Descripción del Funcionamiento de la Turbina LPEM
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Breve descripción de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM)

La Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética es una máquina de movimiento perpetuo, su función es generar electricidad usando electroimanes que hacen levitar una turbina y la sección del rotor (eje) de un generador de electricidad, de esta forma se neutralizan las fuerzas de gravedad y la fricción.

Esta máquina es capaz de generar grandes cantidades de energía eléctrica sin depender de ninguna fuente energética natural o artificial (energía eólica, energía hidráulica, energía solar, energía atómica de fisión nuclear, etc.), de hecho solamente utiliza una parte de la energía eléctrica que ella misma producirá.

En esta máquina en particular, los electroimanes usan electricidad para activarse, se utiliza electricidad para generar electricidad, es decir, aquí la clave es generar grandes cantidades de electricidad usando una cantidad muy poca de electricidad, una cantidad significantemente minúscula.

Esto es posible, gracias por un lado a la levitación de la turbina que neutraliza la fuerza de la gravedad y la fricción, y por otro lado al almacenamiento de la electricidad que excitaría estos electroimanes en baterías. La energía eléctrica utilizada por los electroimanes significaría, en teoría, menos del 3% del total de la energía eléctrica producida por el generador (alternador o dínamo). Una vez que las baterías deban ser recargadas, el sistema deberá estar conectado a las líneas de distribución de electricidad de la misma turbina, es decir se alimentará eléctricamente de su misma producción energética.

En este sistema no se pierde energía por calor porque no hay superficies en contacto, la única energía pérdida sería el calor producido por la excitación de los electroimanes, pero esta energía pérdida sería irrelevante comparado a la energía que producirá el sistema, además debemos recordar que este sistema no depende de un proceso termoeléctrico, sino de procesos electromagnéticos y mecánicos; la energía mecánica originada por la propulsión giratoria (electromagnética) del rotor del generador (alternador o dínamo) transformará esa energía en electricidad.

 

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Tecnologías de Levitación Magnética...

Las variaciones de la tecnología de  sistemas de levitación magnética son tres específicamente:

1. Tecnología de imanes permanentes. PMS (Permanent Magnetic System) o Inductrack.
2. Suspensión Electrodinámica. EDS (ElectroDynamic Suspension)
3. Suspensión Electromagnética. EMS (ElectroMagnetic Suspension)

La tecnología a utilizar para construir la Turbina LPEM dependerá en gran parte de las decisiones de los fabricantes y la relación entre costo y beneficio.

Para este proyecto se ha considerado tanto al sistema EMS (Suspensión Electromagnética) desarrollado por Transrapid Internacional, por ser altamente eficiente en términos de uso de energía como al sistema de imanes permanentes (PMS o Inductrack).

El sistema EDS como en el caso de los superconductores utilizados por la tecnología japonesa de levitación magnética necesita un sistema de enfriamiento por nitrógeno líquido o helio, esto lo convierte en un sistema más oneroso que los otros dos mencionados.

Recientes investigaciones estadounidenses sobre la tecnología de imanes permanentes (Inductrack) han permitido de que imanes permanentes con aleaciones de neodimio, hierro y boro sean suficientemente poderosos como para que la fuerza magnética producida sea capaz de mover (hacer levitar) el peso de un tren cargado con estos imanes lo que permitiría que esta tecnología también pueda ser utilizada para la construcción de una Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética.

EMS (Suspensión ElectroMagnética)

Usando el sistema EMS y los datos anteriores sobre los vehículos MAGLEVs y su correspondiente potencial energético se puede inferir que este sistema de levitación magnética disminuiría notablemente la energía consumida en un sistema ideal de movimiento perpetuo, los valores podrían a ser inferiores al 3%. La tecnología EMS puede levitar 15 toneladas sin que ello afecte a la aceleración (propulsión giratoria del sistema), esto lo hace un sistema con gran potencial energético.

Analizando los datos se deduce lo siguiente:

Para mover una turbina de un metro de diámetro a una velocidad de 400 km/h se tiene en cuenta la distancia a ser recorrida por el sistema.

La Fórmula Perímetro = π por Diámetro nos indica que el valor del perímetro (de una circunferencia) surge de multiplicar el valor de Pi (3,14) por el valor del diámetro.

1 metro por 3,14 es igual a 3,14 metros

Para obtener la velocidad de rotación aplicaríamos la siguiente operación matemática, teniendo en cuenta que 400 km/h es igual a 6666,67 metros por minuto. Esto nos daría por resultado la velocidad de rotación (revoluciones por minuto; rpm) teniendo en cuenta que el movimiento es circular y uniforme.

6666,67 metros por minuto / 3,14 metros = 2123,14 rpm

Deduciblemente se puede calcular que para cierto número de revoluciones por minutos (rpm) girando un rotor de un metro de diámetro es igual a una cierta velocidad en km/h.

Para llegar a unas 3000 rpm se necesitaría una velocidad de 9420 m/min lo que representa 565 km/h.

A la velocidad de 1200 km/h una turbina de un metro de diámetro giraría a más de 6000 rpm.


Descripción detallada de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM)

Figura Nº 3: Partes de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética


Figura Nº 3: Partes y principio de funcionamiento del sistema de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM). Vista lateral transversal.

  1. Sección levitante o suspendida, área para el albergue de las baterías.
  2. Compartimientos aerodinámicos para el albergue de las baterías.
  3. Baterías que alimentarán eléctricamente a los electroimanes de soporte (levitación) en la sección levitante.
  4. Sistema de alimentación (cables) eléctrica que transporta la energía a los electroimanes de soporte en la sección levitante.
  5. Electroimanes de soporte (tipo estator; para crear la levitación de la sección suspendida)
  6. Electroimanes de soporte en la sección inmóvil (tipo rotor; responsables de la levitación, de la aceleración y detención de la sección móvil)
  7. Generadores colocados entre las secciones para recargar las baterías de la sección levitante.
  8. Estructura de soporte; sección inmóvil.
  9. Sección de conexión entre el eje de la turbina y el rotor (eje) del generador de electricidad.
  10. Sistema de alimentación (cables) eléctrica que transporta la energía a los electroimanes guías y los de soporte en la sección inmóvil, conectado a un inversor de corriente continua a alterna o directamente a baterías o una fuente de corriente alterna.
  11. Electroimanes guías (encargados de mantener en un lugar fijo el eje de la turbina y evitar posibles rozamientos con la pared interna de la sección inmóvil)
  12. Generador (alternador o dínamo) de electricidad.
  13. Inversor de corriente continua/alterna conectado a baterías.
  14. Baterías conectadas a una fuente de energía de corriente alterna para recargarlas constantemente.
  15. Sistema de alimentación eléctrica conectado a las líneas de distribución para recargar las baterías.
  16. Anillos recolectores de la energía producida por el generador de electricidad.

Detallamos aquí, parte del principio de funcionamiento de la Turbina LPEM

El peso de la turbina y la sección del rotor del generador de electricidad es neutralizado por la fuerza de levitación de los electroimanes de soporte colocados entre la sección levitante o suspendida y la sección inmóvil o de soporte (Figura Nº 3; ítems 1 y 8). Este sistema es capaz de hacer levitar 15 toneladas sin que esto afecte a la aceleración (propulsión giratoria de la turbina), esto lo hace un sistema con gran potencial energético.

La levitación también suprime la fricción (contacto entre superficies). Debido a esto, la energía para hacer girar el rotor de un generador es mínima. Y será necesario solamente 4,7 kWh para generar una fuerza suficiente para hacer girar el eje de la turbina a más de 2.000 rpm, transfiriendo esa energía mecánica al rotor del generador del electricidad (Figura Nº 3; ítem 9) se producirán enormes cantidades de energía, con una potencia cercana o superior a 150 MW, lo que superaría a las prestaciones de turbinas eólicas actuales y se igualaría al rendimiento de las turbinas termoeléctricas.

El sistema de alimentación eléctrica (Figura 3; ítem 10) que transporta la energía desde el inversor de corriente continua/alterna conectado a las baterías hasta los electroimanes de soporte de la sección inmóvil puede ser reemplazado directamente por una fuente de corriente alterna proveniente de las líneas de distribución una vez que la turbina haya comenzado a producir energía eléctrica. Debemos considerar que, en el caso de una central eléctrica, la primera turbina podrá suministrar suficiente energía (corriente alterna) para activar los electroimanes de soporte de las demás turbinas.

Para recargar las baterías de la sección inmóvil o de soporte el sistema deberá estar conectado a las líneas de distribución de electricidad de la misma turbina, es decir se alimentará eléctricamente de su misma producción energética, pero aquí debe hacerse una observación importante. El inversor de corriente continua/alterna (Figura 3; ítem 13) solo será necesario cuando no exista aún producción de energía eléctrica por parte del sistema de la Turbina LPEM. El inversor es usado para generar la corriente alterna para provocar la propulsión giratoria de sección levitante. A medida que aumenta la frecuencia de la corriente alterna aumenta la velocidad de rotación de la turbina. Por ello, al contar con una producción de energía eléctrica, el sistema de alimentación eléctrica podrá estar conectado directamente a las líneas de distribución de energía, dispensando a las baterías y al inversor de corriente alterna (Figura 3; ítems 13 y 14).

Se observan que los electroimanes excitados (Figura 3; ítem 5) mediante energía eléctrica provenientes de baterías neutralizan las fuerzas de gravedad y la fricción, de esta forma el peso de la turbina y la sección del rotor de un generador de electricidad es igual a cero. A este tipo de electroimanes se le denomina estator, y funcionan de la misma manera que en una dínamo, creando un campo electromagnético (norte y sur).

Los electroimanes encargados de la levitación (Figura 3; ítem 6) son capaces mediante la inducción de corriente eléctrica provocar la inversión de los polos (norte y sur) y crear de estar manera la propulsión o el movimiento circular de la turbina y por consiguiente hacen girar el eje de la turbina conectada al rotor del generador, el cual genera la electricidad.

Para un mejor desempeño, el motor circular estará dividido en cierto número de secciones, esto evitará tener la sección entera del motor circular encendida todo el tiempo. De esta manera cada sección se activará por un cierto tiempo, luego se activaría la siguiente y se desconectaría la anterior y así conseguidamente hasta completar un periodo de 24 horas.

Las baterías (Figura 3; ítem 3) que alimentarán eléctricamente a los electroimanes de soporte (levitación) en la sección levitante se recargarán a través de generadores integrados entre los electroimanes de soporte de la sección inmóvil (Figura Nº 3; ítem 7)
 
Las flechas azules indican el movimiento circular (giratorio) de la turbina y del rotor (bobinas) del generador de electricidad.

Producción de Electricidad

Si tenemos en cuenta el rendimiento específico de otras turbinas, como las de vapor e hidráulicas los valores estimados  se deducirían de lo siguiente:

Turbina de vapor de la Central Termoeléctrica a Carbón de Guacolda en Chile
Potencia Nominal: 152 MW
Velocidad del Rotor: 3.000 rpm
Cantidad de MW por año: 1.331.520 MWh por año = 1.331 GWh/año

Turbina de vapor de la Central Costanera de Argentina (Unidad Nº 7)
Potencia Nominal: 310 MW
Velocidad del Rotor: 3.000 rpm
Cantidad de MW por año: 2.715.600 MWh por año = 2.715 GWh/año

Datos de la Hidroeléctrica “Yacyretá” Binacional
Turbina tipo Kaplan
Potencia nominal: 154 MW
Potencia máxima: 160 MW
Tensión nominal: 13,2 Kv
Velocidad de rotación: 71,4 rpm
Diámetro del rotor: 16,0 m
Cantidad de MW por año de una turbina según Potencia Máxima: 1.401.600 MWh por año = 1.401 GWh/año

Teniendo cuenta estos datos, podemos inferir que la potencia de una Turbina LPEM estaría entre el orden de los:

152 MW, 310 MW o incluso superior con una velocidad de rotación de 3000 rpm.

Como se ha observado en los ejemplos citados, la producción de energía (en kWh) de una turbina esta determinada por los tipos de generadores (alternadores o dínamos) usados en las centrales hidroeléctricas o termoeléctricas que convierten la velocidad de rotación (rpm) en electricidad. Por ello, es recomendable que para mejor aprovechamiento de la velocidad de rotación de la Turbina LPEM sean usados los generadores de electricidad que no poseen fricción, en donde los imanes (permanentes o electroimanes) crean un campo magnético capaz de sostener a las bobinas, pero debemos recordar que los electroimanes de soporte son capaces de hacer levitar hasta 15 toneladas de peso, es decir el propio peso de la sección levitante más la sección del rotor del generador de electricidad, en otras palabras, el rotor prácticamente colgaría de la sección levitante a través del eje principal que conecta estas dos partes del sistema. (Véase Figura 2; ítem 9)

A modo de ejemplo se hacen las siguientes estimaciones:

Utilizando los valores de las turbinas termoeléctricas que funcionan a 3.000 rpm, podemos estimar que el gasto de energía de la Turbina LPEM sería de 2 MW, con lo cual estaríamos exagerando o sobreestimando la cantidad de energía gastada por el sistema.

Una turbina de la Central Termoeléctrica de Guacolda en Chile funciona a 3.000 rpm con una potencia de 152 MW (Mega Vatios por hora), suponiendo que la Turbina LPEM tenga esta misma potencia, deduciríamos lo siguiente:

Turbina LPEM:
Potencia Nominal: 152 MW
Producción de Energía por Año: 1.331.520 MW
Gasto de Energía: 2 MW
Gasto de Energía por Año: 17.520 MW
Producción de Energía Efectiva por Año: 1.314.000 MW
Relación de Energía Producida versus Energía Consumida: 1,32%
 
Utilizando otro ejemplo de turbina, como el de la Central Costanera de Argentina que funciona a 3.000 rpm con una potencia de 310 MW (Mega Vatios por hora), suponiendo que la Turbina LPEM tenga esta misma potencia, deduciríamos lo siguiente:

Turbina LPEM:
Potencia Nominal: 310 MW
Producción de Energía por Año: 2.715.600 MW
Gasto de Energía: 2 MW
Gasto de Energía por Año: 17.520 MW
Producción de Energía Efectiva por Año: 2.698.080 MW
Relación de Energía Producida versus Energía Consumida: 0,65%

Ventajas de una Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM)

La tecnología de levitación magnética permite desarrollar altas velocidades (rpm) debido a la supresión de peso y fricción, por lo tanto representa un alto potencial energético, alta eficiencia en el consumo de energía, impacto ecológico reducido y es independiente de los combustibles fósiles, es un sistema que no produce residuos peligrosos o contaminantes. Es el sistema ideal para la creación de energía, en todo sentido.

Esta máquina de movimiento perpetuo es capaz de generar grandes cantidades de energía eléctrica sin depender de ninguna fuente energética natural o artificial (energía eólica, energía hidráulica, energía solar, energía atómica de fisión nuclear, etc.), de hecho solamente utiliza una parte de la energía eléctrica que ella misma producirá.

El sistema sólo utiliza energía eléctrica para producir más energía, una vez activado se retroalimentará a si mismo, consumirá la energía necesaria para su funcionamiento proveniente de su propia producción.

Teniendo en cuenta la cantidad de contaminantes que se genera por la quema de combustibles fósiles, de carbón o gas natural para generar electricidad, esta tecnología se convertirá en una aliada para reducir el alto índice de contaminación a nivel global y las catastróficas consecuencias del efecto invernadero derivado del calentamiento global

Otra gran ventaja de este sistema es que puede ser detenido para mantenimiento, obviamente se debe contar con una unidad de reserva o reemplazo para que la otra pueda salir de operación.

Observaciones:

Los valores de las dimensiones de la Turbina LPEM son a modo de referencia y servirán a este proyecto para la estimación de las variables de energía utilizada por el sistema y la energía producida por el mismo. 

La cantidad estimada de energía utilizada por el sistema podría estar subvalorada, los valores reales podrían ser mayores, pero de la misma forma, la cantidad de energía producida por el sistema también está subvalorada, los valores reales podrían ser extraordinariamente mayores, lo cual no afecta a la proporción de relación entre la energía usada versus la energía producida, este sistema siempre producirá más energía de la que consume. La proporción de esta relación podría estar debajo de los 3%, pero aún en el hipotético caso que este sistema consuma el 50% de su energía producida, esto no lo invalidaría como una máquina de movimiento perpetuo ideal, ya que la energía producida no depende de ninguna otra fuente energética.


Figura Nº 4: Parte de la sección inmóvil de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética


Figura Nº 4: Parte de la sección inmóvil de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM). Vista desde arriba donde se observan las ocho secciones del motor circular de propulsión y detención y vista lateral transversal.

  1. Borde exterior de la estructura circular de soporte (sección inmóvil)
  2. Borde exterior superior de la estructura circular de soporte.
  3. Sección interna, piso donde se alberga a los electroimanes (levitación) y al motor circular (electroimanes de propulsión y detención)
  4. Electroimanes de soporte (levitación)
  5. Electroimanes de soporte (propulsión y frenado)
  6. Sistema de alimentación (cables) que transportan la energía desde el inversor de corriente continua a alterna conectado a baterías o directamente desde una fuente de corriente alterna proveniente de las líneas de distribución.
  7. Generadores colocados entre las secciones para recargar las baterías de la sección levitante.
  8. Cada una de las ocho secciones del motor circular de propulsión y detención de la turbina (resaltadas en dos colores; verde claro y celeste)
  9. Abertura circular que atraviesa toda la sección inmóvil desde arriba hasta abajo para la ubicación del eje de la turbina y el rotor (eje del generador del electricidad)
  10. Electroimanes de soporte (levitación y propulsión) Vista lateral, corte transversal vertical.
  11. Generadores colocados entre las secciones para recargar las baterías de la sección levitante. . Vista lateral, corte transversal vertical.
  12. Estructura de soporte. Vista lateral, corte transversal vertical.
  13. Sistema de alimentación eléctrica de los electroimanes guías y de soporte. Vista lateral, corte transversal vertical.
  14. Electroimanes guías. Vista lateral, corte transversal vertical.
  15. Sección de la abertura circular más ancha donde se albergan los electroimanes guías (aquí se conectan el eje de la turbina con el rotor; eje del generador de electricidad)
  16. Inversor de corriente continua/alterna conectado a las baterías.
  17. Baterías conectadas a las líneas de distribución eléctrica, de esta forma se recargan constantemente.
  18. Sistema de alimentación eléctrica (cables) conectado a las líneas de distribución.
     

En el caso de los trenes MAGLEVs el movimiento es lineal y se ubican los electroimanes de propulsión a lo largo de la vía, el intercambio de los polos de los electroimanes impulsarían un vehículo mediante las fuerzas electromagnéticas de atracción (el vehículo es estirado hacia el frente) o repulsivas (el vehículo es empujado hacia el frente), estas dos fuerzas electromagnéticas es lo que crea la propulsión o el frenado en los vehículos MAGLEVs.

Como el movimiento en la Turbina LPEM es circular, se puede dividir el motor circular de propulsión en secciones, de esta forma el sistema se tornaría redundante, se evitaría tener un solo motor encendido todo el tiempo y se evitará que en caso de averías todo el sistema deje de operar. Cada sección del motor de propulsión puede funcionar cierto tiempo, luego la siguiente sección se activaría y la anterior se desconectaría y así sucesivamente. Esto evitará el gasto de energía en forma de calor, ya que cada sección trabajará un cierto tiempo. En la Figura Nº 3 (ítem 8) la sección de propulsión está dividida en ocho secciones (resaltadas en dos colores; verde claro y celeste), de esta manera cada sección podrá funcionar tres horas por día, luego se desactivaría y entraría en funcionamiento la próxima sección, repitiéndose el proceso hasta completar un período de 24 horas, consiguientemente el proceso comenzará desde el inicio a partir de la primera sección de propulsión.

Electroimanes guías (Figura 3; ítems 14) se dispondrán estratégicamente en ciertas partes de la sección inmóvil para evitar que haya rozamientos entre el eje de la turbina y las paredes internas de la estructura de soporte (sección inmóvil) y asegurar que la sección móvil quede forzadamente centrada.

Una de las características de los electroimanes guías es que se usan en una sola unidad (a diferencia de los electroimanes de levitación que se usan en pares) y se emplea fuerzas electromagnéticas de un solo sentido; de atracción o de repulsión para mantener una separación de cierta distancia entre la sección móvil y la sección inmóvil. Para ello, algún tipo de aleación metálica susceptible a magnetismo deberá ser utilizada en la parte a atraer o repeler por el electroimán.


Figura Nº 5: Sección móvil de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética


Figura Nº 5: Sección móvil de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM). Vista desde abajo donde se observan los electroimanes de soporte (levitación) y vista lateral transversal.

  1. Electroimanes de soporte (estator; encargados de la levitación)
  2. Corte transversal del eje de la turbina.
  3. Borde exterior de la sección móvil
  4. Compartimientos para albergue de las baterías.
  5. Baterías.
  6. Sistema de alimentación (cables) que transportan la energía a los electroimanes de soporte.
  7. Electroimanes de soporte (vista lateral transversal)
  8. Eje de la turbina.
  9. Sección de conexión entre el eje de la turbina y el eje (rotor) del generador de electricidad.
  10. Eje (rotor) del generador de electricidad.
  11. Rotor (bobina) del generador de electricidad.

La sección de compartimientos de baterías (Figura 5; ítem 4) está dividida por secciones y la estructura tiene una forma helicoidal con formas aerodinámicas para disminuir la resistencia al aire lo máximo posible.

Se observa también (Figura 5; ítem 9) la conexión del eje de la turbina con el rotor (eje) del generador de electricidad. Como vemos aquí (Figura 5; ítem 10) el rotor prácticamente colgaría de la sección levitante a través del eje principal que conecta estas dos partes del sistema.

Esta sección del sistema que incluye la turbina (sección levitante) más el eje principal y el rotor del generador de electricidad puede llegar a pesar hasta 15 toneladas, que es el límite de peso que soporta los electroimanes de levitación usando tecnología EMS (Suspensión Electromagnética). En otras palabras, el sistema puede levitar hasta 15 toneladas de peso.


Figura Nº 6: Variación del Montaje de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética


Figura Nº 6: Variación del Montaje de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM) disponiendo de un ángulo de 45º para posicionar los electroimanes de soporte. Vista lateral transversal.

  1. Sección levitante o suspendida donde se albergan a las baterías (sección inmóvil)
  2. Baterías que alimentarán eléctricamente a los electroimanes de soporte (levitación) en la sección levitante.
  3. Sistema de alimentación eléctrica (cables) que suministrarán energía a los electroimanes de soporte en la sección levitante.
  4. Electroimanes de soporte (levitación)
  5. Electroimanes de soporte (levitación, propulsión y detención) en la sección inmóvil.
  6. Eje de la turbina que se conecta al rotor (eje) del generador de electricidad.
  7. Generadores colocados entre las secciones para recargar las baterías de la sección levitante.
  8. Abertura que atraviesa la sección inmóvil desde arriba hacia abajo, aquí se situara centradamente el eje de la turbina que se conectará al rotor (eje) del generador, la separación entre las paredes internas y el eje podrán ser desde 05 a 15 cm, se deberá determinar una distancia máxima segura para evitar rozamientos entre estas dos partes.
  9. Rotor (eje) del generador de electricidad.
  10. Sistema de alimentación eléctrica (cables) que suministrarán energía a los electroimanes de soporte en la sección inmóvil conectado a un inversor de corriente continua/alterna.
  11. Anillos recolectores de la energía producida por el generador de electricidad que transportan la energía a las líneas de distribución.
  12. Generador (alternador o dínamo) de electricidad.
  13. Inversor de corriente continua/alterna conectado a baterías.
  14. Baterías conectadas a las líneas de distribución para su continua recarga.
  15. Sistema de alimentación eléctrica para recarga de las baterías a través de una fuente de corriente alterna o directamente conectado a las líneas de distribución.
  16. Estructura de soporte; sección inmóvil.

En esta disposición de 45º para la ubicación de los electroimanes de soporte (levitación, propulsión y detención) se elimina la necesidad de contar con electroimanes guías. Esta configuración permite mayor estabilidad al ubicar la sección levitante en una posición forzadamente centrada, anulando posibles escapes tangenciales.

En este caso el eje de la turbina va disminuyendo su grosor a medida que avanza hacia abajo donde se conectará con el rotor (eje) del generador de electricidad. Esta configuración permite un mayor agarre y sustentación del rotor. Asimismo permite una mayor estabilidad de la sección levitante y mejor distribución del peso de la estructura móvil.


Figura Nº 7: Variación de la sección levitante de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética


Figura Nº 7: Variación de la sección levitante de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM) con disposición de 45º de los electroimanes de soporte. Vista lateral del corte transversal.

  1. Turbina (sección móvil o levitante); sección que alberga a las baterías.
  2. Baterías que alimentarán eléctricamente a los electroimanes de soporte (levitación) en la sección levitante.
  3. Sistema de alimentación (cables) eléctrica que transporta la energía a los electroimanes de soporte en la sección levitante.
  4. Electroimanes de soporte (tipo estator; para crear la levitación de la sección suspendida) dispuesto en un ángulo de 45º
  5. Conexión entre el eje de la turbina y el rotor (eje) del generador de electricidad.
  6. Eje (rotor) del generador de electricidad.
  7. Rotor (bobina) del generador de electricidad.

La sección de compartimientos de baterías (Figura 7; ítem 1) está dividida por secciones y se podrá disponer de formas aerodinámicas para disminuir la resistencia al aire lo máximo posible.

Se observa (Figura 7; ítems 5 y 6) la conexión del eje de la turbina con el rotor (eje) del generador de electricidad. Como en casos anteriores, el rotor (Figura 7; ítem 7) prácticamente colgaría de la sección levitante a través del eje principal (Figura 7; ítem 6) que conecta estas dos partes del sistema.



Figura Nº 8: Parte de la sección inmóvil de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética con 45º


Figura Nº 8: Parte de la sección inmóvil de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM). Vista desde arriba donde se observan las ocho secciones del motor circular de propulsión y la disposición de 45º en la colocación de los electroimanes detallada por la vista lateral transversal.

  1. Borde exterior de la estructura circular de soporte (sección inmóvil)
  2. Borde exterior superior de la estructura circular de soporte.
  3. Sección interna inclinada a 45º, piso donde se alberga a los electroimanes (levitación) y al motor circular (electroimanes de propulsión y detención)
  4. Electroimanes de soporte (levitación)
  5. Electroimanes de soporte (propulsión) cambiando su polaridad (norte; sur).
  6. Generadores colocados entre las secciones del motor circular para recargar las baterías de la sección levitante a través de los electroimanes de soporte.
  7. Sistema de alimentación (cables) que transportan la energía desde el inversor de corriente continua a alterna conectado a baterías o directamente desde una fuente de corriente alterna proveniente de las líneas de distribución.
  8. Cada una de las ocho secciones del motor circular de propulsión y detención de la turbina (resaltadas en dos colores; verde claro y celeste)
  9. Abertura circular que atraviesa toda la sección inmóvil desde arriba hasta abajo para la ubicación del eje de la turbina y el rotor (eje del generador de electricidad), a medida que avanza hacia abajo su grosor va disminuyendo hasta la conexión con el rotor (eje) del generador de electricidad.
  10. Estructura de soporte; sección inmóvil, vista lateral transversal.
  11. Generadores colocados entre las secciones del motor circular para recargar las baterías de la sección levitante a través de los electroimanes de soporte. Vista lateral, corte transversal.
  12. Electroimanes de soporte (levitación, propulsión y detención), dispuesto a 45º. Vista lateral, corte transversal.
  13. Sistema de alimentación eléctrica de los electroimanes de soporte y de los generadores colocados entre las secciones, vista lateral, corte transversal.
  14. Abertura circular, vista lateral, corte transversal.
  15. Inversor de corriente continua/alterna conectado a las baterías.
  16. Baterías conectadas a las líneas de distribución eléctrica, de esta forma se recargan constantemente.
  17. Sistema de alimentación eléctrica (cables) conectado a las líneas de distribución para la recarga continua de las baterías.

Aquí se observa los detalles de la sección inmóvil o y la disposición de 45º para la ubicación de los electroimanes de soporte (levitación, propulsión y detención).



Figura Nº 9: Variación de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética en forma horizontal.

Figura Nº 9: Variación de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM) en forma horizontal. Vista lateral del corte transversal y vista frontal.
 

  1. Brazo que albergan a electroimanes guías.
  2. Electroimanes guías.
  3. Electroimanes de soporte (levitación, propulsión y detención) en la sección inmóvil.
  4. Sección levitante, móvil y rotativa.
  5. Sección inmóvil, estructura de soporte.
  6. Conexión entre el eje de la turbina y el rotor (eje) del generador de electricidad.
  7. Generador (alternador o dínamo) de electricidad.
  8. Baterías que alimentarán eléctricamente a los electroimanes de soporte (levitación) en la sección levitante.
  9. Electroimanes de soporte (tipo estator; para crear la levitación de la sección suspendida)
  10. Sistema de alimentación (cables) eléctrica que transporta la energía a los electroimanes de soporte en la sección levitante.
  11. Sistema de alimentación (cables) eléctrica que transporta la energía a los electroimanes guías y los de soporte en la sección inmóvil, conectado a un inversor de corriente continua a alterna o directamente a baterías o una fuente de corriente alterna.
  12. Electroimanes guías (encargados de mantener en un lugar fijo el eje de la turbina y evitar posibles rozamientos con la pared interna de la sección inmóvil)
  13. Inversor de corriente continua/alterna conectado a baterías.
  14. Baterías conectadas a una fuente de energía de corriente alterna para recargarlas constantemente.
  15. Anillos recolectores de la energía producida por el generador de electricidad.
  16. Sistema de alimentación eléctrica proveniente de las líneas de distribución para recargar las baterías.
  17. Brazo que albergan a electroimanes guías (Vista frontal)
  18. Electroimanes de soporte (levitación, propulsión y detención) en la sección inmóvil (Vista frontal)
  19. Electroimanes de soporte (tipo estator; para crear la levitación de la sección suspendida) (Vista frontal)
  20. Cada uno de los compartimientos del albergue de las baterías (Vista frontal transversal)
  21. Baterías (Vista frontal transversal)
  22. Sistema de alimentación (cables) eléctrica que transporta la energía a los electroimanes de soporte en la sección levitante (Vista frontal transversal)
  23. Generadores colocados entre las secciones del motor circular para recargar las baterías de la sección levitante a través de los electroimanes de soporte (Vista frontal)
  24. Sección inmóvil, estructura de soporte (Vista frontal)
  25. Eje de la turbina (Vista frontal transversal)

Esta disposición horizontal funcionaría de la misma forma en la posición vertical, exceptuando que deberá estudiarse si es necesario la disposición de los electroimanes guías para centrar horizontalmente el eje, o para evitar posibles contactos entre superficies (sección levitante y sección inmóvil) y/o para mantener a la turbina en un sitio fijo. Hay que tener en cuenta que esta disposición existe la posibilidad de que el estator (constituido por dos imanes permanentes o electroimanes con polaridades contrarias) del generador de electricidad produzca un fuerte campo electromagnético capaz de mantener en suspensión centradamente la bobina (rotor), en otras palabras, el estator cumpliría con la función de los electroimanes guías.



PMS (Permanent Magnetic System) Tecnología de imanes permanentes o Inductrack


Figura Nº 10: Variación de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética usando tecnología de imanes permanentes (Inductrack).

Figura Nº 10: Variación de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM) usando tecnología de imanes permanentes (Inductrack). Vista lateral del corte transversal.
 

  1. Turbina (sección levitante)
  2. Imanes permanentes ubicados a los lados del perímetro circular en la sección levitante.
  3. Imanes permanentes ubicados a lo largo del perímetro circular en la pared interna de la estructura de soporte (sección inmóvil).
  4. Imanes permanentes ubicados debajo de la turbina (sección levitante).
  5. Imanes permanentes ubicados debajo de la turbina (sección inmóvil).
  6. Sistema Eléctrico (corriente inductora).
  7. Sección inmóvil, estructura de soporte.
  8. Abertura circular para ubicación del eje de la turbina.
  9. Eje de la turbina que se conecta al eje (rotor) del generador de electricidad.
  10. Inversor de corriente continua/alterna conectado a las baterías.
  11. Baterías conectadas a una fuente de energía alterna.
  12. Sistema de alimentación eléctrica conectado a las líneas de distribución de energía eléctrica.
  13. Sistema de recolección y transporte de la energía eléctrica producida a las líneas de distribución.
  14. Generador (alternador o dínamo) de electricidad.

Una Turbina LPEM usando tecnología PMS o Inductrack no necesita energía eléctrica para la levitación de la turbina, pues los imanes son permanentes, pero si necesita una fuente de corriente eléctrica alterna para el motor de propulsión, mientras que una Turbina LPEM usando el sistema EMS (Suspensión Electromagnética) necesita energía para activar tanto los electroimanes de levitación como los de propulsión.

En el sistema PMS (Permanent Magnetic System; Sistema de Imanes Permanentes) se alinean los polos similares de modo que opere por fuerzas repulsivas y de tal modo que se cancelan todo magnetismo dirigido hacia el lado opuesto.



Figura Nº 11: Variación de la sección levitante de la Turbina LPEM usando tecnología Inductrack

Figura Nº 11: Variación de la sección levitante de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM) usando tecnología Inductrack. Vista lateral del corte transversal y vista inferior.

  1. Turbina; sección levitante.
  2. Imanes permanentes ubicados a los lados del perímetro circular.
  3. Imanes permanentes ubicados debajo de la turbina.
  4. Eje principal.
  5. Rotor (bobinas) del generador (alternador o dínamo) de electricidad.
  6. Imanes permanentes ubicados a los lados del perímetro circular. Vista desde abajo.
  7. Imanes permanentes ubicados debajo de la turbina. Vista desde abajo.
  8. Eje principal. Vista desde abajo, corte transversal.



Figura Nº 12: Variación de la sección inmóvil de soporte de la Turbina LPEM usando tecnología Inductrack

Figura Nº 12: Variación de la sección inmóvil de soporte de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM) usando tecnología Inductrack. Vista lateral del corte transversal y vista superior.

  1. Sección inmóvil, estructura de soporte.
  2. Imanes permanentes ubicados a lo largo del brazo circular de soporte.
  3. Imanes permanentes ubicados en el piso de la sección de soporte.
  4. Sistema de alimentación eléctrica (corriente inductora) conectado a un inversor de corriente continua/alterna.
  5. Abertura circular para ubicar el eje principal.
  6. Inversor de corriente continua/alterna conectado a las baterías.
  7. Baterías conectadas a las líneas de distribución de energía.
  8. Sistema de alimentación eléctrica conectado a las líneas de distribución de energía.
  9. Generador (alternador o dínamo) de electricidad.
  10. Sistema de recolección y transporte de la energía producida por el generador a las líneas de distribución.
  11. Borde circular externo de los brazos de soporte de la sección inmóvil.
  12. Borde circular externo superior de los brazos de soporte de la sección inmóvil.
  13. Imán permanente inducido por corriente eléctrica; electroimán de propulsión.
  14. Sistema de alimentación eléctrica (corriente inductora).
  15. Abertura circular para ubicación del eje principal.
  16. Imán permanente de soporte (levitación).
  17. Cada una de las secciones del motor de propulsión resaltadas en dos colores; verde claro y celeste.

Figura Nº 13: Variación de la sección móvil de soporte de la Turbina  LPEM usando tecnología EMS contando con líneas de alimentación eléctrica en la sección superior de la turbina

Figura Nº 13: Variación de la sección móvil de soporte de la Turbina de Levitación y Propulsión Electromagnética (Turbina LPEM) usando tecnología EMS contando con líneas de alimentación eléctrica en la sección superior de la turbina. Vista lateral del corte transversal.

  1. Sección móvil, estructura de soporte.
  2. Brazo soporte para alimentación eléctrica para los electroimanes de la sección móvil.
  3. Sistema de alimentación eléctrica de la sección móvil.
  4. Electroimanes de soporte (levitación) de la sección móvil.
  5. Electroimanes de soporte (levitación y propulsión) de la sección inmóvil.
  6. Eje principal.
  7. Electroimanes de soporte (levitación y propulsión) de la sección inmóvil.
  8. Abertura circular para ubicación del eje principal.
  9. Sistema de recolección de electrones para electrificar la parte superior de la turbina.
  10. Sistema de alimentación eléctrica para la sección inmóvil.
  11. Sistema de recolección y transporte de la energía producida por el generador a las líneas de distribución.
  12. Generador (alternador o dínamo) de electricidad.
  13. Inversor de corriente continua a corriente alterna conectado a las baterías.
  14. Baterías.
  15. Sistema de distribución de energía eléctrica.
  16. Cables electrificados que proveen de electricidad a la sección inmóvil para activar los electroimanes de levitación en la parte superior de la turbina. Estos cables forman parte de la red de distribución de la energía producida por la turbina.

En este diseño se eliminan las baterías en la parte superior de la turbina, se alimentará eléctricamente a los electroimanes mediante un brazo de soporte, algo similar a lo que se utiliza para alimentar tranvías y trenes eléctricos. En este caso, existe rozamientos entre superficies pero esto representaría.
 

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