Apresentação Teórica do Projecto

Apresentação Maglev - CARTAZ

(Clica na Imagem para visualizar com mais detalhe)

Barcelona "LSDreams" - Projecto Maglev (La Salle Barcelinhos)

Alunos do Colégio La Salle Premiados em Barcelona

Partiram, do Colégio La Salle de Barcelinhos, na passada Terça-feira, dia 24, quatro alunos para Barcelona, premiados com o lugar de honra na categoria de engenharia da primeira edição do concurso “LSDreams” promovido pelos centros universitários La Salle Campus Barcelona e La Salle Campus Madrid, com a colaboração da Universidade Aberta La Salle (UOLS, Andorra).

Os jurados do concurso destacaram o grupo lassallista português, constituído por alunos do 12º ano: Álvaro Faria, Francisco Matos, José Pedro Mendes e Martinha Vale, acompanhados pela Prof.ª Júlia Martins; com um accesit, prémio que sucede o primeiro lugar, em adição à viagem de quatro dias, incluindo a visita cultural aos centros urbanos de Barcelona e Andorra bem como às universidades aí sediadas.

O projecto, nomeado Alphalev, consiste numa proposta de renovação das vias ferroviárias, através da implementação dos transportes Maglev, comboios que assentam na levitação magnética, que integrem um sistema de produção de energia eléctrica traduzido na iluminação do próprio veículo ou das localidades que se encontrem próximas da sua via de circulação, e que, por isso, permitam alto rendimento energético. Desta forma, foi reconhecido como um projecto cuja temática teórica concerne a um nível superior ao grau de escolaridade que frequentam os seus autores.

O objectivo principal desta iniciativa comporta o desejo de criar um planeta mais sustentável, incitando entre os jovens o gosto pelo trabalho, a inovação e o empreendedorismo, aliado à conexão dos centros lassallistas de toda a Europa, e que, segundo os participantes resultou num valoroso intercâmbio de cultura, conhecimentos, experiências e motivação.

Maquete MAGLEV

A maquete tem um aspecto paisagístico de maneira a elucidar as vantagens ambientais associadas ao projecto Maglev. A maquete abarca ainda a pista de ímanes com o acelerador incorporado. No centro da pista está uma cidade que representa o aspecto urbanístico do projecto.

Pista

A pista foi concluída com sucesso.A pista é constituída por ímanes de neodímio com força magnética de 45N.

Estamos à espera do azoto liquido assim como do supercondutor para por em prática a primeira experimentação do projecto.

Desenvolvimento de Protótipos em Formato 3D

(Primeiro projecção em 3D do veículo e da pista)

Através da utilização do Google Sketchup começamos a realizar alguns esboços em 3D relativos fundamentalmente ao veículo. Deste modo conseguimos obter uma melhor perspectiva do produto a realizar assim como do seu modo de produção. Até ao momento foram realizados três projectos de veículos e um do depósito para o azoto líquido. A realização das projecções em 3D não implica que estas alguma vez venham a ser aplicadas, podendo outras ideias surgir para a construção das diversas componentes que fazem parte do projecto.

 Veículo v1.0

Depósito para o supercondutor e Azoto Líquido v1.0

Veículo v1.1

(Perspectiva tridimensional do Veículo v1.1 em vários planos de corte)

Definição do Projecto e do Plano de Acção "Calendário de Tarefas"

O plano de tarefas está exposto através do diagrama de Gantt, a seguir apresentado:

                                          (Clicar na imagem para Ampliar)

Definição do Projecto e do Plano de Acção "Recursos/Materiais"

Os recursos necessários para a realização do projecto, que constam na lista abaixo, visam o sucesso do projecto. Cada um dos materiais indicados tem um propósito no plano de acção e como tal nenhum é dispensável á realização do mesmo. Os recursos seguintes dividem-se em dois grupos: adjuvantes e específicos, de modo que os primeiros são de cariz tecnológico e auxiliarão na elaboração e realização do projecto, enquanto que os últimos englobam todos os materiais utilizados na construção do produto final.

I.        Material Adjuvante:

·         Google Sketch Up 8

·         Create & Design Wix

II.        Material Específico:

·         Ímanes de Neodímio (Q-20-10-02-N (mm) blocos de N45, banhados a níquel)

·         Supercondutor (CSYL-14 YBCO Levitacion Disck)

·         Azoto Liquido

·         Material Eléctrico

o   Fios de Cobre

o   Leds

o   Placas de Circuito Impresso

o   Condensadores

o   Resistências

o   Transístores

o   Baterias (3V)

·         Material de Construção

o   Roofmate

o   Poliuretano

o   Ferro (Placas e cilindros)

o   Esferovite

·         Materiais Auxiliares

o   Cola (Quente, Supercola, Cola Madeira)

o   Tinta

o   X-acto

Definição do Projecto e do Plano de Acção "Técnicas a Aplicar"

Numa abordagem técnica, é de salientar a montagem de circuitos eléctricos e o efeito de Meissner.

Este último designa o princípio em que se baseia a levitação magnética através de supercondutores. Designa a expulsão dos campos magnéticos do seu interior, havendo assim repulsão do campo magnético produzido pelos ímanes (na pista) por parte do supercondutor quando arrefecido, que é suficiente para equilibrar o seu peso.

Relativamente à montagem dos circuitos eléctricos, prevê-se a criação de um circuito munido de bobines fundamentado na indução electromagnética, ou seja, resulta criação de corrente eléctrica quando se faz sentir a interacção entre as bobinas e os ímanes, produzindo assim energia eléctrica que depois é convertida em energia luminosa.

Definição do Projecto e do Plano de Acção "Forma de Avaliar os Objectivos Alcançados"

Tendo em conta a dimensão avaliativa, estabelecem-se os parâmetros essenciais à conclusão do projecto que estarão satisfeitos através da levitação magnética, do movimento do comboio ao longo da pista e da produção de energia eléctrica no interior do carrinho.

Quanto ao formato da pista, são validos dois modelos cuja selecção só poderá ser feita mediante testar os materiais, isto é, o comportamento do supercondutor com os ímanes dos “carris”. Um dos protótipos assume uma forma recta e será dotado, nas suas extremidades, de um mecanismo que impulsione o carrinho no sentido contrário, gerando assim um “movimento perpétuo”. A outra hipótese consiste uma configuração curvilínea, provida, possivelmente, de um acelerador (magnético ou não) que permita ao comboio manter a sua velocidade. Neste caso, enfrenta-se o obstáculo imposto pelas curvas, que dificultam o movimento.

Definição do Projecto e do Plano de Acção "Objectivos Gerais do Projecto"

No presente documento, apresentar-se-á um plano de acção calendarizado e elucidativo sobre as ambições, as técnicas e os mecanismos associados ao funcionamento do Maglev, os recursos e o formato de avaliação que melhor se enquadra para o projecto. 

A consistência do projecto encabeçado pelo grupo AlphaLev tem como principal objectivo a construção de uma réplica de um comboio Maglev, acompanhado por uma maqueta e um sistema de iluminação interior auto-suficiente, que se expressa no aproveitamento das interacções electromagnéticas responsáveis pela sua locomoção.

Relativamente à maquete, pretende-se que esta adorne o veículo, transparecendo um ambiente urbano, futurista e ecológico, característico do meio sustentável pretendido com a aplicação do Maglev em escala real.

Interessa, ainda, citar as inovações ambicionadas que marcam a grande diferença entre o projecto em desenvolvimento e os seus precedentes. Estas traduzem-se, então, na auto-suficiência energética e na especialização do comboio, pretendendo a sua suprema rentabilidade quanto à utilização do azoto líquido e o seu elevado cariz aerodinâmico, não esquecendo a necessidade de reduzir a sua massa e de máxima exposição aos ímanes da pista por parte do supercondutor.  

Indagação de Precedentes "Fiabilidade e Inovação"

O novo projecto de intervenção, nesta área, englobará um protótipo do Maglev com base na levitação supercondutora aliado a um sistema de produção de energia eléctrica traduzido na iluminação do próprio comboio ou das localidades que se encontrem próximas da sua via de circulação.

Convém, ainda, citar que não são apresentadas referências ou precedentes relativamente à montagem do sistema do Maglev e da iluminação intensionalmente, visto que esta é uma ideia que partiu do grupo e que não surgiu em nenhuma fonte de pesquisa.

A fiabilidade deste projecto traduz-se no facto de este ser um empreendimento que envolve menos custos, permite a expansão do Maglev a um maior número de países, tem credibilidade dado as características dos materiais envolvidos e é revolucionário no que cabe à rentabilização de energia eléctrica, uma vez que, no momento actual, os transportes encontram-se intrinsecamente dependentes da electricidade fornecida externamente, surgindo assim a oportunidade de se tornarem energeticamente auto-suficientes.

Com esta proposta, a equipa de investigação pretende apresentar um projecto exequível e inovador, adequado às necessidades e ao estado evolutivo actual da sociedade.

Indagação de Precedentes "Hipóteses Viáveis"

Uma hipótese vista como viável abarca a utilização da grafite pirolítica, altamente orientada (HOPG), ultrapura e não ferromagnética, que dispõe de propriedades repulsivas de diamagnetismo. É um material muito vantajoso na medida que não é caro e não necessita de arrefecimento para se tornar supercondutor. No entanto, este sistema foi avaliado como insuficiente já que esta grafite é muito frágil, tem pouca força magnética e revela grande instabilidade uma vez em funcionamento, além de que o grupo não dispõe de dados sobre o grau de dificuldade da sua produção em grande escala.

Por último, é apresentado o modelo cujo fundamento físico se denomina levitação supercondutora, que se traduz no efeito de Meissner, isto é, na exclusão do campo magnético do interior do supercondutor sob arrefecimento (cerca de – 196ºC).

Esta solução tecnológica ainda não foi implementada em escala real, já que o fenómeno citado só pôde ser recentemente investigado de forma eficaz devido à falta de estruturas adequadas até então.

No entanto, esta é a alternativa que mais se aproxima do objectivo pretendido no projecto, visto que o preço dos supercondutores, uma vez produzidos em escala industrial, é bastante compensador; o azoto líquido (material utilizado para arrefecimento) regressa à Natureza tal como foi extraído, logo é renovável e não é poluente e, também, de reduzido custo; permite atingir alta velocidade; está em igualdade com os comboios Maglev em funcionamento relativamente ao plano de ordenamento da paisagem e ausência de poluição sonora e o seu mecanismo de funcionamento e, consequentemente, de construção é de maior facilidade, o que pode ainda, sugerir menores gastos com infra-estruturas.

Indagação de Precedentes "Precedentes Reais"

No âmbito da realização da etapa que consta na indagação de precedentes respeitantes à réplica do Maglev, apresentar-se-á o actual documento, que se destina a inquirir e analisar iniciativas anteriormente elaboradas bem como a realçar os aspectos que as distinguem do projecto em desenvolvimento pelo grupo de trabalho.

Como principal ponto de partida, enquadram-se os exemplos reais instaurados. Foram vários os protótipos construídos, no entanto, aqueles que assumem maior interesse para o projecto a expor constam apenas em dois métodos de levitação distintos, sendo que ambos incluem bobinas na sua constituição.

O primeiro é a repulsão magnética, mecanismo na qual assenta o comboio Japonês (JR-Maglev). Consiste na utilização de bobinas supercondutoras localizadas no interior do Maglev que possuem uma resistência mínima, o que as torna capazes de gerar um campo magnético forte, induzindo corrente eléctrica nas bobinas dos carris que, por sua vez, geram um campo magnético contrário, possibilitando assim a levitação magnética.

Em segundo lugar, apresenta-se o princípio de atracção magnética, que é aplicado nos Transrapid, comboios Maglev construídos na Alemanha. Neste contexto, é usada a força de atracção entre os electroímanes localizados no veículo e as barras ferromagnéticas localizadas abaixo das guias dos trilhos, segundo um controlo individual e electrónico.

A informação proveniente da pesquisa efectuada sobre os Maglev cujo modelo de funcionamento engloba bobinas sugere múltiplas vantagens, concretamente aos níveis ambiental, económico (enquanto que os custos das infra-estruturas são aproximadamente os mesmos, a manutenção e o consumo de energia envolvem menor encargo financeiro), de segurança, de conforto e de rapidez (o JR-Maglev é o comboio capaz de atingir maior velocidade, 581km/h).

Contudo, além do facto de que não faria sentido testar uma ideia já difundida e aprovada cientificamente, este método de construção não foi escolhido como modelo já que os custos que acarreta, actualmente, ainda se encontram suficientemente próximos dos comboios de alta velocidade, como o TGV, por isso, os países que não têm possibilidade de financiar este tipo de comboio, também não podem instaurar o Maglev como veículo de transporte público.

Aproximação ao Problema "Definição"

Será desenvolvida uma maquete dinâmica alusiva a uma tecnologia recente e ainda muito pouco aplicada, os comboios de levitação magnética (Maglev), com a pretensão de a divulgar (visto que existe em raros países como o Japão e a Alemanha) e especializar, de modo a adequá-la ao plano de acção escolhido.

Além do desejo de que seja instaurada uma rede de transportes públicos mais eficiente e sustentável, minimizando os problemas acima enunciados, é abrangida a melhoria da rede de iluminação eléctrica, que se torna auto-suficiente a nível local. Este plano consiste no aproveitamento das forças magnéticas que estão envolvidas no mecanismo de funcionamento do Maglev, que segundo idealizado, são capazes de induzir a produção de energia eléctrica. Visa-se, ainda, que esta ideia não foi aplicada nem visualizada em nenhuma fonte de pesquisa, surgiu na verdade num brainstormig de grupo e é considerada uma mais-valia uma vez passível de ser expandida em escala real, porque permitirá com certeza uma grande poupança de energia ao país.

Apresentam-se, desta forma, os propósitos do grupo AlphaLev em relação ao melhoramento dos meios de locomoção de que a sociedade usufrui tendo em vista uma sustentabilidade financeira e ambiental, sendo este um projecto com benefícios a longo prazo e, uma vez aplicado, muito proveitoso no espaço da qualidade de vida. 

Aproximação ao Problema "Delimitação"

A aplicação deste empreendimento estende-se ao plano nacional e, com uma maior incidência nos centros urbanos, tendo em vista que são aqueles que têm maior densidade populacional. Podendo, ainda, estabelecer pontes entre as principais cidades de Portugal e Espanha.

Tecnologicamente, estão na base desta iniciativa, mecanismos gerados pela interacção entre forças electromagnéticas que possibilitam a levitação magnética e, no âmbito social, espera-se o melhoramento da qualidade de vida (maior conforto e rapidez). Ao nível económico e ambiental, o projecto visará minimizar as insuficiências actuais.

Aproximação ao Problema "Exploração"

Com base nos debates e brainstormings realizados, apresentam-se conclusões no âmbito da aproximação ao problema, onde constará a exploração, delimitação e definição do mesmo.

O propósito deste projecto advém do sistema deficiente (insuficiente) de transportes públicos vigente em Portugal, concretamente das estruturas ferroviárias. Neste sentido, visam-se a falta de ligações entre grandes centros urbanos internos e estrangeiros; a tecnologia já ultrapassada que com que a maioria dos comboios que estabelecem a ligação entre cidades menores está equipada e o défice de conforto desencadeado pela instabilidade destes veículos mais antigos quando efectuam percursos muito curvilíneos. Houve também uma reflexão ao nível de duas extensões mais abrangentes, a ambiental e a económica. Dentro da categoria ambiental, encontram-se dilemas relativos à poluição sonora e atmosférica, ao elevado consumo de combustíveis fósseis (derivados do petróleo) e, também, paisagísticos (relacionados com a necessidade de ordenamento de território). No sector económico, verificam-se grandes despesas com a manutenção e o acesso aos recursos energéticos, o que conduz a uma minoração da produtividade.

Projecto a desenvolver....

Integrados na categoria de engenharia, do concurso LS Dreams, pretendemos apresentar soluções sustentáveis tanto a nível económico com social e ambiental, no campo dos transportes, de modo a melhorar a qualidade de vida dos cidadãos e impulsionar o desenvolvimento tecnológico.

Neste âmbito iremos desenvolver o "Projecto Maglev"

Participação no concurso LS DREAMS

Como alunos do 12º ano do Colégio La Salle Barcelinhos, decidimos concorrer ao concurso LS Dreams organizado pela laSalle Universities. O concurso está subdividido em várias etapas a seguir mencionadas:

Fase	Duração	Data Limite
1.        Aproximação ao Problema: Exploração, Delimitação e Definição.	2 Semanas	27 de Fevereiro
2.        Indagação de Precedentes.	1 Semana	6 de Março
3.        Definição do Projecto e do Plano de Acção	2 Semanas	20 de Março
4.       Execução e Teste	5 Semanas	24 de Abril
5.        Entrega	1 Semana	1 de Maio

Será neste blog que serão publicados todos os avanços do projecto assim como os documentos desenvolvidos para cada uma das etapas.