Componentes Esenciales y Sistemas de Alimentación en Ferrocarriles: Catenaria, Tercer Carril y Pantógrafo

Componentes y Sistemas de Alimentación en la Infraestructura Ferroviaria

Longitud Virtual

La longitud virtual es una equivalencia de un tramo ferroviario que incluye curvas y rampas, pero representado como un tramo recto y horizontal. Esta representación se hace desde el punto de vista del trabajo realizado. El trabajo real (T_real) es igual al trabajo virtual (T_virtual). La fórmula general para el trabajo real es:

T_r = f_r * P * L_r + f_v * P * L_r + f_c * P * L_c + f_p * P * L_p

Donde:

• f_r: Factor de resistencia por rozamiento.
• f_v: Factor de resistencia por velocidad.
• f_c: Factor de resistencia por curva.
• f_p: Factor de resistencia por pendiente.
• P: Peso.
• L_r: Longitud recta.
• L_c: Longitud en curva.
• L_p: Longitud en pendiente.

El trabajo virtual se calcula como:

T_v = (f_r + f_v) * P * L_v

Donde L_v es la longitud virtual. Igualando ambas ecuaciones se puede despejar L_v.

Catenaria

La catenaria es el sistema de línea aérea de contacto que alimenta de energía eléctrica al tren. Está compuesta por un conjunto de elementos mecánicos y eléctricos que mantienen el contacto con el pantógrafo. Estos elementos incluyen uno o dos hilos de contacto suspendidos y paralelos a la vía. La catenaria está formada por hilos y cables que distribuyen la corriente eléctrica y soportan la estructura. El vehículo motor toma la corriente de la catenaria a través 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

La sustentación de la catenaria es el conjunto de cables aéreos y sus elementos de unión que la mantienen suspendida, conservando su geometría. Sus características principales son:

• Todos los elementos metálicos y las instalaciones próximas deben estar conectados a tierra con una resistencia óhmica normalizada.
• Estos elementos deben estar protegidos contra corrientes parasitarias. Si son férreos, deben estar protegidos contra la oxidación y la agresividad del medio ambiente.

Tercer Carril

El tercer carril es un sistema de suministro de energía para la tracción eléctrica. Consiste en un perfil situado a lo largo de la vía, paralelo a ella, y ubicado cerca del nivel del suelo o fijado a la bóveda del túnel. Generalmente, está hecho de aluminio o una aleación de aluminio y acero.

Pantógrafo

El pantógrafo es el dispositivo instalado en las unidades motrices para la toma de corriente. Tiene una forma irregular y deformable que le permite adaptarse a las variaciones de altura del hilo de contacto de la catenaria.

Condiciones que debe cumplir el Pantógrafo

• Captar la corriente de forma ininterrumpida hasta velocidades de aproximadamente 200 km/h.
• Tener un sistema de masa e inercia lo más reducido posible.
• Minimizar las pérdidas por fricción.
• Reducir los costes de fabricación.
• Minimizar los costes de mantenimiento.

Ventajas y Desventajas de la Vía Estrecha

Ventajas de la Vía Estrecha (Condiciones Económicas de Construcción)

• Permite el uso de curvas de menor radio, mejorando la adaptación al terreno y reduciendo el movimiento de tierras.
• Requiere una menor anchura de plataforma, terraplenes y desmontes.
• Genera ahorros en balasto, traviesas y carriles.
• Reduce los costes en infraestructuras (obras y puentes).
• Menor gálibo, lo que disminuye el peso y el precio del material rodante.
• Menor resistencia a la tracción en curvas, permitiendo un aumento de la inclinación en rampas.

Inconvenientes de la Vía Estrecha en Comparación con la Vía Ancha (Condiciones de Explotación)

• Menor capacidad de tráfico.
• Menor velocidad, ya que esta es proporcional al ancho de vía.
• Necesidad de transbordo de pasajeros y mercancías en los empalmes con vía ancha.
• Mayores costes de explotación.

Balasto

El balasto es un elemento elástico, granular y no compresible, situado entre la plataforma y las traviesas. Se compone de materiales como ofita, granito, grauvaca y basalto. Se compacta mediante bateado. Sus funciones principales son:

• Repartir uniformemente las cargas sobre la plataforma.
• Asegurar la rápida evacuación de las aguas pluviales.