Maglev: el futuro tren de levitación magnética

Los principios tecnológicos de la levitación magnética

Maglev, abreviatura de "SuperconductingMagneticLevitation" (levitación magnética superconductora) en Japón, es un sistema de monorraíl levitado electromagnéticamente, lo que significa que el tren no está en contacto directo con los raíles. A diferencia de los trenes convencionales, levita utilizando principios físicos basados en fuerzas magnéticas. Existen dos tecnologías principales de levitación magnética.

La primera, llamada levitación electromagnética (EMS), utiliza electroimanes en el tren que lo atraen hacia una vía magnéticamente conductora. El tren rodea la vía y los electroimanes fijados a la parte inferior del vehículo apuntan hacia arriba para elevarlo. Esta tecnología permite a los trenes levitar a cualquier velocidad, incluso cuando están parados, pero requiere sofisticados sistemas de retroalimentación para mantener una distancia constante de unos 15 mm respecto a la vía.

La segunda, la levitación electrodinámica (EDS), utiliza electroimanes superconductores o imanes permanentes para crear un campo magnético que induce corrientes en los conductores metálicos de la vía. Es el método utilizado por el SCMaglev japonés, que emplea bobinas superconductoras mantenidas a unos -269°C por un circuito de nitrógeno líquido y helio líquido. Esta tecnología es más estable, pero sólo funciona a partir de cierta velocidad, por lo que requiere ruedas para desplazarse a baja velocidad.

Historia y desarrollo del Maglev: de los primeros experimentos a las líneas comerciales

La historia de los trenes de levitación magnética comenzó a principios del siglo XX. En 1912, el franco-americano Émile Bachelet obtuvo una patente para su "aparato de transmisión de levitación", y en 1914 presentó en Londres el primer modelo de demostración de un tren de levitación magnética. Las investigaciones prosiguieron con el alemán Hermann Kemper, que obtuvo la patente en 1934, pero sus trabajos se vieron interrumpidos por la Segunda Guerra Mundial.

Fue en 1962 cuando Japón se embarcó en una investigación en profundidad sobre el Maglev. En 1977 se construyó una primera línea de prueba en la prefectura de Miyazaki, seguida de una segunda, de casi 50 km, en 1992 en la prefectura de Yamanashi, cerca del monte Fuji. Esta línea permitió realizar numerosas pruebas, estableciendo un primer récord mundial de velocidad de 581 km/h en 2003.

En Alemania, las investigaciones se reanudaron en 1973 en la Universidad Técnica de Brunswick. En 1979, el Transrapid 05 se convirtió en el primer tren de levitación magnética del mundo en transportar pasajeros en una exposición en Hamburgo. Alemania desarrolló entonces una línea de prueba en la región de Emsland en 1984, pero tras el accidente de Lathen en 2006, en el que murieron 23 personas, el proyecto se abandonó definitivamente en 2008.

En 2015, el Maglev japonés estableció un nuevo récord mundial con 603 km/h con pasajeros a bordo, superando el récord del TGV francés (574,8 km/h). Estas prestaciones demuestran el extraordinario potencial de esta tecnología, que sigue evolucionando a pesar de los retos técnicos y económicos.

Estado de la cuestión: líneas de maglev en servicio en todo el mundo

Tras casi sesenta años de investigación y pruebas, sólo un puñado de líneas de levitación magnética están actualmente en servicio comercial en todo el mundo, con una longitud total de unos 74 km. La más famosa es sin duda el Transrapid de Shanghai, un enlace de 30 km entre la ciudad y el aeropuerto inaugurado en enero de 2004. Con una velocidad máxima de 431 km/h, este tren recorre la distancia en sólo 7 minutos y 20 segundos, lo que lo convierte en el primer y único tren de levitación magnética de alta velocidad en uso comercial regular.

En Japón, la línea Linimo, de 8,9 km de longitud en Aichi, entró en servicio en 2005. Con una velocidad máxima de 100 km/h, ofrece una solución innovadora de transporte urbano, pero está muy por debajo de las prestaciones del Transrapid chino.

Corea del Sur también cuenta con dos líneas de Maglev: una de un kilómetro hasta el recinto ferial de Daejeon y, desde 2016, otra de 6,1 km que une la estación de Yongyu con el aeropuerto de Incheon.

Además del Transrapid de Shanghái, China ha desarrollado otras líneas de levitación magnética. La línea exprés de levitación magnética de Changsha, en servicio desde 2016, une la estación de Changsha-Sud con el aeropuerto internacional de Changsha-Huanghua a lo largo de 18,6 km. Más recientemente, la línea S1 del metro de Pekín recorre 10,2 km en el oeste de la capital china desde 2017.

Aunque limitados en número, estos proyectos demuestran la viabilidad comercial de esta tecnología, sobre todo para enlaces entre aeropuertos y centros urbanos o aplicaciones de transporte urbano.

Proyectos futuros: China, Japón y otras iniciativas internacionales

El proyecto más ambicioso actualmente en desarrollo es sin duda la línea Shinkansen Chūō en Japón. Este proyecto unirá Tokio-Nagoya (286 km) en 40 minutos, a una velocidad comercial de 505 km/h. Las obras están en marcha y la inauguración, prevista inicialmente para 2027, se ha pospuesto hasta 2034. A continuación, la línea se ampliará hasta Osaka en 2037, lo que permitirá recorrer los 438 km entre Tokio y Osaka en sólo 1 hora 07 minutos.

Este tren Maglev dará servicio a las estaciones de Shinagawa (Tokio), Kofu, el sur de los Alpes japoneses, Nagoya, Nara y Osaka. Este titánico proyecto, que será subterráneo en un 80%, representa una colosal inversión de más de 70.000 millones de euros. Aliviará al ya saturado Tokaido Shinkansen convencional.

China también tiene grandes ambiciones para el Maglev. En su plan de transportes 2023-2035, el municipio de Guangzhou ha anunciado varias líneas de Maglev de larga distancia, sobre todo entre Guangzhou y Pekín (3,5 horas de viaje frente a las 7,5 horas actuales) y entre Guangzhou y Shanghai (3 horas frente a las 7 horas actuales). Se espera que estos trenes circulen a velocidades de al menos 600 km/h. China ha realizado incluso una prueba en túnel alcanzando velocidades de 1.000 km/h en un tramo de 2 kilómetros.

Hay otras iniciativas en marcha en todo el mundo. Desde 2017, la empresa polaca Nevomo desarrolla una tecnología para adaptar las vías convencionales a la levitación magnética. Su sistema "MagRail" podría permitir alcanzar velocidades de 550 km/h en las líneas de TGV existentes. En septiembre de 2023 se realizó una primera prueba con éxito y en marzo del mismo año se firmó un acuerdo de colaboración con la SNCF para evaluar esta tecnología.

En Estados Unidos, JR Central y Northeast Maglev trabajan en el proyecto de una línea entre Washington D.C. y Nueva York, cuyo primer tramo entre D.C. y Baltimore se estima en 10.000 millones de dólares. De construirse, el tren reduciría el tiempo de viaje entre estas dos ciudades de tres a una hora.

Ventajas e inconvenientes del Maglev frente a los trenes convencionales

Los trenes de levitación magnética presentan una serie de ventajas significativas frente a los trenes convencionales. En primer lugar, la ausencia de contacto físico entre el tren y la vía elimina la resistencia a la rodadura, lo que permite alcanzar velocidades mucho mayores. Esta tecnología también ofrece una mejor aceleración y la capacidad de superar pendientes más pronunciadas (hasta el 40‰), lo que limita el número de túneles y estructuras de ingeniería necesarias.

En cuanto a la seguridad, el riesgo de descarrilamiento es casi nulo en construcciones como el Transrapid, gracias al sistema por el que el tren envuelve la vía. El confort de los pasajeros también mejora, con menos vibraciones y ruido. De hecho, como la principal fuente de ruido procede del aire desplazado y no del contacto de las ruedas con los raíles, los trenes de Maglev suelen ser más silenciosos que un tren convencional a velocidad equivalente.

En términos de mantenimiento, las vías de levitación magnética requieren menos mantenimiento que los raíles convencionales, que están sujetos a un desgaste mecánico considerable, especialmente a altas velocidades. El mantenimiento de los vehículos también es reducido y se basa en las horas de funcionamiento y no en la velocidad o la distancia recorrida.

Sin embargo, esta tecnología también presenta importantes inconvenientes. El más crítico es la incompatibilidad con las redes ferroviarias existentes: un tren Maglev requiere una infraestructura específica y no puede utilizar las vías convencionales, a diferencia de los trenes de alta velocidad, que pueden circular por la red convencional, incluso a velocidad reducida.

El coste de las infraestructuras es muy elevado, sobre todo en el caso de los sistemas de levitación electrodinámica que utilizan imanes superconductores caros. El consumo de energía también es importante, sobre todo a baja velocidad, donde la levitación puede consumir hasta un 15% más de energía que un sistema de metro o tren ligero.

Por último, algunos sistemas Maglev, sobre todo el japonés SCMaglev, generan potentes campos magnéticos que podrían afectar a personas con marcapasos o soportes de almacenamiento magnético, lo que hace necesario el uso de blindaje magnético.

Los retos económicos y técnicos de la implantación del Maglev

La introducción a gran escala de los trenes Maglev se enfrenta a una serie de retos importantes, el primero de los cuales es sin duda el coste prohibitivo de la infraestructura. El proyecto japonés Chuo Shinkansen ilustra perfectamente este problema: estimado inicialmente en 5,52 billones de yenes (42.500 millones de euros) para el tramo Tokio-Nagoya, el coste ya se ha reevaluado en 7,04 billones de yenes (70.000 millones de euros). Estas colosales inversiones son difíciles de justificar económicamente, sobre todo en un contexto post-pandémico en el que las necesidades de los viajes de negocios podrían modificarse permanentemente.

Además, existen importantes limitaciones técnicas. Las líneas de maglev requieren trazados extremadamente rectos con radios de curva muy amplios para mantener altas velocidades. En el caso del proyecto japonés, esto significa que el 86% de la línea Tokio-Nagoya será subterránea, con estaciones situadas hasta 40 metros bajo tierra, lo que añade costes y desafíos técnicos.

El consumo de energía es otro reto importante. Según algunas estimaciones, el Maglev japonés consumirá entre tres y cinco veces más energía que el Shinkansen convencional, lo que plantea interrogantes en el contexto de la transición energética. En horas punta, la línea Chuo Shinkansen necesitaría 270.000 kW de electricidad para una velocidad máxima de viaje sólo 1,7 veces superior a la de los trenes Shinkansen ordinarios.

Las limitaciones medioambientales también son motivo de preocupación. En Japón, la construcción de túneles para el Maglev suscita preocupación por el flujo de aguas subterráneas. El ejemplo de la prefectura de Shizuoka es revelador: las autoridades locales se oponen al proyecto porque un túnel podría reducir el caudal del río Oigawa en dos toneladas de agua por segundo, amenazando la agricultura local.

Por último, laaceptabilidad social de estos proyectos no está garantizada. En Japón, muchos residentes se están viendo obligados a trasladarse para dejar paso al nuevo tren. En Sagamihara, en la prefectura de Kanagawa, el 85% de los residentes interrogados se declararon contrarios al proyecto, a pesar de las compensaciones ofrecidas.

Perspectivas de futuro: tubos de vacío y tecnologías de nueva generación

El futuro de los trenes de levitación magnética podría pasar por innovaciones aún más revolucionarias, como los tubos de vacío. Esta tecnología, propuesta en particular por el extinto proyecto Swissmetro y retomada en el concepto Hyperloop popularizado por Elon Musk, consiste en hacer circular trenes Maglev en túneles donde el aire se evacua parcialmente, reduciendo drásticamente la resistencia aerodinámica que representa el principal límite a las velocidades superiores a 150 km/h.

China está a la vanguardia de estos avances con su proyecto Hyperloop Maglev. En agosto de 2024, el país completó con éxito una prueba clave en un tubo de baja presión en Datong, validando la integración de los sistemas. El ambicioso objetivo es reducir el trayecto Pekín-Shanghai a sólo 90 minutos, lo que requeriría velocidades muy superiores a los 1.000 km/h.

Otras innovaciones son los imanes superconductores de "alta temperatura". El tren japonés SCMaglev ha superado con éxito las pruebas con superconductividad a -196 °C (la temperatura del nitrógeno líquido), más fácil de mantener que los -270 °C de los imanes superconductores convencionales. Estos avances podrían reducir considerablemente los costes de explotación.

También se está avanzando mucho en la tecnología de imanes permanentes. El "Red Rail" chino, probado en la provincia de Jiangxi, utiliza minerales raros que crean imanes con una fuerza de repulsión constante. Esta innovación permite la levitación sin necesidad de electricidad, lo que reduce drásticamente el consumo de energía. Gracias a sus recursos mineros, China produce el 80% de estos imanes "permanentes".

Otro avance prometedor es la integración dela inteligencia artificial para gestionar el control de los trenes. China planea hacer funcionar Red Rail sin intervención humana, con la IA gestionando todas las operaciones, mejorando potencialmente la seguridad y la eficiencia del sistema.

Por último, enfoques híbridos como el de Nevomo pretenden crear tecnologías que permitan una transición gradual a la levitación magnética. Su sistema "MagRail Booster" permite modernizar los vagones existentes añadiendo asistencia electromagnética para la aceleración, sin necesidad de una levitación completa.

Para explorar más a fondo el fascinante mundo de los trenes de levitación magnética, puede visitar el Museo Lineal, cerca de Yamanashi (Japón), accesible a través de http://linear-museum.pref.yamanashi.jp/english/index.html. Esta visita le permitirá conocer en profundidad esta revolucionaria tecnología que, a pesar de sus dificultades, podría transformar radicalmente la forma en que viajamos en el siglo XXI.