Sistematización del diseño de dispositivos de levitación superconductora por efecto Meissner

Abstract

Esta tesis doctoral aporta un esquema sistemático para el diseño de dispositivos de levitación magnética superconductora por efecto Meissner. Partiendo de la expresión propuesta recientemente por Pérez-Díaz y García-Prada (PDGP) en este trabajo se demuestra que la aplicabilidad de dicha expresión es general y se deriva de las ecuaciones de Maxwell y London. Esta expresión, aunque deducida en el caso de exclusión total de campo magnético o estado Meissner, permite también tratar casos de penetración parcial de campo magnético o estado mixto superponiendo a la fuerza Meissner la fuerza que ejerce la imanación del propio superconductor. Además y no menos importante, se realiza una interpretación geométrica de la expresión citada que permite demostrar que el factor de ganancia mecánica del sistema es igual a 2 de forma local y no sólo global. Esto permite también interpretar la estabilidad de algunos sistemas de levitación Meissner orientando así sobre su diseño.Finalmente, se calculan casos de geometrías específicas y de posible aplicación mecánica. En concreto se calculan las fuerzas que aparecen en el caso de un imán permanente en el interior de un cilindro de interesantes aplicaciones mecánicas. Para realizar los cálculos se emplea el programa MAPLE v11. Como conclusiones de este trabajo tenemos pues: 1. La expresión PDGP, así validada, es aplicable para el cálculo por elementos finitos de cualquier geometría con la precisión que se desee. 2. Se dispone, así, de una herramienta precisa de cálculo y de un criterio de diseño basado en la interpretación geométrica. 3. Se determina las leyes de la mecánica de un imán en el interior de un cilindro definiendo así las disposiciones óptimas para determinados usos mecánicos.