Dos ingenieros de IronLev preparan su vehículo autónomo de pseudolevitación magnética sobre un trozo de vía ferroviaria en un laboratorio.

IronLev contra la geometría

En la pugna, aparentemente eterna, para crear un tren mejor que el tren, las opciones de levitación magnética han gozado tanto del favor del público como de la atención de multitud de inventores. ¿Qué puede haber más revolucionario que reinventar la rueda para prescindir de ella? Esta visión del futuro es muy habitual en el imaginario colectivo: hasta parece complicado encontrar universos de ciencia ficción lo suficientemente avanzados respecto de nuestra realidad que muestren vehículos con ruedas. Y si no hay ruedas en Star Trek, ¿por qué no perseguir su erradicación desde ya? Star Trek nos ha inspirado tantas veces… Y, después de todo, las ruedas ruedan. Si logramos eliminar ese punto de contacto con el sucio suelo, podremos movernos grácilmente, aplicando fuerzas levísimas, como globos a través del aire.

Esta es la propuesta de IronLev, una empresa italiana especializada en rodamientos magnéticos. En algún momento fueron conscientes de que los raíles del tren son perfiles ferromagnéticos con una forma muy similar a los núcleos de los rodamientos magnéticos que fabrican. ¿Por qué no crear una versión más grande y venderla como un «maglev sin cambiar la infraestructura»? Los maglevs tienen un problema: no son compatibles con el parque de vías y vehículos ferroviarios existentes. Independientemente de los costes propios del sistema, la ausencia inicial de economías de escala convierte el lanzamiento de un nuevo medio de transporte guiado en un reto. El nicho ya está ocupado por el tren, y el servicio que ofrece es, al menos, aceptable.

IronLev, como antes la polaca Nevomo, pretende soslayar el problema levitando sobre las vías actuales. Y demuestran la factibilidad de su propuesta en una vía real.

Vídeo: IronLev/YouTube.

La ruta Adria-Mestre, en el Véneto, una región ya afectada por los vientos hyperlooperos del inefable Bibop Gresta, fue la plataforma en la que IronLev demostró su vehículo autónomo levitador. Con un peso de una tonelada e impulsado por baterías, alcanzó una velocidad punta de 70 kilómetros por hora en un trayecto sin modificar de dos kilómetros. Un tramo con una falta total de curvas, aunque en breve veremos algo más que no había en esos dos kilómetros y que es más relevante.

El sistema de levitación propuesto por IronLev es completamente pasivo y funciona a cualquier velocidad, incluso en parado. Técnicamente no puede hablarse de levitación, sin embargo: es pseudolevitación, porque requiere una restricción mecánica para funcionar. Es decir, levita en un eje, pero hay que sujetarlo por otro. Samuel Earnshaw ya se dio cuenta en 1842 de que no existen configuraciones estables de imanes y objetos paramagnéticos que les permitan levitar. A este resultado se le denomina teorema de Earnshaw, y solo puede soslayarse con el empleo de configuraciones activas, servoestabilizadas, y materiales diamagnéticos. De ahí todo el complejo sistema de control electrónico de un maglev, ya sea de suspensión electromagnética (EMS) como el maglev de Shanghái, o de suspensión electrodinámica (EDS) como el futuro Chūō Shinkansen.

Diagrama anotado de las partes fundamentales del sistema de pseudolevitación de IronLev, marcando la ubicación (de abajo arriba) del carril ferroviario, el perfil magnético en forma de U invertida, la rueda de inscripción y el motor eléctrico que la propulsa.
Partes fundamentales del sistema de pseudolevitación de IronLev. (Imagen: IronLev, adaptada por el autor)

Podéis emular lo que ocurre en el montaje de IronLev haciendo una visita rápida al pasillo de artículos para manualidades del chino más cercano. Necesitaréis unas varillas de cualquier material y un par de imanes con forma de anillo. Por el agujero central debe caber la varilla sin que el imán baile mucho: seguro que encontráis objetos de los tamaños necesarios sin mucho esfuerzo. Ahora poned la varilla en vertical de cualquier manera que se os ocurra, por ejemplo, pinchándola en una pella de plastilina. Enhebrad el primer imán, que naturalmente caerá hasta el final de la varilla. Y ahora haced lo mismo con el segundo, cuidando de que esté orientado en la posición en la que repela al imán que ya habéis colocado. Y, voilà, la repulsión magnetostática basta para mantener el segundo imán suspendido en el aire, sin tocar el primero.

Habéis construido una suspensión magnética conceptualmente equivalente a la de los rodamientos de IronLev. Estos tienen una arquitectura ligeramente diferente: un imán permanente con forma de U invertida abraza un núcleo ferromagnético de acero. La fuerza magnética mantendrá el raíl en la ubicación de reluctancia mínima, permitiéndole soportar cargas verticales. Pero si no restringimos el movimiento del raíl en sentido transversal, «se pegará» inmediatamente a uno de los dos lados de la U. Lo evitamos centrándolo con ruedines. Es importante señalar que estas ruedas (con su eje en vertical) no soportan carga, y por tanto no imponen demasiada fricción sobre el movimiento del sistema. O al menos no una que dependa de la masa del vehículo. Pero, igual que en los maglevs «de verdad», la levitación y la propulsión son fenómenos separados. De modo que las ruedas sí son necesarias para movernos por el raíl, aunque podríamos hacerlo de cualquier otro modo: con turbopropulsores, motores a reacción o, si nos ponemos románticos y no tenemos prisa, a vela.

¿Qué importa entonces que la solución de IronLev sea auténtica levitación magnética o pseudolevitación? Nada, en realidad. Hay ruedas de las que no se habla mucho, pero podemos correr, como hacen los italianos, un tupido velo sobre ellas. Aunque antes hemos comentado que en los dos kilómetros de la ruta de prueba utilizada faltaba algo. Es el momento de revelar qué.

No había desvíos. El perfil en forma de U que abraza el raíl ferroviario lo hace por los dos lados de su cabeza, mientras que la rueda del tren hace trabajar el raíl solo por su cara superior, donde se apoya, y por el lateral interno a la vía, donde se inscriben las pestañas de las ruedas. La cara exterior del raíl no solo no se usa, sino que no se puede usar: los desvíos son aparatos de vía que dependen críticamente de ello. Mirad cómo funcionan, vistos desde arriba:

Esquema de funcionamiento de un desvío ferroviario, mostrando sus diferentes partes. A la izquierda, la configuración hacia vía desviada. A la derecha, la configuración para vía directa. Las agujas del desvío se mueven por uno de sus extremos mediante unos motores y timonería (no mostrados) para cambiar de un estado al otro.
Esquema simplificado de un desvío. (Fuente: elaboración propia)

Por simple inspección, es obvio que si un perfil en forma de U invertida abraza el carril mientras se mueve, va a chocar contra alguna de las partes del primer desvío que se encuentre, independientemente de su posición. Imagináoslo en el diagrama de arriba, con el perfil moviéndose de arriba abajo. En el caso de vía desviada, podría encajar por el hueco entre la aguja izquierda (marrón) y su contraaguja correspondiente, pero va a chocar contra la derecha. Y, al revés, para la vía directa el perfil chocará contra el conjunto de aguja y contraaguja izquierdo.

¿Qué podemos hacer? Quizá podamos levantar los perfiles al paso por el desvío. Pero ya no es un sistema tan sencillo. Necesitamos un componente activo capaz de reconocer el aparato de vía y elevar mecánicamente los perfiles afectados. Esto es más fácil de decir que de hacer. Del puñado de problemas que se me ocurren, solo destacaré uno: un desvío (y, por tanto, sus agujas) es más largo cuanto mayor es la velocidad a la que está diseñado para superarlo. Los desvíos de alta velocidad pueden llegar a tener longitudes de más de 130 metros, necesarias para que sus radios de curvatura permitan superarlos a 160 kilómetros por hora hacia vía desviada. Esto supone que habría que mantener levantados los perfiles a lo largo de la zona del cambio (donde se encuentran las agujas), unos 50 metros. Los vagones y coches ferroviarios miden mucho menos, del orden de 17 metros, para facilitar su inscripción en las curvas. Un tren que levitara con el sistema de IronLev tendría que «saltarse» los desvíos, pero ¿cómo? Si elevamos los perfiles en U, la fuerza magnética dejará de actuar. ¿Damos el cambiazo por ruedas convencionales? ¿Planeamos? ¿Nos encomendamos a algún santo propenso a la levitación?

Hay alternativas que pasan por modificar la infraestructura, pero eso es precisamente lo que queríamos evitar en un principio. Y es que, a fin de cuentas, levitar nos ahorra el rozamiento de las ruedas contra el carril, pero esa fuerza solo es dominante a velocidades bajas. He aquí el sucio secreto del maglev: el componente clave de la resistencia a la marcha de un tren que circule por encima de los 80 kilómetros por hora es la resistencia aerodinámica, que crece con el cuadrado de la velocidad. La resistencia rueda-carril, sin embargo, no aumenta. El resultado es que se va haciendo menos relevante conforme consideramos trenes más rápidos. La mejora por levitar en vez de rodar termina siendo pequeña frente al total de la resistencia al avance, y hace que no merezca la pena la molestia salvo en casos muy concretos. ¿Hay alternativa? Naturalmente: hacer que el transporte ocurra dentro de un tubo, evacuando el aire. Ya sabemos a dónde nos lleva eso.

Diréis, «Iván, ¿qué necesidad había de pincharle el globo a esta gente que no te ha hecho nada?». Si no será necesario. Más tarde o más temprano IronLev se encontrará con un obstáculo en su camino, por ejemplo un desvío, y el sueño de dejar obsoleta la rueda se retirará al espacio entre la sábana y la almohada para esperar mejores días. Personalmente, estoy seguro de que todo lo que he contado es obvio para cualquiera algo versado en las duras artes del ferrocarril. Y obvio también para IronLev, que juega a darse publicidad muy barata (¡no me pagan por este artículo, pero deberían!). Con suerte, captarán fondos públicos de alguna institución sin mejor criterio, si es que no lo han hecho ya. Y eso sí que no.

Estoy totalmente a favor de que se empleen los recursos de todos en experimentos loquísimos —en lenguaje de los expertos en innovación, «con riesgos tecnológicos elevados»—. Pero ir contra la geometría no es una propuesta de riesgo elevado. Es, simplemente, más de lo que estoy dispuesto a aceptar. Próxima parada, Estación Imposible. Por favor, no olviden sus efectos personales al abandonar el tren.

Comentarios

4 respuestas a «IronLev contra la geometría»

  1. @blog @brucknerite Joder, Iván, ¿otra vez haciendo de Grinch tecnológico?

    1. @brucknerite @blog Eres un servicio público!

  2. @blog Es ver el titular, e imaginarme a Iván crujiendo los nudillos con sonrisa malévola.

  3. […] que lo he dicho claro: la «solución» de IronLev para levitar sobre las vías del tren no funciona. «¿Cómo?», me diréis, «si hemos visto su vagoneta circulando por una vía de verdad. ¿Estás […]