Componentes Esenciales del Ferrocarril: Catenaria, Carriles y Sistemas de Alimentación Eléctrica

Conceptos Clave en la Infraestructura Ferroviaria

Longitud Virtual

La longitud virtual es una longitud equivalente a un tramo accidentado con curvas y rampas, pero en recta y horizontal, desde el punto de vista del trabajo realizado. Se calcula considerando que el trabajo real (T_real) es igual al trabajo virtual (T_virtual).

Fórmulas:

• T_real = T_virtual
• T_real = f_r * P * L_r + f_v * P * L_r + f_c * P * L_c + f_p * P * L_p
• T_virtual = (f_r + f_v) * P * L_v

Donde:

• f_r: coeficiente de resistencia al rodamiento
• f_v: coeficiente de resistencia al viento
• f_c: coeficiente de resistencia en curva
• f_p: coeficiente de resistencia en pendiente
• P: peso del vehículo
• L_r: longitud real del tramo recto
• L_c: longitud real del tramo en curva
• L_p: longitud real del tramo en pendiente
• L_v: longitud virtual

Se obtiene la longitud virtual (L_v) igualando las ecuaciones de trabajo real y virtual, y despejando L_v.

Catenaria: Línea Aérea de Contacto

La catenaria es el conjunto de elementos que constituyen la línea aérea que ha de mantener contacto con el pantógrafo, tanto de naturaleza mecánica como eléctrica. En principio, se precisan uno o dos hilos de contacto de material conductor, simplemente suspendidos y paralelos a la vía. Está formada por una serie de hilos y cables que se reparten el cometido de la conducción eléctrica y la propia sustentación. De ella toma la corriente el vehículo motor por medio del pantógrafo.

Elementos de la Catenaria

• Hilo de contacto (uno o dos)
• Cable portador principal
• Cable portador auxiliar
• Péndola abrazadera o grifos del hilo de contacto
• Péndola deslizante
• Brazo atirantado
• Estabilizador
• Ménsula de atirantado
• Pieza de fijación
• Cadena de suspensión
• Ménsula
• Tirante
• Poste

Sustentación de la Catenaria

Es el conjunto de cables aéreos con sus elementos de unión, cuya función es sustentar la catenaria de forma que, al quedar suspendida, mantenga la geometría descriptiva.

Características:

• Todos los elementos metálicos, así como las instalaciones próximas, tienen que estar puestos a tierra con la resistencia óhmica normalizada.
• Estos elementos estarán protegidos para evitar la destrucción de las corrientes parasitarias. Si son férreos, estarán protegidos contra la oxidación o agresividad del medio.

Tercer Carril

El tercer carril es el conjunto de elementos que constituyen la disposición de suministro de energía para tracción eléctrica por medio de un perfil situado a lo largo de la vía y paralelo a ella, emplazado próximo al nivel del suelo o fijado a la bóveda del túnel. Suele ser de aluminio o una mezcla de aluminio y acero.

Pantógrafo

El pantógrafo es la equipación de las unidades motrices para la toma de corriente. Tiene forma de pantógrafo irregular deformable y es capaz de seguir las variaciones de altura del plano de contacto.

Juntas y Bridas en Carriles

Juntas

Las juntas son la unión entre dos carriles, generalmente utilizando bridas. Constituyen el punto débil ante los efectos dinámicos producidos por la circulación. Pueden ser apoyadas, suspendidas o semisuspendidas.

Bridas

Las bridas tienen la función de solidarizar los carriles para que su comportamiento sea el de una viga continua. Deben:

• Presentar una resistencia a la deformación lo más parecida al carril.
• Impedir movimientos laterales o verticales de los extremos de carriles adyacentes, permitiendo la dilatación longitudinal.

Tipos de bridas:

• Planas
• En ángulo
• En Z
• En puente

Características:

• Soportan grandes esfuerzos.
• Deben disponer de un hueco donde deslizarse el bulón en las dilataciones.
• La brida se coloca en el alma y se acopla con la cabeza y el patín del carril.
• Deben ser resistentes.