Proyecto final UTP 2021

1. UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
Física II
ELECTROMAGNETISMO
Tren Maglev
Trabajo final
Integrantes:
Jose Ismael Carrera Violeta
Angello Dulanto Montes
Fabricio Alberto Cabello Montesinos
Dinner Abdoni Martínez Yalle
Lima - Perú 25 de junio del 2021

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Dedicatoria
A nuestros familiares que gracias a ellos somos la calidad de persona que somos actualmente,
en especial a nuestras madres, por su inagotable esfuerzo, dedicación y educación.
Agradecimiento
A nuestro respetado docente Juan Nicanor Mayhua Motañez ya que sin él este trabajo no
podría haberse realizado.
Resumen
El transporte de levitación magnética o de tipo maglev, es un sistema de transporte en el cual
se incluye la suspensión, guía y propulsión de vehículos mediante el uso de un importante
número de imanes para la sustentación y la propulsión con la levitación magnética. La principal
ventaja de este tipo de métodos es que es mucho más rápido, suave y silencioso que cualquier
otro tipo de sistema de transporte público convencional, además al evitar el roce y fricción de los
elementos tanto la velocidad como el uso de energía es mucho más aprovechable.
Palabras Claves
 Campo eléctrico
 Campo magnético
 Ley de Coulomb
 Vehículo
 Vía
 Propulsión
 Levitación
 Estabilización

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Abstract
The magnetic levitation transport or maglev type is a transport system in which the
suspension, guidance and propulsion of vehicles is included through the use of a significant
number of magnets for lift and propulsion with magnetic levitation. The main advantage of this
type of method is that it is much faster, smoother and quieter than any other type of conventional
public transport system, in addition to avoiding friction and friction of the elements, both the
speed and the use of energy is much more usable.

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Índice
1. Capítulo I: Planteamiento del problema
1.1 Formulación del problema
1.2 Objetivo de la investigación
1.2.1 Objetivo general
1.2.2 Objetivos específicos
1.3 Justificación
2. Capítulo II: Marco teórico
2.1 Bases teóricas científicas
3. Capítulo III: Metodología de la investigación
3.1 Principios científicos utilizados en la solución
3.1.1 Definición conceptual de los principios
3.1.2 Leyes matemáticas que aplican
3.1.3 Aplicación de los principios científicos
4. Capítulo IV: Presentación, análisis e interpretación del proyecto
4.1 Descripción del proyecto (funcionamiento)
4.2 Importancia de los principios científicos
5. Capítulo V: Conclusiones y recomendaciones
6. Bibliografía
7. Anexos

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Introducción
Parte de la naturaleza del ser humano es siempre buscar mejorar lo existente para dar paso a
algo mucho mejor, que mejore la experiencia, el servicio, y desde luego que puede representar un
costo menor. En el caso de los productos y servicios esto es una realidad que vemos a diario, y
podemos decir que el tren de alta velocidad es una clara muestra de dichos avances en pro de
ofrecer una mejor experiencia.
En España existe un sistema ferroviario desde trenes antiguos, hasta la implementación de las
líneas de alta velocidad donde aparecieron los trenes AVE Serie 100, 102, 103 por mencionar
algunos, y desde luego importantes avances y mejoras en las estaciones.
En Perú existe un sistema de transporte ferroviario en desarrollo, los principales proyectos
son:

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Pero desde otro lado del mundo ha llegado la nueva revolución de transporte Japonesa, la
tecnología de levitación magnética es verdaderamente impresionante ya que su potencial supera
los 6440 km/h si es realizado en un túnel al vacío. Su funcionamiento se basa en el principio de
repulsión magnética, capaz de crear un potente campo magnético que actúa entre los coches del
tren y la propia vía.

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Capítulo I: Planteamiento del Problema
I.1 Formulación del problema
¿Cómo se consigue que un tren corra a esa velocidad? Haciéndole volar, literalmente. El
SCMaglev L0, que así se llama el Maglev japonés, levita a 10 centímetros sobre su base. Tren y
ferrocarril no son ya sinónimos: ahora se prescinde de las vías; el rozamiento con ellas haría
imposible alcanzar esas velocidades. En su lugar, el tren se desplaza dentro de una guía-viga de
hormigón con forma de u. Lo encauzan, lo propulsan y lo sostienen en el aire unos potentes
electroimanes: “La tecnología está basada en el simple principio de atracción y repulsión
magnética: los dos polos de un imán se atraen si son de distinto signo y se repelen si son del
mismo. En el fondo, el funcionamiento de cualquier motor eléctrico está basado en el mismo
principio, pero aquí se aplica de otra forma”, explica Iñaki Barrón, director de Alta Velocidad de
la Unión Internacional de Ferrocarriles.
I.2 Objetivo de la Investigación
I.2.1 Objetivo General
 Explicar el principio del funcionamiento del tren electromagnético.
 Exponer la base científica de los campos magnéticos
I.2.1 Objetivos Específicos
 Conocer las principales características del tren magnético mediante gráficos.
 Desarrollar un ejercicio práctico de atracción y repulsión magnética.
 Presentar las leyes físicas que se utilizan en este trabajo.
 Promover el desarrollo de tecnologías en el área del transporte.

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I.3 Justificación
Debido a la importancia y ventajas comparativas con otros sistemas de transporte, este será
lo que se puede llamar" el sistema de transporte masivo de pasajeros para el próximo siglo" .
CAPÍTULO II: Marco Teórico
2.1 Bases Teóricas Científicas
El Tren Maglev cuenta con tres características componentes que son básicas: por un lado
tenemos una fuente de poder eléctrico de gran tamaño, espirales de metal alineando las vías y
magnetos debajo del tren. Una de las principales diferencias de este tipo de tren en relación a un
tren común es que no tiene motor y básicamente la energía que utiliza este tipo de tren es la
electricidad en los espirales de metal lo que en sí crea una especie de campo magnético para
mover el tren.
Lo que consigue con este campo magnético es repeler los magnetos debajo del tren y con esto
se hace posible que el tren levite de 1 a 10 centímetros. Esta impresionante corriente eléctrica

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cambia la polaridad de los espirales magnetizados constantemente, lo que genera que el campo
magnético empuja el tren hacia adelante.
CAPÍTULO III: Metodología de la Investigación
3.1 Principios Científicos Utilizados en la Solución
3.1.1 Definición Conceptual de los Principios
Un campo magnético es la representación matemática del modo en que las fuerzas magnéticas
se distribuyen en el espacio que circunda a una fuente magnética. Esta fuente puede ser un imán,
una carga en movimiento o una corriente eléctrica (muchas cargas en movimiento). Siempre que
exista alguno de estos elementos, habrá un campo magnético a su alrededor, es decir, un campo
de fuerzas magnéticas. Fuera de este campo no hay efectos magnéticos.
Una característica fundamental de los campos magnéticos es que son dipolares: poseen un polo
Norte y un polo Sur, a los que también se les dice polo positivo y polo negativo. A diferencia de
los campos eléctricos que pueden generarse por cargas eléctricas (como un electrón), no existen
“cargas magnéticas” que generen campos magnéticos. Los campos magnéticos siempre tienen
asociados dos polos. Como consecuencia, las líneas del campo magnético son siempre cerradas,
como en el caso del imán: salen del polo norte y llegan al polo sur.
3.1.3 Aplicación de los Principios Científicos
Para entender el funcionamiento de los campos magnéticos, y la fuerza que pueden ejercer
por repulsión o atracción proponemos el siguiente ejemplo explicativo:
Un conductor rectilíneo por el que circula corriente eléctrica crea a su alrededor un campo
magnético debido al movimiento de las cargas eléctricas. Dicho campo B tiene como
características: Su módulo viene dado por:

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Dirección: Perpendicular al movimiento de las cargas eléctricas (corriente) Perpendicular al
vector r (distancia desde la corriente al punto considerado)
Sentido: Dado por la regla del sacacorchos al girar el sentido de la corriente sobre el vector r.

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Los dos conductores situados paralelamente y con las corrientes en idéntico sentido ejercen
entre sí fuerzas magnéticas de atracción dadas por la ley de Laplace. La corriente I1 crea un
campo B12 en la zona donde está el conductor 2 La corriente I2 crea un campo B21 en la zona
donde está el conductor 1.
La fuerza que ejerce el conductor 2 sobre el 1
Las direcciones y sentidos vienen dadas por la regla de la mano derecha.
Calculando fuerza por unidad de longitud

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Las fuerzas serán repulsivas en el caso de que las corrientes circulen en sentidos contrarios,
como indica el dibujo. Se explica análogamente a lo hecho en el apartado anterior. El módulo de
las fuerzas es el mismo en ambos casos.
Aplicando el campo Magnético en el Tren Maglev se obtiene los sistema de levitación, de guía y
propulsión.

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CAPÍTULO IV. Presentación, Análisis e Interpretación del Proyecto
4.1 Descripción del Proyecto (Funcionamiento)
El Sistema MagLev Se conoce como MagLev a cualquier sistema de transporte que utilice
como principio de funcionamiento la "levitación magnética". Desde principios de los años
sesenta se vienen haciendo desarrollos que hoy permiten afirmar que éste se constituye en el
sistema de transporte más económico, eficiente, ecológico y rápido de la actualidad. Es eficiente
porque reduce casi a cero las pérdidas mecánicas dejándolas prácticamente en el valor de
pérdidas debido a la fricción con el viento; ecológico porque las emisiones y otros contaminantes
se ven reducidos al mínimo; rápido porque se están logrando velocidades cercanas a los
600 km / h.
El sistema completo está compuesto por dos partes principales que son: el vehículo o tren y
la pista o vía. A su vez, están compuestos por tres subsistemas, que son: subsistema de
propulsión, subsistema de levitación y subsistema de estabilización . Todas las partes utilizan las
propiedades magnéticas que presentan algunos materiales con el fin de generar fuerza para el
desarrollo de trabajo necesario a su vez para generar un movimiento.
Propulsión: Una manera sencilla de entender el sistema de propulsión es imaginarnos un par
de imanes, con los cuales seguramente muchos de nosotros hemos jugado; tal vez incluso alguno
puso uno bajo una hoja y otro sobre ella. Para determinada polaridad, el imán en la parte superior
sigue el recorrido que está haciendo el imán de la parte inferior sin tener ningún tipo de contacto
físico entre los dos. Este es el principio que se utiliza en muchas de las máquinas eléctricas para
generar movimiento, particularmente en los motores. El motor está constituido por un rotor
(parte giratoria) y un estator (parte fija), en este caso el estator es equivalente al imán en la parte

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inferior de la hoja y el rotor al imán de la parte superior de ésta. En el estator se crea un campo
magnético que gira alrededor de sí mismo; lo que hace el rotor es tratar de seguirlo.
Levitación: Al igual que en la propulsión, imaginaremos un par de imanes, pero esta vez
ubicados de manera que se enfrenten polaridades iguales, ¿qué ocurre? Es claro que tratarán de
repelerse, es decir, aparece entre los dos una fuerza que hace que los imanes se intenten separar.
Este es el principio básico; lo que se hace entonces es construir electroimanes (imanes
controlados eléctricamente) en la pista y en el tren, con polaridades que permitan desarrollar el
principio expuesto.
Otra forma es utilizando diferentes polaridades en los electroimanes, es decir, que se genere
una fuerza de atracción y no de repulsión como en el caso de los que tienen la misma polaridad,
pero puesta de forma estratégica, para que la fuerza de atracción haga que el vehículo se levante
y trate de unirse a la pista. En este caso es importante controlar la fuerza que tienen estos imanes

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para que nunca lleguen a unirse; solamente que se acerquen una distancia prudente, que para la
mayoría de los casos son pocos centímetros o incluso fracciones de centímetro.
Estabilización: En el momento en que el tren trate de desviarse hacia una pared hará que se

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aleje de un grupo de electroimanes y que se acerque a los que están en la otra pared. En este
momento el tren experimentará una fuerza de repulsión mayor en el lado que está más cercano,
precisa
mente
por la
cercaní
a, y una
fuerza
de
repulsió
n menor
con
respect
o a la otra pared de manera que tienda a buscar nuevamente un punto de equilibrio, justamente
el centro de la pista.

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CAPÍTULO V: Conclusiones y Recomendaciones
Desarrollos de este tipo requieren no sólo de expertos o doctores en física, ingeniería eléctrica
y mecánica, sino que obligan a la participación de todas las ramas del saber, conjugadas con el
propósito común de establecer la viabilidad y la forma en que sería aplicable este sistema, por lo
que se puede decir con toda tranquilidad que "hay trabajo para todos".
BIBLIOGRAFÍA
1. Competitividad Ferroviaria en el Perú, Ministerio de transportes y comunicaciones, 2017

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2. Problemas de electromagnetismo para la ingeniería, Universidad politécnica de Valencia,
2016. https://revistas.udistrital.edu.co/index.php/Tecnura/article/view/6071/7595
3. ‘Maglev’, el tren que vuela, El País,2015
https://ingemecanica.com/tutoriales/objetos/electromagnetismo/electromagnetismo_ejercicios_0
1.pdf
4. Infografía: Maglev (Magnetic levitation) https://blog.masterelcorreo.com/infografia-del-
maglev-magnet-levitation-el-sistema-del-tren-de-levitacion-magnetica/
5. El Maglev japonés, el tren bala más rápido del mundo
https://www.jrailpass.com/blog/es/maglev-tren-bala
6. ¿Cómo funciona el tren de levitación magnética? https://www.truecalia.com/blog/funciona-
tren-levitacion-magnetica/
ANEXOS
Tabla1. Fuerza de
Atracción y repulsión
magnética

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curva azul = atracción curva rosa = repulsión
eje x = distancia [mm] eje y = fuerza [kg]
Distancia(cm) Atracción (Kg) Repulsión (Kg)
0 75 72
1 30 28
2 15 14
3 5 5