Inspección y Mantenimiento de Vías Férreas

Inspecciones de vía a pie

• Se realizan inspecciones puntuales a pie para examinar elementos específicos o realizar un seguimiento general.
• El objetivo es obtener información actualizada sobre el elemento o tramo de vía en cuestión.

Análisis de informaciones y necesidad de actuación

• Se analizan los datos de auscultaciones e inspecciones para determinar la necesidad de intervenciones con maquinaria pesada
• Se realizan trabajos para restituir la geometría de la vía, tanto en planta como en alzado.
• Es importante planificar este tipo de intervenciones y realizarlas en las bandas de mantenimiento, a menos que se trate de defectos urgentes.

Gestión del mantenimiento

• El mantenimiento de infraestructura y superestructura se planifica, programa y realiza en condiciones de total seguridad
• Se interrumpe la circulación ferroviaria para dar paso a los trabajos de mantenimiento y conservación.
• La restitución de la geometría de la vía con maquinaria pesada es incompatible con trabajos de catenaria o de señalización, y mucho menos con la circulación de trenes.
• Los trabajos compatibles deben ser autorizados previamente por el P.M.

Estructura de la red convencional

• En general, la parte de la red convencional se estructura en Gerencias de Eje que abarcan una zona determinada
• Se divide en dos o tres Jefaturas territoriales, cuyo ámbito coincide con la demarcación de un Puesto de Mando.
• En Alta Velocidad, existen dos ejes (Madrid-Andalucía y Madrid-Cataluña), cada uno con tres Jefaturas de base territoriales, y coincidencia con un P.M.

Planificación de los trabajos de Conservación y Mantenimiento de Infraestructura y Superestructura

• Se planifican anualmente, con ajustes mensuales para corregir plazos e incidencias.
• En concordancia con el P.M., se programan semanalmente los trabajos a realizar, especificando día, hora, tipo de trabajo, intervalo, situación y medios.

Electrificación

Historia

• La tracción eléctrica surgió como solución a dificultades técnicas, pero también para economizar la explotación ferroviaria.
• El 31 de mayo de 1879, Siemens puso en funcionamiento una locomotora de 3 CV alimentada por tercer carril a 150 V en corriente continua en la exposición de Berlín, marcando el inicio de la tracción eléctrica.
• Luego se extendió a tranvías y metropolitanos, usando tensiones de hasta 800 V de CC con hilo aéreo simple o tercer carril.
• En 1891 se aplicó el sistema de transmisión alterna trifásica a la tracción de tranvías en Frankfurt y ferrocarriles, principalmente en Italia, Suiza, Hungría y Alemania.
• Este procedimiento permitía utilizar mayores potencias y reducir la tensión en la locomotora.
• Los motores trifásicos de inducción requerían dos líneas eléctricas aéreas, lo cual hacía la instalación muy compleja.

Definición de electrificación

• Comprende elementos a través de los cuales el material motor toma corriente.
• Hoy en día, los kilómetros de vía electrificada superan los 7.500.

El circuito de tracción

• Compuesto por una fuente de energía (subestación eléctrica), línea de contacto (catenaria), vehículo ferroviario y un conductor de retorno (carriles).
• Su longitud varía según la posición del tren, puede ser muy largo: 10, 20, 30, 40 o hasta 50 km.

La subestación

• Transforma y rectifica la corriente procedente de las suministradoras (hasta 30 ó 40.000 voltios).
• El alimentador (feeder) transporta la corriente al tendido eléctrico para la alimentación de las circulaciones con tracción eléctrica.
• Tipos de alimentación eléctrica:
  • 25.000 voltios en corriente alterna (líneas de alta velocidad).
  • 3.000 voltios en corriente continua (red convencional).

Alimentación en Corriente Continua

• Se usó extensamente debido a las características del motor de corriente continua (velocidad variable y alto par inicial).
• El voltaje de alimentación se limitó por razones prácticas, ya que no existía una manera simple de transformar la tensión de una corriente continua.
• Las crecientes necesidades de potencia exigieron grandes intensidades, líneas de alimentación de gran sección y subestaciones próximas.
• Los costos de inversión eran altos debido a subestaciones numerosas y complicadas, y a un sistema de catenarias pesadas.

Alimentación en Corriente Alterna

• El desarrollo de sistemas electrificados con alimentación en corriente alterna a voltajes elevados surgió por la necesidad de catenarias más ligeras y subestaciones más simples.
• El equipamiento de locomotoras con rectificadores eficientes y de bajo costo permitió la alimentación en corriente alterna de frecuencia industrial (50 Hz)
• A continuación, ventajas:
  • Permite elevar el voltaje de las catenarias, disminuyendo su sección y costos.
  • Simplifica las subestaciones, reduciéndose a funciones de transformación de voltaje, regulación y filtrado de la corriente.
  • Permite mayor espaciamiento de las subestaciones.
  • Se pueden utilizar motores de tracción de corriente continua.

Catenaria

• Se suministra energía desde las subestaciones a lo largo del trazado del ferrocarril para el movimiento de trenes eléctricos.
• La energía se transmite a los trenes mediante una línea de contacto paralela a la vía.
• Los vehículos captan la corriente a través de un pantógrafo.
• Generalmente hay uno o dos hilos de contacto (de cobre) localizados sobre el tren, que toma la corriente desde allí mediante un pantógrafo vertical montado en su techo.
• La catenaria (línea de contacto con suspensión catenaria) está formada por un hilo portador (sustentador), suspendido a intervalos regulares mediante postes al costado de la vía.
• El hilo de contacto se suspende mediante péndolas.

Catenaria rígida

• Formada por un perfil de aluminio extruido en el que se inserta un hilo de contacto estándar.
• Aportan una sección conductora equivalente, adecuada para las corrientes de diseño del sistema.
• Se utiliza en túneles, fijada al techo cada 10 m, con un gálibo reducido, permitiendo reducir la sección del túnel y costos de mantenimiento.

Catenaria según velocidad

• La catenaria admite unas velocidades máximas de los vehículos dotados de pantógrafos
• Tipos:
  • Simple
  • Con péndola en Y
  • Compuesta

Columna de electrificación

• Conjuntos que componen una columna de electrificación
• Componentes:
  • Poste: Soporte metálico o de hormigón vertical.
  • Ménsula: Soporte metálico que sostiene la catenaria.

Conjunto de soporte (sin tensión)

• Poste: soporte metálico vertical sobre el que se realiza el montaje de los equipos.
• Ménsula: soporte metálico al poste y que sujeta la catenaria.

Conjunto de atirantado (con tensión)

• Hilo de contacto o catenaria: cable del que toma la corriente el pantógrafo.
• Brazo de atirantado: unión entre el hilo de contacto y el soporte para aprovechar toda la longitud de la pletina del pantógrafo
• Soporte de atirantado: une el brazo de atirantado a la ménsula.
• Aislador de atirantado: separa eléctricamente el conjunto de atirantado de la ménsula y poste.

Conjunto de suspensión (con tensión)

• Permite el soporte del cable sustentador
• Aislador de suspensión: separa eléctricamente la ménsula del conjunto de suspensión.

Conjunto de tensión

• Cable que soporta los hilos de contacto.

Conjunto de compensación (sin tensión)

• Encargado de la regulación automática de la tensión mecánica de la catenaria.
• Componentes:
  • Polea
  • Contrapeso
  • Aislador

Conjunto de Alimentación

• Conexiones formadas por cable que sirven para pasar e igualar la tensión entre el hilo sustentador y el hilo de contacto.

Pórticos

• Generalmente se montan en estaciones para suspender independientemente catenarias de cada vía.

Ménsula doble

• Formada por una sola columna, con una ménsula doble para acoplar dos brazos de atirantado.

Pórtico rígido

• Estructura metálica sencilla de longitud variable (apoyada en dos postes de catenaria enfrentados).

Pórtico de celosía

• Tipo de pórtico rígido, más robusto.

Seccionadores

• Se montan en la línea aérea de contacto, usado para independizar eléctrica y mecánicamente dos tramos de catenaria
  • De cantón: Se monta cada 1000 m para disminuir el peso de la línea aérea No lleva incorporado un seccionador, por lo tanto sólo independizan mecánicamente (estan señalizados).
  • De aire: Sirven para efectuar cortes de tensión en los trayectos Lleva incorporado un seccionador, independiza tanto mecánica como electrónicamente.

Aisladores de Sección

• Interrumpen la continuidad eléctrica en un punto determinado mediante dos aisladores: uno en el cable sustentador y otro en el hilo de contacto
• Pueden ser simétricos o asimétricos.
• Protegen las líneas aéreas contra sobrecargas y descargas atmosféricas mediante pararrayos de antena.

Gálibos de catenaria

• La altura estándar entre los hilos de contacto y el plano de rodamiento medio es de 5 m y 38 cm.
• La altura mínima debe ser de 4 m y 60 cm.
• La distancia entre el carril más cercano al eje del poste debe ser de 2 m y 12 cm.

Vano

• La distancia que hay entre dos postes de catenaria consecutivos.
• El vano máximo permitido en vía general es de 60 m y de 45 m en estaciones.
• La diferencia entre dos vanos consecutivos nunca será mayor de 10 m.

Línea Aérea

• El conjunto de cables aéreos con sus elementos de unión.
• Se utilizan cables de aluminio, acero y cobre, con cable Sustentador e Hilos de contacto.

Zonas neutras de la catenaria

• En la electrificación de líneas de alta velocidad, la alimentación a las subestaciones se hace a través de diferentes fases eléctricas para minimizar el desequilibrio en las líneas de transporte de alta tensión.
• La misma no suele estar formada por más de dos transformadores de tracción, pudiendo estar alimentados de iguales o diferentes fases de la línea de transporte.
• Los transformadores pueden trabajar en dos configuraciones:
  • Uno de ellos es de reserva, de forma que es un único transformador el que alimenta a todo el tramo de catenaria dependiente de la subestación en condiciones normales.
  • Los dos transformadores prestan servicio, alimentado ambos el tramo. - Con subestaciones colaterales alimentadas a fases distintas, en cada una solo se encuentra funcionando un transformador y el otro en reserva.
• Se aíslan las zonas entre catenarias de subestaciones colaterales con zonas neutras (zonas de separación de fases eléctricas) para evitar cortocircuitos.
• Es mecanizada mediante dos seccionamientos de lámina de aire con catenaria sin tensión.
• El tren que viene por la catenaria con fase 1 entra en contacto con la catenaria de la zona neutra a través de un seccionamiento de lámina de aire
• A destacar:
  • Las zonas neutras han de colocarse en zonas llanas, de forma que el tren no pierda excesiva velocidad en la catenaria sin tensión.
  • Al existir seccionamientos de lámina de aire en ambos extremos de la zona neutra, éstos podrán ser operandos cerrando o abriendo los seccionadores respectivamente.
  • Si un tren circula con varios pantógrafos subidos y éstos se encuentran conectados eléctricamente, la distancia que ha de existir entre los dos más lejanos tiene que ser menor que la longitud de la zona sin tensión pues de lo contrario se podría conectar las catenarias de diferentes fases
• Un valor aproximado de la longitud de la zona sin tensión eléctrica es 400 m, valor de las Especificaciones Técnicas de Interoperabilidad (ETI), aunque en la línea Madrid-Barcelona-Francia es entre 170 y 220 metros.

Sistema de alimentación 1x25 kV

• Se adopta cuando se dispone de una linea independiente de transporte
• En el mismo, los transformadores van conectados lado alta tensión en paralelo entre las mismas fases
• Esta solución técnica es sencilla, económica y fácil de explotar y mantener, si bien ha de disponerse potencia de cortocircuito.
• Se establece una rotación cíclica en las conexiones a la red se realizan con rotación cíclica de fases (de orden 3 o 6), con el fin de disminuir el grado de desequilibrio de tensiones.

Sistema de alimentación 2x25 kV

• El mismo se desarrolla para para la conexión a la red pública de muy alta tensión
• En el lado de salida los transformadores de potencia disponen de una toma central conectada a la vía y por tanto a tierra.
• La otra salida, con tensión a 25 kV y en oposición de fase con la anterior (-25 kV), alimenta a un feeder negativo.
• A intervalos regulares se colocan autotransformadores conectado entre caternaria y feeder negativo
• La corriente de retorno circula por el feeder negativo aunque parte pasa a tierra (menor que en sistema 1x25)
• Se instalan autotransformadores, las caídas de tensión producidas en el trazado son menores que con el sistema 1x25 kV.