Resumen
En este paper se va a tratar acerca del funcionamiento del estator del Hyperloop, una de las partes fundamentales para el funcionamiento de este medio de transporte con tecnología de punta, el Hyperloop que en unos años será conocido como el quinto medio de transporte, es una capsula que mediante presión de aire y campos magnéticos se impulsa para llegar a velocidades mayores a los 1000 km/h.
Índice de Términos—Estator, intrínsecamente seguro, aceleración lineal.
Hyperloop logra su distinción a nivel mundial por ser destaca su alta velocidad, y seguridad comparado con otros medios de transporte, sin dejar de ser un medio de transporte terrestre. Los mecanismos que más se destacan son: Cámara de baja presión, su sistema energético de 100% energía renovable.
El Hyperloop completo se proyecta para consumir un promedio de 28,000 hp (21 Mega Watts). Esto incluye el poder necesitado para la eficiencia de propulsión de motor (incluyendo cambios de elevación), arrastre aerodinámico, cargar las baterías a compresores abordo, y bombas aspiradoras para mantener el tubo evacuado. [1][9] [4]
Un molde solar cubriendo todo el Hyperloop, es lo suficientemente largo para proporcionar un promedio anual de 76,000 hp (57 Mega watts), mucho más de lo que el Hyperloop necesita. [18] [5]
PARTES DEL SISTEMA DE PROPULSIÓN
Motor de inducción linear
Acelera y desacelera la capsula, tiene muchas ventajas sobre un motor magnético permanente, como:
El sistema de propulsión tiene los siguientes requerimientos principales:
Acelerar de 0 km/h a 480 km/h, relativamente baja velocidad en zonas urbanas.
Mantener la capsula a 480 km/h como velocidad necesaria, en los ascensos a las montañas.
Acelerar de 480 km/h a 1,220 km/h, en la zona plana.
Desacelerar la capsula de vuelta a 480 km/h, al aproximarse al final del recorrido.
Menor peso de la capsula.
El tamaño de la capsula es más compacto.
Capsula
Como principal componente de la capsula tenemos el rotor ya que este se encuentra en funcionamiento conjuntamente con el estator que se encuentra en el tubo guía del Hyperloop. [13] [1] [16]
Rotor
En este dispositivo el rotor posee una aceleración de forma lineal, según en el documento "Hyperloop_alpha3" publicado por Elon Musk fundador del proyecto nos da a conocer que el rotor consta de una hoja de aluminio de 15 m de largo, 0.45m de alto, y un espesor de 50 mm. [1][3] El estator se encuentra a 20mm a cada lado como se muestra en la figura 001, una combinación entre el sistema de control y el centrado de fuerzas electromagnéticas permite que la capsula se introduzca de forma segura y que permanezca ligada al tubo guía. [1] [8] [5]
Figura 01. Intensidad del campo magnético en el interior del motor de inducción lineal. [1]
Tubo Guía
El tubo guía de encuentra a 6m del piso, sostenido por unos pilares que se encuentran separados una distancia de 30m entre cada pilar. En la parte superior del tubo guía se encuentran paneles solares, los cuales son utilizados para alimentar el funcionamiento del Hyperloop. [1] [4] [6] [2]
Estator
El estator se encuentra montado en la parte inferior del tubo guía sobre los 4 Km los cuales son necesarios para acelerar y desacelerar entre los 480
1200 Km/h. Este estator tiene 0.5m de ancho incluyendo un espacio de aire por el que pasa el rotor, y tiene un peso de 800 kg/m. El estator está distribuido simétricamente en cada lado del rotor tal y como se muestra en la figura 002. [1] [19] [3]
Figura 02. Sección transversal del rotor dentro del estator. [1]
El diseño del Hyperloop se planteos desde el principio como un modelo de transporte seguro. No como otros modelos de transporte este es un sistema que incorpora el vehículo, sistema de propulsión, manejo de energía, sincronización y ruta. Las capsulas viajan en un tubo, que está diseñado para ser inmune al viento, hielo, lluvia. [1] [10]
El sistema de propulsión es integrado a través del tubo, y puede acelerar a velocidades que son seguras en zonas determinadas. Considerando el error humano y clima impredecible, quedan sobran muy pocos escenarios de error. [1] [7]
Las medidas de seguridad que serán nombradas a continuación, son únicas de este sistema, y todas deberían ser consideradas en relación a otros medios de transporte, en muchos casos el Hyperloop es intrínsecamente seguro que aviones, trenes o automóviles. [1] [15] [2]
Sistema de Emergencia abordo
Las capsulas están en comunicación constante mediante radio con la estación principal, entonces en caso de presentarse una situación, los pasajeros pueden comunicarse con la estación principal, cada capsula está equipada con un kit de primeros auxilios. [2] [12]
Corte de energía
La mayoría del Hyperloop funciona por inercia, entonces no requiere de una fuente de energía continua, los sistemas de apoyo de la capsula, serán alimentados por 2 o más redundantes baterías de iones de litio, en caso de un corte de poder una vez que la capsula entra en movimiento, todos los aceleradores lineares están equipados con suficiente energía como para llevar al Hyperloop a su destino. Todas las capsulas del Hyperloop tendrán un freno mecánico de redundancia, para una parada segura. [11] [1]
Despresurización de la Capsula
Diseñada con los más altos parámetros de seguridad, que certifican su integridad. En caso de que haya una fuga menor el control de ambiente a bordo mantendrá la presión de la capsula una reserve de aire que hay en la capsula, en caso de una gran despresurización, hay mascaras de oxigeno como en los aviones. [1] [20] [3]
Integridad del tubo
En de una fuga controlable, que se puede determinar mediante los sensores de presión que hay a lo largo del Hyperloop, se compensa el exceso de aire con una bomba, y en caso de ser una fuga de proporciones mayores se procede a activar el freno de todas las capsulas. [1] [2]
Terremotos
Los terremotos no son ajenos a California, y se los toma en cuenta cuando se construye un medio de transporte, todo el trayecto del Hyperloop está diseñado para funcionar mediante el transcurso de un terremoto manteniendo su linealidad. [1] [3]
Error Humano
El Hyperloop trabajara con el mismo nivel de seguridad de los aeropuertos, asumiendo que el Hyperloop tendrá un flujo más constante y rápido.
El Hyperloop está elevado por pilares evitando contacto con otros elementos. [20] [5]
Múltiples y redundantes fuentes de poder, y bombas de presión limitaran el impacto de cualquier elemento. [1][17] [6]
– Confiabilidad
El sistema del Hyperloop incluyendo infraestructura, componentes mecánicos, eléctricos y de software, serán diseñados de tal manera que sea confiable, durable, y tolere errores por su tiempo de servicio de 100 años, mientras mantiene niveles de seguridad, que igualan o exceden la seguridad de transporte aéreo. [1] [4] [19]
El Hyperloop podrá transportar gente y carga entre Los Ángeles y San Francisco en 35 min. Transportando 7.4 millones de personas en doble sentido al año, amortizando el costo de 6 billones en 20 años, a un precio de ticket de 20$ solo de ida.
El costo del ticket es el 9% del ticket del propuesto tren de alta velocidad entre Los Ángeles y San Francisco. Avances de tecnología y una mejor optimización podrían reducir este precio.
El propósito de este documento ha sido el de examinar este nuevo medio de transporte de fuente abierta, que revolucionara el transporte que conocemos hoy en día, un nivel muy alto de rendimiento en cuanto nos referimos a tiempo, costos y seguridad.
[1] Hyperloop_alpha3 (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.spacex.com/hyperloopalpha
[2] El Español (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.elespanol.com/ciencia/tecnologia/20160525/1 27487313_0.html
[3] The Verge (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.theverge.com/2016/5/24/11761084/hyperloop
-transportation-technologies-pod-interior-reflekt
[4] Hyperloop (2016) Última visita (07-07-2016) http://hyperlooptransp.com/#!/
[5] BBC (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.bbc.com/mundo/noticias/2016/02/160204_tec nologia_hyperloop_prototipo_ganador_transporte_futurist a_lb
[6] Sistemas de baja presión (2015) Última visita (07-07- 2016)http://www.windows2universe.org/earth/Atmospher e/low_pressure.html&lang=sp
[7] TechCrunch (2016) Última visita (07-07-2016) https://techcrunch.com/2016/01/19/hyperloop- transportation-technologies-breaks-ground-to-make-elon- musks-hyperloop-a-reality/
[8] CNBC (2016) Última visita (07-07-2016)
http://www.cnbc.com/2016/05/09/hyperloop-firm-shows- off-the-magnetic-tech-that-will-help-it-move-at-760- mph.html
[9] Prueba de potencia (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.muycomputerpro.com/2016/05/12/hyperloop- potencia-desierto-nevada
[10] Hipertextual (2015) Última visita (07-07-2016) https://hipertextual.com/2015/06/con-hyperloop- podriamos-viajar-a-1200-kilometroshora-a-ras-de-suelo
[11] Diario motor (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.diariomotor.com/tecmovia/2013/08/13/hyperl oop-o-como-revolucionar-el-transporte-de-larga- distancia-a-mas-de-1-220-kmh/
[12] 24 Horas Chile (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.24horas.cl/tendencias/ciencia- tecnologia/hyperloop-la-tecnologia-que-promete-la- revolucion-del-transporte-1995894
[13] MIT Technology Review (2016) Última visita (07-07- 2016)https://www.technologyreview.es/negocios/50161/la
-fabrica-de-hyperloop-intenta-demostrar-que-no/
[14] CNET(2016) Última visita (07-07-2016)
http://www.cnet.com/news/what-the-hecks-a-hyperloop- elon-musk/
[15] Wired Hyperloop (2016)Última visita (07-07-2016) http://www.wired.co.uk/article/hyperloop-one-brogan- bambrogan
[16] USC Hyperloop (2016)Última visita (07-07-2016) http://www.uschyperloop.com/
[17] Carnegie Mellon Hyperloop (2016)Última visita (07-07- 2016) http://www.cmuhyperloop.com/#cmuhyperloop
[18] Popular Science (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.popsci.com/tags/hyperloop
[19] Berkeley Hyperloop (2016) Última visita (07-07-2016) http://www.berkeley-hyperloop.com/
[20] IEE Spectrum (2016) Última visita (07-07-2016) http://spectrum.ieee.org/tech- talk/transportation/alternative-transportation/hyperloop- company-plans-to-levitatepassively
Autores
Christian Andres Gutierrez Heredia.
Estudiante de Ingeniería Electrónica. Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca
Pedro José Rivera Quintero.
Estudiante de Ingeniería Eléctrica. Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca
Universidad Politécnica Salesiana.