Il principio di funzionamento del maglev è proprio questo: sul binario sono collocati dei magneti costituiti da avvolgimenti di cavo attraversati da corrente (bobine); invertendo la direzione della corrente all’interno della bobina si inverte anche l’orientamento del polo magnetico. In ogni istante, quindi, i magneti posti sul maglev sono respinti dal corrispondente magnete sul binario, e contemporaneamente vengono attratti dal magnete subito dopo. Alternando le polarità dei magneti sul binario, il treno avanza su di esso.

Scendendo un po’ più nel dettaglio, il funzionamento del maglev è basato sull’utilizzo di motori lineari, ovvero motori elettrici analoghi ai tradizionali motori rotanti, ma in grado di sviluppare movimento lungo una linea retta; lo statore (parte fissa) è costituito dal binario, mentre la parte mobile del motore è il treno stesso.

Le tecnologie che si possono sfruttare per realizzare un maglev sono:

-          Sospensione elettromagnetica: si basa sulla forza attrattiva tra indotto(parte della macchina sede delle correnti indotte dal campo magnetico di eccitazione generato dall’induttore) e induttore (parte che produce il campo magnetico di eccitazione, in questo caso un elettromagnete convenzionale alimentato da corrente elettrica continua, producono il campo di induzione magnetica che eccita l’indotto). L’indotto è il binario di materiale ferromagnetico, l’induttore è collocato su apposite strutture, poste sulla parte inferiore del treno, che avvolgono la parte esterna del binario.

Il sistema è abbastanza instabile, in quanto lo spessore dello strato d’aria tra parte mobile e fissa della macchina deve rimanere costante per mantenere in equilibrio il mezzo. Per permettere ciò, è necessaria una regolazione continua della corrente elettrica che alimenta gli elettromagneti, in modo da regolare anche la forza che tiene sospeso il mezzo. La forza di sospensione è indipendente dalla velocità di movimento del treno, per cui il veicolo rimane sempre alzato da terra.

-          Sospensione elettrodinamica: la forza elettromotrice in questo caso si genera tra l’induttore, costituito da un magnete ottenuto da bobine superconduttrici collocate sul veicolo, e l’indotto, costituito da bobine in rame o alluminio poste lungo i binari. Per ottenere la levitazione si sfrutta la forza repulsiva che si sviluppa quando in una delle due parti vengono indotte delle correnti. La levitazione e il movimento del veicolo sono quindi tra loro collegati, e quando il mezzo è fermo la levitazione non è attiva. Questo sistema è più stabile della sospensione elettromagnetica, ma sono necessari organi di sospensione ausiliari in quanto la levitazione dipende dalla velocità

Esiste anche la tecnica basata sulla proiezione di un flusso accelerato di protoni contro il magnete collocato sul mezzo, in grado da accrescerne enormemente il campo magnetico. Se da un lato ciò permetterebbe di ridurre le dimensioni e quindi il peso dei magneti, i consumi di energia elettrica aumenterebbero sensibilmente.

Grazie alla riduzione di attrito i maglev possono toccare punte di velocità di 580 km/h.

Sono in corso studi per realizzare tunnel sotto vuoto in cui far viaggiare i maglev; eliminando anche l’attrito dell’aria si potrebbero teoricamente raggiungere velocità di 800 km/h.

A causa del costo delle infrastrutture necessarie i maglev non sono molto diffusi. Le nazione più all’avanguardia nel settore sono Cina e Giappone. A Shanghai una linea maglev di 30 km collega l’aeroporto con il centro città in poco più di 7 minuti.

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