Um veículo para transporte de passageiros, flutuando como um ‘tapete mágico’, sem a necessidade de rodas ou de qualquer outra forma de contato com o solo, tornou-se possível com os avanços tecnológicos de hoje. Esse tipo de veículo emprega a chamada levitação magnética, mais conhecida pela sigla, em inglês, MagLev. Com essa tecnologia, o transporte fica mais silencioso; o consumo energético e a poluição atmosférica são menores e velocidades e acelerações maiores do que os produzidos por trens convencionais; e o desgaste com atrito mecânico é inexistente. Mais uma vantagem: a baixa interferência com obras civis de implantação quando comparada a sistemas que usam rodas e trilhos.

Na tecnologia MagLev, forças magnéticas – as mesmas que conhecemos ao brincarmos com ímãs – permitem vencer a ação da gravidade e promover o fascinante estado de levitação. Naturalmente, controlar essas forças para transformar uma possibilidade tecnológica em um equipamento de uso corriqueiro, vencendo dificuldades de ordem industrial e econômica, não é tarefa trivial e exige o trabalho de engenheiros, técnicos, físicos, arquitetos, economistas, desenhistas industriais etc. Afinal, nas sábias palavras do engenheiro anglo-australiano Alec Broers (lorde Broers), a “tecnologia, por necessidade, deve ser factível e economicamente viável. Para a ciência, a descoberta é suficiente”.

Grupos de levitação

As técnicas MagLev promissoras para aplicações em transporte de massa podem ser divididas em três grupos. O primeiro deles é a chamada levitação eletrodinâmica, que necessita do movimento de um campo magnético nas proximidades de um material condutor de eletricidade.

A levitação eletrodinâmica está baseada no fato de que, se um material magnético fizer um movimento relativo a uma lâmina condutora (e.g., alumínio), correntes elétricas serão induzidas no condutor. Essas correntes, por sua vez, gerarão outro campo magnético, o qual, com base em uma lei da física (lei de Lenz), irá se opor à variação do campo criado pelo material magnético.

A interação entre esses dois campos gerará uma força repulsiva no material magnético. Essa força aumenta com a velocidade de deslocamento do veículo e é a responsável pela levitação. O sistema, se convenientemente ajustado, apresenta comportamento estável, sem precisar de controle, mas necessita de rodas de apoio nas baixas velocidades.

Calcado nesse princípio, o JR-MagLev, proposta japonesa de trem de levitação, já conta, desde 1997, para demonstração e testes, com uma linha dupla, de início com 18,4 km e, posteriormente, estendida para 42,8 km, em Yamanashi, entre Tóquio e Osaka. O veículo atingiu, em abril de 2015, a velocidade de 603 km/h – recorde mundial para essa categoria de transporte.

O Japão planeja prolongar essa linha – que, por enquanto, não opera comercialmente –, para substituir o Shinkansen (sistema com rodas e trilhos), que liga essas duas cidades. Isso será feito em duas etapas: Tóquio-Nagoia, em 2027; e Nagoia-Osaka, em 2045.

Três métodos de levitação magnética empregados em veículos MagLev e suas respectivas forças. Em A, levitação eletrodinâmica. Em B, eletromagnética. Em C, supercondutora. (imagem cedida pelo autor)

O segundo grupo é a chamada levitação eletromagnética, usada no Transrapid, proposta alemã de trem de levitação, implantada comercialmente, desde 2003, em uma conexão de 30 km, em linha dupla, em Xangai (China), entre o aeroporto internacional da cidade e um distrito financeiro perto dela. A Alemanha também operou uma linha singela de demonstração e teste, com 30 km de extensão, em Emsland.

Essa tecnologia explora a força de atração que um eletroímã exerce sobre um material ferromagnético – ou seja, aquele que é atraído por um ímã. A estabilização do veículo, nesse caso, só é possível com um sistema de controle devidamente sintonizado, para manter a altura de levitação próximo de 1 cm.

Grande diferencial

O terceiro e último grupo é o da levitação supercondutora, baseada em uma propriedade (diamagnetismo) presente nos supercondutores (materiais que conduzem eletricidade sem perda de calor): a ‘expulsão’ do campo magnético de seu interior – portanto, é o comportamento oposto ao dos materiais ferromagnéticos.

Richard M. Stephan
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa de Engenharia (Coppe) e Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro