Materias Magnéticos e Levitação Magnética

Materiais Magnéticos e Levitação Magnética

Atualmente, muitos pesquisadores têm se interessado pelo fenômeno da Levitação Magnética devido a sua possível aplicabilidade na melhoria dos meios de transporte e na economia de energia. Aplicada ao trem, por exemplo, ela poderia economizar grandes quantidades de energia e otimizar o transporte de passageiros. Explique sucintamente a tecnologia de levitação magnética do Inductrack, inventada pelo físico americano Richard F. Post, com base no Arranjo de Halbach e descreva as vantagens desta tecnologia em relação a outros métodos de levitação magnética.

O Indutrack

Indutrack é uma tecnologia desenvolvida por Richard F. Post, do Livermore National Laboratory, nos EUA que utiliza um campo oscilante como solução de levitação. Este campo induz uma corrente alternada em um condutor e, assim gera uma força de levitação. A tecnologia recebeu esse nome, “Indutrack” por utilizar uma pista (track em inglês) formada com circuitos indutivos.

Ao estudar a Indutrack, é importante estar atento a dois de seus componentes: o arranjo de Halbach (composto por imãs permanentes que geram um campo magnético periódico) e a pista formada por um circuito indutivo que interage com o campo magnético e gera forças.

O Arranjo de Halback

O arranjo de Halbach é um arranjo de imãs que permite que o campo em um dos lados seja minimizado enquanto do outro o campo possui uma forma senoidal. Este arranjo possui imãs permanentes montados lado a lado conforme a orientação na figura abaixo.

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Figura 1 – Arranjo de Halbach

Esse arranjo foi à solução do problema que se tinha ao utilizar imãs permanentes em sistemas “maglev”, devido ao fato de não se conseguir um campo suficiente forte para gerar forças de levitação e com isso Richard F. Post pôde formular sua teoria sobre Inductrack.

A Pista

A pista utilizada pode assumir diversos formatos, sendo os mais comuns o formato plano, de janela ou de chapa. Como neste trabalho não se pretende explicações profundas sobre o tema, vamos exemplificar somente a pista plana.

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Figura 2 – Pista Plana

A Estabilidade no Indutrack

O Inductrack apresenta dois tipos de estabilidade, estabilidade estática e dinâmica. Estabilidade estática significa que qualquer pequeno deslocamento em torno do ponto de equilíbrio estável gera uma força resultante para empurrá-lo de volta para o ponto de estabilidade, isso ocorre pois uma pequena alteração da distância entre os imãs e o trilho gera uma grande variação da força magnética de repulsão, forçando o sistema a retornar ao ponto de equilíbrio entre a força de sustentação e o peso sustentado. A estabilidade dinâmica ocorre quando o sistema de levitação é capaz de amortecer movimentos de vibração que possam ocorrer, esse amortecimento é obtido pela corrente de Foucault.

Vantagens

A tecnologia Indutrack possui a capacidade de por formar um sistema de forças repulsivas ativado por indução, sendo desnecessária a utilização de circuitos de controle para alcançar a estabilidade. Enquanto o objeto estiver se movendo a uma velocidade acima da velocidade crítica (velocidade onde a força de arrasto é igual à força de levitação), ele estará levitando de forma estável. Para garantir a estabilidade em velocidades menores serão utilizados dispositivos mecânicos, que poderão ter a vida-útil muito inferior a do próprio sistema como um todo, pois somente serão utilizados como “backup”, no início e final de funcionamento, ou em caso de perturbações acima das previstas no projeto.