¿Cuáles son los distintos tipos de catenarias?
¿Sabía que se puede viajar con seguridad por tierra hasta 200 km en una hora? Sí, y esto es gracias a la electrificación ferroviaria. Los raíles eléctricos también ofrecen la ventaja añadida de una emisión mínima de carbono. Así, contribuyen al esfuerzo mundial por conseguir un medio ambiente sostenible.
Uno de los héroes olvidados de la electrificación ferroviaria es el sistema de catenarias. En pocas palabras, el sistema de catenaria es un conjunto de cables aéreos suspendidos que ayudan a transmitir la energía eléctrica de los sistemas de energía a las vías del tren. La figura siguiente muestra el aspecto de una catenaria típica.
En esencia, hay cuatro tipos de catenarias. Estos son
- Catenaria simple
- Catenaria compuesta
- Catenaria cosida
- Catenaria compuesta en Y modificada
Este artículo explicará estos sistemas en detalle. Sin embargo, antes de nada, recuerde que la velocidad del tren es la primera consideración antes de elegir cualquiera de estos sistemas de catenaria.
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Ahora, entremos en materia.
Construcción de una catenaria simple
Hay cuatro partes principales en la construcción de una catenaria simple: hilo de contacto, cuentagotas, hilo mensajero y mástiles con aisladores. A continuación se muestra la disposición de los componentes de la catenaria.
El hilo de contacto está formado por 107 milímetros cuadrados de cobre cadmiado o hilo de cobre. Como habrás adivinado por el nombre, el hilo entra en contacto con el pantógrafo. El pantógrafo es un equipo eléctrico que transmite la energía eléctrica de los cables aéreos al tren.
Los cuentagotas nivelan y suspenden el hilo de contacto. Además, este componente transmite la energía del hilo de la catenaria al hilo de contacto. Al igual que el hilo de contacto, están fabricados con cables de cobre cadmiado, pero ocupan una superficie menor, de 64 milímetros cuadrados.
Para una eficacia óptima, el primer y segundo goteros tienen una separación constante de 2,25 metros y 6,75 metros, respectivamente, entre el mástil y los goteros. Los goteros siguientes se colocan a nueve metros de distancia.
El tercer componente es el cable de la catenaria. A este cable también se le puede llamar cable mensajero. Se trata de un cable de acero que transmite la energía eléctrica desde la estación alimentadora hasta el cuentagotas. Recuerde, el gotero envía la energía al hilo de contacto, luego al pantógrafo, que finalmente la lleva al automotor.
Es aconsejable fijar las líneas de catenaria con un dip de alta tensión. Esto ayuda a mantener nivelado el hilo de contacto, independientemente de las condiciones ambientales.
Por último, los mástiles son el sistema de soporte de la construcción de catenaria única. Ayudan a mantener la posición del hilo de la catenaria y sujetan los aisladores del sistema.
Recordemos que la línea aérea de distribución tiene varios tramos de catenaria similares. Por lo tanto, es necesario separar estos sistemas entre sí. Esto le ayudará a aislar las secciones con fallos sin interrumpir toda la distribución. Para lograr esta hazaña, se necesita un seccionador.
Ahora bien, ¿cuándo es aconsejable utilizar una construcción de catenaria única? Sólo puede utilizar este sistema para un tránsito de hasta 120 kilómetros por hora.
Supongamos que desea construir un tránsito pluvial electrificado dentro de ese rango de velocidad. En ese caso, el sistema de catenaria única es el que mejor se adapta a sus necesidades. En comparación con otros tipos de catenaria, es la opción más rentable y fácil de construir. Además, la catenaria simple es la mejor opción para los sistemas ligeros de corriente alterna con baja velocidad de funcionamiento.
Sin embargo, supongamos que se desea trabajar con una velocidad de funcionamiento más alta. La velocidad creará un hueco entre el pantógrafo y el hilo de contacto. Esto se debe a que el sistema tiene una elasticidad no uniforme. Cuando el hilo de contacto y el pantógrafo pierdan contacto, no habrá suficiente transmisión de potencia al automóvil. Por lo tanto, es posible que desee considerar otras opciones para las operaciones de alta velocidad.
Catenaria compuesta
La construcción de la catenaria compuesta es un poco más compleja que el sistema simple. Tiene los componentes de un sistema de catenaria simple. Sin embargo, tiene un hilo de catenaria auxiliar o intermedio, suspendido entre el hilo de catenaria y el hilo de contacto por la lanzadera. He aquí una ilustración de este sistema.
La imagen inferior muestra el aspecto de una catenaria compuesta típica en la vida real.
El sistema está hecho de tal manera que los goteros se fijan en el hilo de contacto. Al mismo tiempo, estos cuentagotas también pueden deslizarse verticalmente sobre los hilos intermedios de la catenaria. Los cuentagotas que conectan los hilos intermedios con los de contacto son cuentagotas sólidos en bucle, que suspenden simultáneamente el hilo principal de la catenaria desde arriba.
Recuerde que la ausencia de elasticidad uniforme en una catenaria simple es lo que le impide trabajar a alta velocidad. La catenaria auxiliar añadida al sistema compuesto introduce una elasticidad uniforme y una mayor capacidad de transporte de corriente al sistema. Esto hace que el sistema sea adecuado para el tránsito a alta velocidad, entre 190 y 225 kilómetros por hora.
Catenaria cosida
La catenaria cosida también se denomina catenaria simple en Y modificada. Su estructura es similar a la de la catenaria simple. La única diferencia es la presencia de un hilo de catenaria cosido, como se muestra a continuación.
Los dos extremos de los cables de la catenaria de puntos se unen al cable de la catenaria principal a cada lado del mástil de soporte. El punto de unión de la puntada debe estar a unos cinco o diez metros del mástil a cada lado.
Este es el aspecto del sistema:
Probablemente se pregunte, ¿qué diferencia hace el alambre de puntada? Al igual que el cable auxiliar, la puntada hace que la elasticidad del sistema sea uniforme. Esta elasticidad uniforme ayuda a mejorar la capacidad de transmisión de tensión de las catenarias al automóvil a alta velocidad. Si se utiliza la puntada Y normal de 10 metros, el tren puede circular hasta a 140 kilómetros por hora.
Catenaria compuesta en Y modificada
La catenaria compuesta en Y modificada es similar a la catenaria compuesta. Tiene un cable auxiliar. Además, el sistema tiene un cable en forma de Y que se une al cable de la catenaria a cada lado del mástil de soporte. Aquí hay una ilustración de este sistema.
Sistemas de catenaria
Gracias a la presencia de un cable de punto, combinado con un cable auxiliar, este sistema tiene la mejor capacidad de captación de electricidad. Puede utilizar la catenaria compuesta en Y modificada para un rango de velocidad de 200 a 220 kilómetros por hora.
El único inconveniente de este sistema es su incapacidad para equilibrar la tensión durante el tendido. Este inconveniente se debe a los cortos trozos de cables en Y utilizados en el sistema. Además, la instalación y el mantenimiento de la catenaria no siempre son fáciles.
Para terminar, uno de los componentes más importantes de los trenes eléctricos es el sistema de catenaria. Este sistema transmite la energía eléctrica desde los sistemas de alimentación hasta las vías del tren.
Existen cuatro tipos principales de catenarias. Entre ellos están la catenaria simple, la compuesta, la cosida y la compuesta en Y.
La simple es la opción más rentable para velocidades de unos 120 kilómetros por hora. Pero si quiere ir un poco más lejos, entre 190 y 225 kilómetros por hora, considere el sistema compuesto.
La catenaria cosida y los sistemas compuestos en Y modificada son excelentes para un tránsito de 140 y 220 kilómetros por hora, respectivamente.
