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Scanned with Camscanner Scanned with CamScanner Scanned with CamScanner Scanned with CamScanner LOGÍSTICA DEL FUTURO: HYPERLOOP Autor: Augustin Acedo-Rico, Catalina. Directora: García Carasusan, Brígida. Entidad Colaboradora: ICAI – Universidad Pontificia Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO El presente documento es una breve porcentaje que supone cada tipo de vehículo descripción del Trabajo de Fin de Máster respecto al global del transporte en la UE. realizado por Catalina Augustin Acedo-Rico, alumna de la Universidad Pontificia de Comillas (I.C.A.I.) y dirigido por Brígida García Carasusan ingeniero industrial por la Universidad de Málaga. Palabras clave: Hyperloop, levitación magnética, motor lineal, energía fotovoltaica. I. INTRODUCCIÓN l incremento del tráfico provoca pérdidas económicas en la productividad, Figura 1. Emisiones de CO2 originadas por el transporte en la UE en 2016. Fuente: AEMA. E accidentes y contaminación atmosférica. El alto nivel de congestión de las carreteras es un El 80% de la población está expuesta a niveles de factor que afecta a la salud pública. contaminación superiores a los establecidos por la Según el informe Road Tech publicado por Organización Mundial de la Salud (WHO, por sus Abertis en colaboración con la Unidad de siglas en inglés). Esto ha causado sólo en la UE Inteligencia Economista (EIU, por sus siglas en 450.000 muertes prematuras en 2013 debidas inglés) se espera que el número de vehículos se principalmente a ataques al corazón y cuadruplique para 2050 llegando a los 4 mil enfermedades respiratorias. Incurriendo en un millones. Actualmente el 54% de la población vive costo para las economías de la región de 1,4 mil en grandes ciudades siendo el transporte urbano millones de dólares anuales. privado responsable del 22% de las emisiones de Dado que el transporte es uno de los principales CO2. Si se cumplen las expectativas, para 2050, causantes de la contaminación en la actualidad la estos valores podrían aumentar hasta llegar al 66% búsqueda de métodos de transporte alternativos a de la población viviendo en las ciudades y siendo los vehículos propulsados con combustibles fósiles el transporte privado el responsable del 30% de las es uno de los temas en que más se está invirtiendo emisiones de CO2 [1]. La Figura 1 muestra el en los últimos años. Los OEM´s1 se esfuerzan en diseñar y 3. Información diseño planta fotovoltaica: comercializar modelos de vehículo híbrido y PVGIS (Photovoltaic Geographical eléctrico además de considerar la sustitución total Information System). de los vehículos de combustión de su portfolio en los próximos años. Sin embargo, aunque se está III. RESULTADOS investigando la manera de hacer frente al llamado range anxiety2 la realidad es que las baterías Los resultados obtenidos en el desarrollo del continúan ofreciendo una capacidad limitada. Por proyecto se dividen en diferentes secciones. ello, los vehículos eléctricos están teniendo éxito A. Estado del arte para su uso en entornos urbanos mediante su implementación en nuevos modelos de negocio de El concepto de Hyperloop surge por primera vez carsharing (Car2Go, Zity, Emov…) motosharing y en el documento Hyperloop Alpha publicado por la scootersharing (eCooltra, Flash, Lime…). empresa SpaceX en 2013 [2]. Sin embargo, no es la primera vez que se considera un sistema similar. Hyperloop se plantea como una alternativa para En 1910, Robert Goddart, ingeniero el transporte de mercancías y personas en los estadounidense considerado uno de los creadores trayectos de distancia media/larga realizados del primer cohete, ya había planteado un sistema actualmente por aviones, coches, trenes y barcos. cuyo fundamento se basaba en el vacío de los Consiste en tubos en condiciones de baja presión tubos y la levitación magnética. que permiten la circulación de cápsulas que levitan a una velocidad de hasta 1.000 km/h. Elon Musk, físico y empresario fundador de las empresas Tesla y Space X ha sido uno de los II. METODOLOGÍA principales precursores de Hyperloop en los El alcance del proyecto contempla el estado del últimos años. Junto a su empresa SpaceX arte de la tecnología y el análisis de los sectores descartan la viabilidad técnica y económica de que puede Hyperloop revolucionar, entre ellos, el generar un vacío absoluto en un sistema como el transporte de personas y el transporte de mencionado y plantea la utilización de tubos a baja mercancías. presión en lugar de al vacío, bautizando el concepto como Hyperloop. Adicionalmente se recaba información sobre las principales empresas que están desarrollando la Para fomentar y acelerar el proceso de diseño e tecnología, así como las oportunidades y retos implantación de Hyperloop, la empresa SpaceX para los distintos sectores que conforman el anunció el 15 de junio de 2015 el patrocinio de una ecosistema de Hyperloop. Por último, se realiza competición llamada SpaceX Hyperloop POD una propuesta para llevar a cabo la alimentación Competition, de ahora en adelante SXHPC, en la del sistema mediante la utilización de energía cual invitaban a grupos universitarios y no fotovoltaica. universitarios a nivel mundial a proponer diseños para las cápsulas de este sistema. A raíz de las Para conseguir alcanzar dichos objetivos se han sucesivas ediciones de la SXHPC surgen la mayoría utilizado las siguientes plataformas: de las empresas que actualmente se encuentran 1. Información de empresas: CBInsights y desarrollando la tecnología. Tracxn. Hyperloop puede considerarse un híbrido entre 2. Búsqueda y análisis de propiedad tren y avión. Circula a nivel de corteza terrestre, intelectual: Espacenet y Derwent. como un tren, pero a velocidad similar a la del avión. Es decir, gracias a la levitación magnética y 1 Original Equipment Manufacturer. 2 Expresión utilizada para hacer referencia a la preocupación por la autonomía de los vehículos eléctricos. a las condiciones de baja presión de los tubos, pretende convertirse en el método de transporte VÍA terrestre más veloz. La Figura 2 muestra una AIRE comparativa de distintos modelos de tren de alta POD velocidad con sus respectivas velocidades medias SISTEMA DE LEVITACIÓN y máximas. EMS Electroimanes MAGNÉTICA ACTIVA – Superconductores EDS PASIVA – Imanes Permanentes Figura 3. Resumen sistema de levitación. Fuente: Elaboración propia. La utilización de aire comprimido para la levitación de las cápsulas fue propuesta conceptualmente por Elon Musk y su empresa SpaceX en el documento Hyperloop Alpha. Sin Figura 2. Comparativa trenes de alta velocidad. Fuente: GoEuro. embargo, ha terminado descartándose debido a que el almacenamiento de aire comprimido en las Actualmente el tren japonés Maglev ostenta el cápsulas podría comprometer la seguridad de los record de velocidad (603 km/h). Hyperloop se pasajeros, limitaría el alcance de las vainas y a que plantea como una versión mejorada de este tipo carece de sentido inyectar aire en un sistema que de tren. Al circular dentro de tubos en condiciones se basa en tubos en condiciones de vacío. de baja presión permitiría no solo alcanzar velocidades superiores si no también hacerlo de La levitación magnética se consigue mediante la una manera más eficiente. interacción de campos magnéticos que dan lugar a fuerzas de atracción o de repulsión en función del B. Tecnología de Hyperloop sistema que se utilice: (i) suspensión [3] La tecnología de Hyperloop se compone de electromagnética conocida como EMS, por sus varios sistemas que permiten la levitación y el siglas en inglés o (ii) suspensión electrodinámica movimiento de las cápsulas, también conocidas también conocida como EDS. La principal como vainas, vagones o pods, de manera diferencia entre un sistema EMS y un EDS es que, autónoma dentro de los tubos de vacío. A en el primero, la levitación del tren es producida continuación se resume la tecnología detrás de por la atracción entre los electroimanes colocados cada uno de estos sistemas. en el vehículo y la vía, mientras que en el segundo la levitación se consigue gracias a las fuerzas de De manera genérica existen dos alternativas para repulsión generadas entre los imanes conseguir levitación: (i) mediante la utilización de permanentes o superconductores del vagón y la aire y (ii) levitación basada en el principio de vía. magnetismo. La siguiente figura muestra un resumen de las alternativas que se van a explicar a La principal ventaja de los sistemas de levitación continuación. activa (electroimanes, y superconductores) es la capacidad de levitar las vainas incluso en parado. La principal desventaja es la dependencia energética. Por su parte, para la levitación con imanes permanentes es necesaria la existencia de una velocidad relativa inicial con respecto a las vías y la instalación de ruedas para soportar el rotativo convencional el cual es cortado y movimiento en las velocidades inferiores a la desenrollado tal y como muestra la Figura 5. velocidad de despegue, así como un escudo magnético para la protección de los pasajeros frente al campo magnético generado por los imanes. La elección del tipo de sistema de levitación Figura 5. Esquema constructivo motor lineal. Fuente: Motion magnética a utilizar (electroimanes, Control. superconductor o imanes permanentes) así como Al igual que el motor rotativo, consta de una la cantidad y su disposición en la vaina y vía forman parte fija y una parte móvil, que son las vías y el parte de los parámetros de diseño de las distintas pod respectivamente. Sin embargo, el movimiento empresas desarrolladoras o equipos que se que produce este tipo de motor no es de rotación presentan anualmente a la SXHPC. Estos si no de traslación lineal. En función de las parámetros se obtienen mediante el características constructivas y de electrificación planteamiento de ecuaciones de magnetismo y se tanto de la vía como del pod se pueden distinguir resuelven utilizando softwares matemáticos y de dos tipos de motor lineal: LIM (Linear Induction diseño que permiten calcular y comprobar las Motor) y LSM (Linear Synchronous Motor). El hipótesis en un proceso iterativo. primero se utiliza en los trenes de baja o media El sistema de estabilización está muy ligado al velocidad y el segundo en trenes de alta velocidad de levitación pues se utilizan los mismos como el Maglev, Transrapid o Hyperloop.
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