Ciência - Trem que flutua pode ser opção para o transporte urbano no Brasil

O nome MagLev Cobra até pode lembrar um filme de ficção científica. MagLev é a sigla para Magnetic Levitation Transport, ou Transporte por Levitação Magnética, em português. Já MagLev Cobra é o primeiro trem brasileiro de levitação magnética que está sendo desenvolvido na UFRJ (Universidade Federal do Rio de Janeiro) pelo Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa em Engenharia (Coppe) e pela Escola Politécnica por meio do Laboratório de Aplicações de Supercondutores (Lasup).  

Direto ao ponto: Ficha-resumo

Com o crescimento dos centros urbanos, o aumento dos congestionamentos de veículos e da poluição causada por eles, opções como o MagLev Cobra são vistas como soluções alternativas de transporte em grandes metrópoles.

No caso deste novo trem, seus criadores argumentam que ele apresenta três pontos positivos: é veloz (pode alcançar 400km/h ligando cidades; o trajeto Rio de Janeiro-São Paulo poderia ser feito em até 50 minutos), não polui e o custo é mais barato do que construir uma linha de metrô subterrânea.

A construção de uma linha de metrô no Rio de Janeiro, por exemlo, é avaliada em cerca de R$ 100 milhões por quilômetro, o quilômetro da obra de um trem por levitação magnética custaria cerca de R$ 33 milhões. Na construção da Linha 4 do Metrô de São Paulo foram gastos mais de R$ 180 milhões/km – a justificativa são os custos de perfuração de túneis, a construção de estações subterrâneas e as desapropriações.

O projeto do MagLev, que está sendo testado no Coppe -- o primeiro de levitação da América Latina--, foi orçado em R$ 4 milhões. O protótipo tem capacidade para levar 30 passageiros em quatro módulos e vai operar em uma linha que liga dois centros de tecnologia no próprio campus da UFRJ, numa distância de 200 metros. Após a fase de testes, o trajeto será ampliado para 4,5km dentro da Cidade Universitária. A previsão é que o veículo entre em operação ainda em 2014 e que em alguns anos, o sistema possa ser expandido.

O MagLev brasileiro ainda é um projeto experimental e sua aplicação no transporte público necessita de investimentos do governo.  

Os supertrens no mundo

A ideia de usar trens que levitam no transporte urbano não é recente. Entre os primeiros que pensaram no tema estão os cientistas Gordon T. Danby e James R. Powell, do Laboratório Nacional de Brookhaven, em Nova York (EUA). Nos anos 1960 eles propuseram o uso de bobinas supercondutoras para produzir um campo magnético que levitasse os trens. Nos anos 1970 e 1980 foram construídos os primeiros protótipos do MagLev na Alemanha e no Japão.

Hoje, Alemanha, Japão, China e Coreia do Sul investem em projetos como esse.  Os modelos em uso trabalham com três tecnologias de levitação: a eletromagnética, que desde 2003 liga o Aeroporto Internacional de Xangai, na China, ao centro da cidade; a eletrodinâmica, usada pelos japoneses e que detém o recorde de velocidade de trens com a marca de 581 km/h (nesse caso, o trem se movimenta nos trilhos e, após atingir determinada velocidade, passa a flutuar); e a magnética, usada no projeto da UFRJ.

O MagLev de Xangai é o único trem deste modelo a operar comercialmente no mundo. O percurso de aproximadamente 30 km é feito em 7 minutos e 20 segundos, a uma velocidade de 431 km/h. Construído em dois anos e meio a um custo de US$ 1,33 bilhões, o MagLev chinês é alvo de críticas devido ao seu percurso reduzido, que acaba não beneficiando tanto os moradores locais.

Da China também vem outra novidade: o Super MagLev, que pode atingir velocidades de até 804 km/h. O trem ainda está em fase de testes e não tem previsão para entrar em operação. No Japão, a Central Japan Railway trabalha num projeto para construir um trem de levitação magnética capaz de chegar a 600 km/h. A ideia é colocá-lo em operação em 2027.

Embora apresente muitas vantagens, a baixa incidência de fornecedores nacionais para produzir elementos críticos do projeto, como criostatos e superimãs, a falta de estudos mais aprofundados sobre o tema e a necessidade de um investimento alto para o início das operações, são fatores que fazem com que nenhum país, exceto a China, tenha colocado esse modelo de transporte para operar comercialmente.

Como funciona o transporte por levitação magnética

O MagLevs não devem ser confundidos com os trens-bala que circulam no Japão e na Europa. Ao contrário destes, que operam com motores elétricos e rodas comuns e podem atingir uma velocidade de até 300 km/h, o trem por levitação magnética não precisa de rodas, motor e pode alcançar até 500 km/h.

Os três componentes básicos dos MagLevs são os ímãs, a eletricidade e trilhos. Essa tecnologia utiliza os princípios básicos da lei de Faraday-Lenz, na qual a variação do campo magnético é capaz de gerar uma corrente elétrica induzida em um fio condutor mesmo que ele não esteja conectado a nenhuma fonte de energia. Isso, graças ao movimento de um eletroímã dentro de uma bobina (fio enrolado em forma cilíndrica). O fenômeno é conhecido como indução magnética.  

Os componentes Maglev: O “corpo” do MagLev contém eletroímãs e é montado sobre um trilho. Esse trilho, também chamado de linha guia, abriga os ímãs necessários para a levitação e os ímãs-guias (que orientam a direção do trem). Nas laterais do vagão e nos trilhos estão localizadas as bobinas magnéticas condutoras e, na base do trem, estão duas cerâmicas supercondutoras e o criostato, o tanque que armazena nitrogênio refrigerado. 

Como o veículo levita e se movimenta? O MagLev utiliza eletroímãs e materiais supercondutores para gerar um circuito eletromagnético que vai levitar o trem e mantê-lo na linha. De maneira simplificada, a ideia é que o mesmo efeito físico que faz um pequeno bloco de cerâmica levitar sobre um imã pode fazer um trem deslizar.

O trem de levitação magnética transita numa linha guia elevada sobre o chão, composta por ímãs, e é propulsionado pelas forças atrativas e repulsivas do magnetismo através de supercondutores de temperatura crítica (aquela na qual a resistência elétrica é igual a zero), atingida quando os supercondutores são resfriados pelo nitrogênio líquido.

Em contato com a base de imã, os supercondutores ganham propriedades magnéticas que fazem vagões inteiros levitar entre 1 a 10 cm sobre a linha guia. A lógica é: basta resfriar os supercondutores para que o trem levite. Com o trem flutuando sobre uma série de ímãs com polos negativos e positivos, a corrente elétrica faz com que um polo seja atraído pelo próximo enquanto sofre uma repulsa do anterior. Assim, o trem se move flutuando sobre os trilhos. Para pará-lo, basta que a corrente eletromagnética seja invertida.

Os supercondutores de alta temperatura crítica, caso de metais e materiais cerâmicos, têm papel fundamental neste processo. Nessa temperatura, esses materiais não apresentam resistência elétrica e passam a transmitir grandes quantidades de corrente elétrica por longos períodos sem perder energia na forma de calor. É dessa forma que a “energia” que mantém os trens MagLev em movimento é gerada.

Outras soluções de transporte sob trilhos no Brasil 

Grandes cidades brasileiras já apostam em outros dois modelos de transporte para enfrentar o problema da mobilidade urbana: o aeromóvel e o monotrilho. O primeiro é um transporte automatizado que opera em uma via elevada e não tem motor, ou seja, é movido a ar. Seu funcionamento é simples: grandes ventiladores elétricos insuflam o ar que bate em placas de cerca de um metro quadrado embaixo do trem funcionando como uma espécie de barco a vela invertido.

O primeiro aeromóvel entrou em operação comercial no Brasil em 2014 e interliga a Estação Aeroporto do metrô ao Terminal 1 do Aeroporto Internacional Salgado Filho, em Porto Alegre (RS). O trajeto de 814 metros, com duas estações de embarque, é percorrido em dois minutos e custa R$ 1,70. A linha conta com dois veículos -- um com capacidade para 150 passageiros, outro para 300. O custo da obra foi de R$ 37 milhões.

Já o monotrilho é um sistema de transporte coletivo composto por trens que trafegam com pneus de borracha em via elevada. Movido a eletricidade, opera sem condutor e viaja a uma velocidade de até 80km/h.

O projeto do monotrilho em São Paulo visa ser o maior do mundo. Com previsão de entrega do trecho da Linha 15 Prata para 2015, e os outros dois trechos até 2016, a cidade pode ultrapassar os 60 quilômetros de extensão de monotrilhos.

A principal vantagem do monotrilho é custar menos que o metrô. Cada quilômetro suspenso sai por cerca de R$ 150 milhões. Construir a mesma distância debaixo de terra custa em média R$ 400 milhões. O sistema já opera em diversos países como Alemanha, Austrália, China, Emirados Árabes, Estados Unidos, Inglaterra, Japão, Malásia, Rússia e Singapura.

Atualmente, o maior monotrilho do mundo está localizado em Chongqing, na região centro-oeste da China. Lá, duas linhas operam, sendo uma com 16,5 km e outra com 39,1 km, a maior do mundo.