Trilho eletromagnético para transporte de levitação: nova tecnologia do Maglev gera pedido de patente

Em 16 de fevereiro de 2016, o Maglev-Cobra, veículo de levitação magnética desenvolvido por pesquisadores do Laboratório de Aplicações de Supercondutores (Lasup – Coppe), sob a coordenação do professor Richard Stephan, passava a operar suas primeiras viagens demonstrativas abertas ao público. Através do uso da levitação magnética por supercondutividade, desde então, o Maglev já transportou mais de 20 mil passageiros entre o Centro de Tecnologia (CT) e o Centro de Tecnologia 2 (CT2) da UFRJ, no campus da Ilha do Fundão.

A silenciosa viagem não causa nenhum impacto ecológico já que, uma vez que sua linha é alimentada por quatro painéis de energia solar fotovoltaica, a emissão de poluentes é nula. A tecnologia do Maglev baseia-se nas propriedades diamagnéticas de supercondutores de elevada temperatura crítica e do campo magnético produzido por ímãs de Nd-Fe-B (neodímio, ferro e boro) para obter sua levitação, podendo chegar até a velocidade de 100 km/h.

Em setembro de 2020, contudo, o Maglev foi desativado. A operação do veículo era uma atividade de extensão do curso de Engenharia Elétrica e acabou parando durante o período da pandemia. “Aquele veículo foi feito de maneira artesanal. O próximo passo, se quisermos andar para frente, é sair desse veículo artesanal para um industrial”, explica Stephan. O valor necessário para essa etapa, segundo o professor, é de R$ 10 milhões: “Se conseguirmos os R$ 10 milhões que estamos pleiteando, colocaremos naquela mesma linha de teste um veículo industrial padrão, autônomo, um equipamento pronto para ser vendido”.

Pronto, o Maglev-Cobra pode revolucionar o transporte urbano no Brasil. O modal não é um transporte de massa como o metrô, mas é mais barato. Na comparação com o VLT que opera no Rio de Janeiro, o Cobra tem os mesmos custos de implantação, de R$ 40 milhões por quilômetro, mas com vantagens que otimizam o transporte de passageiros, como as linhas segregadas, que permitem que o veículo se mova em uma velocidade média de 50 km/h, contra uma velocidade média de 15 km/h do VLT. O Maglev também é mais silencioso e consome menos energia. “Estamos trabalhando em uma alternativa que tem os mesmos custos de implantação, mas é melhor e tem uma tecnologia nova, nacional e realmente disruptiva”, disse Richard.

Atualmente apenas três países usam trens de levitação magnética: Coreia do Sul, China e Japão. O projeto desenvolvido pela UFRJ é inovador em relação à tecnologia que já é utilizada nestes países. “Nossa técnica de levitação é mais interessante. A diferença básica é que a nossa é estável, e a usada nesses outros Maglevs depende de sistemas de controle, de realimentação”, detalha o coordenador do projeto. “A tecnologia que desenvolvemos está sendo perseguida na Alemanha e na China, mas nós estamos na frente”, diz.

Em constante aprimoramento, apenas no ano de 2020, o veículo teve três de suas novas tecnologias protegidas pela Agência UFRJ de Inovação junto ao INPI através de pedidos de patente. Uma delas é um método de abastecimento automático. Outra consiste num sistema de freios de emergência e de estacionamento. Finalmente, a terceira são seus trilhos eletromagnéticos, cujos detalhes são especificados a seguir:

Trilho eletromagnético para aparelho de mudança de via de sistema de transporte por levitação magnética

RESUMO: A presente invenção propõe um trilho ativo através do uso de campos eletromagnéticos gerados a partir de bobinas de material condutor enroladas em um núcleo de ferro para ser utilizado em um sistema de transporte que utiliza levitação magnética para operar. Esta tecnologia deve ser utilizada no equipamento de levitação do veículo Maglev-Cobra, desenvolvido na Universidade Federal do Rio de Janeiro, como meio de operação em trechos específicos da via. A tecnologia de levitação supercondutora que é usada neste veículo necessita de cerâmicas supercondutoras YBa2Cu3O7-x refrigeradas a 77K e um trilho magnético que gere um fluxo magnético para ser aprisionado e repelido pelas cerâmicas supercondutoras gerando o fenômeno da levitação e estabilidade.

DESAFIOS E OBJETIVOS: Atualmente são utilizados trilhos fabricados a partir de ímãs de terras raras para a geração dos campos magnéticos que guiam e sustentam o veículo. Porém, em determinados trechos da via de operação é necessário que tais campos magnéticos sejam desativados e, para isso, é necessária a existência de uma versão de trilho ativo que forneça o mesmo perfil de campo magnético dos trilhos de ímãs de terras raras mas que possa ser desligado e ligado quando necessário como no caso de trechos de mudança de via.

SOLUÇÃO: A versão de trilho eletromagnético aqui apresentada utiliza lâminas de aço silício com espessuras de pelo menos 0.5mm empilhadas para formar o núcleo de ferro do eletroímã a fim de eliminar a presença de correntes parasitas. Também utiliza bobinas de cobre enroladas neste núcleo de ferro para a geração dos campos magnéticos. Os trilhos são organizados em pequenos módulos que possuem a mesma largura do trilho de ímãs permanentes e comprimento total de até 200 mm. O sistema de levitação utilizará estes trilhos montados em série para atingir o comprimento total necessário.

TITULAR: Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)

INVENTORES: Elkin Ferney Rodriguez Velandia; Felipe dos Santos Costa; Richard Magdalena Stephan

NÚMERO DO PEDIDO: BR1020200156330

Os interessados em obter mais informações sobre as tecnologias devem contactar a Agência.