ENSAYOS DE "MUY ALTA VELOCIDAD"

EL ELECTRODESLIZADOR :

DEL fll^URO?Con e/ titu/o: 'lEn qué punto se

encuentran los e/ectrodeslizadores?';nuestro co%ga "La Vie du Rail" acaba depublicar un interesante artículo técnicosobre los ensayos y proyectos de los dis-tintos vehiculos e/ectromagnéticos dea/ta ve/ocidad que pueden llegar a ser lose/ementos de/ transporte del futuro. Lasdificultades técnicas, las grandes inver-siones, el dilema que plantea la existen-cia de /as redes ferroviarias convencio-na/es, capaces de alcanzar todavía ungran desarrollo en cuanto a velocidad ycapacidad, parecen aplazar estos proyec-tos para el próximo siglo. No obstante, espreciso continuar /as investigaciones yaunar esfuerzos a escala europea. Porconsiderar de interés ofrecer a nuesiros lectores e/ estado actual de la técnicadesarrollo de estos sistemas, ofrecemos una amplia sfntesis del citado artículo.

ON varios los países deEuropa que Ilevan a cabouna serie de investigacionespara estudiar los sistemas detransporte del futuro. Losdistintos tipos de vehfculosensayados tienen curiosa-mente una serie de carac-

ter(sticas comunes: todos los sistemas de la"muy alta velocidad" prescinden de las rue-das para establecer su relación con la vfa.

Tal vez el pa(s donde estas investigacio-nes están más adelantadas sea Alemania.Ya en 1971 se construyeron dos prototiposde ensayo por las casas Messerschmidt-Bolkow-Blohm, constructor aeronáutico yaeroespacial, conocido por las siglas MBB,y Krauss-Maffei, constructor de carros decombate y uno de los "clásicos" mundialesen construcción de locomotoras, tambiénconocido por las siglas KM. Ambos siste-mas utilizaban la sustentación y el guiadoelectromecánico por^atracción.

Más tarde, un grupo formado por las tresgrandes empresas eléctricas alemanas(AEG, BBC y Siemens) se lanzó al camino a"más largo plazo", de la sustentación yguiado electrodinámico por propulsión.

En la línea del electromagnetismo poratracción, los dos proyectos de un principiono se diferenciaban sino en detalles técni-

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cos, es decir, combinación de la sustenta-ción y guiado en los mismos electroimanesen el caso de Krauss-Maffei, y separaciónde dichas funciones en el caso de MBB,diferencias que pueden ser origen de con-troversias sin fin. Parecia poco satisfactoriover los múltiples y costosos esfuerzos dedi-cados a un dominio terriblemente difícil: eldel control ultrarrápido, sin retraso, de elec-troimanes que trabajan de manera inversa asu tendencia natural, a unos 10 ó 20 milí-metros de su carril de apoyo o de guiado, loque obliga a que los tiristores de alimenta-ción, además de las características de rapi-dez, se calculen para una intensidad delorden de 6 a 8 veces la potencia de excita-ción continua de los imanes. Además, nadieperecía poder garantizar la similitud entre laescala reducida y la escala natural. Una vezvencida la principal dificultad, que sin dudaera la aprobación del presupuesto a nivelgubernamental, era natural que MBB yKraus-Maffei se asociaran. Esto es hoy díaya una realidad en el dominio del desarrollode vehículos con electroimanes cóntroladospor atracción. A ellas se unió la firma holan-desa Daf, para formar otra sociedad Ilama-da Transrapid-International, cuya sede esBruselas y cuyo objetivo es promover anivel internacional la técnica magnética deatracción.

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La pista circular de Erlangen vista desde el vehículo.(Foto: G. B. I.1

^ Alemonia, el país coninvestigación más avan-zada en este campo.

^ ésta tecnologíc exigecuantiosas inversiones yafrece distintas variantes.

^ Sin embargo, el ferrocarrilconvencional ofrece toda-vfa grandes oportunidades encuanto a velocidad y capacidad.

LA UNION KRAUSS-MAFFEI-MBB

Los primeros ensayos se realizaron en1971 con dos pequeños vehículoc a escalareducida y con propulsión por motor linealde frecuencia fija. EI de 1 1 toneladas deno-minado Transrapid 02, de KM, alcanzó los164 kilómetros por hora sobre la "viga" deun kilómetro situada en las cercanías de lafábrica de Munich-Allach.

Por su parte, MBB había construido,unos meses antes, un pequeño veh(culo decinco plazas y seis toneladas, que alcanza-ba los 90 kilómetros por hora sobre una víade 700 metros de longitud y cuya confi-guración se asemejaba mucho a la ferro- ^

viaria. Esta vía también se encuentra en losalrededores de Munich.

Después, MBB participó en el famosoestudio HSB, proyecto de arteria de grangálibo Hamburgo-Munich para velocidadescomprendidas entre 300 y 500 kilómetrospor hora. Aun cuando los resultados fueronmuy combatidos, dieron un innegableimpulso a los diferentes medios competi-dores, comprendidio el ferrocarril clésico, ydio origen a ta concepción del "locódromo"de Donauried. En 1972, MBB lanzaba ade-más, sobre su vfa de pruebas, un vehfculoen propulsión por cohete y combustible lí-quido para el ensayo de componentes, quedesarrollaron hasta 200 kilómetros porhora con el fin de confirmar la validez delsistema por extrapolación a partir de esteúltimo límite de velocidad.

EI mismo año, KM efectúa la compara-cibn sobre su "viga de hormigón" elevada,entre su vehfculo de sustentación electro-magnética denominado Trasrapid 02, y unnuevo vehfculo, simple plataforma de sus-tentación y guiado del tipo aerodeslizadoreléctrico, Ilamado 03, para Ilegar a la con-clusión de la superioridad evidente del pri-mero. Por lo demás, no habia documentooficial alguno que sancionase definitiva-mente tal elección política.

En el año 1973 surgen proyectos másambiciosos y complementarios: MBB ins-tala un banco rotativo de ensayo de elec-troimanes, disco giratorio que permite lasimulación a esĉala reducida de velocida-des teóricas de hasta 500 kilómetros porhora, lo que, a escala de los elementosensayados, no corresponde sino a un tercioo a la mitad de la velocidad a escala natural.Parece que MBB inicia además la construc-ción de una nueva via de mayor gálibo, y1.300 metros de longitud, situada en Man-ching, cerca también de Munich, para unnuevo vehfculo-cohete de ensayo capaz deuna velocidad punta de 400 kilómetros porhora.

Por su parte, KM empieza en Munich-Allach las obras para nuevas pistas deensayo, incluyendo una enorme superes-tructura en viaducto, de 240 metros de lon-gitud, y a seis metros de altura, compren-diendo tres tipos diferentes de estructuras ydos curvas opuestas. Se inicia la construc-ción de un vehiculo más importante que losanteriores, denominado Transrapid 04, conel propósito ambicioso de alcanzar los 350kilómetros por hora. Sus características

IIn pintorescoprecedente delas investigacionesactnalea:el FerrocarrilHláctrico Deali:anteae Berliet, en 1889.

geométricas se acercan a su tamaño defini-tivo, al menos en cuanto a la sección.

LA UNION EN LA AVENTURA

En el año 1974, la historia del electro-magnetismo alemán de atracción ha sidocomún para MBB y KM. l^ distribución detareas y el calendario fijado son los siguien-tes:

19.74: complementos del banco rotativode ensayos de MBB con el fin de recibircomponentes de cambios aptos parasimular velocidades en vfa desviada de 50kilómetros. Comienzo de los ensayos avelocidades superiores a los 200 kilómetrospor hora del banco lineal de componentesde Manching.

En Allach, comienzo de los ensayos delvehículo Transrapid 04 a velocidades pro-gresivamente crecientes. Han surgido difi-cultades técnicas, entre otras en cuanto a lapropulsión, que retrasarán sin duda el obje-tivo de velocidad de 300 kilómetros porhora.

1975-1976: continuacibn de los traba-jos de desarrollo sobre elementos a escala

natural con la ayuda de las plataformas yvehfculos anteriormente citados.

1977: ensayos con un nuevo vehfculo demayor longitud, el Transrapid 05, sobre laprimera sección de superestructura, quepara entonces estaría preparada enDonauried.

1980: ésta es la fecha más práxima apartir de la cual se podrfan estudiar aplica-ciones de transportes terrestres rápidosderivados del prototipo 05. Digamos paraterminar que la unión MBB-KM tiene comoobjetivo esencial desarrollar un sistema uni-forme de alta velocidad para el transportede viajeros y mercancias en Europa.

De esta manera, el proyecto HSB puedeconsiderarse como un ensayo a escalaeuropea, pero con reservas sobre lo quesignifica el término "altas velocidades".Observemos que tal objetivo es de hecho, elmismo que el del Plan Director Europeo dela UIC. Por ello se plantea un aparente dile-ma, a plazo medio, entre lo que tiene -otendrá- el mérito de existir parcialmente yuna nueva red separada, que hay que crear.totalmente, a un cuando las velocidadesprevistas sean de 200-300 kilómetros deun tado, y del otro tal vez puedan pasar aser de 300 a 500 kilómetros por hora. Estees, por lo demás, el punto de vista económi-co que sostienen los industriales eléctricosdel GBI alemán (grupo para la innovaciónde los ferrocarriles): dicen que, hasta los300 kilómetros por hora, no hay nada queimpida utilizar las vfas actuales -allí dondesea posible- o nuevas, cuya construcciónya ha sido decidida, limitando la utilizaciónfutura de los "sin ruedas" a algunos enlacesdirectos donde sea preciso alcanzar los 400ó 500 kilómetros por hora, y empleandovehiculos compatibles con los dos tipos deinfraestructura.

ATRACCION O REPULSION;HE AHI EL PROBLEMA

Tampoco debe sacarse la conclusión deque también el sistema de atracción no

El primer veh[culo elecoromagnético por atracción MBB. (Foto: J. C. ROCA.)

pueda mostrar antes de 1980 su compati-bilidad con las v(as de la DB..., cosa que,por lo dem3s, resolver(a el problema de laseguridad en caso de pérdida de control delelectromagnetismo, y esto es válido paralos dos tipos de sustentación. En efecto, sipasamos del electromagnetismo, es decir,del sistema de atracción, a su competidor laelectrodinámfca de repulsión, hay que fijar-se sobre todo en sus objetivos comunes:"un nuevo sistema de transporte para Euro-pa...", "los vehiculos de este sistema debenser guiados mediante una v(a"; "para dis-tancias de hasta 1.000 kilómetros, el nuevomodo de transporte debe alcanzar una velo-cidad m3xima de unos 500 kilómetros porhora. Unicamente la técnica de tracción sincontacto (sic) aplicada a tales veh(culospermite satisfacer los imperativos del des-gaste, de la seguridad y de la fiabilidad defuncionamiento..." (fin de la cital. Esta h3bilmezcla del imperativo futuro y del presente,que por estar redactada en indicativo nodeja de ser afirmativa, conduce naturalmen-te no al anillo de los Nibelungos, sino al deErlangen, sede actual del grupo Siemens,socio de BBC y de AEG en esta aventura.Aun cuando en este caso la aventura seamucho más pragmática y razonada en laescala dé velocidades y gastos.

Veamos lo que dice la ffsica. En estecaso se trata también de electroimanes,pero en vez de trabajar como antes por con-trol de la tracción en un medio ferromagné-tico (vía de acero laminadol, se utiliza aqu(la repulsión que engendran las corrientesde Foucault entre un inductor, aun cuandoesté alimentado por corriente continua, yun inducido magnético (placa de aluminio,por ejemplol, con tal de que el desplaza-miento sea suficientemente rápido. EI con-trol no es necesario, ya que el sistema esautoestable, al menos en cuanto a la sus-tentación.

Hay que hacer notar que en ambos casos-atracciÓn o repulsión- existen corrientesde Foucault en la v(a, pero también en losdos casos tienen sentidos opuestos al

El Ilamado Tran^rapid 02, de Hrauss-Maffei.IFoto: Y. M. T.1

movimiento, es decir, producen un ciertofrenado cuyo valor puede constituir unafracciŭn nada despreciable de la resistenciaal avance del móvil (ejemplo citado por Sie-mens: a 55 metros por segundo, para resis-tencia de 33kN, 20 son debidos a lacorriente de Foucaultl.

Sin embargo, lo que pretende el sistemade repulsión es utilizar una mayor "distan-cia de aire" entre vehfculo y v(a, con el finde no tener que imponer a esta última unaalineación demasiado precisa para una lon-gitud inferior a la del vehículo. Esto quieredecir que se pasa de una altura de "vuelo"de 10-20 milímetros a 10 6 20 centíme-

tros; se comprende fácilmente que haránfalta campos magnéticos muy intensospara contrarrestar la gravedad, y de ahi laidea intemacional de emplear imanessuperconductores, de débil consumo deenergía eléctrica, con la condición de man-tenerse a temperaturas criogénicas, esdecir, en atmósfera a frio casi absoluto. Nose sabe todavfa si se deben enfriar los ima-nes de sustentación y guiado de manerapermanente mediante una mSquina crito-génica situada a bordo del veh(culo o recar-gar periódicamente con frfo "liquido" desdeel suelo con la ayuda de un cambiador fijode gas Ifquido. EI helio Ifquido necesariopara un recorrido determinado se embar-carfa sobre el veh(culo que al igual queocurre con el carburante de un veh(culoautbnomo, la masa que se embarque seráen detrimento de la propulsión y de la cargaútil. Simple detalle de intendencia parapoder entrever algunos problemas muyreales -aunque no sin solución- que plan-tean unos muy seductores principios, perode difícil realización práctica.

Hay otro inconveniente que en seguidaha salido a relucir: puesto que el efectoFoucault de frenado es máximo a pequeñavelocidad, hay que arrancar sobre ruedasantes de empezar a flotar. De ahí su analo-gía con un avión prisionero. Doblementeprisionero, ya que la propulsión sólo sepodré conseguir mediante un accionamien-to lineal con gran entrehierro, de donderesulta obligada la elección de un motors(ncrono, con la consiguiente complejidaddel inducido, es decir, de la vfa.

EL GRUPO DE ERLANGEN

Las empresas eléctricas alemanas deci-dieron, hace ya varios años, formar un gru-po común de desarrollo, que se beneficiará

`también de la ayuda federal y que permitirádesarrollar componentes del mayor interés,tales como captadores de corriente a altasvelocidades, ondulaciones de potencia afrecuencia variable, motores lineales, paracitar únicamente los elementos principales

ffi Transrapid 04. E1sistema de soporte yguiado por atracciónderiva del, prototipo02. (Foto: H. M.-

MBB.1

cuya aplicación en propulsión puede aco-modarse prácticamente a cualquier tipo desustentación-guiado e incluso hasta utili-zando ruedas...

La pista construida para los ensayos delprimer modelo es circular, de 280 metrosde diámetro, y requiere una inclinación de45 grados para alcanzar velocidades delorden de los 200 kilómetros por hora com-pensando los esfuerzos de las fuerzascentrífugas. EI vehfculo de ensayo', queincluye los elementos de propulsiónanteriormente citados, circula por elmomento sobre ruedas neumáticas hacialos bordes interiores de la pista de hormi-gón. Los bordes exteriores, revestidos debandas de aluminio de 20 mil(metros deespesor deben recibir este año los imanessuper-conductores Siemens. AEG ha reali-zado el motor asincrono lineal de tracción y

de frenado que tiene 1.200 kilovatios depotencia con un peso de 3.200 kilogramos.BBC, el ondulador de 5 MVA a partir decorriente continua de alimentación de4.000 voltios con un peso de 0,65 kilogra-mos por kilovatio. MAN ha construido lacaja, los órganos de rodadura y los disposi-tivos de seguridad. De esta manera, de las16 toneladas del vehfculo, la cuarta partecorresponde a la criogenia, la mitad al equi-po eléctrico y el resto a la mecánica. EIvehfculo hay que telemandarlo desde elsuelo, ya que se trata de un circuito circular,parecido a un ferrocarril elemental a escalareducida. EI modelo a escala natural previs-to para su ensayo en Donauried deberfautilizar, si ello fuese posible, la mismainfraestructura que la de los vehículos deelectro-deslizamiento por atracción (cosaque plantea difíciles problemas de compati-

EI vehfculode en:ayodel Grupo de Erlangen,sin electroimanes.(Poto: AEG-BBC-Siemens.)

bilidad entre soluciones todavfa inciertas ► .Se estudiará en principio para velocidadesde 400 a 500 kilómetros por hora. Sinembargo, los ingenieros responsables delproyecto hacen gala de una notable pru-dencia en su decisión y de un gran realismocientífico, debidos sin duda a la experienciaya adquirida en este campo, admitiendoque trabajan a muy largo plazo; para el siglopróximo, sin duda. Y así, en un equilibrioentre la susceptibilidad y el futuro de lossistemas competidores por un parte, y lastécnicas más tradicionales por otra -queson también sus verdaderos clientes- losmiembros del grupo electrodinámico practi-can un dinamismo moderado y a largoplazo.

A MANERA DE CONCLUSION

Resulta sintomático que también en Ale-mania existe, como en otras partes, algunadispersión de esfuerzos en el campo de lastócnicas no convencionales del transporte.A pesar del reciente agrupamiento, en dosprincipales ejes de investigación, existetodavía un cierto despilfarro de recursos,sobre problemas análogos, y una menor efi-cacia del conjunto de los trabajos, pero estedespilfarro es despreciable teniendo encuenta el volumen de la financiación federalpara todas las orientaciones. Sin embargo,no se piensa que a nivel nacional se puederealizar una línea interurbana de electro-deslizadores antes del fin del siglo, si esque tal experiencia llega a realizante, loque limita netamente los riesgos a niveleuropeo. A pesar de este largo plazo, sepuede, sin embargo, constatar que en loque al electromagnetismo de atracción serefiere, preocupaciones diatintas a las ver-daderas preocupaciones de un sistema detransporte para la comunidad, e indiferen-tes por consiguiente al interés a corto plazode los usuarios, amenazan con falsear eljuego en los debates o acciones europeasque conciernen a la utilización -o a la utili-dad misma- de los "sistemas" nuevos. EIriesgo mayor, considerando de entradacomo "sistema" lo que no es sino un "me-dio" (los fines comerciales y los objetivostécnicos son, además, prácticamente idén-ticos, cualquiera que sea el "medio"), esentonces el hacer esperar el "óptimo" paramañana (o para nunca) y no empezar de la"mejor" manera posible desde hoy mismo.Otro riesgo es que si no se Ilega a ningúnacuerdo a nivel europeo, y cada cual conti-núa por su cuenta, la dispensión de recur-sos, los mercados demasiados reatringidos,un bloqueo de toda innovación real, la reali-zación de fragmentos de líneas incoheren-tes y costosas abran el camino a técnicasextraeuropeas sobre todo si estas últimas-caso que no puede excluirae- Ilegan acoincidir con lo que se ha dado en Ilamarsistemas "clásicos"... n Y. M. T.