3.8. electrificación y telemando

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3.8. ELECTRIFICACIÓN Y TELEMANDO
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
ÍNDICE
3.8.2.2. Telemando ................................................................................................................ 54 3.8.2.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar............................................................. 54 3.8. ELECTRIFICACIÓN Y TELEMANDO ........................................................................................... 1 3.8.1. ALTERNATIVA 1 VELOCIDAD 350 KM/H ............................................................................. 1 3.8.1.1. Electrificación ............................................................................................................. 1 3.8.1.1.1. Generalidades de los diferentes subsistemas .......................................................... 1 3.8.1.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria..................................................................... 3 3.8.2.3. Actuaciones en la alternativa 2 (velocidad 300 km/h) ......................................... 56 3.8.2.3.1. Afección de la alternativa 2 a la catenaria de ancho mixto .................................... 56 3.8.2.3.2. Alimentación del sistema a la alternativa2 ............................................................. 56 3.8.3. ALTERNATIVA 3 VELOCIDAD 250 KM/H .......................................................................... 56 3.8.3.1. Electrificación .......................................................................................................... 57 3.8.1.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350 ........................................... 6 3.8.3.1.1. Generalidades de la instalación a estudiar............................................................. 57 3.8.1.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto tipo C-350 ................................. 7 3.8.3.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria .................................................................. 60 3.8.1.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350 ...................................... 8 3.8.3.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350......................................... 62 3.8.1.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto tipo C-350.................. 14 3.8.3.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto tipo C-350............................... 63 3.8.1.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo C-350 ....................................................... 15 3.8.3.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350 ................................... 65 3.8.1.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada .............................................. 15 3.8.3.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto................................... 71 3.8.1.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada ...................................... 17 3.8.3.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo C-350 ...................................................... 71 3.8.1.1.10. Equipamientos ......................................................................................................... 24 3.8.3.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada ............................................. 72 3.8.1.1.11. Calefacción de agujas ............................................................................................. 25 3.8.3.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada ..................................... 73 3.8.1.1.12. Acometidas a señalización y comunicaciones ........................................................ 26 3.8.3.1.10. Equipamientos ........................................................................................................ 81 Telemando................................................................................................................. 26 3.8.3.1.11. Calefacción de agujas ............................................................................................ 81 3.8.1.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar ............................................................. 26 3.8.3.1.12. Suministro de energía a otras instalaciones........................................................... 82 3.8.1.2. 3.8.1.3. Actuaciones en la alternativa 1 (350 km/h) ............................................................ 27 3.8.1.3.1. Afección de la alternativa 1 a la catenaria de ancho mixto ..................................... 28 3.8.1.3.2. Alimentación del sistema a la Alternativa 1 ............................................................. 28 3.8.2. ALTERNATIVA 2 VELOCIDAD 300 KM/H ........................................................................... 28 3.8.2.1. Electrificación ........................................................................................................... 28 3.8.2.1.1. Generalidades de la instalación a estudiar ............................................................. 28 3.8.2.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria................................................................... 31 3.8.3.2. Telemando ................................................................................................................ 83 3.8.3.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar............................................................. 83 3.8.3.3. Actuaciones en la alternativa 3 (velocidad 250 km/h) ......................................... 84 3.8.3.3.1. Afección de la alternativa 3 a la catenaria de ancho mixto .................................... 84 3.8.3.3.2. Alimentación del sistema a la alternativa 3 ............................................................ 85 3.8.4. ALTERNATIVA 4 VELOCIDAD 220 KM/H .......................................................................... 85 3.8.4.1. Electrificación .......................................................................................................... 85 3.8.2.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350 ......................................... 34 3.8.4.1.1. Generalidades de la instalación a estudiar............................................................. 85 3.8.2.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto ................................................. 34 3.8.4.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria .................................................................. 88 3.8.2.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350 .................................... 36 3.8.4.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350......................................... 91 3.8.2.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto tipo C-350.................. 42 3.8.4.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto tipo C-350............................... 91 3.8.2.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo c-350 ........................................................ 43 3.8.4.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350 ................................... 93 3.8.2.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada .............................................. 43 3.8.4.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto................................... 99 3.8.2.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada ...................................... 45 3.8.4.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo C-350 .................................................... 100 3.8.2.1.10. Equipamientos ......................................................................................................... 52 3.8.4.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada ........................................... 100 3.8.2.1.11. Calefacción de agujas ............................................................................................. 53 3.8.2.1.12. Suministro de energía a otras instalaciones ........................................................... 54 ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.4.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada ................................... 102 3.8.4.1.10. Equipamientos ...................................................................................................... 109 3.8.4.1.11. Calefacción de agujas .......................................................................................... 110 3.8.4.1.12. Suministro de energía a otras instalaciones ......................................................... 111 3.8.4.2. Telemando .............................................................................................................. 111 3.8.4.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar ........................................................... 111 3.8.4.3. Actuaciones en la alternativa 4 (velocidad 220 km/h) ....................................... 112 3.8.4.3.1. Afección de la alternativa 4 a la catenaria de ancho mixto .................................. 113 3.8.4.3.2. Alimentación del sistema a la alternativa 4 .......................................................... 113 APÉNDICES
APÉNDICE Nº 1. DIMENSIONAMIENTO ELÉCTRICO
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8. ELECTRIFICACIÓN Y TELEMANDO
A continuación se repasarán los distintos aspectos que es preciso considerar en el
diseño de una catenaria así como los métodos y soluciones a emplearse
3.8.1.
El entorno
ALTERNATIVA 1 VELOCIDAD 350 KM/H
Las facetas del entorno que influyen en la catenaria son:
3.8.1.1.
Electrificación
•
Para este estudio se pretende definir técnica y económicamente las actuaciones,
requisitos, funcionales y operacionales, para la realización de los trabajos
correspondientes a la línea de Alta Velocidad Tardienta-Huesca
•
•
Las instalaciones desarrolladas en el presente estudio son las siguientes:
•
•
•
•
•
•
Línea aérea de contacto.
Calefacción de Agujas.
Suministro de energía a otras instalaciones
Telemando de las nuevas instalaciones
Se estudiará una alternativa de trazado con todos los subsistemas asociados que ésta
tenga.
3.8.1.1.1. Generalidades de los diferentes subsistemas
Línea Aérea de Contacto (LAC)
Se conoce como catenaria, en el lenguaje ferroviario, a la línea que suministra
energía al tren a través de un captador móvil denominado pantógrafo. Ni la línea tiene
la forma de una catenaria ni el captador cumple funciones de multiplicación de
dimensiones, pero los años de utilización de estos términos hacen inútil cualquier
esfuerzo por cambiar sus nombres por otros más adecuados.
El estudio y diseño de catenarias es un trabajo multidisciplinar que requiere
conocimientos y estudios eléctricos, mecánicos, medioambientales y reglamentarios
que exigen, en muchos casos, el empleo de medios informáticos avanzados y el
esfuerzo conjunto de equipos de ingeniería bien coordinados, particularmente en las
líneas de alta velocidad en las que los requerimientos son más estrictos.
En efecto, una catenaria de alta velocidad es una línea eléctrica que suministra a los
motores del tren potencias muy elevadas mediante el rozamiento de una pletina
conductora a velocidades muy altas
Para que esto sea posible y además la instalación sea duradera es preciso que el
contacto con la línea sea continuo, sin interrupciones de contacto y con presiones de
contacto no muy elevadas para evitar el desgaste acelerado de la línea.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
•
La climatología, particularmente el hielo, el viento y el nivel isoceráulico
(numero promedio de días al cabo del año en los que hay tormenta)
La infraestructura de vía, es decir curvas y pendientes.
La infraestructura energética del territorio, es decir, las líneas existentes en la
zona y la potencia de cortocircuito en los puntos de alimentación.
La contaminación atmosférica.
Todos estos factores deben tenerse en cuenta en el diseño de los elementos,
tanto desde el punto de vista eléctrico como mecánico, según se indicará en los
apartados correspondientes.
La catenaria, por su parte, también influye en el entorno, particularmente las
catenarias de alta velocidad ya que a velocidades inferiores a los 200 km/h las
potencias a conducir disminuyen considerablemente.
Estas influencias son:
o Sobre las aves, que en zonas ZEPA (Zona de Especial Protección para las
Aves) y de paso pueden chocar con los conductores originando muertes de
aves y averías en la línea, particularmente en épocas de grandes
concentraciones, como los estorninos en otoño, que producen
cortocircuitos instantáneos al formarse cadenas de pájaros que puentean
aisladores.
o Sobre las líneas paralelas a su trazado, particularmente de baja tensión y
telefónicas no digitalizadas, pues las elevadas intensidades pueden inducir
tensiones que es preciso tener en cuenta.
o Sobre personas y animales que puedan transitar por las inmediaciones de
los elementos de la línea, postes principalmente, en que las tensiones de
paso y contacto que se originan en casos de avería pueden resultar
peligrosas.
o Al igual que las influencias del entorno sobre la línea, los efectos que
produce la línea en sus alrededores deben tenerse en cuenta al estudiar la
línea desde el punto de vista eléctrico y mecánico.
Los reglamentos
Los efectos que en uno y otro sentido se producen entre catenaria y entorno se
recogen normalmente en los reglamentos nacionales y, en Europa, en las normas
CENELEC, particularmente en la EN 50125 [UNE-EN-50125, 2005] sobre
Condiciones Medioambientales, EN 50122 [UNE-EN-50122, 2004] sobre
Protecciones, EN 50124 [UNE-EN-50124, 2003] sobre Coordinación de Aislamiento y
EN 50119 [UNEEN-50122, 2002] que indica los valores que deben cumplir los
distintos parámetros de la catenaria.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Aparte de las anteriores, deben considerarse también las normas EN 50149 [UNEEN-50149, 2007] sobre Normalización y Características del Hilo de Contacto, EN
50163 [UNE-EN-50163, 2006] sobre Suministro de Tensión a Instalaciones de
Tracción y EN 50367 [UNE-EN-50367, 2008] sobre Interacción Dinámica entre
Catenaria y Pantógrafo. También existen varias publicaciones de la UIC que es
conveniente consultar aunque no suelen ser de obligado cumplimiento.
En líneas que han de ser circuladas por trenes internacionales que atraviesan
fronteras europeas, es de aplicación la Especificación Técnica de Interoperabilidad
(ETI) que indica determinadas características que deben cumplir las líneas para que
cualquier tren autorizado pueda circular fuera de sus fronteras sin problemas.
Con independencia de lo anterior deben tenerse en cuenta las normativas nacionales
que, en algunos casos, recogen condicionantes particulares de cada país y el
Eurocódigo que da normas de cálculo aplicables en Europa. En particular, el
Eurocódigo indica, y la nueva versión de la Norma EN 50119 [UNE-EN-50119, 2002]
lo recoge, el doble modo de considerar los esfuerzos sobre los elementos:
•
•
Por lo tanto deben conocerse con exactitud los valores de potencias necesarias y sus
efectos. Los datos que deben conocerse que afectan a potencias y otros parámetros
eléctricos son:
•
•
•
•
•
•
Límite de rotura: es decir, deben considerarse los esfuerzos que pueden
producir la ruina de la instalación, comparados con la resistencia de la
instalación a esa ruina. Como efectos variables deben considerarse el hielo y el
viento con periodo de retorno de 50 años.
Límite de servicio: deben considerarse qué esfuerzos pueden dejar a la
instalación fuera de servicio. Son esfuerzos que pueden deformar los cables de
modo que el hilo de contacto quede fuera del pantógrafo.
La resistencia a considerar es el límite elástico de los elementos, que al producir
deformaciones permanentes podría inutilizar la operatividad de la línea
Aspectos eléctricos
Tal como se ha indicado anteriormente, la línea está influida por la infraestructura
energética del entorno y debe tener en cuenta sus efectos sobre el mismo. Además la
línea debe cumplir con el fin para el que se instala, es decir, debe ser capaz de
conducir la energía necesaria sin calentamientos de los conductores excesivos y debe
mantener una tensión en el pantógrafo, que de acuerdo con la Especificación Técnica
de Interoperabilidad, debe ser superior a los 19 kV en condiciones normales y debe
mantenerse en condiciones degradadas entre 17 y 19 kV durante un periodo no
superior a 2 minutos.
Curva de tracción del tren: indica, a cada velocidad, la fuerza de tracción en
llanta que el tren es capaz de desarrollar.
Rendimiento mecánico del tren: para transformar la potencia en llanta en
potencia en pantógrafo.
Curva de resistencia al avance del tren.
Tráfico de trenes: para determinar la posición de cada tren en cada momento.
Posición de las subestaciones de alimentación y potencia de cortocircuito de la
red de alimentación en esos puntos.
Con los datos anteriores, y contando con un simulador de tráfico, hay que
determinar:
o Potencia a suministrar por cada subestación, en valores medios
cuadráticos, medios y máximos instantáneos.
o Potencia instantánea en cada tren en cada instante.
o Disposición y características de conductores de la catenaria, tanto positivos
(sustentadores, hilos de contacto y feeders de aumento de sección) como
de retorno (carriles, cable de retorno) y negativos en el caso de
alimentación en 2x25kv.
o Con estos primeros datos puede conocerse si la relación potencia de
cortocircuito de cada subestación a potencia a suministrar es suficiente
para garantizar que los desequilibrios de fases no afecten a la calidad de
servicio de la red. Si no lo fuera, sería preciso modificar el tráfico o la
posición de subestaciones para disminuir la potencia a suministrar o
modificar la infraestructura de líneas para aumentar la potencia de
cortocircuito.
A continuación, conocida la potencia solicitada por los trenes y contando con un
simulador de comportamiento eléctrico debe determinarse:
•
•
•
•
•
•
Impedancia de la catenaria.
Intensidades medias cuadráticas en cada conductor y en tierra.
Tensión en el pantógrafo en cada instante y en cada tren.
Tensiones de paso y contacto.
Impedancia mutua respecto a conductores paralelos.
Tensiones inducidas en conductores paralelos.
Cuando los valores obtenidos son admisibles, puede considerarse que la estructura
de cables y el sistema de alimentación son válidos. En caso contrario, es preciso
modificar alguna de sus características.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Aspectos mecánicos
•
Una vez que el estudio eléctrico ha determinado la composición y secciones de los
conductores de la catenaria es preciso acometer el diseño mecánico que debe
constar de los siguientes pasos:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Determinación de los vientos en la zona recorrida por la línea. Con estos datos
y las indicaciones del Eurocódigo y de la Norma EN 50119 se determina el
valor de las presiones de viento sobre conductores y sobre estructuras en los
dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de los vanos (Distancia entre postes contiguos de la catenaria) a
emplear en recta y en curvas de distintos radios, de modo que con las
presiones de viento calculadas para un solo vano, ver que no de lugar a
deformaciones del hilo de contacto tales que pueda quedar fuera de la zona
barrida por el pantógrafo y de acuerdo con las normas.
Determinación de las tensiones de los cables de la catenaria. Este punto es
uno de los más delicados porque afecta al comportamiento dinámico de la
catenaria. Es aconsejable, en una primera fase, escoger tensiones que
cumpliendo con la norma EN 50119 cumplan también con las indicaciones de
la norma UIC 799. [UIC 799 OR, 2000] Con estos valores debe comprobarse
en un simulador de interacción catenaria-pantógrafo que se cumplen las
exigencias de la ETI y demás normas de obligado cumplimiento en cuanto se
refiere a presiones máximas entre pantógrafo y catenaria y a deformaciones del
hilo al paso del pantógrafo, con un solo pantógrafo y con dos pantógrafos.
Debe contemplarse que el pantógrafo cumple con los condicionantes de la ETI.
Determinación de las tensiones de los cables no compensados, es decir
feeders y cables de retorno, de acuerdo con la norma EN 50119.
Determinación de la resistencia y deformación de los postes, para lo que
previamente se ha debido diseñar el tipo de poste a emplear. Como ejemplo,
en Alemania se emplean postes de hormigón, en Francia postes de doble T y
en España postes de presillas o diagonales. Esta resistencia debe calcularse
en los dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de la cimentación a emplear para cada tipo de poste, para lo
que previamente debe decidirse si se emplean cimentaciones hincadas,
perforadas o rectangulares.
Debe comprobarse, como seguridad, que aun en el caso de límite de rotura el
posible giro de la cimentación sea inferior a 0,01 radianes.
Determinación de los esfuerzos que se transmiten a los postes en cada tipo de
utilización y tanto para límite de rotura como para límite de servicio, y
asignación del tipo de poste más adecuado de acuerdo con los cálculos
realizados anteriormente.
A partir de este momento viene la parte más ardua, que consiste en diseñar
cada una de las piezas a emplear en el montaje de la instalación que permita
que la catenaria se pueda instalar de modo que resulte de fácil montaje, de fácil
mantenimiento, de gran duración, y además que su coste no sea muy elevado.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
En cualquier caso, no existen dos instalaciones de catenaria exactamente
iguales y en cada instalación hay que ingeniar soluciones variadas para
resolver las variadas situaciones que se presentan, agujas de diferente
geometría, combinaciones de alturas de todos los calibres, etc.
Una vez diseñado la instalación se replantea sobre plano la instalación y se
calculan las ménsulas y las péndolas para que la instalación pueda construirse
Calefacción de agujas
Para los sistemas de calefacción de agujas, se instalarán elementos calefactores en
los desvíos, sistemas de alimentación a los mismos e incluso su control y protección.
Por lo tanto se estudiarán todas las instalaciones que forman este subsistema:
•
•
•
•
•
Centro de transformación en poste
Armario central y satélites de control del sistema de calefacción de agujas.
Calefactores y fijación
Cableado en campo de la instalación
Control
Suministro de energía a otras instalaciones
Para los sistemas de alimentación a otras instalaciones, se instalarán centros de
transformación en poste o caseta alimentados por el lado de alta tensión de catenaria
o feeder. Por lo tanto se estudiarán todas las instalaciones que forman este sistema:
• Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Edificios Técnicos
• Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Casetas
Telecomunicaciones móviles
• Acometidas de Energía desde catenaria o feeder a Casetas Técnicas
de
3.8.1.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria
Para la línea a electrificar objeto de estudio en ancho internacional (UIC) entre las
poblaciones de Tardienta - Huesca, se ha optado por el mismo sistema que existe
actualmente en la línea Tardienta-Huesca con tercer carril, o sea 2x25 Kv.
El suministro de energía eléctrico a la tracción deberá cumplir con los siguientes
requisitos:
•
La tensión en pantógrafo no debe ser inferior a valores que disminuyan la
capacidad de tracción del material motor (19 kV en régimen permanente y 17,5
kV durante un período máximo de 10 minutos).
•
La intensidad de suministro no debe sobrepasar los valores máximos
admisibles para la catenaria (437 A para el hilo de contacto, cable de cobre de
150 mm2 de sección y 400 A para el sustentador, cable de cobre de 95 mm2).
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
En términos generales el sistema de alimentación a la catenaria este sistema
consta de:
o Alimentación de las subestaciones de tracción mediante dos fases del
sistema trifásico de la red de alta tensión primaria. Preferiblemente a
tensión eléctrica igual o superior a 220 kV.
o Sistema de subestaciones equipadas con transformadores con regulación
automática de tensión de salida a catenaria en función de la carga
monofásica y por fluctuación de la tensión primaria.
o Alimentación de catenaria en corriente alterna monofásica con tensión de
25 kV respecto al carril y frecuencia industrial de 50 Hz. Se admite hasta
una tensión eléctrica mínima permanentemente de 19 kV en el pantógrafo
de los trenes y de 17,5 kV, siempre que no discurran más de diez minutos,
de acuerdo con la norma EN 50.163 [UNE-EN-50163, 2006]
o Instalación de puestos de puesta en paralelo de las líneas aéreas de
contacto, en el caso de doble vía.
o Cada sección de línea aérea de contacto, alimentada por una subestación,
se aísla eléctricamente de la subestación colateral mediante una zona
neutra de separación entre fases eléctricas, que se suele ubicar
equidistante de aquellas.
El sistema de alimentación en 2x25 kV empezó a utilizarse en los casos en los que la
infraestructura de líneas del territorio no era muy potente y, además, era difícil el
tendido de líneas eléctricas por problemas ecológicos. Las características de este
sistema son que el transformador principal tiene un secundario con toma intermedia y
necesita que cada 10 ó 15 km se instale un autotransformador.
Sistema de alimentación tipo 2 x 25 Kv
A nivel general a lo largo de la línea las subestaciones de tracción están separadas
del orden de 70 km entre sí.
En el sistema 2x25 se emplea un transformador de 50 kV con una toma central y se
conecta un extremo a catenaria y el otro a un feeder auxiliar denominado feeder
negativo. El punto del centro se conecta al carril.
En este sistema se colocan autotransformadores cada determinado distancia. La
energía del tren o trenes situados en el módulo entre dos autotransformadores se
conduce a 25 kV mientras que la energía de trenes situados fuera de ese módulo se
conduce hasta el módulo en que se encuentran a 50 kV; por tanto, con la mitad de
intensidad y la mitad de caída de tensión.
Además, por el feeder negativo circula una corriente igual y contraria a la que circula
por la catenaria, en los tramos exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con
lo que los efectos de la inducción de las corrientes por catenaria se contrarrestan con
los efectos de las corrientes por el feeder negativo.
Sistema de alimentación en 2x25 kV
Las subestaciones disponen de dos transformadores, cada uno de ellos con una
potencia máxima estimada de 30 MVA, con alimentación de entrada en alta tensión
monofásica y salida en monofásica a 50 kV.
En el lado de salida, los transformadores disponen de una toma, en el punto central
del arrollamiento del secundario, conectada al carril de cada vía y a tierra. Una de las
salidas del secundario, con tensión de 25 kV, alimenta a la línea aérea de contacto.
La otra salida, con tensión a -25 kV y en oposición de alternancia con la anterior,
alimenta a un feeder que discurre a lo largo de la línea ferroviaria.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
A lo largo de la citada línea, cada 10 km aproximadamente, se instalan
autotransformadores, de 10 MVA, conectados a la línea aérea de contacto y al feeder,
con toma central a la vía.
Los autotransformadores aseguran la distribución de la corriente, absorbida por el
vehículo motor, entre línea aérea de contacto y feeder negativo. En todo caso el
vehículo motor está alimentado a 25 kV entre la línea aérea de contacto y la vía. De
esta manera, sólo una parte de la corriente que consume el tren tiene que recorrer
todo el camino entre la subestación y el propio tren. Además, por el feeder negativo
circula una corriente igual y contraria a la que circula por la catenaria, en los tramos
exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con lo que los efectos de la
inducción de la corriente por catenaria se contrarrestan con los efectos de las
corrientes por el feeder negativo.
La corriente absorbida por el tren se distribuye como sigue:
• En el trayecto entre subestación y autotransformadores, entre los que no se
encuentre intercalado el tren, la corriente se distribuye entre línea de
alimentación y feeder. La potencia se transmite a la tensión de 50 kV.
• En el trayecto comprendido entre los autotransformadores donde está
intercalado el tren, se efectúa una alimentación bilateral al vehículo motor,
siendo la corriente en la línea aérea de contacto y el carril, inferiores a las
absorbidas por el tren.
Sistema de alimentación instalado actualmente
Existe entre las estaciones de Zaragoza y Huesca, (nuestro estudio se centra en una
parte de este tramos (Tardienta-Huesca), hay una subestación (S/E de tracción de
Almudévar) y una red de siete centros de Autotransformación (C.A.T) ubicados en los
siguientes puntos kilométricos:
INSTALACIÓN
C.A.T. de Las Fuentes (Final)
C.A.T. de San Juan de Mozarrífar (Intermedio)
C.A.T. de San Mateo de Gallego (Intermedio)
C.A.T. de Zuera (Intermedio)
S/E de Tracción de Almudévar
C.A.T. de Tardienta (Intermedio)
C.A.T. de Vicién (Intermedio)
C.A.T. de Huesca (Intermedio)
P.K. en proyectos
de Plataforma y
vía
102 + 100
113 + 150
124 + 300
203 + 500
215 + 400
227 + 500
309 + 400
319 + 850
P.K. en proyecto
de electrificación
2 + 100
13 + 150
24 + 300
34 + 700
46 + 600
58 + 700
68 + 150
78 + 600
El dimensionamiento existente del sistema eléctrico para la correcta explotación del
tráfico ferroviario actual es el siguiente:
1. La Subestación está equipada con dos transformadores de tracción, uno por
cantón, con potencia suficiente para alimentar cada uno la totalidad de
vehículos previstos. De este modo, en caso de fallo de un transformador, no se
verá afectada la explotación de la línea. La subestación está situada en
Almudévar.
2. Cada Centro de Autotransformación (CAT) intermedio dispondrá de un único
autotransformador. Se han tomado unas potencias de autotransformadores e
interdistancias entre Centros adecuadas para que, en el caso de que un Centro
deje de funcionar, las corrientes se redistribuyan a través de los demás Centros
operativos, y las caídas de tensión en la catenaria no superen los límites
admisibles.
3. En caso de fallo total de la Subestación, con fallo simultáneo de los dos
transformadores, el sistema será capaz de alimentar a un vehículo desde
Zaragoza hasta la Estación de Huesca, cerrando los seccionadores de la zona
neutra de Zaragoza y alimentándolo desde la S/E colateral de Zaragoza.
El intervalo y tipo de trenes que se ha tomado para el dimensionamiento es el
indicado por la Dirección del Proyecto en su estudio “Estimación del número y tipo de
trenes para determinar la potencia necesaria en las subestaciones”.
Sistema de 2x25 kV c/a.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Para la nueva situación prevista se ha tomado un máximo de tres circulaciones a la
vez (contando los dos trazados).
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Las potencias instaladas son las siguientes:
•
•
•
Subestación de tracción de Almudévar: 2 x 30 MVA
Centros de autotransformación intermedios que afectan a nuestro trayecto
(Tardienta, Vicien, y Huesca): 1 x 10 MVA
Centros de Autotransformación Final ( Las Fuentes, fuera del ámbito de nuestro
proyecto): 2 x 10 MVA
•
•
•
•
•
•
La subestación de tracción está situada en el término municipal de Almudévar, en el
PK 46+600 de la línea de Alta Velocidad Zaragoza-Huesca.
Esta subestación está equipada con dos transformadores bifásicos 220/2x27, 5kv de
30 MVA cada uno. En condiciones normales de explotación, cada transformador
alimenta a los vehículos situados en su cantón correspondiente, y en caso de que
falle uno de ellos, el otro alimenta a los vehículos de todo el tramo Zaragoza-Huesca.
Ahora con uno de estos transformadores se deberá poder alimentar los dos cantones
(el cantón con tres carriles (Tardienta-Huesca)) y el cantón con sólo ancho UIC
(Tardienta-Huesca). Se aporta simulación oportuna en el apéndice 1.
Será necesario conectar los diferentes Centros de Autotransformación Intermedios
que actualmente se encuentran instalados (58+700(Tardienta), (68+150(Vicien),
(78+600(Huesca)), con la catenaria nueva a instalar para garantizar la distribución de
corriente entre la catenaria y el feeder negativo.
En caso de no ser posible la conexión, será necesario instalar nuevos C.A.T junto a la
nueva vía a instalar.
3.8.1.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350
La solución a estudiar es la instalación de un sistema de línea aérea de contacto de
tipo C-350 con catenaria compensada apta para los requerimientos de la instalación
cuyas características más relevantes son las siguientes:
•
•
•
Página 6
Sistema de catenaria simple poligonal atirantada en todos los perfiles, vertical,
con péndola en Y, sin flecha en el hilo de contacto y formada por un
sustentador, un hilo de contacto y péndolas equipotenciales, compensada
mecánicamente y apta para circular a 350 km/h, que satisfagan los
requerimientos de normativa para este tipo de líneas y en particular la E.T.I. del
subsistema energía y la norma Europea EN – 50119 para la velocidad de
circulación de 350 km/h.
La línea de contacto estará compensada mecánicamente de forma
independiente para el sustentador y el hilo de contacto
Sistema de alimentación a la catenaria: corriente alterna 2 x 25 kV 50 Hz.
Tensión nominal del sistema: 25 kV, según EN50163, por coherencia con los
tramos colaterales de la línea.
•
Sistema de retorno de tracción con cable de retorno y carril principal de retorno.
La velocidad de diseño de la catenaria es de 350 km/h
Se adopta como gálibo, el gálibo de Infraestructura tipo ADIF.
Condiciones medioambientales
Todos los materiales cumplirán con los Standard y Normas relativos a
espesores de recubrimiento.
Los conductores que se instalarán son los siguientes:
o Sustentador: Cable de Cobre de 95 mm2 (C95 UNE 207015)
o Hilo de contacto: Cu Mg 0,5 BC-150mm2 EN 50149
o Cable de retorno: Cable Aluminio – Acero LA 110 mm2 94AL1/22ST1A EN
50182
o Péndolas de cable de bronce 16 mm2 DIN 43138
En lo que respecta al feeder negativo (-25 kV), se adopta en el presente
estudio el especificado en el estudio de dimensionamiento eléctrico de la
instalación remitido por ADIF, que es del tipo:
o Feeder negativo: Cable Aluminio-Acero LA 280 (242AL1/39ST1A) EN
50182
Por motivos de fiabilidad del sistema la catenaria que se va estudiar es la formada
por:
•
•
•
Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
Feeder negativo de cable LA-280
Cable de retorno de cable LA-110
La línea a implantar cumplirá la interoperabilidad del sistema a instalar en la nueva
línea con las catenarias existentes en las líneas relacionadas con la anterior y
posterior. El diseño de la Línea Aérea de Contacto procurará la interoperabilidad con
la diversidad de pantógrafos que pueden coincidir en la nueva línea cuando sea
utilizada, a la vez, por un conjunto de diversos operadores de transporte ferroviario.
Los valores de los criterios estáticos, dinámicos y de calidad de captación de
corriente, estarán de acuerdo con la normativa generada por el Cenelec, así como
con los estudios y ensayos realizados por el Instituto Europeo de Investigación
Ferroviaria, Erri, y por la Unión Internacional de Ferrocarriles, UIC.
La ubicación de la subestación y de los diferentes centros de autotransformación ya
se tiene ya que existe una línea de alta velocidad en funcionamiento.
El dimensionamiento eléctrico y la potencia instalada resultante se basarán en un
conjunto de hipótesis y simulaciones del tráfico de trenes previsible, tomando en
consideración las curvas características de tracción y de frenado de los diferentes
tipos de trenes posibles. (se adjunta simulación en apéndice 1)
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.1.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto tipo C-350
Distancia eléctrica de seguridad
Gálibo de material rodante
De acuerdo con la ficha UIC 606-1 OR las distancias mínimas de seguridad para 25
kV entre catenaria en tensión y tierra es de 250 mm, si existe polución. Esta distancia
se reduce a 120 mm mínimo cuando la parte en tensión es móvil.
La línea aérea de contacto, en su diseño, prevé las distancias de seguridad a los
vehículos, de acuerdo con los gálibos establecidos por ADIF para su material
Velocidad de operación del tren
El diseño de la línea aérea de contacto se ha hecho para tener una buena captación
de corriente a cualquier velocidad hasta 350 Km/h + 10%, es decir 385 Km/h, si bien
las simulaciones por ordenador indican su validez hasta las proximidades de los 400
Km/h, sin que se tengan hechas experiencias a escala real a esa velocidad aún,
dadas las limitaciones del tren de pruebas en el tramo ensayado.
No obstante, las distancias mínimas respetadas en el diseño han sido de 320 mm
para situaciones estáticas y 250 mm para situaciones dinámicas con el fin de tener en
cuenta los riesgos de reducción de estas distancias por situaciones externas tales
como pájaros u otras.
En las Zonas Neutras y en los seccionamientos de aire se emplea una separación
entre conductores paralelos de 500 mm.
Distancia mecánica de seguridad
Con velocidades de viento hasta los 120 Km/h no es necesario reducir la velocidad
por causa de la catenaria, si bien la acción del viento sobre el pantógrafo puede
aconsejar reducir la velocidad para vientos fuertes. El fabricante del pantógrafo debe
dar las instrucciones pertinentes en cada caso.
Las distancias empleadas entre el pantógrafo y cualquier parte de la instalación son
mucho mayores que los valores indicados por la ficha UIC 799 OR. En vía general la
distancia entre hilo de contacto y tubo horizontal de atirantado es de 350 mm, pese a
llevar limitador de elevación en el brazo.
Pantógrafos
Galibo de las estructuras de soporte
La línea aérea de contacto se ha diseñado para su empleo con pantógrafos según
normas UIC, es decir, con ancho total de 1920 mm. También la L.A.C es válida con
pantógrafos de 1600 mm (ficha UIC 608), ya que según E.T.I. subsistema de
“energía”, como los pantógrafos se utilizarán en todas las líneas de la red
interoperable, no es posible hacer distinción entre categorías de líneas.
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR
En utilización normal se prevé el uso de un sólo pantógrafo en cada tren, si bien, en
casos especiales pueden utilizarse dos pantógrafos conectados eléctricamente si su
distancia es inferior a 200 m. Para distancias superiores, los pantógrafos no deben ir
conectados.
No obstante, en las zonas neutras (en el caso más desfavorable) se mantendrá la
independencia eléctrica entre ambos extremos de las zonas alimentadas por fases
diferentes.
Oscilación del pantógrafo
El movimiento lateral del pantógrafo causado por tolerancias de la vía, deficiencia o
exceso de peralte, el movimiento dinámico del vehículo, la carga de viento sobre tren
y pantógrafo y la deformación del pantógrafo han sido considerados de acuerdo con
las normas UIC.
El gálibo de electrificación incluye una distancia de seguridad de 200 mm, superior a
los valores mínimos dinámicos con polución que se indican en la ficha UIC 606-1.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Distancia de seguridad entre el tubo de Atirantado y el Hilo de Contacto
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Distancias de las estructuras de soporte
Velocidad del viento
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR [UIC 506 OR, 2000].
De acuerdo con la publicación citada anteriormente del Ministerio de Obras públicas
sobre acciones a considerar sobre Líneas aéreas de contacto. Se tendrá en cuenta:
Distancias de seguridad al material rodante
La distancia mínima entre la envolvente de gálibos del material rodante a la L.A.C es
de 250 mm.
• Altura < 100 m sobre el terreno normal
• Altura > 100 m sobre el terreno normal
o Zonas de exposición normal
o Zonas muy expuestas
33 m/s = 120 km/h
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
Distancias de seguridad al pantógrafo
Sobrecarga de hilo
En vía general, sin limitación de velocidades, la distancia de seguridad desde las
obras de fábrica a la parte superior del pantógrafo no será menor que la indicada en la
Norma UIC 799 OR que es:
La sobrecarga de hielo a considerar está de acuerdo con el Reglamento de Líneas
aéreas, teniendo en cuenta que partes de la línea discurren por zonas de altitud
superior a los 500 m. Esta sobrecarga se emplea en el cálculo de los cables no
compensados.
•
•
•
•
•
En condiciones estáticas:
Altura del hilo de contacto = 5,3 m
Elevación estática = 70 mm
Desgaste del hilo de contacto = 20%
Distancia de seguridad eléctrica = 250 mm
¡
¾ En condiciones dinámicas:
o Elevación dinámica <120 mm (oscilación de la altura del hilo de contacto
con respecto a las condiciones estáticas)
o Desgaste del hilo de contacto = 20%
o Distancia de seguridad dinámica = 200 mm
Polución
Se ha considerado la clasificación de la publicación prEN 50119 para la definición del
grado de polución y la Publicación 815 de la Comisión Electrotécnica Internacional
(C.E.I.) para el diseño de líneas de fuga. Para la definición de las distancias de
seguridad en función de la polución, se ha empleado la ficha UIC 606-1.
Protección contra la corrosión
El gálibo del pantógrafo estará de acuerdo con la Norma UIC de gálibos citada
anteriormente.
Todos los elementos de la línea han de ir protegidos adecuadamente contra la
corrosión. Esta protección pasa por la utilización de piezas de aluminio y de acero
inoxidable en elementos de pequeño tamaño y la adopción de medidas adecuadas en
piezas de tamaño mayor en que sea aconsejable el empleo de acero, en que los
materiales van galvanizados y pintados.
Rango de temperaturas del ambiente
3.8.1.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350
De acuerdo con la publicación del Ministerio de Obras Públicas “Acciones a que
deben considerarse sometidas la Líneas Aéreas de contacto de las electrificaciones
de Ferrocarriles”, aprobada por Orden Ministerial de 6 de julio de 1945, el rango
máximo de temperaturas conocido en las zonas que recorre la línea es de -25°C,
hasta 40°C. No obstante, todos los elementos admiten temperaturas de 80°C y -30°C.
Temperatura de los conductores
Estáticos
La catenaria C-350, de ADIF para 350 Km/h, se equipa mediante postes metálicos
con ménsulas giratorias que soportan los conductores de la catenaria propiamente
dicha, sustentador e hilo de contacto, más los conductores auxiliares necesarios para
su correcto funcionamiento eléctrico, es decir, el feeder de aumento de sección, el
cable de retorno y el feeder negativo en su caso.
Por efectos de radiación solar y calentamiento resistivo, los conductores pueden
alcanzar temperaturas no superiores a los 80°C, para lo que el Reglamento de Líneas
aéreas determina la densidad de corriente admisible para cada tipo de conductor,
material y composición.
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Composición y disposición de los conductores
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
La catenaria propiamente dicha está formada por un sustentador de cobre de 95 mm
que se instala con una tensión constante, compensada, de 1575 DN y un hilo de
contacto de 150 mm de una aleación Cu-Mg 0,6 de gran resistencia, instalado con
una tensión mecánica de 3150 DN, con tensión mecánica compensada. En las
catenarias de vías segundas y en zonas con curvas de menos de 3000 m de radio, se
emplea una tensión del hilo de 1575 DN para evitar esfuerzos radiales innecesarios.
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para garantizar la
seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada. El sistema deberá tener un
rendimiento superior al 95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto, pudiendo
ser de hormigón o de fundición (u otro material adecuado siempre que se cuente con
el certificado de interoperabilidad), dependiendo del número de pesas y del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el margen
de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Para el sistema 2 x 25, la composición de la catenaria es:
•
•
•
Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
Feeder negativo de cable LA-280
Cable de retorno de cable LA-110
En estaciones, y siempre que la disposición de las vías lo permita, se emplean perfiles
de vía general o al menos independientes, con el número de ménsulas necesarias
para la función que desarrolle el perfil.
No obstante, tanto en los cambios como en los perfiles próximos al arranque de vías
secundarias, no siempre es posible el empleo de postes independientes,
empleándose entonces pórticos rígidos.
En los viaductos los postes deben situarse sobre los pilares, o lo más próximo a ellos,
para evitar vibraciones debidas a la flexión de las vigas.
Si en la construcción del viaducto no se hubiera previsto ningún anclaje, de acuerdo
con el proyectista del puente se diseñará un anclaje adecuado a cada utilización.
Compensación de tensiones
La tensión mecánica de los conductores que componen la catenaria, es decir
sustentador e hilo de contacto son fijas e independientes de la temperatura.
Para ello, cada 1400 m como máximo, se anclan sustentador e hilo de contacto,
independientemente, a una polea de contrapesos que mantiene la tensión de los
cables en los valores de 1575 DN y 3150 DN respectivamente. Dada la diferencia de
tensiones de sustentador e hilo, la polea del sustentador es de relación 1/3 y la del
hilo de contacto, de relación 1/5.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo poste,
colocando las poleas una sobre otra, a distinta altura pero en vertical, y con distinta
separación del poste.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Poleas de Compensación de tensiones en el sustentador y en el hilo de contacto
Este equipo de regulación de tensión permite la regulación de tensiones entre los –
30ºC y los + 80ºC de temperatura del conductor, que se corresponden a temperaturas
del ambiente entre –30º y +45º aproximadamente.
En el punto central entre dos equipos de contrapesos, se instala un punto fijo que
hace que el sustentador no se mueva. Si el tramo es sensiblemente horizontal,
normalmente no es necesario colocar fijaciones entre el sustentador y el hilo de
contacto, y si hay una pendiente superior a 2 milésimas entre anclajes, se coloca una
fijación del hilo de contacto al sustentador en el lado que impida el deslizamiento del
hilo hacia la parte más baja.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Cuando la distancia entre dos anclajes de una misma catenaria sea igual o inferior a
los 640 m (hasta 700 metros en casos excepcionales), situación que se presenta
frecuentemente en Estaciones, se colocan contrapesos en un solo lado anclándose el
otro lado sin compensar.
Estos seccionamientos de compensación se confeccionan en cuatro vanos con Eje,
siempre que los vanos sean mayores de 50 m. Si por cualquier motivo el vano situado
entre el Eje y el Semieje debiera ser menor de 50 m, el seccionamiento se haría en 5
vanos con 4 Semiejes, ó 2 ejes, produciéndose la transición en el eje o entre ejes del
seccionamiento.
Si consideramos l1 y l2, las longitudes inicial y final, y _, la constante de
proporcionalidad, se verifica que:
Variación de longitud:
La constante α se denomina coeficiente de dilatación lineal y depende de la
naturaleza del cuerpo, representando físicamente la variación de longitud por unidad
de longitud y grado de temperatura.
Cobre:
Se ha adoptado el valor de 640 m como valor máximo del semicantón de
compensación. Los límites de temperatura contemplados son -20ºC y 80ºC.
Situándonos en el caso más desfavorable, la variación máxima de longitud que sufren
el sustentador y el hilo de contacto debido a la variación de temperatura es:
El hilo de contacto lleva una polea de relación 1:5, por lo que el desplazamiento del
equipo de compensación será:
Esquema de un seccionamiento de compensación
Un seccionamiento de compensación consta de:
Sumando el recorrido de las 21 pesas (1,3 m) que proporcionan la tensión necesaria
del hilo de contacto, se obtiene una altura libre de 6,42 m, que es asegurada por la
altura de los postes de anclaje (9.45 m) y la configuración del equipo de
compensación.
Seccionamientos de compensación
Cada vez que es preciso montar un equipo de compensación, es necesario establecer
un solape entre dos catenarias de modo que el pantógrafo tome contacto con la
nueva catenaria antes de abandonar la anterior. Esto se consigue por medio de los
seccionamientos de compensación, que se puentean eléctricamente de modo que
exista continuidad eléctrica.
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El punto de anclaje y compensación mecánica de la siguiente catenaria (cantón) que
el pantógrafo va a comenzar a frotar (Catenaria que “nace”, moviéndonos de izquierda
a derecha)
En el Diagrama se ve como en ese punto se ancla y compensa la catenaria de color
verde, en línea discontinua, significando que la catenaria que “nace” aún no está
frotando con el pantógrafo, siendo la que aún sigue aportando corriente eléctrica al
pantógrafo la catenaria roja en línea continua.
Realmente, el punto de anclaje del seccionamiento no será más que un poste con un
equipo de poleas y contrapesos, ya que es el nacimiento de un nuevo cantón. De las
poleas partirá el hilo de contacto y el sustentador.
Semieje de Seccionamiento. Es el punto donde la catenaria que se anclaba en el
anclaje del seccionamiento anterior se alinea con la catenaria por la que viene el
pantógrafo (catenaria que “muere”) y que abandonará en el seccionamiento.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Eje de Seccionamiento. Llegado a este punto, el pantógrafo sí frota a las dos
catenarias, a la que “está naciendo” y a la que “está muriendo”. El vano existente
entre un semieje (S/E) y un eje (E) es lo que se denomina vano de elevación porque
es en él donde las alturas de los hilos de contacto de las dos catenarias coinciden, no
haciéndolo en el tramo de vano restante.
En este tramo, el hilo de contacto que “nace”, el verde, va progresivamente
disminuyendo su altura hasta llegar a la altura de frotamiento con el pantógrafo en las
proximidades del eje de seccionamiento.
A partir del eje, el montaje se repetirá de forma análoga e inversa, es decir, la
catenaria por la que el pantógrafo venía al seccionamiento (línea color rojo) será la
que ahora comience a elevarse para anclarse.
Esquema de un seccionamiento de compensación de 5 vanos
En resumen, la función principal de los seccionamiento de compensación es la de
conseguir continuidad mecánica en la catenaria.
Seccionamientos eléctricos o de lámina de aire
Mientras que el seccionamiento de compensación otorga continuidad mecánica a la
catenaria, los seccionamientos de lámina al aire pretenden aportar continuidad
eléctrica.
Cuando es preciso poder aislar una zona de catenaria en el momento que se
requiera, sin que en otros momentos exista ninguna limitación de funcionamiento, se
recurre a los seccionamientos de lámina de aire, que son semejantes a los de cantón
con la única diferencia de que no llevan conexión eléctrica de continuidad y esa
continuidad se establece a través de un seccionador telemandado.
Esquema de un seccionamiento de compensación de 4 vanos
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
El diseño de este seccionamiento de lámina de aire, se ha hecho de modo que todas
las piezas sean iguales a las del seccionamiento de cantón, del que se diferencia en
la existencia del seccionador y en la situación de los aislamientos de las colas. Con el
fin de evitar que la cola aislada quede con una tensión flotante, se conecta a la
catenaria próxima en tensión mediante una alimentación desde el sustentador en
tensión a la ménsula que quedaría aislada y que, de este modo tiene la misma tensión
que la situada en el mismo poste.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Esquema de una Zona Neutra
Cuando el tren circula por la zona neutra, el pantógrafo no debe absorber corriente,
por lo que, para el caso en que circule con el pantógrafo levantado, es necesario
prever una señal que abra el disyuntor del pantógrafo al llegar a la zona neutra.
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Esquema de un seccionamiento de lámina de aire de 4 vanos
Zonas neutras
Al ser la alimentación a la catenaria monofásica, y con el fin de equilibrar las cargas
de las fases de las líneas de alimentación, la conexión de transformadores contiguos
se hace desde fases diferentes.
Por lo tanto, dos transformadores contiguos no pueden estar en paralelo y es preciso
establecer una zona neutra que separe las fases. Esta zona neutra se hace
estableciendo una catenaria auxiliar que hace seccionamiento de aire con las dos
catenarias alimentadas por una y otra fase, y sin conexión eléctrica con ellas.
Las zonas neutras proyectadas tienen una longitud de más de 402 m tal y como exige
la Norma de Interoperabilidad. Esta distancia comprende las distancias entre semiejes
próximos y no incluye las zonas de elevación.
De este modo un tren interoperable con los dos pantógrafos levantados, no puentea
en ningún caso ambos seccionamientos a la vez.
En una disposición de una Zona Neutra en el sistema 2x25 se puede observar la
existencia de seccionadores que permiten la alimentación de la catenaria auxiliar en el
caso de que un tren, por algún motivo, se quede detenido en la zona sin tensión.
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Pendolado. Elasticidad de la catenaria
El hilo de contacto se suspende del sustentador por medio de péndolas. Con el fin de
mejorar la homogeneidad de la elasticidad a lo largo del vano se recurre al empleo de
péndola en Y, con lo que hemos conseguido un factor de irregularidad de menos del
10%, frente al 25% que resulta normal en catenarias sin péndola en Y.
Las péndolas son de trenza de bronce de 16mm de sección y aseguran por su
sistema de fijación, tipo lazo, una buena conexión eléctrica entre sustentador e hilo de
contacto.
Para reducir la afección del viento sobre la catenaria se instalarán péndolas antiviento
en los brazos de atirantado en ménsulas de atirantado exterior (las ménsulas de
atirantado interior disponen de brazo de triangulación).
Agujas
Para la confección de las agujas aéreas se han distinguido dos tipos:
•
•
Agujas para menos de 160 Km/h
Agujas para más de 160 Km/h, agujas de Alta Velocidad.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Agujas para velocidad < 160 km/h
Parámetros dinámicos
Las agujas aéreas serán todas del tipo tangencial en el punto 90 (P-90) para desvío
con velocidades de paso para menos de 160 Km/h.
El diseño de los equipos de la Línea Aérea de Contacto se corresponderá con los
requisitos exigidos al comportamiento dinámico. La elevación a la velocidad de diseño
de la línea cumplirá lo dispuesto en la norma EN-50119, versión de 2001, y lo
indicado en la E.T.I Subsistema de “Energía”.
La catenaria de la vía desviada se atiranta de modo que el pantógrafo que pasa por la
general no tiene ningún contacto con la catenaria de la vía desviada. Por el contrario,
si se pretende entrar en la desviada, a velocidad inferior a los 160 Km/h, la encuentra
de punta y elevada en el momento del contacto, con lo que la ataca igual que a un
seccionamiento.
Cuando el ataque es desde la desviada a la general, este ataque es lateral y desde un
plano más bajo, pues la catenaria desviada va 5 cm más baja que la general.
En una aguja para velocidades menores de 160 Km/h hasta 100 Km/h se colocará un
aislador de sección en la vía desviada para separarla eléctricamente de la general, y
si el cambio es de más de 100 Km/h, es preciso instalar un seccionamiento de aire
pues un aislador de sección a esas velocidades produce unas extracorrientes de
ruptura que destruirían en pocas pasadas, aislador, contacto y pantógrafo.
La calidad de captación de corriente tiene una repercusión fundamental sobre la vida
útil de un hilo de contacto y deberá cumplir parámetros acordados y medibles.
La calidad de captación de corriente puede evaluarse por la media Fm y la desviación
estándar de los esfuerzos sobre la catenaria, medidos o simulados o por el número
de cebados.
Fuerza de contacto media Fm en función de la velocidad de circulación.
Si se trata de un escape entre dos generales, y los cambios son de más de 100 Km/h,
el escape se forma con dos catenarias, cada una de las cuales hace la aguja de un
lado del modo descrito anteriormente, y una y otra catenaria forman un
seccionamiento de aire en el centro del escape.
Agujas para velocidad > 160 Km/h
Las agujas de alta velocidad, para velocidades de más de 160 Km/h, se construyen
de modo que el pantógrafo, cualquiera que sea su trayectoria, bien desde la general
hacia la desviada o viceversa, y en cualquier sentido, sólo es atacado por catenarias
que vienen de arriba hacia abajo, nunca lateralmente. No existe, por tanto, por
condicionantes de catenaria, ninguna limitación de velocidad.
Los cruzamientos y travesías en estaciones se realizarán cruzando los hilos de
contacto mediante los elementos de guiado (guías de aguja) correspondientes.
Todas las agujas se dotarán de las conexiones eléctricas necesarias para garantizar
la equipotencialidad de las ménsulas y catenarias.
Dinámicos
La catenaria estudiada cumple con los requisitos de la ficha 799 OR del Grupo de
Trabajo SC 57H3 de la UIC, en cuanto a los requisitos dinámicos se refiere, para
poder ser circulada a una velocidad de 350 Km/h + 10%
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
FM en función de la Velocidad de Circulación
Los valores de los distintos parámetros son:
La velocidad de propagación de ondas por los hilos de contacto es un parámetro
característico para evaluar la idoneidad de una línea de contacto para un servicio de
alta velocidad. Este parámetro depende de la masa específica y del esfuerzo del hilo
de contacto. La velocidad máxima de explotación no será superior al 70% de la
velocidad de propagación de ondas.
Velocidad exigida por la Norma: > Vmax+40 m/seg. (146,94 m/seg.).
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Donde T es la tensión en el hilo de contacto en kgf, y µ es el peso lineal de hilo de
contacto en kg/m.
3.8.1.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto tipo C-350
Se puede apreciar como es superior a la velocidad de operación de la línea, 350
km/h.
Calidad de la captación de corriente
Elasticidad y su uniformidad: La elasticidad y uniformidad en toda la luz son
esenciales para que la captación de corriente sea de alta calidad y para reducir el
desgaste. La uniformidad de la elasticidad puede evaluarse por el factor de
uniformidad:
Todos los pantógrafos y líneas aéreas de contacto deberán diseñarse e instalarse
para asegurar una aceptable captación de corriente todas las velocidades de
circulación, incluyendo cuando el tren está parado. El ciclo de vida de las pletinas de
contacto y del hilo de contacto dependen principalmente de:
•
•
•
•
•
Dónde:
El comportamiento dinámico de la línea aérea de contacto y del pantógrafo
La circulación de corriente
De la zona de contacto y del número de pletinas de contacto
Del material de las pletinas de contacto y del hilo de contacto
La velocidad del tren, número de pantógrafos y de la distancias entre ellos.
Fuerzas de contacto
La calidad de las fuerzas de contacto deberá definirse según marca la norma EN
50367.
Para este tipo de línea hay que intentar que el factor “u” sea lo más bajo posible:
El equipo de la línea aérea de contacto debería diseñarse para aceptar la máxima
fuerza de contacto entre el pantógrafo y el hilo de contacto. Deben considerarse los
efectos aerodinámicos que aparecen a la máxima velocidad de circulación del tren.
La fuerza de contacto mínima deberá ser siempre positiva para asegurar que no
existan pérdidas de contacto entre el hilo de contacto y el pantógrafo.
En las líneas de alta velocidad, la elasticidad a mitad de luz debe limitarse a valores
inferiores a 0,5 mm/N.
Los valores de la fuerza varían con diferentes combinaciones de pantógrafo y
sistemas de línea de contacto. Los valores simulados de las fuerzas de contacto entre
el hilo de contacto y la pletina del pantógrafo no deberían exceder los valores que a
continuación se muestran en la tabla:
FUERZA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Factor de reflexión: 0,37
Factor de reflexión exigido por la Norma: <0,4:
Factor Doppler para 350 Km/h: 0,22
Factor Doppler para 385 Km/h: 0,18
Factor Doppler exigido por la Norma: >0,17
Factor de amplificación para 350 Km/h: 1,65
Factor de amplificación para 385 Km/h: 2,06
Factor de amplificación exigido por la Norma: <2,10
Desviación estándar a la velocidad máxima exigida por la Norma: 3,3 Fm.
Porcentaje de cebado a la velocidad máxima, NQ: <0,14.
Desviación lateral admisible del hilo de contacto por efecto de un viento
cruzado, según la norma: <400 mm
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SISTEMA
VELOCIDAD (Km/h)
MÁXIMA (N)
MÍNIMA (N)
AC
≤ 200
300
Positiva
AC
> 200
250
Positiva
Tabla 1)
Valores simulados de las fuerzas de contacto entre hilo de contacto y la
pletina del pantógrafo
La fuerza de contacto y la desviación típica sirven para definir la calidad de captación
de corriente. La fuerza de contacto menos 3 desviaciones típicas deberá ser positiva.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Pérdida de contacto
Una alta calidad en la captación de corriente se consigue mediante un contacto
continuo entre la línea aérea de contacto y el pantógrafo. Si se interrumpe este
contacto, aparecen arcos que aumentan el desgaste de la línea de contacto y de las
pletinas de contacto. La frecuencia y duración de los arcos sirve para verificar la
calidad de captación de corriente.
3.8.1.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo C-350
NOTA:
+- 1 cm. Por error de medida
+- 1 cm. Por tolerancia de montaje
+- 1 cm. Por tolerancia de la vía
La pendiente máxima entre dos puntos consecutivos será de 0,4 ‰ con un límite de 2
cm entre puntos de apoyo consecutivos.
En cambio de pendiente anterior o posterior a un vano con una pendiente máxima,
será como máximo de 0,2 ‰, es decir, la mitad de la pendiente máxima, con un límite
de 1 cm entre puntos de apoyos consecutivos.
La catenaria estudiada cumple con todas las exigencias de las normas CENELEC
para equipar una línea de Alta Velocidad de 1ª Categoría.
En caso de zonas de velocidad menor de 200 Km/h, podrá reducirse la altura del hilo,
siempre con pendientes de menos de 1 ‰.
Esta catenaria permite la circulación de trenes simples de 8,8 MW en llanta (10 MW
eléctricos),
con tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V. y con
intensidades en los conductores inferiores a las recomendadas por el Reglamento de
Líneas de Alta Tensión para las secciones de cables empleadas.
Descentramiento del hilo de contacto
En caso de avería total en una Subestación, bien por avería en la línea de
alimentación o por cualquier otra causa que pudiera afectar a las dos salidas de
ambos transformadores, la catenaria tipo C-350 es capaz de dar servicio a trenes, con
tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V y, con intensidades medias
cuadráticas por debajo de los valores admitidos por el Reglamento de Líneas Aéreas
de Alta Tensión.
En las estaciones se instalan seccionamientos de lámina de aire para poder aislar las
posibles zonas averiadas sin que afecten al funcionamiento del resto de la instalación.
•
•
•
Máximo por efecto del viento transversal
Nominal
En agujas y seccionamientos
0.4 m
+/- 0,2 m
+/- 0,3 m
Altura de la catenaria:
•
•
•
•
•
Vía General:
Seccionamientos:
En Agujas:
Zonas neutras
Perfiles con tres ménsulas:
1,40 m
1,40 / 2,30 m
Variable hasta 2,5 m
1,4 / 2,50 m
1,2 /1,8 / 2,30 m
Vano:
3.8.1.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Datos geométricos
El sistema de catenaria 2x25 kV c/a para Líneas de Alta Velocidad deberá cumplir con
las siguientes características geométricas:
Altura del Hilo de Contacto Nominal:
La altura nominal del Hilo de Contacto respecto al P.R.M. será de 5,30 m y deberá
mantenerse constante en todo su recorrido, con los siguientes valores:
H nominal = 5,30 m
H max = 5,33 m
H min = 5,28 m
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Con velocidades de viento de entre 100 y 120 Km/h (sin restricciones), el vano
máximo es de 64 m. De este modo el desplazamiento de la catenaria en el centro del
vano queda por debajo de 15 cm. Los postes se han calculado, teniendo en cuenta la
recomendación de la Norma CENELEC de que los vanos sean menores de 65 m,
para el vano de 64 m y viento de 120 Km/h (sin restricciones).
No obstante, la catenaria proyectada puede emplearse con vanos mayores en caso
de necesidad sin perder sus características, por ejemplo en viaductos con distancias
entre pilas de más de 64 metros o menos de 40 m, siendo en esos casos necesario
tener en cuenta la resistencia de los postes e insertar el tipo adecuado.
El vano normal entre apoyos atenderá a:
•
•
•
•
Criterios de descentramiento
Tense radial mínimo y máximo
Desplazamiento lateral máximo producido por el viento
Obstáculos o puntos singulares (pasos superiores, desvíos, etc.)
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Datos mecánicos
Número de vanos de un seccionamiento
•
•
Velocidad del viento
≥ 4 (seccionamiento con un eje)
Para vanos inferiores a 55 m 5 vanos
Distancia de colocación de postes entre eje de vía y eje de poste
•
•
Nominal
Mínima
3,35m
3,15m
Variación máxima de longitud entre vanos consecutivos 10 m
Longitud mínima de péndola 0,25 m
Longitud general entre punto fijo y anclaje, equipo de compensación: menor de
640 m.
Altura < 100 m sobre el terreno normal
Altura > 100 m sobre el terreno normal
o Zonas de exposición normal
o Zonas muy expuestas
Rango de temperaturas ambientales:
Temperatura máxima de los conductores
Margen de temperatura de los equipos de regulación
de tensión mecánica
Desviación de catenaria con el viento:
Elevación del hilo con presión de 150 N de pantógrafo:
¾
¾
Número máximo de apoyos entre anclaje y punto fijo: 15
Descentramientos:
Intensidades máximas admisibles:
En determinados casos puntuales puede ser necesario adoptar otras alturas de
catenaria para mantener las distancias eléctricas.
•
•
•
En vía General:
En Agujas y Eje de seccionamiento:
Máximo por efecto del viento transversa:
+- 20 cm.
+20 -30 cm
40 cm
Separación mínima de catenarias
•
•
Seccionamiento de compensación
Seccionamiento de lámina de aire
200 mm
450 mm
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
+50ºC -30ºC
+ 80 ºC
+80ºC -30ºC
< 20 cm
< 7 cm
Datos eléctricos
Tensión nominal de alimentación: 27,5 kV
Frecuencia: 50 Hz
Temperatura máxima en los conductores: 80ºC
Longitud máxima del cantón, entre dos anclajes: 1280 m
33 m/s = 120 km/h
CONDUCTOR
INTESIDAD ADMISIBLE (A)
Hilo de contacto 150 CuMg
Hilo de contacto con desgaste 20 %
437
350
Sustentador 95 Cu
400
LA-110
LA-180
LA-280
LA-380
303
426
575
712
Intensidades Conductores
Sistema de mejora de la elasticidad Péndola en Y o falso sustentador.
Compensación mecánica
•
•
•
independientes para el sustentador e hilo de contacto (tipo poleas y
contrapesos)
Relación de compensación del Sustentador relación 1:3
Relación de Compensación del Hilo de contacto relación 1:5
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.1.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Cimentaciones
Los macizos de cimentación para los postes de catenaria serán de hormigón armado
de tipo cilíndrico.
El hormigón a emplear será tipo Hormigón para armar HA-25/B/20/IIa, con los aditivos
necesarios por condiciones especiales (bajas temperaturas) o agresividad del terreno.
Las armaduras serán de acero corrugado para armar, tipo B500S (norma EHE-08).
De la armadura de los macizos sobresaldrán 4 barras que servirán como pernos de
fijación para los postes. Las barras serán del tipo GEWI para permitir la fijación del
poste mediante tuercas. Los pernos estarán protegidos mediante galvanizado en
caliente, de modo que el galvanizado llegue a unos 15 cm como mínimo por debajo
del terreno.
•
En el caso de cimentación de anclaje, los pernos se sustituirán por herrajes de
anclaje adecuados a los tirantes de anclaje.
El tipo de cimentación dependerá del poste a emplear y de las características y de la
capacidad de carga del terreno donde se realice la cimentación.
Estas cimentaciones, en terreno normal se efectuarán con un trépano que perfora el
agujero depositando la tierra en un vehículo que acompaña a la máquina; se colocará
la armadura y se hormigonará.
La fijación de la armadura se realizará mediante la plantilla adecuada.
La fijación de los postes, y el forjado del viaducto o estructura, se formarán a modo de
‘sándwich’ de modo que la fijación del poste o anclaje quede asegurada. Los huecos
sobrantes de los taladros se rellenarán de una pasta sellante adhesiva tipo Sikadur 42
o similar, apta para su uso en intemperie. En caso de que los taladros se ejecuten una
vez protegida la superficie del viaducto por tela asfáltica u otro sistema análogo, se
procederá al sellado del mismo, para evitar filtraciones. El aspecto final será
homogéneo con el resto de la estructura.
Cada cimentación irá provista de una puesta a tierra independiente mediante pica. Se
incluirá un latiguillo de conexión para su unión eléctrica al poste cuando éste se fije.
Para la conexión eléctrica se empleará un cable de cobre de 50 mm2 aislado en pvc
0,6/1 kV para evitar rozaduras. Se fijará a la pica y al poste mediante un terminal
adecuado.
Cuando por las características de la plataforma no sea posible el hincado de la pica
(bolos o pedraplenes, por ejemplo), o la medida de resistencia de difusión de tierra
sea elevada, la puesta a tierra quedará asegurada por un cable colector enterrado
entre la cimentación y la vía, bajo una capa de 25 cm mínimo excavada por una
zanjadora con cuchara de unos 30 cm. El cable será de cobre desnudo de 50 mm2 e
irá conectado a todos los postes de la zona abarcada mediante latiguillos de cable
aislado con PVC 0,6/1 kV de 50 mm2.
Los postes se fijarán a las cimentaciones dejando un espacio entre la parte superior
del macizo y la base del poste, de manera que tras la fijación y nivelado del poste se
rellenará mediante un hormigón pobre y sobre el saliente de los pernos se colocará un
envolvente de plástico.
Cuando el terreno no permita el uso del trépano por su mucho contenido en piedras o
por la existencia de roca, se procederá a la instalación de cuatro micropilotes como
base para la fijación de los postes.
En caso de perfiles que deban resistir cargas grandes, como postes de salida de
Subestaciones, perfiles especiales de estación y otros, se emplearán macizos
paralelepipédicos armados.
Cuando los postes se hayan de fijar en viaductos, se instalarán sobre los cáncamos
(esperas) instalados por el constructor del viaducto de acuerdo con las dimensiones
que obren en su poder. En el caso que no estén realizadas por el constructor del
viaducto, se realizarán mediante taladros pasantes alojados en cada uno de ellos,
varillas roscadas debidamente protegidas mediante sellado, y colando herrajes tanto
en la parte inferior como superior del macizo. Todos los materiales serán de acero
galvanizado.
Cimentación para poste de catenaria
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Dimensiones Esperas Viaductos
Cimentación para anclaje de catenaria
Esperas en viaductos
Las esperas en los viaductos deberán cumplir las siguientes características:
Detalle Espera en Viaducto
Postes
•
•
•
•
•
La distancia mínima entre el murete guardabalasto y el murete de canaleta.
Los taladros para los pernos deben ser superiores a 50 mm.
La distancia mínima entre perno y murete guardabalasto debe ser superior a 5
cm.
Los pernos deben estar rectos y paralelos entre ellos.
Comprobar que según el tipo de poste a catenaria a montar los taladros y
pernos (Gewi) deben tener unas características:
Los postes para las catenarias serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado.
Los postes están compuestos por dos perfiles laminados tipo UPN en paralelo unidos
mediante diagonales (postes abiertos) o cerrados con chapa metálica formando un
cajón rectangular (postes cerrados). Los postes cerrados se emplean donde los
postes puedan trabajar a torsión (como es el caso de semiejes y elevaciones en
agujas)
TIPO DE
POSTE
DISTANCIA
ENTRE EJES DE
TALADRADO
(mm)
DIÁMETRO
GEWIS (mm)
MOMENTO QUE
TRASMITE
(kgxm)
TRACCIÓN EN
CADA GEWI (kg)
El uso de postes con caras verticales minimiza en efecto de variación de altura de hilo
de contacto con el giro de la ménsula.
XB-1AV
500x200
20
5833
5833
XB(L)-2AV
500x200
25
7448
7448
XBC(L)-3AV
500x200
25
8972
8972
XBC(L)-4AV
500x250
32
10566
10566
El acabado de los postes será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
XBC(L)-5AV
600x300
32
14190
11825
XBC(L)-6AV
600x300
32
16197
13497
XBC(L)-7AV
600x300
40
18786
15655
Anclajes
300x200
16
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Los postes tienen diferentes alturas dependiendo de la aplicación de los mismos. En
general, la altura de los postes es de 8,55m, lo que permite un ligero ángulo en el
tirante.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Para anclajes de una catenaria, para eje de seccionamiento, elevación de una aguja,
acometida a edificios Técnicos y para postes que deban soportar dinteles de pórtico
rígido autosoportados (sin tirantes), la altura de los postes será de 9,45m.
•
En caso de que los postes deban soportar pórticos rígidos que lleven tirantes o
semipórticos, la altura será de 12,45m de longitud.
•
•
En puentes y viaductos se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizado. En casos especiales de
postes a ubicar en gálibo escaso puede recurrirse a perfiles HEB, que deberán ser
calculados expresamente.
Los postes metálicos deben cumplir las siguientes condiciones:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Deberán estar calculados para soportar todos los esfuerzos a que están
sometidos (catenaria, cable de retorno, feeders, etc.).
La base de los postes estará provista de angulares que facilitará su fijación a la
cimentación, poniendo especial atención a la distancia entre taladros, así con la
distancia de estos a los bordes de forma que cumplan la normativa vigente, y
con un coeficiente de seguridad mínimo de 1,75.
La configuración se realizará de forma que se realice la soldadura sin que
queden oquedades en la base del poste, permitiendo por otra parte la
penetración del galvanizado.
Los postes saldrán de fábrica o taller con los taladros correspondientes a la
fijación de los mismos, a la conexión a la pica de puesta a tierra, a la fijación de
ménsulas y herrajes y un taladro adicional en cada montante para fijar el pin,
bulón o referencia topográfica.
Deberán llevar incorporados letreros de identificación del tipo de poste y en
donde figure su numeración, así como casquillos o bulones para su referencia
topográfica.
Estarán calculados para que su deformación al estar bajo cargas variables no
altere la geometría de la catenaria fuera de los límites admisibles.
La distancia de colocación normal de poste a eje de vía será de 3,35 m. Esta
distancia está prevista para dejar un espacio de 5 cm entre cara de macizo y
canaleta cuando el macizo de cimentación es de 80 cm de diámetro como
máximo. En el caso de que la sección de plataforma no lo permita, deberá
justificarse el gálibo, siendo este superior al de obstáculos.
Dado que algunas cimentaciones pueden ser de 1 m de diámetro, la distancia
eje de poste – eje de vía podrá reducirse hasta 3,25 m, y en ningún caso ser
inferior a 3,20 m.
Los postes llevarán de fábrica todos los taladros necesarios para el montaje de
los equipos y Puesta a Tierra.
Los postes deberán incorporar elementos que impidan el fácil acceso a las
partes altas (en tensión eléctrica).
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
Para el transporte, se utilizarán unos útiles especiales que eviten su roce entre
sí y con otros elementos que puedan dañar la superficie de los mismos.
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
Los postes situados en zonas de vandalismo o paso de viajeros contarán con
protección antiescalada, y serán de tipo EHB.
Los postes para acometidas de repetidores, casetas técnicas, calefacción de agujas,
etc. Se ubicarán en el lado opuesto de la canaleta respecto a la vía. Esto facilita las
labores de mantenimiento añadiendo una distancia de seguridad a la normalmente
definida por normativa (3m). Estos postes serán de 8,55m de altura, salvo en el caso
de los edificios técnicos, en los que se emplearán postes de 9,45m de altura para
realizar el cruce de la alimentación sobre las catenarias.
Los postes para pórticos de salida de centros de autotransformación o subestaciones
serán de 12,45 m de altura, para facilitar los cruces y las alimentaciones a las
diferentes catenarias.
En puentes y viaductos, se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizada.
Los tipos de postes a utilizar serán los siguientes:
DENOMINACIÓN
APLICACIÓN
X-2AV
Poste con una ménsula en vía general
X-3AV
Poste para punto fijo, anclaje de punto fijo, anclaje de un cable, poste para
acometidas (PCA’s, PICV’s, BTS, BTO, CT, Calefacción de Agujas y Alumbrado de
túnel) para P< 100 kVA
X-4AV
Poste para eje de seccionamiento o dos catenarias
XL-4AV
Poste para anclaje de una catenaria
XC-4AV
Poste para semieje de seccionamiento o elevación de aguja
X-5AV
Poste para Acometidas (PCA’s, PICV’s,, Calefacción de Agujas) para P ≥ 100 kVA
XC-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja
XL-5AV
Poste para eje de seccionamiento, elevación de aguja, anclaje de una catenaria y
acometidas a edificios técnicos
XCL-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja y
anclaje de catenaria
XL-7AV
Poste para pórticos rígidos
XL-7AV
Acometidas ATF’s, ATI’s y Subestaciones
Tipo de postes y aplicación
Página 19
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Otros soportes
Ménsulas
Existen:
Las ménsulas que se estudian son del tipo tubular trianguladas, de aleación de
aluminio de 70mm de diámetro y espesor variable en función de los esfuerzos a los
que está sometida.
•
•
Soportes de ménsulas en pórtico rígido para 1 y para dos o tres ménsulas.
Soporte de feeders positivo más negativo en un pórtico rígido.
Pórticos rígidos
Si bien, y siempre que es posible, los postes son independientes, hay puntos en que
no es posible colocar postes en las entrevías y es preciso montar pórticos que
soporten varias vías.
Los pórticos rígidos serán preferiblemente autosoportados. Las ménsulas se
instalarán en dichos pórticos rígidos mediante los soportes adecuados.
Los pórticos a utilizar serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado y deben
cumplir las siguientes condiciones:
El acabado de los pórticos será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
Las dimensiones de la viga varían en función de las cargas y de la luz del pórtico. En
los casos en que la deformación del pórtico lo exija, se montarán tirantes.
Se calculan en cada caso los esfuerzos y se determina el espesor y también las
dimensiones de los tubos para efectuar el montaje.
Estas ménsulas tienen un diseño que permite la regulación de la posición de la
catenaria tanto en altura como en descentramiento, sin necesidad de sustituir la
ménsula, y únicamente desplazando la posición de alguna de las piezas de
ensamblaje.
Estas ménsulas presentan un dispositivo de regulación del ángulo del brazo sin
necesidad de inclinar el tubo de atirantado. Es una solución sencilla que permite una
gran flexibilidad a la hora de definir las dimensiones de la ménsula, que no se tenía
con la anterior que obligaba en algunos casos a ángulos poco estéticos de los tubos
de atirantado.
Las ménsulas se componen de:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tubo de cuerpo de ménsula.
Tubo de tirante de ménsula.
Tubo de atirantado (Tubo estabilizador).
Tubo diagonal en caso necesario (en semiejes)
Péndola de tubo de atirantado.
Soporte de brazo de atirantado.
Brazo de atirantado.
Aislador de cuerpo de ménsula.
Aislador de tirante de ménsula.
Suspensión.
Grapa de apoyo de sustentador.
Rótula de giro de tirante.
Rótula de tubo de giro de ménsula.
Herrajes y rótulas.
Tornillería.
Esquema de Pórtico Rígido para 4 vías
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
•
•
•
•
Sus componentes deben estar protegidos contra la corrosión, y contra las
condiciones medioambientales extremas, para reducir su mantenimiento.
Los tubos del cuerpo y tirante, se fijan al poste o soporte, a través de los
aisladores y de los conjuntos de giro.
Dichos conjuntos de giro son iguales para puntal y tirante, y se fijan
directamente al poste o estructura en caso de ménsula sencilla, o a una cruceta
en caso de doble o triple ménsula.
En el caso de pórticos rígidos y la instalación de las ménsulas se realizará bien
directamente sobre los postes como en vía general, o sobre soportes que irán
fijados al dintel del pórtico.
La distancia de cualquier parte metálica de las ménsulas respecto a los cables
de catenaria deberá ser de al menos 10 cm a fin de evitar roces
Dentro de la ménsula, el conjunto de atirantado deberá cumplir las siguientes
condiciones:
•
Ubicación ménsula con respecto al poste, el hilo de contacto y el sustentador
Cada ménsula se fabrica por separado en función de los parámetros geométricos y de
esfuerzos que exige cada perfil en particular, aunque, el diseño de este tipo de
ménsulas permite un ajuste final de altura y descentramiento una vez montada sin
necesidad de mecanizado adicional.
•
Las ménsulas deberán cumplir las siguientes exigencias:
•
•
•
•
•
•
•
•
Estar dimensionadas para los esfuerzos de la catenaria de acuerdo con lo
indicado en la última versión de la norma UNE EN-50119.
Sustentar la catenaria, los aisladores y otros equipos asociados (aisladores de
sección, etc.).
Llevar conexiones eléctricas que garanticen la continuidad eléctrica en las
articulaciones, en caso de cortocircuito, y asegurar la equipotencialidad de
todas las partes. Las conexiones llevaran arandelas bimetálicas AL-CU para
evitar pares electroquímicos.
Garantizar el movimiento de los conductores en todas las condiciones
medioambientales de funcionamiento.
Ser regulables para permitir el ajuste final de la altura de la catenaria, así como
de su descentramiento.
No interferir el gálibo cinemático de los vehículos, así como el gálibo de los
pantógrafos susceptibles de circular por la línea.
Todos los tubos de las ménsulas deberán tener el mismo diámetro exterior,
variando su espesor en función de las cargas y esfuerzos.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
•
•
•
•
•
•
La altura del tubo estabilizador de atirantado respecto del hilo de contacto
deberá ser tal, que permita una elevación del hilo de contacto al paso del
pantógrafo de acuerdo con lo indicado en la ETI. norma UNE EN-50119:
o Equipos de atirantado sin limitadores de elevación (2 veces el valor de la
elevación calculada).
o Equipos de atirantado con limitadores de elevación (1,5 veces el valor de la
elevación calculada).
La fijación del tubo estabilizador de atirantado al tubo del cuerpo de ménsula
deberá realizarse mediante rótulas o un sistema similar, en función del cálculo
a realizar.
El brazo de atirantado llevará péndola antiviento excepto en los casos que se
justifique su no necesidad, en función de los cálculos a realizar.
La forma geométrica del brazo de atirantado deberá ser tal que permita el paso
de los pantógrafos y no sean rozados bajo ninguna circunstancia, incorporando
un limitador de la elevación del hilo de contacto, en el brazo o en su soporte, o
bien elevando el tubo estabilizador de forma adecuada.
Debe ser diseñado para que pueda trabajar en el rango de inclinación máximo
sin que repercuta en el desgaste prematuro de los hilos de contacto.
El diseño del conjunto de atirantado cumplirá con lo indicado en el punto de
“Envolvente dinámica para el paso del pantógrafo” de la ETI del Subsistema
Energía.
La péndola del tubo de atirantado podrá ser bien de cable, o bien rígida con
piezas adecuadas, de acuerdo con los cálculos realizados.
El amarre de la péndola del tubo de atirantado deberá ser independiente de la
grapa de suspensión en caso de catenaria suspendida.
La posición en altura del brazo de atirantado deberá ser tal, que dicho brazo
trabaje como péndola y no gravite sobre el hilo de contacto.
En el diseño de los brazos de atirantado para agujas aéreas, seccionamientos,
zonas neutras de separación de fases, etc. se deberán tener en cuenta además
de las condiciones para los brazos normales, las especiales de estos
equipamientos.
Página 21
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
•
•
La unión del brazo de atirantado, al soporte del brazo de atirantado, deberá
garantizar la libertad de giro de éste, tanto el movimiento horizontal como el
vertical, mediante rótula cardan, sistema de ojales combinados o similar.
El diseño de los brazos tiene en cuenta la posible elevación del hilo por el paso
del pantógrafo tanto en la catenaria principal, como en la secundaria o segunda
en los casos de agujas y seccionamientos.
Los brazos de atirantado pueden ser rectos, acodados o curvos en función de
la geometría de la catenaria y la presencia de seccionamientos u otras
situaciones singulares.
•
•
•
Las suspensiones serán mediante grapa tipo mordaza permitiendo cierto grado de
giro para su instalación en semiejes y otros cambios de dirección.
Las rótulas permitirán el giro de las ménsulas en todo el margen de temperaturas de
funcionamiento.
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para
garantizar la seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada, se deberá garantizar que, ante
un eventual corte del cable que soporta los contrapesos, la línea aérea de
contacto no caiga al suelo. El sistema deberá tener un rendimiento superior al
95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto,
pudiendo ser de hormigón o de fundición dependiendo del número de pesas y
del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el
margen de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Los materiales empleados en los equipos de compensación deberán evitar su
corrosión, debiendo ser los sistemas de fijación de acero S-275 JR (1.0044) según
UNE-EN 10025 galvanizado o similar. Los tubos guía podrán ser de aluminio.
En el extremo del lado del eje de vía del tubo superior, o tirante se fija la grapa de
suspensión, que soporta el cable sustentador y por tanto el peso de la catenaria.
Entre la grapa y el cable sustentador se intercala una placa bimetálica de cobrealuminio que evita la corrosión debida a la diferente electronegatividad de ambos.
El acabado del acero será galvanizado y pintado en los colores corporativos de ADIF,
al igual que los postes.
El soporte del brazo de atirantado puede llevar incorporado un limitador de altura.
Deberán emplearse materiales especiales en los elementos de fricción para asegurar
la eficacia de la regulación de tensión. Las condiciones y características del sistema a
este respecto son las siguientes:
Equipos de compensación
RANGO DE TEMPERATURA
La catenaria a estudiar estará compensada mecánicamente de forma automática de
modo que se mantenga la tensión mecánica de los conductores ante un cambio de las
condiciones medioambientales, principalmente la temperatura.
Temperatura de operación mínima
30ºC
Temperatura ambiente máxima
50ºC
Esta compensación automática se conseguirá mediante equipos de poleas y
contrapesos.
Margen de temperatura de los equipos de
regulación mecánica
-30ºC a 80ºC
Los equipos de compensación de las catenarias deberán satisfacer las siguientes
condiciones:
Temperatura en posición punto medio
25ºC
•
•
•
•
Compensación independiente para el sustentador y para el hilo de contacto o
hilos de contacto
Relación de compensación 1:3 para el sustentador y 1:5 para el hilo de
contacto.
Los equipos de compensación se realizarán mediante poleas y contrapesos.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo
poste, colocando las poleas una sobre otra a distinta altura pero en vertical y
con distinta separación del poste.
Página 22
Tabla 4. Rango de temperaturas en equipos de compensación
LONGITUD MÁXIMA DE CANTÓN DE COMPESACIÓN
Será de 1.400m, con un punto fijo en el centro y contrapesos en los extremos.
Será de 700m, con punto fijo en un extremo y contrapesos en el otro. Se adopta una
distancia máxima nominal entre punto fijo y contrapesos de 640 m, que se superará
hasta 700 m en casos excepcionales.
Tabla 5. Longitud máxima de cantón de compensación
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
TIPOLOGÍA DE LOS EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Dos equipos independientes para sustentador e hilo de contacto.
Poleas relación 1:3 y 1:5
Pesas de fundición cilíndricas
Rueda tensora en aluminio, herrajes en aluminio y acero galvanizado
Tipología de los equipos de compensación
Retorno de tracción y protecciones
En el sistema de tracción en corriente alterna, el retorno se realiza a través de los
carriles y los conductores de retorno en su mayor parte y en menor medida por tierra.
Cada 450 m el cable de retorno se conectará con el carril de referencia.
En el sistema de catenaria estudiado, se incluye un conductor de retorno de tracción
que une todos los postes y herrajes del sistema de catenaria y que periódicamente
está conectado a los carriles de referencia de tracción o retorno.
Los conductores del sistema de retorno de tracción están conectados a tierra
mediante las picas de puesta a tierra dispuestas en cada poste de catenaria.
Al tener cada cimentación una puesta a tierra mediante pica se obtiene un buen
contacto del sistema de retorno con tierra, si bien el instalador debe realizar las
pruebas necesarias y poner los medios necesarios en su caso para la mejora de la
tensión de paso y contacto.
El cable de retorno se une a cada poste a través de la grapa de suspensión
correspondiente. En el caso de presencia de elementos que exijan alejar el cable de
retorno de la alineación de los postes, se dispone de mensulillas o alargaderas a tal
fin.
Todos los elementos que se encuentren dentro de la zona de catenaria y pantógrafo
expresada en la norma deben estar conectados al sistema de puesta a tierra.
Los pasos superiores deben tener las protecciones correspondientes mediante
obstáculos o viseras que se expresan en la norma. [UNE-EN-50124, 2003]
El sistema de retorno tiene cuatro funciones:
•
•
•
•
Cierre del circuito de corriente que atraviesa al tren
Protección de la instalación
Protección de instalaciones adyacentes
Protección del personal
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
La Subestación, que suministra energía al tren y los centros de Autotransformadores
tienen una red de tierras que asegura una resistencia de puesta a tierra muy pequeña.
El transformador de potencia y los autotransformadores, en el sistema 2x25, tienen su
punto medio conectado a esta malla de tierra. Los cables de retorno y los carriles
también se conectan a las tierras de S/E y catenaria.
De este modo la corriente que sale de la S/E retorna a través de carriles y cables de
retorno. Todas las masas de la instalación y de sus proximidades se conectan a esta
malla de tierras creando una plataforma equipotencial que permite las funciones de
protección citada.
La instalación se protege ante una puesta a tierra accidental, por derivación de un
aislador por ejemplo, conduciendo la corriente de defecto al carril y a la S/E que por
medio de sus disyuntores corta la tensión inmediatamente.
Las instalaciones adyacentes, conectadas al mismo circuito equipotencial, se
protegen ante el caso de un contacto accidental con la tensión de la línea,
conduciendo la corriente de defecto a la S/E que corta la tensión.
La protección de personal es más selectiva dado que pueden aparecer tensiones
entre carril y tierra transitoriamente al paso del tren. Para ello, independientemente de
las tierras de S/E y catenaria, cada apoyo de la catenaria va provisto de una pica de
tierra que asegura que a 1m. de distancia del apoyo, el gradiente de tensión desde el
carril al paso del tren queda dentro de los límites marcados por las Normas.
Características de los conductores
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
Las intensidades medias cuadráticas incluso en casos de funcionamiento degradado,
son inferiores a las admitidas en el Reglamento de Líneas aéreas.
Los conductores empleados son de cobre, bronce o aluminio-acero. Cuando cobre y
aluminio deban conectarse se hará a través de elementos bimetálicos (lámina
bimetálica) que eviten la corrosión electrolítica de los cables.
Las conexiones deberán resistir las corrientes a conducir, así como las de
cortocircuito que instantáneamente pueda circular por ellas, sin fundirse o perder sus
características eléctricas ni mecánicas.
Se ha elegido una sección de péndolas que asegure lo anterior para evitar conexiones
sustentador-hilos de contactos aislados que siempre son causa de puntos duros y
zonas de calentamiento puntual de los conductores.
Página 23
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Las conexiones de feeder a catenaria deben tener la sección equivalente a la suma
de secciones equivalentes de sustentador e hilo de contacto, y las conexiones de
seccionamientos y de paralelismo deben tener secciones equivalentes a las secciones
a conectar.
Se emplearán para conexiones conductores sin tensión mecánica o varillas, que
deberán tener la sujeción necesaria para que su posición esté controlada siempre
ante efectos del viento, de las vibraciones producidas por el tren o por los efectos
mecánicos de los cortocircuitos.
Aisladores
La línea aérea de contacto está formada por conductores desnudos, necesitando
estar aislada de los apoyos y tierra por medio de aisladores que normalmente son:
•
•
•
•
•
Aisladores de porcelana
Aisladores de vidrio
Aisladores compuestos. Están formados normalmente por un núcleo de fibra de
vidrio recubierto de una capa de teflón.
Aisladores de resina epoxi.
Aisladores de silicona. Al igual que los aisladores compuestos, utilizan un
núcleo de fibra de vidrio recubierto en este caso por silicona.
La sujeción de los aisladores a los apoyos se realiza por medio de herrajes
complementarios.
Todo aislador debe cumplir una serie de características tales como:
•
•
•
Rigidez dieléctrica suficiente para la tensión de trabajo.
Resistencia mecánica adecuada
Forma adecuada a la posición de trabajo
Por consiguiente se instalarán autoválvulas de óxidos metálicos, para una tensión de
funcionamiento de 29 kV, en los siguientes puntos del tramo que nos ocupa:
•
•
•
•
•
3.8.1.1.10.
Equipamientos
Equipamiento en estación
La electrificación de las estaciones, deberá realizarse siguiendo unos criterios tales
como:
•
•
•
•
•
•
•
Para esta línea en particular, los aisladores podrán ser de vidrio, de porcelana o de
composites. En cada uno de los casos los aisladores deberán haber sido probados en
todos los aspectos de acuerdo con cada norma aplicable
•
Autoválvulas
•
Si bien en la salida de las Subestaciones debe haber autoválvulas que protejan el
aparellaje y los transformadores de las sobretensiones de origen atmosférico, esta
protección no siempre es suficiente, particularmente en los puntos en que variaciones
bruscas de impedancia o la existencia de zonas aisladas (Caso de las Zonas Neutras)
pueden originar sobretensiones puntuales que podrían dañar la instalación.
•
Página 24
Catenarias auxiliares de las zonas neutras
Puntos de puesta en paralelo de ambas vías
Puntos de conexión de transformadores de Alimentación a Instalaciones
Complementarias.
Vías de estación que puedan quedar aisladas en algún momento al abrir los
seccionadores.
En los casos en que coincidan dos de los supuestos anteriores, se utilizará la
protección una sola vez, aunque en todos los casos se montará un pararrayos
para cada vía aunque teóricamente funcionen siempre en paralelo.
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La altura de la catenaria será variable al existir equipos de agujas aéreas y de
seccionamiento
Ha de haber una independencia mecánica de las catenarias de las vías
generales de las catenarias de las vías secundarias.
Se deberá instalar el mismo tipo de catenaria compensada en todas las vías.
No existirán zonas neutras en las estaciones en las vías generales
Se realizarán las agujas aéreas en función del tipo de aparato de vía y de la
velocidad de circulación por vía desviada
Se instalarán seccionamientos de lámina de aire a la salida y entrada de las
estaciones en coordinación con el sistema de señalización.
No se ubicarán postes delante de los edificios de viajeros o en zonas donde
entorpezcan la circulación de viajeros
No se colocarán tirantes en los postes situados en los andenes (en caso de
que se deban instalar).
La ubicación de los postes deberá tener presente el gálibo solicitado en cada
lugar.
Se instalarán pórticos en las estaciones, cuya configuración dependerá del
número de vías que abarquen.
o para cuatro vías, se instalaran dos pórticos los cuales comparten un
poste común.
o Para dos vías se instalará un pórtico.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Equipamiento en viaductos y puentes
La electrificación en viaductos y puentes deberá realizarse siguiendo unos criterios
tales como:
•
•
•
•
•
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La ubicación de los postes se realizará normalmente sobre los pilares de los
viaductos y puentes, sin afectar la estructura de aquellos.
La colocación de los postes se realizará sobre bases preparadas con ejes
roscados sobre el tablero
No se ubicarán zonas neutras ni seccionamientos en puentes ni en viaductos
debido al difícil acceso en caso de incidencias y / o tareas de mantenimiento
En caso de tener que proyectar anclajes sobre puentes y viaductos, estos se
realizarán con placas montadas sobre el tablero
La longitud de los vanos en viaducto y puente dependerá de si es recto o curva
y de la velocidad del viento.
3.8.1.1.11.
Calefacción de agujas
Para garantizar el buen funcionamiento de los cambios de vía mediante agujas
durante los meses de frío, se deberá instalar un sistema de calefacción con el fin de
evitar que el hielo y/o la nieve dificulten su operatividad.
Cada zona dispondrá de su propia acometida desde donde se alimentará el armario
general de mando R0. Desde este armario se tenderán seis líneas independientes en
baja tensión hasta los armarios de distribución, normalmente tres para zona sur y tres
para zona norte. Los armarios de distribución alimentaran directamente a los tubos
calefactores correspondientes.
No está prevista la protección diferencial por tratarse de circuitos conectados entre
fase y tierra, así como por tratarse de circuitos de gran extensión longitudinal de
cableado y que debido a las fugas propias no permitiría una protección de alta
sensibilidad. Por otro lado, cuando este sistema esté en servicio no podrá haber
personal en vía con lo que el riesgo es prácticamente nulo.
Sin embargo, se deberá realizar un análisis de fugas previo a la conexión del sistema
línea por línea, de tal forma que se pueda detectar en cada caso las posibles fugas en
todo el sistema y en función del nivel de estas fugas, determinar si se permite la
conexión o se prohíbe, siendo totalmente regulables estos niveles.
Todo el sistema podrá conectarse mediante cuatro modos:
•
•
•
•
Automático
Manual
Telemando
Remoto
Esta calefacción se realizará mediante elementos calefactores longitudinales
adosados al propio carril de rodadura a lo largo de los espadines y corazón de los
cambios, así como en las traviesas huecas, a excepción de aquellos cambios con
corazón fijo, que no necesitan calefacción debido a que no tienen movimiento.
La gestión de todos los procesos que tengan lugar será llevada a cabo por un
autómata instalado en el armario general de control de cada zona y serán indicados
mediante pilotos en el panel de control local instalado en el armario general de
control.
Cada punto de calefacción constará de 1, 2, 3, 4 ó 5 zonas dependiendo de su
envergadura. En los puntos de dos o más zonas se ha codificado cada una de ellas
según su disposición relativa.
Alimentación
•
Puntos de dos cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Norte (N)
•
Puntos de cuatro cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Centro Sur (CS)
¾ Zona Centro Norte (CN)
¾ Zona Norte (N)
El funcionamiento de cada una de las zonas a lo largo de los distintos puntos es el
mismo, por tanto, se describirá el funcionamiento de forma general y será de
aplicación a todos los puntos y zonas.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
La alimentación al sistema se realizará desde el feeder negativo (-25 kV), a partir de
un centro de transformación compacto.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador motorizado de
acometida al centro de transformación, colocado en poste cercano al centro de
transformación.
Dicho centro de transformación constará de un transformador de 100, 160 o 200 kVA,
según necesidades de la instalación, que estará protegido mediante una celda de
media tensión de aislamiento integral en SF6. El transformador tendrá una salida en
baja tensión que alimentará al cuadro general de control para la alimentación del
sistema.
Desde el secundario del transformador se conectará el armario general de mando R0,
mediante cable aislado bajo tubo de acero. Dicho armario general de mando se
colocará junto al centro de transformación compacto.
Página 25
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.1.1.12.
Acometidas a señalización y comunicaciones
El alcance de esta instalación comprende: desde la conexión de catenaria en feeder
negativo hasta los cuadros de baja tensión de las casetas técnicas de BTS.
Alimentación
El sistema de alimentación para el sistema de señalización y comunicaciones se
estudia mediante un centro de transformación situado en un poste, independiente de
la catenaria, destinado para ese fin, y del tipo X-3AV P < 100 kVA o X-5AV para P >
100 kVA, alimentado desde la catenaria y con una salida en baja tensión. La potencia
del transformador será de 100 kVA para BTS/BTO y de hasta 250 kVA para PCA, con
una salida monofásica a 230 V y 50 Hz.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador, manual en BTS/BTO
y motorizado en los PCA, de acometida al centro de transformación colocado en poste
cercano al emplazamiento a alimentar.
Para alimentar el transformador se tomará tensión monofásica del feeder negativo (25 kV) a través de una alimentación de cobre desnudo hasta el primario del
transformador ubicado en un poste independiente de catenaria. Se instalará una
autoválvula y un fusible en cabeza de poste para realizar la conexión desde el feeder
hacia el transformador para proteger la instalación.
Se realizará la bajada en baja tensión desde el secundario del transformador
mediante cable aislado de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x240 mm2 hasta el cuadro de baja
tensión para los PCA. Para postes de acometida de BTS/BTO se dispondrán cuadros
de baja tensión con dos salidas de acometida para alimentar a la BTS y BTO
mediante conductores de cable de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x70 mm2 y cable de cobre
RV-K 0,6/1kV de 2x185 mm2 respectivamente, discurriendo a través de las
canalizaciones existentes y bajo tubo enterrado en el último tramo, se tenderá la
acometida hasta el cuadro de la correspondiente caseta técnica.
3.8.1.2.
3.8.1.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar
El objetivo principal del sistema de Telemando es garantizar la explotación remota de
una instalación mejorando los niveles de calidad en el servicio conseguidos con una
explotación local de las instalaciones de campo. La ventaja principal del sistema de
control centralizado reside en la disponibilidad de una visión de conjunto de las
instalaciones que facilita su utilización con unos menores requerimientos de personal.
Por otra parte, el disponer de la información centralizada en un único punto abre las
puertas a un procesamiento de dicha información con el fin de obtener nuevos
servicios.
El sistema de Telemando tiene por lo tanto dos responsabilidades principales:
•
•
Control de los elementos susceptibles de ser maniobrados de forma remota.
Monitorización de los estados de los elementos que se desee se reflejen en el
centro de control para realizar una visualización remota de los mismos.
Entre las funcionalidades del Telemando de Energía podríamos destacar aquellas
propias de un sistema de adquisición en tiempo real como Listas de Alarmas,
Eventos, Curvas de tendencia, Curva instantánea, Históricos, Control de accesos,
Ejecución de mandos, Bloqueos, Inhibición de alarmas, Sincronización, etc. y otras
más específicas como son:
•
Actualmente ya se encuentran instaladas BTS aunque no están en funcionamiento,
desconociéndose el motivo
•
Página 26
Telemando
Integración con el CRC (Centro de Regulación y Control). El sistema de
integración en tiempo real del Centro de Control de Operaciones va a ser el
encargado de intercambiar información de tiempo real con el resto de sistemas
del Centro de Regulación de la Circulación, de forma que el Telemando de
Energía integre cierta información de otros sistemas y a su vez otros sistemas
integren información del Telemando de Energía, permitiendo que las distintas
técnicas puedan emplear la información adquirida por otros sistemas para sus
procesos lógicos. Por otra parte, la exportación de información permitirá que
una aplicación externa de integración de información represente una visión
resumida de conjunto de las instalaciones. Desde el punto de vista de las
aplicaciones nativas, estas podrán coexistir dentro de los puestos TEG y ser
invocadas desde una aplicación central que organice el conjunto de aplicativos.
Aplicación de Simulación y Aprendizaje que servirá como base para el
explotador a la hora de decidir acerca de normativa videográfica, definición de
menús de usuario, funcionalidades específicas, etc. También será utilizada
como puesto de formación para los técnicos de explotación y gestión del
Telemando de energía, analizando situaciones pasadas reales o supuestos de
incidencias diversas y por ultimo servirá para ensayar y verificar el correcto
funcionamiento de nuevas versiones o nuevas funcionalidades del Telemando
de energía, previamente a su puesta en funcionamiento
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
•
Aplicación de Reconstrucción de Eventos que está constituida por una serie de
módulos cuya función será la de reproducir cualquier acontecimiento pasado
del servidor de tiempo real que haya sido previamente almacenado
adecuadamente. La reproducción será secuencial a velocidad variable
determinada por el usuario, siendo el punto de inicio en el tiempo también
seleccionado por el usuario.
Aplicación de Monitorización Remota que debe permitir realizar operaciones de
monitorización del sistema (exclusivamente visualización, en ningún momento
se permitirá la ejecución de mandos a campo, de reconocimiento de alarmas o
de consulta de eventos históricos). El acceso remoto será posible desde
cualquier plataforma de la red de la red de tiempo cuasi real que cumpla con
los requisitos definidos para ello.
o Aplicación de Telemedida de Energía que se encargará de Analizar los
flujos de Energía y la Calidad del Suministro de la misma.
o Sistema de mantenimiento que se organiza en un centro de trabajo
compuesto por un servidor de mantenimiento y dos puestos de
mantenimiento. El servidor de mantenimiento estará conectado a la WAN,
en la que tendrá conectividad con los otros centros de mantenimiento que
existan y con los centros de control, y a su vez a la red local de
mantenimiento que le conecta a los dos puestos de mantenimiento
Componentes del sistema
Elementos que componen el sistema de telemando a nivel genérico
•
•
•
•
•
•
Nodos de campos (NC) de tres tipos:
o Tipo A: Nodo de Campo para conexión de RL-CA exclusivamente. Se
instala un PLO para operar todos los EF-CA de la RL-CA conectada.
o Tipo B: Nodo de Campo para conexión de RL-CO exclusivamente. Se
instala un PLO para operar un EF-CO.
o Tipo C: Nodo de Campo para conexión de RL-CO y RL-CA. Se instala un
PLO para operar todos los EF-CA y EF-CO de las RL-CA y RL-CO
conectadas.
Puestos Locales de Operación (PLO), que serán instalados en los Nodos de
Campo donde se controlen Redes Locales de Consumidores (RL-CO), siendo
en nuestro caso en Casetas Técnicas (PBL´s, PICV´s)
Redes locales de consumidores (RL-CO) construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica para los Edificios Técnicos y cableadas
directamente para el resto de instalaciones.
Redes locales de catenaria (RL-CA), construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica multimodo
Equipos finales de consumidores (EF-CO)
Equipos finales de catenaria (EF-CA)
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Situación actual
Actualmente existen tres nodos de campo (NC), situados en la Centro de
Autotransformación (Tardienta 58+700) en la Centro de Autotransformación (Vicien
68+150) y en la Centro de Autotransformación (Huesca 78+600).
Con el estudio que se está realizando de nuevas alternativas de trazado, será
necesario realizar una serie de trabajos en función de la ubicación de los Centro de
autotransformación actuales respecto a las alternativas de trazado.
•
En el lugar donde existe paralelismo entre la vía actual y la alternativa 1,
en la zona donde hay instalado un Centro de Autotransformación
actualmente, será necesario proceder a ampliar los PLO instalado en el
interior del Centro de autotransformación correspondiente, para poder dar
servicio a los nuevos seccionadores que será necesario instalar.
Esta ampliación constará de nuevo equipamiento para control de
seccionadores, nuevas canalizaciones y ampliación de las RL-CO / RL- CA
para dar servicio a los nuevos EF-CA y EF-CO.
•
En el lugar donde no existe paralelismo entre la vía actual y la alternativa
1 y no existe ningún Centro de Autotransformación instalado. Será
necesario proceder a instalar un nuevo Centro de Autotransformación, para
poder dar servicio a los nuevos seccionadores que será necesario instalar.
En estos nuevos CENTROS DE Autotransformación se deberá contemplar la
instalación de nuevos PLO para poder controlar los nuevos, EF-CA y EF-CO.
También será necesario dar de alta el nuevo Centro de autotransformación en
la subestación de Almudévar y en el Centro de Control de Operaciones. Para
realizar esto habrá que realizar un nuevo anillo de comunicaciones entre la
subestación y los nuevos Centro de Autotransformación instalados.
Se deberá realizar una simulación para determinar la ubicación y el número de Centro
de Autotransformación a instalar.
3.8.1.3.
Actuaciones en la alternativa 1 (350 km/h)
El trazado del la alternativa 1 provoca en la catenaria de la vía de ancho mixto
actualmente instalada, una serie de afecciones, esto es debido al paralelismo que
aparece entre la plataforma existente y la plataforma de la alternativa.
Estas afecciones se resuelven procediendo al cambio de lado en la instalación de los
postes de catenaria.
Será necesario proceder al montaje de postes, con todo su equipamiento al otro lado
de la vía, sitos en oposición a los postes existente.
.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.1.3.1. Afección de la alternativa 1 a la catenaria de ancho mixto
3.8.2.
ALTERNATIVA 2 VELOCIDAD 300 KM/H
Descripción de la afección que aparece:
3.8.2.1.
•
•
Desde el inicio P.K. 0+000 hasta el P.K. 17+755, sólo hay trazado de la
alternativa 1. No se afecta a la vía mixta actual.
Desde el P.K. 17+755 hasta el final ( estación de Huesca), se realizará:
o montaje de los postes de la alternativa 1 a mano derecha en sentido
creciente de kilometraje,
o montaje de los postes sitos en oposición a los postes existentes en la
plataforma de ancho mixto.
3.8.1.3.2. Alimentación del sistema a la Alternativa 1
Instalar nuevo Centro de Autotransformación (CAT)
Se instalarán dos nuevos Centros de Autotransformación para poder mantener el nivel
de tensión en la catenaria en los niveles óptimos según normativa vigente. Estos
centros de autotransformación deben estar comunicados con la subestación, con el
resto de Centros de Autotransformación instalados en toda la red desde Zaragoza a
Huesca y con el Centro de Control de Operaciones de Zaragoza.
Con estos centros de autotransformación se mantendrá el nivel de tensión en la
catenaria diseñada para la alternativa 1. Se instalarán en postes de catenaria los
seccionadores oportunos, que deberán ser telemandados desde el Puesto Local de
Operación de Catenaria (PLO-CA) que habrá en el centro de autotransformación a
instalar.
La ubicación de estos Centros de Autotransformación será en el P.K. 3+500 y en el
P.K. 13+500, tal y como se especifica en la simulación realizada.
Ampliar Centro de Autotransformación existente
Se instalará un nuevo seccionador en un poste de catenaria de la alternativa 1, para
mantener el nivel de tensión en la catenaria diseñada para esta alternativa
Este nuevo seccionador estará conectado al centro de autotransformación existente
de Huesca situado en el P.K. 23+500 y deberá ser telemandado
Electrificación
Para este estudio se pretende definir técnica y económicamente las actuaciones,
requisitos, funcionales y operacionales, para la realización de los trabajos
correspondientes a la línea de Alta Velocidad Tardienta-Huesca
Las instalaciones desarrolladas en el presente estudio son las siguientes:
•
•
•
•
Línea aérea de contacto.
Calefacción de Agujas.
Suministro de energía a otras instalaciones
Telemando de nuevas instalaciones
Se estudiará una alternativa de trazado con todos los subsistemas asociados que ésta
tenga.
3.8.2.1.1. Generalidades de la instalación a estudiar
Línea Aérea de Contacto (LAC)
Se conoce como catenaria, en el lenguaje ferroviario, a la línea que suministra
energía al tren a través de un captador móvil denominado pantógrafo. Ni la línea tiene
la forma de una catenaria ni el captador cumple funciones de multiplicación de
dimensiones, pero los años de utilización de estos términos hacen inútil cualquier
esfuerzo por cambiar sus nombres por otros más adecuados.
El estudio y diseño de catenarias es un trabajo multidisciplinar que requiere
conocimientos y estudios eléctricos, mecánicos, medioambientales y reglamentarios
que exigen, en muchos casos, el empleo de medios informáticos avanzados y el
esfuerzo conjunto de equipos de ingeniería bien coordinados, particularmente en las
líneas de alta velocidad en las que los requerimientos son más estrictos.
En efecto, una catenaria de alta velocidad es una línea eléctrica que suministra a los
motores del tren potencias muy elevadas mediante el rozamiento de una pletina
conductora a velocidades muy altas
Para que esto sea posible y además la instalación sea duradera es preciso que el
contacto con la línea sea continuo, sin interrupciones de contacto y con presiones de
contacto no muy elevadas para evitar el desgaste acelerado de la línea.
A continuación se repasarán los distintos aspectos que es preciso considerar en el
diseño de una catenaria así como los métodos y soluciones a emplearse
Página 28
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El entorno
Las facetas del entorno que influyen en la catenaria son:
•
•
•
•
•
•
•
La climatología, particularmente el hielo, el viento y el nivel isoceráulico
(numero promedio de días al cabo del año en los que hay tormenta)
La infraestructura de vía, es decir curvas y pendientes.
La infraestructura energética del territorio, es decir, las líneas existentes en la
zona y la potencia de cortocircuito en los puntos de alimentación.
La contaminación atmosférica.
Todos estos factores deben tenerse en cuenta en el diseño de los elementos,
tanto desde el punto de vista eléctrico como mecánico, según se indicará en los
apartados correspondientes.
La catenaria, por su parte, también influye en el entorno, particularmente las
catenarias de alta velocidad ya que a velocidades inferiores a los 200 km/h las
potencias a conducir disminuyen considerablemente.
Estas influencias son:
o Sobre las aves, que en zonas ZEPA (Zona de Especial Protección para las
Aves) y de paso pueden chocar con los conductores originando muertes de
aves y averías en la línea, particularmente en épocas de grandes
concentraciones, como los estorninos en otoño, que producen
cortocircuitos instantáneos al formarse cadenas de pájaros que puentean
aisladores.
o Sobre las líneas paralelas a su trazado, particularmente de baja tensión y
telefónicas no digitalizadas, pues las elevadas intensidades pueden inducir
tensiones que es preciso tener en cuenta.
o Sobre personas y animales que puedan transitar por las inmediaciones de
los elementos de la línea, postes principalmente, en que las tensiones de
paso y contacto que se originan en casos de avería pueden resultar
peligrosas.
o Al igual que las influencias del entorno sobre la línea, los efectos que
produce la línea en sus alrededores deben tenerse en cuenta al estudiar la
línea desde el punto de vista eléctrico y mecánico.
Los reglamentos
Los efectos que en uno y otro sentido se producen entre catenaria y entorno se
recogen normalmente en los reglamentos nacionales y, en Europa, en las normas
CENELEC, particularmente en la EN 50125 [UNE-EN-50125, 2005] sobre
Condiciones Medioambientales, EN 50122 [UNE-EN-50122, 2004] sobre
Protecciones, EN 50124 [UNE-EN-50124, 2003] sobre Coordinación de Aislamiento y
EN 50119 [UNEEN-50122, 2002] que indica los valores que deben cumplir los
distintos parámetros de la catenaria.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Aparte de las anteriores, deben considerarse también las normas EN 50149 [UNEEN-50149, 2007] sobre Normalización y Características del Hilo de Contacto, EN
50163 [UNE-EN-50163, 2006] sobre Suministro de Tensión a Instalaciones de
Tracción y EN 50367 [UNE-EN-50367, 2008] sobre Interacción Dinámica entre
Catenaria y Pantógrafo. También existen varias publicaciones de la UIC que es
conveniente consultar aunque no suelen ser de obligado cumplimiento.
En líneas que han de ser circuladas por trenes internacionales que atraviesan
fronteras europeas, es de aplicación la Especificación Técnica de Interoperabilidad
(ETI) que indica determinadas características que deben cumplir las líneas para que
cualquier tren autorizado pueda circular fuera de sus fronteras sin problemas.
Con independencia de lo anterior deben tenerse en cuenta las normativas nacionales
que, en algunos casos, recogen condicionantes particulares de cada país y el
Eurocódigo que da normas de cálculo aplicables en Europa. En particular, el
Eurocódigo indica, y la nueva versión de la Norma EN 50119 [UNE-EN-50119, 2002]
lo recoge, el doble modo de considerar los esfuerzos sobre los elementos:
•
•
Límite de rotura: es decir, deben considerarse los esfuerzos que pueden
producir la ruina de la instalación, comparados con la resistencia de la
instalación a esa ruina. Como efectos variables deben considerarse el hielo y el
viento con periodo de retorno de 50 años.
Límite de servicio: deben considerarse qué esfuerzos pueden dejar a la
instalación fuera de servicio. Son esfuerzos que pueden deformar los cables de
modo que el hilo de contacto quede fuera del pantógrafo.
La resistencia a considerar es el límite elástico de los elementos, que al producir
deformaciones permanentes podría inutilizar la operatividad de la línea
Aspectos eléctricos
Tal como se ha indicado anteriormente, la línea está influida por la infraestructura
energética del entorno y debe tener en cuenta sus efectos sobre el mismo. Además la
línea debe cumplir con el fin para el que se instala, es decir, debe ser capaz de
conducir la energía necesaria sin calentamientos de los conductores excesivos y debe
mantener una tensión en el pantógrafo, que de acuerdo con la especificación Técnica
de Interoperabilidad, debe ser superior a los 19 kV en condiciones normales y debe
mantenerse en condiciones degradadas entre 17 y 19 kV durante un periodo no
superior a 2 minutos.
Página 29
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Por lo tanto deben conocerse con exactitud los valores de potencias necesarias y sus
efectos. Los datos que deben conocerse que afectan a potencias y otros parámetros
eléctricos son:
•
•
•
•
•
•
Curva de tracción del tren: indica, a cada velocidad, la fuerza de tracción en
llanta que el tren es capaz de desarrollar.
Rendimiento mecánico del tren: para transformar la potencia en llanta en
potencia en pantógrafo.
Curva de resistencia al avance del tren.
Tráfico de trenes: para determinar la posición de cada tren en cada momento.
Posición de las subestaciones de alimentación y potencia de cortocircuito de la
red de alimentación en esos puntos.
Con los datos anteriores, y contando con un simulador de tráfico, hay que
determinar:
o Potencia a suministrar por cada subestación, en valores medios
cuadráticos, medios y máximos instantáneos.
o Potencia instantánea en cada tren en cada instante.
o Disposición y características de conductores de la catenaria, tanto positivos
(sustentadores, hilos de contacto y feeders de aumento de sección) como
de retorno (carriles, cable de retorno) y negativos en el caso de
alimentación en 2x25kV.
o Con estos primeros datos puede conocerse si la relación potencia de
cortocircuito de cada subestación a potencia a suministrar es suficiente
para garantizar que los desequilibrios de fases no afecten a la calidad de
servicio de la red. Si no lo fuera, sería preciso modificar el tráfico o la
posición de subestaciones para disminuir la potencia a suministrar o
modificar la infraestructura de líneas para aumentar la potencia de
cortocircuito.
Aspectos mecánicos
Una vez que el estudio eléctrico ha determinado la composición y secciones de los
conductores de la catenaria es preciso acometer el diseño mecánico que debe
constar de los siguientes pasos:
•
•
•
•
•
•
A continuación, conocida la potencia solicitada por los trenes y contando con un
simulador de comportamiento eléctrico debe determinarse:
•
•
•
•
•
•
Impedancia de la catenaria.
Intensidades medias cuadráticas en cada conductor y en tierra.
Tensión en el pantógrafo en cada instante y en cada tren.
Tensiones de paso y contacto.
Impedancia mutua respecto a conductores paralelos.
Tensiones inducidas en conductores paralelos.
Cuando los valores obtenidos son admisibles, puede considerarse que la estructura
de cables y el sistema de alimentación son válidos. En caso contrario, es preciso
modificar alguna de sus características.
Página 30
•
•
•
•
Determinación de los vientos en la zona recorrida por la línea. Con estos datos
y las indicaciones del Eurocódigo y de la Norma EN 50119 se determina el
valor de las presiones de viento sobre conductores y sobre estructuras en los
dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de los vanos (Distancia entre postes contiguos de la catenaria) a
emplear en recta y en curvas de distintos radios, de modo que con las
presiones de viento calculadas para un solo vano, ver que no de lugar a
deformaciones del hilo de contacto tales que pueda quedar fuera de la zona
barrida por el pantógrafo y de acuerdo con las normas.
Determinación de las tensiones de los cables de la catenaria. Este punto es
uno de los más delicados porque afecta al comportamiento dinámico de la
catenaria. Es aconsejable, en una primera fase, escoger tensiones que
cumpliendo con la norma EN 50119 cumplan también con las indicaciones de
la norma UIC 799. [UIC 799 OR, 2000] Con estos valores debe comprobarse
en un simulador de interacción catenaria-pantógrafo que se cumplen las
exigencias de la ETI y demás normas de obligado cumplimiento en cuanto se
refiere a presiones máximas entre pantógrafo y catenaria y a deformaciones del
hilo al paso del pantógrafo, con un solo pantógrafo y con dos pantógrafos.
Debe contemplarse que el pantógrafo cumple con los condicionantes de la ETI.
Determinación de las tensiones de los cables no compensados, es decir
feeders y cables de retorno, de acuerdo con la norma EN 50119.
Determinación de la resistencia y deformación de los postes, para lo que
previamente se ha debido diseñar el tipo de poste a emplear. Como ejemplo,
en Alemania se emplean postes de hormigón, en Francia postes de doble T y
en España postes de presillas o diagonales. Esta resistencia debe calcularse
en los dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de la cimentación a emplear para cada tipo de poste, para lo
que previamente debe decidirse si se emplean cimentaciones hincadas,
perforadas o rectangulares.
Debe comprobarse, como seguridad, que aun en el caso de límite de rotura el
posible giro de la cimentación sea inferior a 0,01 radianes.
Determinación de los esfuerzos que se transmiten a los postes en cada tipo de
utilización y tanto para límite de rotura como para límite de servicio, y
asignación del tipo de poste más adecuado de acuerdo con los cálculos
realizados en el paso número 5.
A partir de este momento viene la parte más ardua, que consiste en diseñar
cada una de las piezas a emplear en el montaje de la instalación que permita
que la catenaria se pueda instalar de modo que resulte de fácil montaje, de fácil
mantenimiento, de gran duración, y además que su coste no sea muy elevado.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
En cualquier caso, no existen dos instalaciones de catenaria exactamente
iguales y en cada instalación hay que ingeniar soluciones variadas para
resolver las variadas situaciones que se presentan, agujas de diferente
geometría, combinaciones de alturas de todos los calibres, etc.
Una vez diseñado la instalación se replantea sobre plano la instalación y se
calculan las ménsulas y las péndolas para que la instalación pueda construirse
Para la línea a electrificar objeto de estudio, en ancho internacional (UIC) entre las
poblaciones de Tardienta - Huesca, se ha optado por el mismo sistema que existe
actualmente en la línea Tardienta-Huesca con tercer carril, o sea 2x25 kV.
La tecnología a estudiar es la catenaria C-350, cuyas características más relevantes
son las siguientes:
El suministro de energía eléctrico a la tracción deberá cumplir con los siguientes
requisitos:
•
•
•
•
•
•
•
Sistema de catenaria simple poligonal atirantada en todos los perfiles, vertical,
con péndola en Y, sin flecha en el hilo de contacto y formada por un
sustentador, un hilo de contacto y péndolas equipotenciales, compensada
mecánicamente y apta para circular a 350 km/h, que satisfagan los
requerimientos de normativa para este tipo de líneas y en particular la E.T.I. del
subsistema energía y la norma Europea UNE EN – 50119 para la velocidad de
circulación de 350 km/h.
La línea de contacto estará compensada mecánicamente de forma
independiente para el sustentador y el hilo de contacto
Sistema de alimentación a la catenaria: corriente alterna 2 x 25 kV 50 Hz.
Tensión nominal del sistema: 25 kV, según UNE EN 50163.
Sistema de retorno de tracción con cable de retorno y carril principal de retorno.
La velocidad de diseño de la catenaria es de 350 km/h
Se adopta como gálibo, el gálibo de Infraestructura tipo ADIF
Calefacción de agujas
Para los sistemas de calefacción de agujas, se instalarán elementos calefactores en
los desvíos, sistemas de alimentación a los mismos e incluso su control y protección.
Por lo tanto se estudiarán todas las instalaciones que forman este subsistema.
Suministro de energía a otras instalaciones
•
•
•
Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Edificios Técnicos
Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Casetas
Telecomunicaciones móviles
Acometidas de Energía desde catenaria o feeder a Casetas Técnicas
de
3.8.2.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria
•
•
•
La tensión en pantógrafo no debe ser inferior a valores que disminuyan la
capacidad de tracción del material motor (19 kV en régimen permanente y 17,5
kV durante un período máximo de 10 minutos).
La intensidad de suministro no debe sobrepasar los valores máximos
admisibles para la catenaria (437 A para el hilo de contacto, cable de cobre de
150 mm2 de sección y 400 A para el sustentador, cable de cobre de 95 mm2).
En términos generales el sistema de alimentación a la catenaria este sistema
consta de:
o Alimentación de las subestaciones de tracción mediante dos fases del
sistema trifásico de la red de alta tensión primaria. Preferiblemente a
tensión eléctrica igual o superior a 220 kV.
o Sistema de subestaciones equipadas con transformadores con regulación
automática de tensión de salida a catenaria en función de la carga
monofásica y por fluctuación de la tensión primaria.
o Alimentación de catenaria en corriente alterna monofásica con tensión de
25 kV respecto al carril y frecuencia industrial de 50 Hz. Se admite hasta
una tensión eléctrica mínima permanentemente de 19 kV en el pantógrafo
de los trenes y de 17,5 kV, siempre que no discurran más de diez minutos,
de acuerdo con la norma EN 50.163 [UNE-EN-50163, 2006]
o Instalación de puestos de puesta en paralelo de las líneas aéreas de
contacto, en el caso de doble vía.
o Cada sección de línea aérea de contacto, alimentada por una subestación,
se aísla eléctricamente de la subestación colateral mediante una zona
neutra de separación entre fases eléctricas, que se suele ubicar
equidistante de aquellas.
El sistema de alimentación en 2x25 kV empezó a utilizarse en los casos en los que la
infraestructura de líneas del territorio no era muy potente y, además, era difícil el
tendido de líneas eléctricas por problemas ecológicos. Las características de este
sistema son que el transformador principal tiene un secundario con toma intermedia y
necesita que cada 10 ó 15 km se instale un autotransformador.
En el sistema 2x25 kV se emplea un transformador de 50 kV con una toma central y
se conecta un extremo a catenaria y el otro a un feeder auxiliar denominado feeder
negativo. El punto del centro se conecta al carril.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
En este sistema se colocan autotransformadores cada determinado distancia. La
energía del tren o trenes situados en el módulo entre dos autotransformadores se
conduce a 25 kV mientras que la energía de trenes situados fuera de ese módulo se
conduce hasta el módulo en que se encuentran a 50 kV; por tanto, con la mitad de
intensidad y la mitad de caída de tensión.
Además, por el feeder negativo circula una corriente igual y contraria a la que circula
por la catenaria, en los tramos exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con
lo que los efectos de la inducción de las corrientes por catenaria se contrarrestan con
los efectos de las corrientes por el feeder negativo.
Las subestaciones disponen de dos transformadores, cada uno de ellos con una
potencia máxima estimada de 30 MVA, con alimentación de entrada en alta tensión
monofásica y salida en monofásica a 50 kV.
En el lado de salida, los transformadores disponen de una toma, en el punto central
del arrollamiento del secundario, conectada al carril de cada vía y a tierra. Una de las
salidas del secundario, con tensión de 25 kV, alimenta a la línea aérea de contacto.
La otra salida, con tensión a -25 kV y en oposición de alternancia con la anterior,
alimenta a un feeder que discurre a lo largo de la línea ferroviaria.
A lo largo de la citada línea, cada 10 km aprox., se instalan autotransformadores, de
10 MVA, conectados a la línea aérea de contacto y al feeder, con toma central a la
vía.
Los autotransformadores aseguran la distribución de la corriente, absorbida por el
vehículo motor, entre línea aérea de contacto y feeder negativo. En todo caso el
vehículo motor está alimentado a 25 kV entre la línea aérea de contacto y la vía. De
esta manera, sólo una parte de la corriente que consume el tren tiene que recorrer
todo el camino entre la subestación y el propio tren. Además, por el feeder negativo
circula una corriente igual y contraria a la que circula por la catenaria, en los tramos
exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con lo que los efectos de la
inducción de la corriente por catenaria se contrarrestan con los efectos de las
corrientes por el feeder negativo.
La corriente absorbida por el tren se distribuye como sigue:
Sistema de alimentación tipo 2 x 25 kV
A nivel general a lo largo de la línea las subestaciones de tracción están separadas
del orden de 70 km entre sí.
•
•
En el trayecto entre subestación y autotransformadores, entre los que no se
encuentre intercalado el tren, la corriente se distribuye entre línea de
alimentación y feeder. La potencia se transmite a la tensión de 50 kV.
En el trayecto comprendido entre los autotransformadores donde está
intercalado el tren, se efectúa una alimentación bilateral al vehículo motor,
siendo la corriente en la línea aérea de contacto y el carril, inferiores a las
absorbidas por el tren.
Sistema de alimentación en 2x25 kV
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El dimensionamiento existente del sistema eléctrico para la correcta explotación del
tráfico ferroviario actual es el siguiente:
1. La Subestación está equipada con dos transformadores de tracción, uno por
cantón, con potencia suficiente para alimentar cada uno la totalidad de
vehículos previstos. De este modo, en caso de fallo de un transformador, no se
verá afectada la explotación de la línea. La subestación está situada en
Almudévar.
2. Cada Centro de Autotransformación (CAT) intermedio dispondrá de un único
autotransformador. Se han tomado unas potencias de autotransformadores e
interdistancias entre Centros adecuadas para que, en el caso de que un Centro
deje de funcionar, las corrientes se redistribuyan a través de los demás Centros
operativos, y las caídas de tensión en la catenaria no superen los límites
admisibles.
3. En caso de fallo total de la Subestación, con fallo simultáneo de los dos
transformadores, el sistema será capaz de alimentar a un vehículo desde
Zaragoza hasta la Estación de Huesca, cerrando los seccionadores de la zona
neutra de Zaragoza y alimentándolo desde la S/E colateral de Zaragoza.
Sistema de 2x25 kV c/a.
Sistema de alimentación instalado actualmente
El intervalo y tipo de trenes que se ha tomado para el dimensionamiento es el
indicado por la Dirección del Proyecto en su estudio “Estimación del número y tipo de
trenes para determinar la potencia necesaria en las subestaciones”.
Existe entre las estaciones de Zaragoza y Huesca, (nuestro estudio se centra en una
parte de este tramos (Tardienta-Huesca), hay una subestación (S/E de tracción de
Almudévar) y una red de siete centros de Autotransformación (C.A.T) ubicados en los
siguientes puntos kilométricos:
Para la nueva situación prevista se ha tomado un máximo de tres circulaciones a la
vez (contando los dos trazados).
INSTALACIÓN
C.A.T. de Las Fuentes (Final)
C.A.T. de San Juan de Mozarrífar (Intermedio)
C.A.T. de San Mateo de Gállego (Intermedio)
C.A.T. de Zuera (Intermedio)
S/E de Tracción de Almudévar
C.A.T. de Tardienta (Intermedio)
C.A.T. de Vicién (Intermedio)
C.A.T. de Huesca (Intermedio)
P.K. en proyectos
de Plataforma y
vía
102 + 100
113 + 150
124 + 300
203 + 500
215 + 400
227 + 500
309 + 400
319 + 850
P.K. en proyecto
de electrificación
2 + 100
13 + 150
24 + 300
34 + 700
46 + 600
58 + 700
68 + 150
78 + 600
Las potencias instaladas son las siguientes:
•
•
•
Subestación de tracción de Almudévar: 2 x 30 MVA
Centros de autotransformación intermedios que afectan a nuestro trayecto
(Tardienta, Vicien, y Huesca): 1 x 10 MVA
Centros de Autotransformación Final ( Las Fuentes, fuera del ámbito de nuestro
proyecto): 2 x 10 MVA
La subestación de tracción está situada en el término municipal de Almudévar, en el
PK 46+600 de la línea de Alta Velocidad Zaragoza-Huesca.
Esta subestación está equipada con dos transformadores bifásicos 220/2x27, 5kV de
30 MVA cada uno. En condiciones normales de explotación, cada transformador
alimenta a los vehículos situados en su cantón correspondiente, y en caso de que
falle uno de ellos, el otro alimenta a los vehículos de todo el tramo Zaragoza-Huesca.
Ahora con uno de estos transformadores se deberá poder alimentar los dos cantones
(el cantón con tres carriles (Tardienta-Huesca)) y el cantón con sólo ancho UIC
(Tardienta-Huesca). Se aporta simulación oportuna en el apéndice 1.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Será necesario conectar los diferentes Centros de Autotransformación Intermedios
que actualmente se encuentran instalados (58+700(Tardienta), (68+150(Vicien),
(78+600(Huesca)), con la catenaria nueva a instalar para garantizar la distribución de
corriente entre la catenaria y el feeder negativo.
En caso de no ser posible la conexión, será necesario instalar nuevos C.A.T junto a la
nueva vía a instalar.
3.8.2.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350
Configuración de la catenaria
La solución a estudiar es la instalación de un sistema de línea aérea de contacto de
tipo C-350 con catenaria compensada apta para los requerimientos de la instalación
cuyas características más relevantes son las siguientes:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sistema de catenaria simple poligonal atirantada en todos los perfiles, vertical,
con péndola en Y, sin flecha en el hilo de contacto y formada por un
sustentador, un hilo de contacto y péndolas equipotenciales, compensada
mecánicamente y apta para circular a 350 km/h, que satisfagan los
requerimientos de normativa para este tipo de líneas y en particular la E.T.I. del
subsistema energía y la norma Europea EN – 50119 para la velocidad de
circulación de 350 km/h.
La línea de contacto estará compensada mecánicamente de forma
independiente para el sustentador y el hilo de contacto
Sistema de alimentación a la catenaria: corriente alterna 2 x 25 kV 50 Hz.
Tensión nominal del sistema: 25 kV, según EN50163, por coherencia con los
tramos colaterales de la línea.
Sistema de retorno de tracción con cable de retorno y carril principal de retorno.
La velocidad de diseño de la catenaria es de 350 km/h
Se adopta como gálibo, el gálibo de Infraestructura tipo ADIF.
Condiciones medioambientales
Todos los materiales cumplirán con los Standard y Normas relativos a
espesores de recubrimiento.
Los conductores que se instalarán son los siguientes:
o Sustentador: Cable de Cobre de 95 mm2 (C95 UNE 207015)
o Hilo de contacto: Cu Mg 0,5 BC-150mm2 EN 50149
o Cable de retorno: Cable Aluminio – Acero LA 110 mm2 94AL1/22ST1A EN
50182
o Péndolas de cable de bronce 16 mm2 DIN 43138
En lo que respecta al feeder negativo (-25 kV), se adopta en el presente
estudio el especificado en el estudio de dimensionamiento eléctrico de la
instalación remitido por ADIF, que es del tipo:
o Feeder negativo: Cable Aluminio-Acero LA 280 (242AL1/39ST1A) EN
50182
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Por motivos de fiabilidad del sistema la catenaria que se va estudiar es la formada
por:
•
•
•
Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
Feeder negativo de cable LA-280
Cable de retorno de cable LA-110
Para los sistemas de calefacción de agujas, la solución adoptada es la instalación de
elementos calefactores en los desvíos, sistemas de alimentación a los mismos incluso
su control y protección.
Para los sistemas de alimentación a otras instalaciones, la solución a adoptar es la
instalación de centros de transformación en poste o caseta alimentados por el lado de
alta tensión de catenaria o feeder.
La línea a implantar cumplirá la interoperabilidad del sistema a instalar en la nueva
línea con las catenarias existentes en las líneas relacionadas con la anterior y
posterior. El diseño de la Línea Aérea de Contacto procurará la interoperabilidad con
la diversidad de pantógrafos que pueden coincidir en la nueva línea cuando sea
utilizada, a la vez, por un conjunto de diversos operadores de transporte ferroviario.
Los valores de los criterios estáticos, dinámicos y de calidad de captación de
corriente, estarán de acuerdo con la normativa generada por el Cenelec, así como
con los estudios y ensayos realizados por el Instituto Europeo de Investigación
Ferroviaria, Erri, y por la Unión Internacional de Ferrocarriles, UIC.
La ubicación de la subestación y de los diferentes centros de autotransformación ya
se tienen ya que existe una línea de alta velocidad en funcionamiento.
El dimensionamiento eléctrico y la potencia instalada resultante se basarán en un
conjunto de hipótesis y simulaciones del tráfico de trenes previsible, tomando en
consideración las curvas características de tracción y de frenado de los diferentes
tipos de trenes posibles. (se adjunta simulación en apéndice 1)
3.8.2.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto
Gálibo de material rodante
La línea aérea de contacto, en su diseño, prevé las distancias de seguridad a los
vehículos, de acuerdo con los gálibos establecidos por ADIF para su material
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Velocidad de operación del tren
El diseño de la línea aérea de contacto se ha hecho para tener una buena captación
de corriente a cualquier velocidad hasta 350 Km/h + 10%, es decir 385 Km/h, si bien
las simulaciones por ordenador indican su validez hasta las proximidades de los 400
Km/h, sin que se tengan hechas experiencias a escala real a esa velocidad aún,
dadas las limitaciones del tren de pruebas en el tramo ensayado.
Con velocidades de viento hasta los 120 Km/h no es necesario reducir la velocidad
por causa de la catenaria, si bien la acción del viento sobre el pantógrafo puede
aconsejar reducir la velocidad para vientos fuertes. El fabricante del pantógrafo debe
dar las instrucciones pertinentes en cada caso.
Pantógrafos
La línea aérea de contacto se ha diseñado para su empleo con pantógrafos según
normas UIC, es decir, con ancho total de 1920 mm. También la L.A.C es válida con
pantógrafos de 1600 mm (ficha UIC 608), ya que según E.T.I. subsistema de
“energía”, como los pantógrafos se utilizarán en todas las líneas de la red
interoperable, no es posible hacer distinción entre categorías de líneas.
No obstante, las distancias mínimas respetadas en el diseño han sido de 320 mm
para situaciones estáticas y 250 mm para situaciones dinámicas con el fin de tener en
cuenta los riesgos de reducción de estas distancias por situaciones externas tales
como pájaros u otras.
En las Zonas Neutras y en los seccionamientos de aire se emplea una separación
entre conductores paralelos de 500 mm.
Distancia mecánica de seguridad
Las distancias empleadas entre el pantógrafo y cualquier parte de la instalación son
mucho mayores que los valores indicados por la ficha UIC 799 OR. En vía general la
distancia entre hilo de contacto y tubo horizontal de atirantado es de 350 mm, pese a
llevar limitador de elevación en el brazo.
Galibo de las estructuras de soporte
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR
En utilización normal se prevé el uso de un sólo pantógrafo en cada tren, si bien, en
casos especiales pueden utilizarse dos pantógrafos conectados eléctricamente si su
distancia es inferior a 200 m. Para distancias superiores, los pantógrafos no deben ir
conectados.
No obstante, las zonas neutras (en el caso más desfavorable) se mantendrá la
independencia eléctrica entre ambos extremos de las zonas alimentadas por fases
diferentes.
Oscilación del pantógrafo
El movimiento lateral del pantógrafo causado por tolerancias de la vía, deficiencia o
exceso de peralte, el movimiento dinámico del vehículo, la carga de viento sobre tren
y pantógrafo y la deformación del pantógrafo han sido considerados de acuerdo con
las normas UIC.
El gálibo de electrificación incluye una distancia de seguridad de 200 mm, superior a
los valores mínimos dinámicos con polución que se indican en la ficha UIC 606-1.
Distancia eléctrica de seguridad
De acuerdo con la ficha UIC 606-1 OR las distancias mínimas de seguridad para 25
kV entre catenaria en tensión y tierra es de 250 mm, si existe polución. Esta distancia
se reduce a 120 mm mínimo cuando la parte en tensión es móvil.
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Distancia de seguridad entre el tubo de Atirantado y el Hilo de Contacto
Distancias de las estructuras de soporte
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR [UIC 506 OR, 2000].
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Distancias de seguridad al material rodante
Velocidad del viento
La distancia mínima entre la envolvente de gálibos del material rodante a la L.A.C es
de 250 mm.
De acuerdo con la publicación citada anteriormente del Ministerio de Obras públicas
sobre acciones a considerar sobre Líneas aéreas de contacto. Se tendrá en cuenta:
Distancias de seguridad al pantógrafo
En vía general, sin limitación de velocidades, la distancia de seguridad desde las
obras de fábrica a la parte superior del pantógrafo no será menor que la indicada en la
Norma UIC 799 OR que es:
•
•
•
•
•
En condiciones estáticas:
Altura del hilo de contacto = 5,3 m
Elevación estática = 70 mm
Desgaste del hilo de contacto = 20%
Distancia de seguridad eléctrica = 250 mm
¾ En condiciones dinámicas:
o Elevación dinámica <120 mm (oscilación de la altura del hilo de contacto
con respecto a las condiciones estáticas)
o Desgaste del hilo de contacto = 20%
o Distancia de seguridad dinámica = 200 mm
El gálibo del pantógrafo estará de acuerdo con la Norma UIC de gálibos citada
anteriormente.
Rango de temperaturas del ambiente
De acuerdo con la publicación del Ministerio de Obras Públicas “Acciones a que
deben considerarse sometidas la Líneas Aéreas de contacto de las electrificaciones
de Ferrocarriles”, aprobada por Orden Ministerial de 6 de julio de 1945, el rango
máximo de temperaturas conocido en las zonas que recorre la línea es de -25°C,
hasta 40°C. No obstante, todos los elementos admiten temperaturas de 80°C y -30°C.
Temperatura de los conductores
Por efectos de radiación solar y calentamiento resistivo, los conductores pueden
alcanzar temperaturas no superiores a los 80°C, para lo que el Reglamento de Líneas
aéreas determina la densidad de corriente admisible para cada tipo de conductor,
material y composición.
Página 36
•
•
Altura < 100 m sobre el terreno normal
Altura > 100 m sobre el terreno normal
o Zonas de exposición normal
o Zonas muy expuestas
33 m/s = 120 km/h
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
Sobrecarga de hilo
La sobrecarga de hielo a considerar está de acuerdo con el Reglamento de Líneas
aéreas, teniendo en cuenta que partes de la línea discurren por zonas de altitud
superior a los 500 m. Esta sobrecarga se emplea en el cálculo de los cables no
compensados.
Polución
Se ha considerado la clasificación de la publicación prEN 50119 para la definición del
grado de polución y la Publicación 815 de la Comisión Electrotécnica Internacional
(C.E.I.) para el diseño de líneas de fuga. Para la definición de las distancias de
seguridad en función de la polución, se ha empleado la ficha UIC 606-1.
Protección contra la corrosión
Todos los elementos de la línea han de ir protegidos adecuadamente contra la
corrosión. Esta protección pasa por la utilización de piezas de aluminio y de acero
inoxidable en elementos de pequeño tamaño y la adopción de medidas adecuadas en
piezas de tamaño mayor en que sea aconsejable el empleo de acero, en que los
materiales van galvanizados y pintados.
3.8.2.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350
Estáticos
La catenaria C-350, de ADIF para 350 Km/h, se equipa mediante postes metálicos
con ménsulas giratorias que soportan los conductores de la catenaria propiamente
dicha, sustentador e hilo de contacto, más los conductores auxiliares necesarios para
su correcto funcionamiento eléctrico, es decir, el feeder de aumento de sección, el
cable de retorno y el feeder negativo en su caso.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Composición y disposición de los conductores
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
La catenaria propiamente dicha está formada por un sustentador de cobre de 95 mm
que se instala con una tensión constante, compensada, de 1575 DN y un hilo de
contacto de 150 mm de una aleación Cu-Mg 0,6 de gran resistencia, instalado con
una tensión mecánica de 3150 DN, con tensión mecánica compensada. En las
catenarias de vías segundas y en zonas con curvas de menos de 3000 m de radio, se
emplea una tensión del hilo de 1575 DN para evitar esfuerzos radiales innecesarios
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para garantizar la
seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada. El sistema deberá tener un
rendimiento superior al 95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto, pudiendo
ser de hormigón o de fundición (u otro material adecuado siempre que se cuente con
el certificado de interoperabilidad), dependiendo del número de pesas y del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el margen
de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Para el sistema 2 x 25, la composición de la catenaria es:
• Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
• Feeder negativo de cable LA-280
• Cable de retorno de cable LA-110
En estaciones, y siempre que la disposición de las vías lo permita, se emplean perfiles
de vía general o al menos independientes, con el número de ménsulas necesarias
para la función que desarrolle el perfil.
No obstante, tanto en los cambios como en los perfiles próximos al arranque de vías
secundarias, no siempre es posible el empleo de postes independientes,
empleándose entonces pórticos rígidos.
En los viaductos los postes deben situarse sobre los pilares, o lo más próximo a ellos,
para evitar vibraciones debidas a la flexión de las vigas.
Si en la construcción del viaducto no se hubiera previsto ningún anclaje, de acuerdo
con el proyectista del puente se diseñará un anclaje adecuado a cada utilización.
Compensación de tensiones
La tensión mecánica de los conductores que componen la catenaria, es decir
sustentador e hilo de contacto son fijas e independientes de la temperatura.
Para ello, cada 1400 m como máximo, se anclan sustentador e hilo de contacto,
independientemente, a una polea de contrapesos que mantiene la tensión de los
cables en los valores de 1575 DN y 3150 DN respectivamente. Dada la diferencia de
tensiones de sustentador e hilo, la polea del sustentador es de relación 1/3 y la del
hilo de contacto, de relación 1/5.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo poste,
colocando las poleas una sobre otra, a distinta altura pero en vertical, y con distinta
separación del poste.
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Poleas de Compensación de tensiones en el sustentador y en el hilo de
contacto
Este equipo de regulación de tensión permite la regulación de tensiones entre los –
30ºC y los + 80ºC de temperatura del conductor, que se corresponden a temperaturas
del ambiente entre –30º y +45º aproximadamente.
En el punto central entre dos equipos de contrapesos, se instala un punto fijo que
hace que el sustentador no se mueva. Si el tramo es sensiblemente horizontal,
normalmente no es necesario colocar fijaciones entre el sustentador y el hilo de
contacto, y si hay una pendiente superior a 2 milésimas entre anclajes, se coloca una
fijación del hilo de contacto al sustentador en el lado que impida el deslizamiento del
hilo hacia la parte más baja.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Cuando la distancia entre dos anclajes de una misma catenaria sea igual o inferior a
los 640 m (hasta 700 metros en casos excepcionales), situación que se presenta
frecuentemente en Estaciones, se colocan contrapesos en un solo lado anclándose el
otro lado sin compensar.
Si consideramos l1 y l2, las longitudes inicial y final, y _, la constante de
proporcionalidad, se verifica que:
Variación de longitud:
La constante α se denomina coeficiente de dilatación lineal y depende de la
naturaleza del cuerpo, representando físicamente la variación de longitud por unidad
de longitud y grado de temperatura.
Cobre:
Se ha adoptado el valor de 640 m como valor máximo del semicantón de
compensación. Los límites de temperatura contemplados son -20ºC y 80ºC.
Situándonos en el caso más desfavorable, la variación máxima de longitud que sufren
el sustentador y el hilo de contacto debido a la variación de temperatura es:
Esquema de un seccionamiento de compensación
El hilo de contacto lleva una polea de relación 1:5, por lo que el desplazamiento del
equipo de compensación será:
Sumando el recorrido de las 21 pesas (1,3 m) que proporcionan la tensión necesaria
del hilo de contacto, se obtiene una altura libre de 6,42 m, que es asegurada por la
altura de los postes de anclaje (9.45 m) y la configuración del equipo de
compensación.
Seccionamientos de compensación
Cada vez que es preciso montar un equipo de compensación, es necesario establecer
un solape entre dos catenarias de modo que el pantógrafo tome contacto con la
nueva catenaria antes de abandonar la anterior. Esto se consigue por medio de los
seccionamientos de compensación, que se puentean eléctricamente de modo que
exista continuidad eléctrica.
Estos seccionamientos de compensación se confeccionan en cuatro vanos con Eje,
siempre que los vanos sean mayores de 50 m. Si por cualquier motivo el vano situado
entre el Eje y el Semieje debiera ser menor de 50 m, el seccionamiento se haría en 5
vanos con 4 Semiejes, ó 2 ejes, produciéndose la transición en el eje o entre ejes del
seccionamiento.
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Un seccionamiento de compensación consta de:
El punto de anclaje y compensación mecánica de la siguiente catenaria (cantón) que
el pantógrafo va a comenzar a frotar (Catenaria que “nace”, moviéndonos de izquierda
a derecha)
En el Diagrama se ve como en ese punto se ancla y compensa la catenaria de color
verde, en línea discontinua, significando que la catenaria que “nace” aún no está
frotando con el pantógrafo, siendo la que aún sigue aportando corriente eléctrica al
pantógrafo la catenaria roja en línea continua.
Realmente, el punto de anclaje del seccionamiento no será más que un poste con un
equipo de poleas y contrapesos, ya que es el nacimiento de un nuevo cantón. De las
poleas partirá el hilo de contacto y el sustentador.
Semieje de Seccionamiento. Es el punto donde la catenaria que se anclaba en el
anclaje del seccionamiento anterior se alinea con la catenaria por la que viene el
pantógrafo (catenaria que “muere”) y que abandonará en el seccionamiento.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Eje de Seccionamiento. Llegado a este punto, el pantógrafo sí frota a las dos
catenarias, a la que “está naciendo” y a la que “está muriendo”. El vano existente
entre un semieje (S/E) y un eje (E) es lo que se denomina vano de elevación porque
es en él donde las alturas de los hilos de contacto de las dos catenarias coinciden, no
haciéndolo en el tramo de vano restante.
En este tramo, el hilo de contacto que “nace”, el verde, va progresivamente
disminuyendo su altura hasta llegar a la altura de frotamiento con el pantógrafo en las
proximidades del eje de seccionamiento.
A partir del eje, el montaje se repetirá de forma análoga e inversa, es decir, la
catenaria por la que el pantógrafo venía al seccionamiento (línea color rojo) será la
que ahora comience a elevarse para anclarse.
Esquema de un seccionamiento de compensación de 5 vanos
En resumen, la función principal de los seccionamiento de compensación es la de
conseguir continuidad mecánica en la catenaria.
Seccionamientos eléctricos o de lámina de aire
Mientras que el seccionamiento de compensación otorga continuidad mecánica a la
catenaria, los seccionamientos de lámina al aire pretenden aportar continuidad
eléctrica.
Cuando es preciso poder aislar una zona de catenaria en el momento que se
requiera, sin que en otros momentos exista ninguna limitación de funcionamiento, se
recurre a los seccionamientos de lámina de aire, que son semejantes a los de cantón
con la única diferencia de que no llevan conexión eléctrica de continuidad y esa
continuidad se establece a través de un seccionador telemandado.
Esquema de un seccionamiento de compensación de 4 vanos
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
El diseño de este seccionamiento de lámina de aire, se ha hecho de modo que todas
las piezas sean iguales a las del seccionamiento de cantón, del que se diferencia en
la existencia del seccionador y en la situación de los aislamientos de las colas. Con el
fin de evitar que la cola aislada quede con una tensión flotante, se conecta a la
catenaria próxima en tensión mediante una alimentación desde el sustentador en
tensión a la ménsula que quedaría aislada y que, de este modo tiene la misma tensión
que la situada en el mismo poste.
Página 39
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Esquema de una Zona Neutra
Cuando el tren circula por la zona neutra, el pantógrafo no debe absorber corriente,
por lo que, para el caso en que circule con el pantógrafo levantado, es necesario
prever una señal que abra el disyuntor del pantógrafo al llegar a la zona neutra.
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Esquema de un seccionamiento de lámina de aire de 4 vanos
Pendolado. Elasticidad de la catenaria
Zonas neutras
Al ser la alimentación a la catenaria monofásica, y con el fin de equilibrar las cargas
de las fases de las líneas de alimentación, la conexión de transformadores contiguos
se hace desde fases diferentes.
Por lo tanto, dos transformadores contiguos no pueden estar en paralelo y es preciso
establecer una zona neutra que separe las fases. Esta zona neutra se hace
estableciendo una catenaria auxiliar que hace seccionamiento de aire con las dos
catenarias alimentadas por una y otra fase, y sin conexión eléctrica con ellas.
Las zonas neutras proyectadas tienen una longitud de más de 402 m tal y como exige
la Norma de Interoperabilidad. Esta distancia comprende las distancias entre semiejes
próximos y no incluye las zonas de elevación.
El hilo de contacto se suspende del sustentador por medio de péndolas. Con el fin de
mejorar la homogeneidad de la elasticidad a lo largo del vano se recurre al empleo de
péndola en Y, con lo que hemos conseguido un factor de irregularidad de menos del
10%, frente al 25% que resulta normal en catenarias sin péndola en Y.
Las péndolas son de trenza de bronce de 16mm de sección y aseguran por su
sistema de fijación, tipo lazo, una buena conexión eléctrica entre sustentador e hilo de
contacto.
Para reducir la afección del viento sobre la catenaria se instalarán péndolas antiviento
en los brazos de atirantado en ménsulas de atirantado exterior (las ménsulas de
atirantado interior disponen de brazo de triangulación).
Agujas
De este modo un tren interoperable con los dos pantógrafos levantados, no puentea
en ningún caso ambos seccionamientos a la vez.
En una disposición de una Zona Neutra en el sistema 2x25 se puede observar la
existencia de seccionadores que permiten la alimentación de la catenaria auxiliar en el
caso de que un tren, por algún motivo, se quede detenido en la zona sin tensión.
Página 40
Para la confección de las agujas aéreas se han distinguido dos tipos:
•
•
Agujas para menos de 160 Km/h
Agujas para más de 160 Km/h, agujas de Alta Velocidad.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Agujas para velocidad < 160 km/h
Parámetros dinámicos
Las agujas aéreas serán todas del tipo tangencial en el punto 90 (P-90) para desvío
con velocidades de paso para menos de 160 Km/h.
El diseño de los equipos de la Línea Aérea de Contacto se corresponderá con los
requisitos exigidos al comportamiento dinámico. La elevación a la velocidad de diseño
de la línea cumplirá lo dispuesto en la norma EN-50119, versión de 2001, y lo
indicado en la E.T.I Subsistema de “Energía”.
La catenaria de la vía desviada se atiranta de modo que el pantógrafo que pasa por la
general no tiene ningún contacto con la catenaria de la vía desviada. Por el contrario,
si se pretende entrar en la desviada, a velocidad inferior a los 160 Km/h, la encuentra
de punta y elevada en el momento del contacto, con lo que la ataca igual que a un
seccionamiento.
Cuando el ataque es desde la desviada a la general, este ataque es lateral y desde un
plano más bajo, pues la catenaria desviada va 5 cm más baja que la general.
En una aguja para velocidades menores de 160 Km/h hasta 100 Km/h se colocará un
aislador de sección en la vía desviada para separarla eléctricamente de la general, y
si el cambio es de más de 100 Km/h, es preciso instalar un seccionamiento de aire
pues un aislador de sección a esas velocidades produce unas extracorrientes de
ruptura que destruirían en pocas pasadas, aislador, contacto y pantógrafo.
La calidad de captación de corriente tiene una repercusión fundamental sobre la vida
útil de un hilo de contacto y deberá cumplir parámetros acordados y medibles.
La calidad de captación de corriente puede evaluarse por la media Fm y la desviación
estándar de los esfuerzos sobre la catenaria medidos o simulados o por el número de
cebados.
Fuerza de contacto media Fm en función de la velocidad de circulación.
Si se trata de un escape entre dos generales, y los cambios son de más de 100 Km/h,
el escape se forma con dos catenarias, cada una de las cuales hace la aguja de un
lado del modo descrito anteriormente, y una y otra catenaria forman un
seccionamiento de aire en el centro del escape.
Agujas para velocidad > 160 Km/h
Las agujas de alta velocidad, para velocidades de más de 160 Km/h, se construyen
de modo que el pantógrafo, cualquiera que sea su trayectoria, bien desde la general
hacia la desviada o viceversa, y en cualquier sentido, sólo es atacado por catenarias
que vienen de arriba hacia abajo, nunca lateralmente. No existe, por tanto, por
condicionantes de catenaria, ninguna limitación de velocidad.
Los cruzamientos y travesías en estaciones se realizarán cruzando los hilos de
contacto mediante los elementos de guiado (guías de aguja) correspondientes.
Todas las agujas se dotarán de las conexiones eléctricas necesarias para garantizar
la equipotencialidad de las ménsulas y catenarias.
Dinámicos
La catenaria estudiada cumple con los requisitos de la ficha 799 OR del Grupo de
Trabajo SC 57H3 de la UIC, en cuanto a los requisitos dinámicos se refiere, para
poder ser circulada a una velocidad de 350 Km/h + 10%
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
FM en función de la Velocidad de Circulación
Los valores de los distintos parámetros son:
La velocidad de propagación de ondas por los hilos de contacto es un parámetro
característico para evaluar la idoneidad de una línea de contacto para un servicio de
alta velocidad. Este parámetro depende de la masa específica y del esfuerzo del hilo
de contacto. La velocidad máxima de explotación no será superior al 70% de la
velocidad de propagación de ondas.
Página 41
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
Velocidad exigida por la Norma: > Vmax+40 m/seg. (146,94 m/seg.).
Desviación lateral admisible del hilo de contacto por efecto de un viento
cruzado, según la norma: <400 mm
3.8.2.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto tipo C-350
Donde T es la tensión en el hilo de contacto en kgf, y µ es el peso lineal de hilo de
contacto en kg/m.
Se puede apreciar como es superior a la velocidad de operación de la línea, 350
km/h.
Elasticidad y su uniformidad: La elasticidad y uniformidad en toda la luz son
esenciales para que la captación de corriente sea de alta calidad y para reducir el
desgaste. La uniformidad de la elasticidad puede evaluarse por el factor de
uniformidad:
Calidad de la captación de corriente
Todos los pantógrafos y líneas aéreas de contacto deberán diseñarse e instalarse
para asegurar una aceptable captación de corriente todas las velocidades de
circulación, incluyendo cuando el tren está parado. El ciclo de vida de las pletinas de
contacto y del hilo de contacto dependen principalmente de:
•
•
•
•
•
El comportamiento dinámico de la línea aérea de contacto y del pantógrafo
La circulación de corriente
De la zona de contacto y del número de pletinas de contacto
Del material de las pletinas de contacto y del hilo de contacto
La velocidad del tren, número de pantógrafos y de la distancias entre ellos.
Dónde:
Fuerzas de contacto
Para este tipo de línea hay que intentar que el factor “u” sea lo más bajo posible:
La calidad de las fuerzas de contacto deberá definirse según marca la norma EN
50367.
El equipo de la línea aérea de contacto debería diseñarse para aceptar la máxima
fuerza de contacto entre el pantógrafo y el hilo de contacto. Deben considerarse los
efectos aerodinámicos que aparecen a la máxima velocidad de circulación del tren.
La fuerza de contacto mínima deberá ser siempre positiva para asegurar que no
existan pérdidas de contacto entre el hilo de contacto y el pantógrafo.
En las líneas de alta velocidad, la elasticidad a mitad de luz debe limitarse a valores
inferiores a 0,5 mm/N.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Factor de reflexión: 0,37
Factor de reflexión exigido por la Norma: <0,4:
Factor Doppler para 350 Km/h: 0,22
Factor Doppler para 385 Km/h: 0,18
Factor Doppler exigido por la Norma: >0,17
Factor de amplificación para 350 Km/h: 1,65
Factor de amplificación para 385 Km/h: 2,06
Factor de amplificación exigido por la Norma: <2,10
Desviación estándar a la velocidad máxima exigida por la Norma: 3,3 Fm.
Porcentaje de cebado a la velocidad máxima, NQ: <0,14.
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Los valores de la fuerza varían con diferentes combinaciones de pantógrafo y
sistemas de línea de contacto. Los valores simulados de las fuerzas de contacto entre
el hilo de contacto y la pletina del pantógrafo no deberían exceder los valores que a
continuación se muestran en la tabla:
FUERZA
SISTEMA
VELOCIDAD (Km/h)
MÁXIMA (N)
MÍNIMA (N)
AC
≤ 200
300
Positiva
AC
> 200
250
Positiva
Tabla 2)
Valores simulados de las fuerzas de contacto entre hilo de contacto y la
pletina del pantógrafo
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La fuerza de contacto y la desviación típica sirven para definir la calidad de captación
de corriente. La fuerza de contacto menos 3 desviaciones típicas deberá ser positiva.
3.8.2.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Pérdida de contacto
Datos geométricos
Una alta calidad en la captación de corriente se consigue mediante un contacto
continuo entre la línea aérea de contacto y el pantógrafo. Si se interrumpe este
contacto, aparecen arcos que aumentan el desgaste de la línea de contacto y de las
pletinas de contacto. La frecuencia y duración de los arcos sirve para verificar la
calidad de captación de corriente.
El sistema de catenaria 2x25 kV c/a para Líneas de Alta Velocidad deberá cumplir con
las siguientes características geométricas:
3.8.2.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo c-350
La catenaria estudiada cumple con todas las exigencias de las normas CENELEC
para equipar una línea de Alta Velocidad de 1ª Categoría.
Altura del Hilo de Contacto Nominal:
La altura nominal del Hilo de Contacto respecto al P.R.M. será de 5,30 m y deberá
mantenerse constante en todo su recorrido, con los siguientes valores:
H nominal = 5,30 m
H max = 5,33 m
H min = 5,28 m
NOTA:
Esta catenaria permite la circulación de trenes simples de 8,8 MW en llanta (10 MW
eléctricos),
con tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V. y con
intensidades en los conductores inferiores a las recomendadas por el Reglamento de
Líneas de Alta Tensión para las secciones de cables empleadas.
En caso de avería total en una Subestación, bien por avería en la línea de
alimentación o por cualquier otra causa que pudiera afectar a las dos salidas de
ambos transformadores, la catenaria tipo C-350 es capaz de dar servicio a trenes, con
tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V y, con intensidades medias
cuadráticas por debajo de los valores admitidos por el Reglamento de Líneas Aéreas
de Alta Tensión.
En las estaciones se instalan seccionamientos de lámina de aire para poder aislar las
posibles zonas averiadas sin que afecten al funcionamiento del resto de la instalación.
+- 1 cm. Por error de medida
+- 1 cm. Por tolerancia de montaje
+- 1 cm. Por tolerancia de la vía
La pendiente máxima entre dos puntos consecutivos será de 0,4 ‰ con un límite de 2
cm entre puntos de apoyo consecutivos.
En cambio de pendiente anterior o posterior a un vano con un pendiente máxima, será
como máximo de 0,2 ‰, es decir, la mitad de la pendiente máxima, con un límite de 1
cm entre puntos de apoyos consecutivos.
En caso de zonas de velocidad menor de 200 Km/h, podrá reducirse la altura del hilo,
siempre con pendientes de menos de 1 ‰.
Descentramiento del hilo de contacto
•
•
•
Máximo por efecto del viento transversal
Nominal
En agujas y seccionamientos
0.4 m
+/- 0,2 m
+/- 0,3 m
Altura de la catenaria:
•
•
•
•
•
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Vía General:
Seccionamientos:
En Agujas:
Zonas neutras
Perfiles con tres ménsulas:
1,40 m
1,40 / 2,30 m
Variable hasta 2,5 m
1,4 / 2,50 m
1,2 /1,8 / 2,30 m
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Vano:
Descentramientos:
Con velocidades de viento de entre 100 y 120 Km/h (sin restricciones), el vano
máximo es de 64 m. De este modo el desplazamiento de la catenaria en el centro del
vano queda por debajo de 15 cm. Los postes se han calculado, teniendo en cuenta la
recomendación de la Norma CENELEC de que los vanos sean menores de 65 m,
para el vano de 64 m y viento de 120 Km/h (sin restricciones).
En determinados casos puntuales puede ser necesario adoptar otras alturas de
catenaria para mantener las distancias eléctricas.
No obstante, la catenaria proyectada puede emplearse con vanos mayores en caso
de necesidad sin perder sus características, por ejemplo en viaductos con distancias
entre pilas de más de 64 metros o menos de 40 m, siendo en esos casos necesario
tener en cuenta la resistencia de los postes e insertar el tipo adecuado.
El vano normal entre apoyos atenderá a:
•
•
•
•
Criterios de descentramiento
Tense radial mínimo y máximo
Desplazamiento lateral máximo producido por el viento
Obstáculos o puntos singulares (pasos superiores, desvíos, etc.)
Número de vanos de un seccionamiento
•
•
≥ 4 (seccionamiento con un eje)
Para vanos inferiores a 55 m 5 vanos
Distancia de colocación de postes entre eje de vía y eje de poste
•
•
Nominal
Mínima
3,35m
3,15m
Variación máxima de longitud entre vanos consecutivos 10 m
Longitud mínima de péndola 0,25 m
•
•
•
En vía General:
En Agujas y Eje de seccionamiento:
Máximo por efecto del viento transversa:
Separación mínima de catenarias
•
•
Seccionamiento de compensación
Seccionamiento de lámina de aire
200 mm
450 mm
Sistema de mejora de la elasticidad Péndola en Y o falso sustentador.
Compensación mecánica
•
•
•
independientes para el sustentador e hilo de contacto (tipo poleas y
contrapesos)
Relación de compensación del Sustentador relación 1:3
Relación de Compensación del Hilo de contacto relación 1:5
Datos mecánicos
Velocidad del viento
¾
¾
Altura < 100 m sobre el terreno normal
Altura > 100 m sobre el terreno normal
o Zonas de exposición normal
o Zonas muy expuestas
Longitud máxima del cantón, entre dos anclajes: 1280 m
Rango de temperaturas ambientales:
Temperatura máxima de los conductores
Margen de temperatura de los equipos
de regulación de tensión mecánica
Desviación de catenaria con el viento:
Elevación del hilo con presión de 150 N de pantógrafo:
Numero máximo de apoyos entre anclaje y punto fijo: 15
Datos eléctricos
Longitud general entre punto fijo y anclaje, equipo de compensación: menor de
640 m.
+- 20 cm.
+20 -30 cm
40 cm
33 m/s = 120 km/h
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
+50ºC -30ºC
+ 80 ºC
+80ºC -30ºC
< 20 cm
< 7 cm
Tensión nominal de alimentación: 27,5 kV
Frecuencia: 50 Hz
Temperatura máxima en los conductores: 80ºC
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
En caso de perfiles que deban resistir cargas grandes, como postes de salida de
Subestaciones, perfiles especiales de estación y otros, se emplearán macizos
paralelepipédicos armados.
Intensidades máximas admisibles:
CONDUCTOR
INTESIDAD ADMISIBLE (A)
Hilo de contacto 150 CuMg
Hilo de contacto con desgaste 20 %
437
350
Sustentador 95 Cu
400
LA-110
LA-180
LA-280
LA-380
303
426
575
712
Intensidades Conductores
3.8.2.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Cimentaciones
Los macizos de cimentación para los postes de catenaria serán de hormigón armado
de tipo cilíndrico.
El hormigón a emplear será tipo Hormigón para armar HA-25/B/20/IIa, con los aditivos
necesarios por condiciones especiales (bajas temperaturas) o agresividad del terreno.
Las armaduras serán de acero corrugado para armar, tipo B500S (norma EHE-08).
De la armadura de los macizos sobresaldrán 4 barras que servirán como pernos de
fijación para los postes. Las barras serán del tipo GEWI para permitir la fijación del
poste mediante tuercas. Los pernos estarán protegidos mediante galvanizado en
caliente, de modo que el galvanizado llegue a unos 15 cm como mínimo por debajo
del terreno.
•
En el caso de cimentación de anclaje, los pernos se sustituirán por herrajes de
anclaje adecuados a los tirantes de anclaje.
El tipo de cimentación dependerá del poste a emplear y de las características y de la
capacidad de carga del terreno donde se realice la cimentación.
Estas cimentaciones, en terreno normal se efectuarán con un trépano que perfora el
agujero depositando la tierra en un vehículo que acompaña a la máquina; se colocará
la armadura y se hormigonará.
Cuando los postes se hayan de fijar en viaductos, se instalarán sobre los cáncamos
(esperas) instalados por el constructor del viaducto de acuerdo con las dimensiones
que obren en su poder. En el caso que no estén realizadas por el constructor del
viaducto, se realizarán mediante taladros pasantes alojados en cada uno de ellos,
varillas roscadas debidamente protegidas mediante sellado, y colando herrajes tanto
en la parte inferior como superior del macizo. Todos los materiales serán de acero
galvanizado.
La fijación de los postes, y el forjado del viaducto o estructura, se formarán a modo de
‘sándwich’ de modo que la fijación del poste o anclaje quede asegurada. Los huecos
sobrantes de los taladros se rellenarán de una pasta sellante adhesiva tipo Sikadur 42
o similar, apta para su uso en intemperie. En caso de que los taladros se ejecuten una
vez protegida la superficie del viaducto por tela asfáltica u otro sistema análogo, se
procederá al sellado del mismo, para evitar filtraciones. El aspecto final será
homogéneo con el resto de la estructura.
Cada cimentación irá provista de una puesta a tierra independiente mediante pica. Se
incluirá un latiguillo de conexión para su unión eléctrica al poste cuando éste se fije.
Para la conexión eléctrica se empleará un cable de cobre de 50 mm2 aislado en pvc
0,6/1 kV para evitar rozaduras. Se fijará a la pica y al poste mediante un terminal
adecuado.
Cuando por las características de la plataforma no sea posible el hincado de la pica
(bolos o pedraplenes, por ejemplo), o la medida de resistencia de difusión de tierra
sea elevada, la puesta a tierra quedará asegurada por un cable colector enterrado
entre la cimentación y la vía, bajo una capa de 25 cm mínimo excavada por una
zanjadora con cuchara de unos 30 cm. El cable será de cobre desnudo de 50 mm2 e
irá conectado a todos los postes de la zona abarcada mediante latiguillos de cable
aislado con PVC 0,6/1 kV de 50 mm2.
Los postes se fijarán a las cimentaciones dejando un espacio entre la parte superior
del macizo y la base del poste, de manera que tras la fijación y nivelado del poste se
rellenará mediante un hormigón pobre y sobre el saliente de los pernos se colocará un
envolvente de plástico.
La fijación de la armadura se realizará mediante la plantilla adecuada.
Cuando el terreno no permita el uso del trépano por su mucho contenido en piedras o
por la existencia de roca, se procederá a la instalación de cuatro micropilotes como
base para la fijación de los postes.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 45
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
•
•
La distancia mínima entre perno y murete guardabalasto debe ser superior a 5
cm.
Los pernos deben estar rectos y paralelos entre ellos.
Comprobar que según el tipo de poste a catenaria a montar los taladros y
pernos (Gewi) deben tener unas características:
TIPO DE
POSTE
Cimentación para poste de catenaria
DISTANCIA
ENTRE EJES DE
TALADRADO
(mm)
DIÁMETRO
GEWIS (mm)
MOMENTO QUE
TRASMITE
(kgxm)
TRACCIÓN EN
CADA GEWI (kg)
XB-1AV
500x200
20
5833
5833
XB(L)-2AV
500x200
25
7448
7448
XBC(L)-3AV
500x200
25
8972
8972
XBC(L)-4AV
500x250
32
10566
10566
XBC(L)-5AV
600x300
32
14190
11825
XBC(L)-6AV
600x300
32
16197
13497
XBC(L)-7AV
600x300
40
18786
15655
Anclajes
300x200
16
Dimensiones Esperas Viaductos
Cimentación para anclaje de catenaria
Esperas en viaductos
Las esperas en los viaductos deberán cumplir las siguientes características:
•
•
La distancia mínima entre el murete guardabalasto y el murete de canaleta.
Los taladros para los pernos deben ser superiores a 50 mm.
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Detalle Espera en Viaducto
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Postes
Los postes para las catenarias serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado.
Los postes están compuestos por dos perfiles laminados tipo UPN en paralelo unidos
mediante diagonales (postes abiertos) o cerrados con chapa metálica formando un
cajón rectangular (postes cerrados). Los postes cerrados se emplean donde los
postes puedan trabajar a torsión (como es el caso de semiejes y elevaciones en
agujas)
El uso de postes con caras verticales minimiza en efecto de variación de altura de hilo
de contacto con el giro de la ménsula.
El acabado de los postes será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
•
•
•
•
•
•
Los postes tienen diferentes alturas dependiendo de la aplicación de los mismos. En
general, la altura de los postes es de 8,55m, lo que permite un ligero ángulo en el
tirante.
•
•
Para anclajes de una catenaria, para eje de seccionamiento, elevación de una aguja,
acometida a edificios Técnicos y para postes que deban soportar dinteles de pórtico
rígido autosoportados (sin tirantes), la altura de los postes será de 9,45m.
En caso de que los postes deban soportar pórticos rígidos que lleven tirantes o
semipórticos, la altura será de 12,45m de longitud.
En puentes y viaductos se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizado. En casos especiales de
postes a ubicar en gálibo escaso puede recurrirse a perfiles HEB, que deberán ser
calculados expresamente.
Los postes metálicos deben cumplir las siguientes condiciones:
•
•
•
Deberán estar calculados para soportar todos los esfuerzos a que están
sometidos (catenaria, cable de retorno, feeders, etc.).
La base de los postes estará provista de angulares que facilitará su fijación a la
cimentación, poniendo especial atención a la distancia entre taladros, así con la
distancia de estos a los bordes de forma que cumplan la normativa vigente, y
con un coeficiente de seguridad mínimo de 1,75.
La configuración se realizará de forma que se realice la soldadura sin que
queden oquedades en la base del poste, permitiendo por otra parte la
penetración del galvanizado.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
•
•
•
Los postes saldrán de fábrica o taller con los taladros correspondientes a la
fijación de los mismos, a la conexión a la pica de puesta a tierra, a la fijación de
ménsulas y herrajes y un taladro adicional en cada montante para fijar el pin,
bulón o referencia topográfica.
Deberán llevar incorporados letreros de identificación del tipo de poste y en
donde figure su numeración, así como casquillos o bulones para su referencia
topográfica.
Estarán calculados para que su deformación al estar bajo cargas variables no
altere la geometría de la catenaria fuera de los límites admisibles.
La distancia de colocación normal de poste a eje de vía será de 3,35 m. Esta
distancia está prevista para dejar un espacio de 5 cm entre cara de macizo y
canaleta cuando el macizo de cimentación es de 80 cm de diámetro como
máximo. En el caso de que la sección de plataforma no lo permita, deberá
justificarse el gálibo, siendo este superior al de obstáculos.
Dado que algunas cimentaciones pueden ser de 1 m de diámetro, la distancia
eje de poste – eje de vía podrá reducirse hasta 3,25 m, y en ningún caso ser
inferior a 3,20 m.
Los postes llevarán de fábrica todos los taladros necesarios para el montaje de
los equipos y Puesta a Tierra.
Los postes deberán incorporar elementos que impidan el fácil acceso a las
partes altas (en tensión eléctrica).
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
Para el transporte, se utilizarán unos útiles especiales que eviten su roce entre
sí y con otros elementos que puedan dañar la superficie de los mismos.
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
Los postes situados en zonas de vandalismo o paso de viajeros contarán con
protección antiescalada, y serán de tipo EHB.
Los postes para acometidas de repetidores, casetas técnicas, calefacción de agujas,
etc. Se ubicarán en el lado opuesto de la canaleta respecto a la vía. Esto facilita las
labores de mantenimiento añadiendo una distancia de seguridad a la normalmente
definida por normativa (3m). Estos postes serán de 8,55m de altura, salvo en el caso
de los edificios técnicos, en los que se emplearán postes de 9,45m de altura para
realizar el cruce de la alimentación sobre las catenarias.
Los postes para pórticos de salida de centros de autotransformación o subestaciones
serán de 12,45 m de altura, para facilitar los cruces y las alimentaciones a las
diferentes catenarias.
En puentes y viaductos, se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizada.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
DENOMINACIÓN
APLICACIÓN
X-2AV
Poste con una ménsula en vía general
El acabado de los pórticos será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
X-3AV
Poste para punto fijo, anclaje de punto fijo, anclaje de un cable, poste para
acometidas (PCA’s, PICV’s, BTS, BTO, CT, Calefacción de Agujas y Alumbrado de
túnel) para P< 100 kVA
Las dimensiones de la viga varían en función de las cargas y de la luz del pórtico. En
los casos en que la deformación del pórtico lo exija, se montarán tirantes.
X-4AV
Poste para eje de seccionamiento o dos catenarias
XL-4AV
Poste para anclaje de una catenaria
XC-4AV
Poste para semieje de seccionamiento o elevación de aguja
X-5AV
Poste para Acometidas (PCA’s, PICV’s,, Calefacción de Agujas) para P ≥ 100 kVA
XC-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja
XL-5AV
Poste para eje de seccionamiento, elevación de aguja, anclaje de una catenaria y
acometidas a edificios técnicos
XCL-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja y
anclaje de catenaria
XL-7AV
Poste para pórticos rígidos
XL-7AV
Acometidas ATF’s, ATI’s y Subestaciones
Los tipos de postes a utilizar serán los siguientes:
Esquema de Pórtico Rígido para 4 vías
Tipo de postes y aplicación
Ménsulas
Otros soportes
Existen:
•
•
Soportes de ménsulas en pórtico rígido para 1 y para dos o tres ménsulas.
Soporte de feeders positivo más negativo en un pórtico rígido.
Pórticos rígidos
Si bien, y siempre que es posible, los postes son independientes, hay puntos en que
no es posible colocar postes en las entrevías y es preciso montar pórticos que
soporten varias vías.
Los pórticos rígidos serán preferiblemente autosoportados. Las ménsulas se
instalarán en dichos pórticos rígidos mediante los soportes adecuados.
Los pórticos a utilizar serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado y deben
cumplir las siguientes condiciones:
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Las ménsulas que se estudian son del tipo tubular trianguladas, de aleación de
aluminio de 70mm de diámetro y espesor variable en función de los esfuerzos a los
que está sometida.
Se calculan en cada caso los esfuerzos y se determina el espesor y también las
dimensiones de los tubos para efectuar el montaje.
Estas ménsulas tienen un diseño que permite la regulación de la posición de la
catenaria tanto en altura como en descentramiento, sin necesidad de sustituir la
ménsula, y únicamente desplazando la posición de alguna de las piezas de
ensamblaje.
Estas ménsulas presentan un dispositivo de regulación del ángulo del brazo sin
necesidad de inclinar el tubo de atirantado. Es una solución sencilla que permite una
gran flexibilidad a la hora de definir las dimensiones de la ménsula, que no se tenía
con la anterior que obligaba en algunos casos a ángulos poco estéticos de los tubos
de atirantado.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Las ménsulas se componen de:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tubo de cuerpo de ménsula.
Tubo de tirante de ménsula.
Tubo de atirantado (Tubo estabilizador).
Tubo diagonal en caso necesario (en semiejes)
Péndola de tubo de atirantado.
Soporte de brazo de atirantado.
Brazo de atirantado.
Aislador de cuerpo de ménsula.
Aislador de tirante de ménsula.
Suspensión.
Grapa de apoyo de sustentador.
Rótula de giro de tirante.
Rótula de tubo de giro de ménsula.
Herrajes y rótulas.
Tornillería.
En el caso de pórticos rígidos, se ha proyectado la instalación de soportes de ménsula
que irán fijados al dintel del pórtico
Las ménsulas deberán cumplir las siguientes exigencias:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Estar dimensionadas para los esfuerzos de la catenaria de acuerdo con lo
indicado en la última versión de la norma UNE EN-50119.
Sustentar la catenaria, los aisladores y otros equipos asociados (aisladores de
sección, etc.).
Llevar conexiones eléctricas que garanticen la continuidad eléctrica en las
articulaciones, en caso de cortocircuito, y asegurar la equipotencialidad de
todas las partes. Las conexiones llevaran arandelas bimetálicas AL-CU para
evitar pares electroquímicos.
Garantizar el movimiento de los conductores en todas las condiciones
medioambientales de funcionamiento.
Ser regulables para permitir el ajuste final de la altura de la catenaria, así como
de su descentramiento.
No interferir el gálibo cinemático de los vehículos, así como el gálibo de los
pantógrafos susceptibles de circular por la línea.
Todos los tubos de las ménsulas deberán tener el mismo diámetro exterior,
variando su espesor en función de las cargas y esfuerzos.
Sus componentes deben estar protegidos contra la corrosión, y contra las
condiciones medioambientales extremas, para reducir su mantenimiento.
Los tubos del cuerpo y tirante, se fijan al poste o soporte, a través de los
aisladores y de los conjuntos de giro.
Dichos conjuntos de giro son iguales para puntal y tirante, y se fijan
directamente al poste o estructura en caso de ménsula sencilla, o a una cruceta
en caso de doble o triple ménsula.
En el caso de pórticos rígidos, la instalación de las ménsulas se realizará bien
directamente sobre los postes como en vía general, o sobre soportes que irán
fijados al dintel del pórtico.
La distancia de cualquier parte metálica de las ménsulas respecto a los cables
de catenaria deberá ser de al menos 10 cm a fin de evitar roces
Dentro de la ménsula, el conjunto de atirantado deberá cumplir las siguientes
condiciones:
•
Ubicación ménsula con respecto al poste, el hilo de contacto y el sustentador
Cada ménsula se fabrica por separado en función de los parámetros geométricos y de
esfuerzos que exige cada perfil en particular, aunque, el diseño de este tipo de
ménsulas permite un ajuste final de altura y descentramiento una vez montada sin
necesidad de mecanizado adicional.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
La altura del tubo estabilizador de atirantado respecto del hilo de contacto
deberá ser tal, que permita una elevación del hilo de contacto al paso del
pantógrafo de acuerdo con lo indicado en la ETI. norma UNE EN-50119:
o Equipos de atirantado sin limitadores de elevación (2 veces el valor de la
elevación calculada).
o Equipos de atirantado con limitadores de elevación (1,5 veces el valor de la
elevación calculada).
La fijación del tubo estabilizador de atirantado al tubo del cuerpo de ménsula
deberá realizarse mediante rótulas o un sistema similar, en función del cálculo
a realizar.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
El brazo de atirantado llevará péndola antiviento excepto en los casos que se
justifique su no necesidad, en función de los cálculos a realizar.
La forma geométrica del brazo de atirantado deberá ser tal que permita el paso
de los pantógrafos y no sean rozados bajo ninguna circunstancia, incorporando
un limitador de la elevación del hilo de contacto, en el brazo o en su soporte, o
bien elevando el tubo estabilizador de forma adecuada.
Debe ser diseñado para que pueda trabajar en el rango de inclinación máximo
sin que repercuta en el desgaste prematuro de los hilos de contacto.
El diseño del conjunto de atirantado cumplirá con lo indicado en el punto de
“Envolvente dinámica para el paso del pantógrafo” de la ETI del Subsistema
Energía.
La péndola del tubo de atirantado podrá ser bien de cable, o bien rígida con
piezas adecuadas, de acuerdo con los cálculos realizados.
El amarre de la péndola del tubo de atirantado deberá ser independiente de la
grapa de suspensión en caso de catenaria suspendida.
La posición en altura del brazo de atirantado deberá ser tal, que dicho brazo
trabaje como péndola y no gravite sobre el hilo de contacto.
En el diseño de los brazos de atirantado para agujas aéreas, seccionamientos,
zonas neutras de separación de fases, etc. se deberán tener en cuenta además
de las condiciones para los brazos normales, las especiales de estos
equipamientos.
La unión del brazo de atirantado, al soporte del brazo de atirantado, deberá
garantizar la libertad de giro de éste, tanto el movimiento horizontal como el
vertical, mediante rótula cardan, sistema de ojales combinados o similar.
El diseño de los brazos tiene en cuenta la posible elevación del hilo por el paso
del pantógrafo tanto en la catenaria principal, como en la secundaria o segunda
en los casos de agujas y seccionamientos.
Los brazos de atirantado pueden ser rectos, acodados o curvos en función de
la geometría de la catenaria y la presencia de seccionamientos u otras
situaciones singulares
Las suspensiones serán mediante grapa tipo mordaza permitiendo cierto grado de
giro para su instalación en semiejes y otros cambios de dirección.
Las rótulas permitirán el giro de las ménsulas en todo el margen de temperaturas de
funcionamiento.
En el extremo del lado del eje de vía del tubo superior, o tirante se fija la grapa de
suspensión, que soporta el cable sustentador y por tanto el peso de la catenaria.
Entre la grapa y el cable sustentador se intercala una placa bimetálica de cobrealuminio que evita la corrosión debida a la diferente electronegatividad de ambos.
Equipos de compensación
La catenaria a estudiar estará compensada mecánicamente de forma automática de
modo que se mantenga la tensión mecánica de los conductores ante un cambio de las
condiciones medioambientales, principalmente la temperatura.
Esta compensación automática se conseguirá mediante equipos de poleas y
contrapesos.
Los equipos de compensación de las catenarias deberán satisfacer las siguientes
condiciones:
•
•
•
•
•
•
•
Compensación independiente para el sustentador y para el hilo de contacto o
hilos de contacto
Relación de compensación 1:3 para el sustentador y 1:5 para el hilo de
contacto.
Los equipos de compensación se realizarán mediante poleas y contrapesos.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo
poste, colocando las poleas una sobre otra a distinta altura pero en vertical y
con distinta separación del poste.
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para
garantizar la seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada, se deberá garantizar que, ante
un eventual corte del cable que soporta los contrapesos, la línea aérea de
contacto no caiga al suelo. El sistema deberá tener un rendimiento superior al
95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto,
pudiendo ser de hormigón o de fundición dependiendo del número de pesas y
del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el
margen de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Los materiales empleados en los equipos de compensación deberán evitar su
corrosión, debiendo ser los sistemas de fijación de acero S-275 JR (1.0044) según
UNE-EN 10025 galvanizado o similar. Los tubos guía podrán ser de aluminio.
El acabado del acero será galvanizado y pintado en los colores corporativos de ADIF,
al igual que los postes.
El soporte del brazo de atirantado puede llevar incorporado un limitador de altura.
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Deberán emplearse materiales especiales en los elementos de fricción para asegurar
la eficacia de la regulación de tensión. Las condiciones y características del sistema a
este respecto son las siguientes:
Al tener cada cimentación una puesta a tierra mediante pica se obtiene un buen
contacto del sistema de retorno con tierra, si bien el instalador debe realizar las
pruebas necesarias y poner los medios necesarios en su caso para la mejora de la
tensión de paso y contacto.
RANGO DE TEMPERATURA
El cable de retorno se une a cada poste a través de la grapa de suspensión
correspondiente. En el caso de presencia de elementos que exijan alejar el cable de
retorno de la alineación de los postes, se dispone de mensulillas o alargaderas a tal
fin.
Temperatura de operación mínima
30ºC
Temperatura ambiente máxima
50ºC
Margen de temperatura de los equipos de
-30ºC a 80ºC
regulación mecánica
Temperatura en posición punto medio
25ºC
Tabla 4. Rango de temperaturas en equipos de compensación
LONGITUD MÁXIMA DE CANTÓN DE COMPESACIÓN
Será de 1.400m, con un punto fijo en el centro y contrapesos en los extremos.
Será de 700m, con punto fijo en un extremo y contrapesos en el otro. Se adopta una
distancia máxima nominal entre punto fijo y contrapesos de 640 m, que se superará
hasta 700 m en casos excepcionales.
Tabla 5. Longitud máxima de cantón de compensación
TIPOLOGÍA DE LOS EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Dos equipos independientes para sustentador e hilo de contacto.
Poleas relación 1:3 y 1:5
Pesas de fundición cilíndricas
Rueda tensora en aluminio, herrajes en aluminio y acero galvanizado
Tipología de los equipos de compensación
Retorno de tracción y protecciones
En el sistema de tracción en corriente alterna, el retorno se realiza a través de los
carriles y los conductores de retorno en su mayor parte y en menor medida por tierra.
Cada 450 m el cable de retorno se conectará con el carril de referencia.
En el sistema de catenaria estudiado, se incluye un conductor de retorno de tracción
que une todos los postes y herrajes del sistema de catenaria y que periódicamente
está conectado a los carriles de referencia de tracción o retorno.
Los conductores del sistema de retorno de tracción están conectados a tierra
mediante las picas de puesta a tierra dispuestas en cada poste de catenaria.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Todos los elementos que se encuentren dentro de la zona de catenaria y pantógrafo
expresada en la norma deben estar conectados al sistema de puesta a tierra.
Los pasos superiores deben tener las protecciones correspondientes mediante
obstáculos o viseras que se expresan en la norma. [UNE-EN-50124, 2003]
El sistema de retorno tiene cuatro funciones:
•
•
•
•
Cierre del circuito de corriente que atraviesa al tren
Protección de la instalación
Protección de instalaciones adyacentes
Protección del personal
La Subestación, que suministra energía al tren y los centros de Autotransformadores
tienen una red de tierras que asegura una resistencia de puesta a tierra muy pequeña.
El transformador de potencia y los autotransformadores, en el sistema 2x25, tienen su
punto medio conectado a esta malla de tierra. Los cables de retorno y los carriles
también se conectan a las tierras de S/E y catenaria.
De este modo la corriente que sale de la S/E retorna a través de carriles y cables de
retorno. Todas las masas de la instalación y de sus proximidades se conectan a esta
malla de tierras creando una plataforma equipotencial que permite las funciones de
protección citada.
La instalación se protege ante una puesta a tierra accidental, por derivación de un
aislador por ejemplo, conduciendo la corriente de defecto al carril y a la S/E que por
medio de sus disyuntores corta la tensión inmediatamente.
Las instalaciones adyacentes, conectadas al mismo circuito equipotencial, se
protegen ante el caso de un contacto accidental con la tensión de la línea,
conduciendo la corriente de defecto a la S/E que corta la tensión.
La protección de personal es más selectiva dado que pueden aparecer tensiones
entre carril y tierra transitoriamente al paso del tren. Para ello, independientemente de
las tierras de S/E y catenaria, cada apoyo de la catenaria va provisto de una pica de
tierra que asegura que a 1 m de distancia del apoyo, el gradiente de tensión desde el
carril al paso del tren queda dentro de los límites marcados por las Normas.
Página 51
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Características de los conductores
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
Las intensidades medias cuadráticas incluso en casos de funcionamiento degradado,
son inferiores a las admitidas en el Reglamento de Líneas aéreas.
Los conductores empleados son de cobre, bronce o aluminio-acero. Cuando cobre y
aluminio deban conectarse se hará a través de elementos bimetálicos (lámina
bimetálica) que eviten la corrosión electrolítica de los cables.
Las conexiones deberán resistir las corrientes a conducir, así como las de
cortocircuito que instantáneamente pueda circular por ellas, sin fundirse o perder sus
características eléctricas ni mecánicas.
Se ha elegido una sección de péndolas que asegure lo anterior para evitar conexiones
sustentador-hilos de contactos aislados que siempre son causa de puntos duros y
zonas de calentamiento puntual de los conductores.
Las conexiones de feeder a catenaria deben tener la sección equivalente a la suma
de secciones equivalentes de sustentador e hilo de contacto, y las conexiones de
seccionamientos y de paralelismo deben tener secciones equivalentes a las secciones
a conectar.
Se emplearán para conexiones conductores sin tensión mecánica o varillas, que
deberán tener la sujeción necesaria para que su posición esté controlada siempre
ante efectos del viento, de las vibraciones producidas por el tren o por los efectos
mecánicos de los cortocircuitos.
Todo aislador debe cumplir una serie de características tales como:
•
•
•
Rigidez dieléctrica suficiente para la tensión de trabajo.
Resistencia mecánica adecuada
Forma adecuada a la posición de trabajo
Para esta línea en particular, los aisladores podrán ser de vidrio, de porcelana o de
composites. En cada uno de los casos los aisladores deberán haber sido probados en
todos los aspectos de acuerdo con cada norma aplicable
Autoválvulas
Si bien en la salida de las Subestaciones debe haber autoválvulas que protejan el
aparellaje y los transformadores de las sobretensiones de origen atmosférico, esta
protección no siempre es suficiente, particularmente en los puntos en que variaciones
bruscas de impedancia o la existencia de zonas aisladas (Caso de las Zonas Neutras)
pueden originar sobretensiones puntuales que podrían dañar la instalación.
Por consiguiente se instalarán autoválvulas de óxidos metálicos, para una tensión de
funcionamiento de 29 kV, en los siguientes puntos del tramo que nos ocupa:
•
•
•
•
•
Catenarias auxiliares de las zonas neutras
Puntos de puesta en paralelo de ambas vías
Puntos de conexión de transformadores de Alimentación a Instalaciones
Complementarias.
Vías de estación que puedan quedar aisladas en algún momento al abrir los
seccionadores.
En los casos en que coincidan dos de los supuestos anteriores, se utilizará la
protección una sola vez, aunque en todos los casos se montará un pararrayos
para cada vía aunque teóricamente funcionen siempre en paralelo.
Aisladores
3.8.2.1.10.
La línea aérea de contacto está formada por conductores desnudos, necesitando
estar aislada de los apoyos y tierra por medio de aisladores que normalmente son:
•
•
•
•
•
Aisladores de porcelana
Aisladores de vidrio
Aisladores compuestos. Están formados normalmente por un núcleo de fibra de
vidrio recubierto de una capa de teflón.
Aisladores de resina epoxi.
Aisladores de silicona. Al igual que los aisladores compuestos, utilizan un
núcleo de fibra de vidrio recubierto en este caso por silicona.
La sujeción de los aisladores a los apoyos se realiza por medio de herrajes
complementarios.
Página 52
Equipamientos
Equipamiento en estación
La electrificación de las estaciones, deberá realizarse siguiendo unos criterios tales
como:
•
•
•
•
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La altura de la catenaria será variable al existir equipos de agujas aéreas y de
seccionamiento
Ha de haber una independencia mecánica de las catenarias de las vías
generales de las catenarias de las vías secundarias.
Se deberá instalar el mismo tipo de catenaria compensada en todas las vías.
No existirán zonas neutras en las estaciones en las vías generales
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
Se realizarán las agujas aéreas en función del tipo de aparato de vía y de la
velocidad de circulación por vía desviada
• Se instalarán seccionamientos de lámina de aire a la salida y entrada de las
estaciones en coordinación con el sistema de señalización.
• No se ubicarán postes delante de los edificios de viajeros o en zonas donde
entorpezcan la circulación de viajeros
• No se colocarán tirantes en los postes situados en los andenes (en caso de
que se deban instalar).
• Se instalarán pórticos en las estaciones, cuya configuración dependerá del
número de vías que abarquen.
o para cuatro vías, se instalaran dos pórticos los cuales comparten un
poste común.
o Para dos vías se instalará un pórtico.
Equipamiento en viaductos y puentes
La electrificación en viaductos y puentes deberá realizarse siguiendo unos criterios
tales como:
•
•
•
•
•
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La ubicación de los postes se realizará normalmente sobre los pilares de los
viaductos y puentes, sin afectar la estructura de aquellos.
La colocación de los postes se realizará sobre bases preparadas con ejes
roscados sobre el tablero
No se ubicarán zonas neutras ni seccionamientos en puentes ni en viaductos
debido al difícil acceso en caso de incidencias y / o tareas de mantenimiento
En caso de tener que proyectar anclajes sobre puentes y viaductos, estos se
realizarán con placas montadas sobre el tablero
La longitud de los vanos en viaducto y puente dependerá de si es recto o curva
y de la velocidad del viento.
•
Puntos de dos cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Norte (N)
•
Puntos de cuatro cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Centro Sur (CS)
¾ Zona Centro Norte (CN)
¾ Zona Norte (N)
El funcionamiento de cada una de las zonas a lo largo de los distintos puntos es el
mismo, por tanto, se describirá el funcionamiento de forma general y será de
aplicación a todos los puntos y zonas.
Cada zona dispondrá de su propia acometida desde donde se alimentará el armario
general de mando R0. Desde este armario se tenderán seis líneas independientes en
baja tensión hasta los armarios de distribución, normalmente tres para zona sur y tres
para zona norte. Los armarios de distribución alimentaran directamente a los tubos
calefactores correspondientes.
No está prevista la protección diferencial por tratarse de circuitos conectados entre
fase y tierra, así como por tratarse de circuitos de gran extensión longitudinal de
cableado y que debido a las fugas propias no permitiría una protección de alta
sensibilidad. Por otro lado, cuando este sistema esté en servicio no podrá haber
personal en vía con lo que el riesgo es prácticamente nulo.
Sin embargo, se deberá realizar un análisis de fugas previo a la conexión del sistema
línea por línea, de tal forma que se pueda detectar en cada caso las posibles fugas en
todo el sistema y en función del nivel de estas fugas, determinar si se permite la
conexión o se prohíbe, siendo totalmente regulables estos niveles.
Todo el sistema podrá conectarse mediante cuatro modos:
3.8.2.1.11.
Calefacción de agujas
Para garantizar el buen funcionamiento de los cambios de vía mediante agujas
durante los meses de frío, se deberá instalar un sistema de calefacción con el fin de
evitar que el hielo y/o la nieve dificulten su operatividad.
Esta calefacción se realizará mediante elementos calefactores longitudinales
adosados al propio carril de rodadura a lo largo de los espadines y corazón de los
cambios, así como en las traviesas huecas, a excepción de aquellos cambios con
corazón fijo, que no necesitan calefacción debido a que no tienen movimiento.
•
•
•
•
Automático
Manual
Telemando
Remoto
La gestión de todos los procesos que tengan lugar será llevada a cabo por un
autómata instalado en el armario general de control de cada zona y serán indicados
mediante pilotos en el panel de control local instalado en el armario general de
control.
Cada punto de calefacción constará de 1, 2, 3, 4 ó 5 zonas dependiendo de su
envergadura. En los puntos de dos o más zonas se ha codificado cada una de ellas
según su disposición relativa.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 53
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Alimentación
La alimentación al sistema se realizará desde el feeder negativo (-25 kV), a partir de
un centro de transformación compacto.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador motorizado de
acometida al centro de transformación, colocado en poste cercano al centro de
transformación.
Dicho centro de transformación constará de un transformador de 100, 160 o 200 kVA,
según necesidades de la instalación, que estará protegido mediante una celda de
media tensión de aislamiento integral en SF6. El transformador tendrá una salida en
baja tensión que alimentará al cuadro general de control para la alimentación del
sistema.
Desde el secundario del transformador se conectará el armario general de mando R0,
mediante cable aislado bajo tubo de acero. Dicho armario general de mando se
colocará junto al centro de transformación compacto.
3.8.2.1.12.
Suministro de energía a otras instalaciones
El alcance de esta instalación comprende: desde la conexión de catenaria en feeder
negativo hasta los cuadros de baja tensión de las casetas técnicas de BTS, PICV´s.
Alimentación
El sistema de alimentación para el sistema de señalización y comunicaciones se
estudia mediante un centro de transformación situado en un poste, independiente de
la catenaria, destinado para ese fin, y del tipo X-3AV P < 100 kVA o X-5AV para P >
100 kVA, alimentado desde la catenaria y con una salida en baja tensión. La potencia
del transformador será de 100 kVA para BTS/BTO y de hasta 250 kVA para PCA, con
una salida monofásica a 230 V y 50 Hz.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador, manual en BTS/BTO
y motorizado en los PCA, de acometida al centro de transformación colocado en poste
cercano al emplazamiento a alimentar.
Para alimentar el transformador se tomará tensión monofásica del feeder negativo (25 kV) a través de una alimentación de cobre desnudo hasta el primario del
transformador ubicado en un poste independiente de catenaria. Se instalará una
autoválvula y un fusible en cabeza de poste para realizar la conexión desde el feeder
hacia el transformador para proteger la instalación.
Página 54
Se realizará la bajada en baja tensión desde el secundario del transformador
mediante cable aislado de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x240 mm2 hasta el cuadro de baja
tensión para los PCA. Para postes de acometida de BTS/BTO se dispondrán cuadros
de baja tensión con dos salidas de acometida para alimentar a la BTS y BTO
mediante conductores de cable de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x70 mm2 y cable de cobre
RV-K 0,6/1kV de 2x185 mm2 respectivamente, discurriendo a través de las
canalizaciones existentes y bajo tubo enterrado en el último tramo, se tenderá la
acometida hasta el cuadro de la correspondiente caseta técnica.
Actualmente ya se encuentran instaladas BTS aunque no están en funcionamiento,
desconociéndose el motivo
3.8.2.2.
Telemando
3.8.2.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar
El objetivo principal del sistema de Telemando es garantizar la explotación remota de
una instalación mejorando los niveles de calidad en el servicio conseguidos con una
explotación local de las instalaciones de campo. La ventaja principal del sistema de
control centralizado reside en la disponibilidad de una visión de conjunto de las
instalaciones que facilita su utilización con unos menores requerimientos de personal.
Por otra parte, el disponer de la información centralizada en un único punto abre las
puertas a un procesamiento de dicha información con el fin de obtener nuevos
servicios.
El sistema de Telemando tiene por lo tanto dos responsabilidades principales:
•
•
Control de los elementos susceptibles de ser maniobrados de forma remota.
Monitorización de los estados de los elementos que se desee se reflejen en el
centro de control para realizar una visualización remota de los mismos.
Entre las funcionalidades del Telemando de Energía podríamos destacar aquellas
propias de un sistema de adquisición en tiempo real como Listas de Alarmas,
Eventos, Curvas de tendencia, Curva instantánea, Históricos, Control de accesos,
Ejecución de mandos, Bloqueos, Inhibición de alarmas, Sincronización, etc. y otras
más específicas como son:
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
•
•
•
Integración con el CRC (Centro de Regulación y Control). El sistema de
integración en tiempo real del Centro de Control de Operaciones va a ser el
encargado de intercambiar información de tiempo real con el resto de sistemas
del Centro de Regulación y Control, de forma que el Telemando de Energía
integre cierta información de otros sistemas y a su vez otros sistemas integren
información del Telemando de Energía, permitiendo que las distintas técnicas
puedan emplear la información adquirida por otros sistemas para sus procesos
lógicos. Por otra parte, la exportación de información permitirá que una
aplicación externa de integración de información represente una visión
resumida de conjunto de las instalaciones. Desde el punto de vista de las
aplicaciones nativas, estas podrán coexistir dentro de los puestos TEG y ser
invocadas desde una aplicación central que organice el conjunto de aplicativos.
Aplicación de Simulación y Aprendizaje que servirá como base para el
explotador a la hora de decidir acerca de normativa videográfica, definición de
menús de usuario, funcionalidades específicas, etc. También será utilizada
como puesto de formación para los técnicos de explotación y gestión del
Telemando de energía, analizando situaciones pasadas reales o supuestos de
incidencias diversas y por ultimo servirá para ensayar y verificar el correcto
funcionamiento de nuevas versiones o nuevas funcionalidades del Telemando
de energía, previamente a su puesta en funcionamiento
Aplicación de Reconstrucción de Eventos que está constituida por una serie de
módulos cuya función será la de reproducir cualquier acontecimiento pasado
del servidor de tiempo real que haya sido previamente almacenado
adecuadamente. La reproducción será secuencial a velocidad variable
determinada por el usuario, siendo el punto de inicio en el tiempo también
seleccionado por el usuario.
Aplicación de Monitorización Remota que debe permitir realizar operaciones de
monitorización del sistema (exclusivamente visualización, en ningún momento
se permitirá la ejecución de mandos a campo, de reconocimiento de alarmas o
de consulta de eventos históricos). El acceso remoto será posible desde
cualquier plataforma de la red de la red de tiempo cuasi real que cumpla con
los requisitos definidos para ello.
o Aplicación de Telemedida de Energía que se encargará de Analizar los
flujos de Energía y la Calidad del Suministro de la misma.
o Sistema de mantenimiento que se organiza en un centro de trabajo
compuesto por un servidor de mantenimiento y dos puestos de
mantenimiento. El servidor de mantenimiento estará conectado a la WAN,
en la que tendrá conectividad con los otros centros de mantenimiento que
existan y con los centros de control, y a su vez a la red local de
mantenimiento que le conecta a los dos puestos de mantenimiento
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Componentes del sistema
Elementos que componen el sistema de telemando a nivel genérico
•
•
•
•
•
•
Nodos de campos (NC) de tres tipos:
o Tipo A: Nodo de Campo para conexión de RL-CA exclusivamente. Se
instala un PLO para operar todos los EF-CA de la RL-CA conectada.
o Tipo B: Nodo de Campo para conexión de RL-CO exclusivamente. Se
instala un PLO para operar un EF-CO.
o Tipo C: Nodo de Campo para conexión de RL-CO y RL-CA. Se instala un
PLO para operar todos los EF-CA y EF-CO de las RL-CA y RL-CO
conectadas.
Puestos Locales de Operación (PLO), que serán instalados en los Nodos de
Campo donde se controlen Redes Locales de Consumidores (RL-CO), siendo
en nuestro caso en Casetas Técnicas (PBL´s, PICV´s).
Redes locales de consumidores (RL-CO) construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica para los Edificios Técnicos y cableadas
directamente para el resto de instalaciones.
Redes locales de catenaria (RL-CA), construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica multimodo
Equipos finales de consumidores (EF-CO)
Equipos finales de catenaria (EF-CA)
Situación actual
Actualmente existen tres nodos de campo (NC), situados en el Centro de
Autotransformación (Tardienta 58+700) en el Centro de Autotransformación (Vicien
68+150) y en el Centro de Autotransformación (Huesca 78+600).
Con el estudio que se está realizando de cuatro nuevas alternativas de trazado, será
necesario realizar una serie de trabajos en función de la ubicación de los Centros de
Autotransformación actuales respecto a las alternativas de trazado.
•
En el lugar donde existe paralelismo entre la vía actual y la alternativa 2
en la zona donde está instalado un Centro de Autotransformación
actualmente. Será necesario proceder a ampliar los PLO instalado en el
interior del Centro de autotransformación correspondiente, para poder dar
servicio a los nuevos seccionadores que será necesario instalar.
Esta ampliación constará de nuevo equipamiento para control de
seccionadores, nuevas canalizaciones y ampliación de las RL-CO / RL- CA
para dar servicio a los nuevos EF-CA y EF-CO.
Página 55
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
En el lugar donde no existe paralelismo entre la vía actual y la alternativa
2 y no existe ningún Centro de Autotransformación instalado. Será
necesario proceder a instalar un nuevo Centro de Autotransformación, para
poder dar servicio a los nuevos seccionadores que será necesario instalar.
En estos nuevos Centros de Autotransformación se deberá contemplar la
instalación de nuevos PLO para poder controlar los nuevos, EF-CA y EF-CO.
También será necesario dar de alta el nuevo Centro de Autotransformación en
la subestación de Almudévar y en el Centro de Control de Operaciones. Para
realizar esto habrá que realizar un nuevo anillo de comunicaciones entre la
subestación y los nuevos Centro de Autotransformación instalados.
Se deberá realizar una simulación para determinar la ubicación y el número de Centro
de Autotransformación a instalar.
3.8.2.3.
Actuaciones en la alternativa 2 (velocidad 300 km/h)
El trazado de la alternativa 2 provoca en la catenaria de la vía de ancho mixto
actualmente instalada, una serie de afecciones, esto es debido al paralelismo que
aparece entre la plataforma existente y la plataforma de la alternativa.
Estas afecciones se resuelven procediendo al cambio de lado en la instalación de los
postes de catenaria.
Será necesario proceder al montaje de postes, con todo su equipamiento al otro lado
de la vía, sitos en oposición a los postes existente.
3.8.2.3.2. Alimentación del sistema a la alternativa2
Instalar nuevo Centro de Autotransformación (CAT)
Se instalará un centro de autotransformación para poder mantener el nivel de tensión
en la catenaria en los niveles óptimos según normativa vigente. Este centro de
autotransformación debe estar comunicado con la subestación, con el resto de
Centros de Autotransformación y con el Centro de Control de operaciones de
Zaragoza.
Con este centro de autotransformación se mantendrá el nivel de tensión en la
catenaria diseñada para la alternativa 2. Se instalará en un poste de catenaria el
seccionador oportuno que deberá ser telemandado desde el Puesto Local de
Operación de Catenaria (PLO-CA) que habrá en el centro de autotransformación a
instalar.
La ubicación de este Centro de Autotransformación será en el P.K. 3+500 tal y como
se especifica en la simulación realizada
Ampliar Centro de Autotransformación existente
Se instalarán dos nuevo seccionadores en postes de catenaria de la alternativa 2 para
mantener de nivel de tensión en la catenaria diseñada para esta alternativa.
Un nuevo seccionador estará conectado al centro de autotransformación existente de
Vicién situado en el P.K. 13+500 y deberá ser telemandado, y el otro estará situado
en el P.K. 23+500 y deberá ser telemandado
3.8.2.3.1. Afección de la alternativa 2 a la catenaria de ancho mixto
Descripción de la afección que aparece:
•
•
•
•
Desde el inicio P.K. 0+000 hasta el P.K 11+330, sólo hay trazado de la
alternativa 2. No se afecta a la vía mixta actual.
Desde el P.K. 11+330 hasta el 15+400, existirá un paralelismo entre ambas
plataformas. Cada vía irá con su equipamiento correspondiente.
Desde el P.K. 15+400 hasta el 21+200 sólo hay trazado de la alternativa 2. No
afecta a la vía mixta actual.
Desde el P.K. 21+200 hasta el final ( estación de Huesca), se realizará:
o montaje de los postes de la alternativa 2 a mano derecha en sentido
creciente de kilometraje,
o montaje de los postes sitos en oposición a los postes existentes en la
plataforma de ancho mixto.
Página 56
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.3.
ALTERNATIVA 3 VELOCIDAD 250 KM/H
3.8.3.1.
Electrificación
Para este estudio se pretende definir técnica y económicamente las actuaciones,
requisitos, funcionales y operacionales, para la realización de los trabajos
correspondientes a la línea de Alta Velocidad Tardienta-Huesca
Las instalaciones desarrolladas en el presente estudio son las siguientes:
•
•
•
•
Línea aérea de contacto.
Calefacción de Agujas.
Suministro de energía a otras instalaciones
Telemando de las nuevas instalaciones
Se estudiará una alternativa de trazado con todos los subsistemas asociados que ésta
tenga.
3.8.3.1.1. Generalidades de la instalación a estudiar
Línea Aérea de Contacto (LAC)
Se conoce como catenaria, en el lenguaje ferroviario, a la línea que suministra
energía al tren a través de un captador móvil denominado pantógrafo. Ni la línea tiene
la forma de una catenaria ni el captador cumple funciones de multiplicación de
dimensiones, pero los años de utilización de estos términos hacen inútil cualquier
esfuerzo por cambiar sus nombres por otros más adecuados.
El estudio y diseño de catenarias es un trabajo multidisciplinar que requiere
conocimientos y estudios eléctricos, mecánicos, medioambientales y reglamentarios
que exigen, en muchos casos, el empleo de medios informáticos avanzados y el
esfuerzo conjunto de equipos de ingeniería bien coordinados, particularmente en las
líneas de alta velocidad en las que los requerimientos son más estrictos.
En efecto, una catenaria de alta velocidad es una línea eléctrica que suministra a los
motores del tren potencias muy elevadas mediante el rozamiento de una pletina
conductora a velocidades muy altas
Para que esto sea posible y además la instalación sea duradera es preciso que el
contacto con la línea sea continuo, sin interrupciones de contacto y con presiones de
contacto no muy elevadas para evitar el desgaste acelerado de la línea.
El entorno
Las facetas del entorno que influyen en la catenaria son:
•
•
•
•
•
•
•
La climatología, particularmente el hielo, el viento y el nivel isoceráulico
(numero promedio de días al cabo del año en los que hay tormenta)
La infraestructura de vía, es decir curvas y pendientes.
La infraestructura energética del territorio, es decir, las líneas existentes en la
zona y la potencia de cortocircuito en los puntos de alimentación.
La contaminación atmosférica.
Todos estos factores deben tenerse en cuenta en el diseño de los elementos,
tanto desde el punto de vista eléctrico como mecánico, según se indicará en los
apartados correspondientes.
La catenaria, por su parte, también influye en el entorno, particularmente las
catenarias de alta velocidad ya que a velocidades inferiores a los 200 km/h las
potencias a conducir disminuyen considerablemente.
Estas influencias son:
o Sobre las aves, que en zonas ZEPA (Zona de Especial Protección para las
Aves) y de paso pueden chocar con los conductores originando muertes de
aves y averías en la línea, particularmente en épocas de grandes
concentraciones, como los estorninos en otoño, que producen
cortocircuitos instantáneos al formarse cadenas de pájaros que puentean
aisladores.
o Sobre las líneas paralelas a su trazado, particularmente de baja tensión y
telefónicas no digitalizadas, pues las elevadas intensidades pueden inducir
tensiones que es preciso tener en cuenta.
o Sobre personas y animales que puedan transitar por las inmediaciones de
los elementos de la línea, postes principalmente, en que las tensiones de
paso y contacto que se originan en casos de avería pueden resultar
peligrosas.
o Al igual que las influencias del entorno sobre la línea, los efectos que
produce la línea en sus alrededores deben tenerse en cuenta al estudiar la
línea desde el punto de vista eléctrico y mecánico.
Los reglamentos
Los efectos que en uno y otro sentido se producen entre catenaria y entorno se
recogen normalmente en los reglamentos nacionales y, en Europa, en las normas
CENELEC, particularmente en la EN 50125 [UNE-EN-50125, 2005] sobre
Condiciones Medioambientales, EN 50122 [UNE-EN-50122, 2004] sobre
Protecciones, EN 50124 [UNE-EN-50124, 2003] sobre Coordinación de Aislamiento y
EN 50119 [UNEEN-50122, 2002] que indica los valores que deben cumplir los
distintos parámetros de la catenaria.
A continuación se repasarán los distintos aspectos que es preciso considerar en el
diseño de una catenaria así como los métodos y soluciones a emplearse
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Aparte de las anteriores, deben considerarse también las normas EN 50149 [UNEEN-50149, 2007] sobre Normalización y Características del Hilo de Contacto, EN
50163 [UNE-EN-50163, 2006] sobre Suministro de Tensión a Instalaciones de
Tracción y EN 50367 [UNE-EN-50367, 2008] sobre Interacción Dinámica entre
Catenaria y Pantógrafo. También existen varias publicaciones de la UIC que es
conveniente consultar aunque no suelen ser de obligado cumplimiento.
En líneas que han de ser circuladas por trenes internacionales que atraviesan
fronteras europeas, es de aplicación la Especificación Técnica de Interoperabilidad
(ETI) que indica determinadas características que deben cumplir las líneas para que
cualquier tren autorizado pueda circular fuera de sus fronteras sin problemas.
Con independencia de lo anterior deben tenerse en cuenta las normativas nacionales
que, en algunos casos, recogen condicionantes particulares de cada país y el
Eurocódigo que da normas de cálculo aplicables en Europa. En particular, el
Eurocódigo indica, y la nueva versión de la Norma EN 50119 [UNE-EN-50119, 2002]
lo recoge, el doble modo de considerar los esfuerzos sobre los elementos:
•
•
Límite de rotura: es decir, deben considerarse los esfuerzos que pueden
producir la ruina de la instalación, comparados con la resistencia de la
instalación a esa ruina. Como efectos variables deben considerarse el hielo y el
viento con periodo de retorno de 50 años.
Límite de servicio: deben considerarse qué esfuerzos pueden dejar a la
instalación fuera de servicio. Son esfuerzos que pueden deformar los cables de
modo que el hilo de contacto quede fuera del pantógrafo.
Por lo tanto deben conocerse con exactitud los valores de potencias necesarias y sus
efectos. Los datos que deben conocerse que afectan a potencias y otros parámetros
eléctricos son:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
La resistencia a considerar es el límite elástico de los elementos, que al producir
deformaciones permanentes podría inutilizar la operatividad de la línea
Aspectos eléctricos
Tal como se ha indicado anteriormente, la línea está influida por la infraestructura
energética del entorno y debe tener en cuenta sus efectos sobre el mismo. Además la
línea debe cumplir con el fin para el que se instala, es decir, debe ser capaz de
conducir la energía necesaria sin calentamientos de los conductores excesivos y debe
mantener una tensión en el pantógrafo, que de acuerdo con la Especificación Técnica
de Interoperabilidad, debe ser superior a los 19 kV en condiciones normales y debe
mantenerse en condiciones degradadas entre 17 y 19 kV durante un periodo no
superior a 2 minutos.
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Curva de tracción del tren: indica, a cada velocidad, la fuerza de tracción en
llanta que el tren es capaz de desarrollar.
Rendimiento mecánico del tren: para transformar la potencia en llanta en
potencia en pantógrafo.
Curva de resistencia al avance del tren.
Tráfico de trenes: para determinar la posición de cada tren en cada momento.
Posición de las subestaciones de alimentación y potencia de cortocircuito de la
red de alimentación en esos puntos.
Con los datos anteriores, y contando con un simulador de tráfico, hay que
determinar:
Potencia a suministrar por cada subestación, en valores medios cuadráticos,
medios y máximos instantáneos.
Potencia instantánea en cada tren en cada instante.
Disposición y características de conductores de la catenaria, tanto positivos
(sustentadores, hilos de contacto y feeders de aumento de sección) como de
retorno (carriles, cable de retorno) y negativos en el caso de alimentación en
2x25kv.
Con estos primeros datos puede conocerse si la relación potencia de
cortocircuito de cada subestación a potencia a suministrar es suficiente para
garantizar que los desequilibrios de fases no afecten a la calidad de servicio de
la red. Si no lo fuera, sería preciso modificar el tráfico o la posición de
subestaciones para disminuir la potencia a suministrar o modificar la
infraestructura de líneas para aumentar la potencia de cortocircuito.
A continuación, conocida la potencia solicitada por los trenes y contando con un
simulador de comportamiento eléctrico debe determinarse:
•
•
•
•
•
•
Impedancia de la catenaria.
Intensidades medias cuadráticas en cada conductor y en tierra.
Tensión en el pantógrafo en cada instante y en cada tren.
Tensiones de paso y contacto.
Impedancia mutua respecto a conductores paralelos.
Tensiones inducidas en conductores paralelos.
Cuando los valores obtenidos son admisibles, puede considerarse que la estructura
de cables y el sistema de alimentación son válidos. En caso contrario, es preciso
modificar alguna de sus características.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Aspectos mecánicos
•
Una vez que el estudio eléctrico ha determinado la composición y secciones de los
conductores de la catenaria es preciso acometer el diseño mecánico que debe
constar de los siguientes pasos:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Determinación de los vientos en la zona recorrida por la línea. Con estos datos
y las indicaciones del Eurocódigo y de la Norma EN 50119 se determina el
valor de las presiones de viento sobre conductores y sobre estructuras en los
dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de los vanos (Distancia entre postes contiguos de la catenaria) a
emplear en recta y en curvas de distintos radios, de modo que con las
presiones de viento calculadas para un solo vano, ver que no de lugar a
deformaciones del hilo de contacto tales que pueda quedar fuera de la zona
barrida por el pantógrafo y de acuerdo con las normas.
Determinación de las tensiones de los cables de la catenaria. Este punto es
uno de los más delicados porque afecta al comportamiento dinámico de la
catenaria. Es aconsejable, en una primera fase, escoger tensiones que
cumpliendo con la norma EN 50119 cumplan también con las indicaciones de
la norma UIC 799. [UIC 799 OR, 2000] Con estos valores debe comprobarse
en un simulador de interacción catenaria-pantógrafo que se cumplen las
exigencias de la ETI y demás normas de obligado cumplimiento en cuanto se
refiere a presiones máximas entre pantógrafo y catenaria y a deformaciones del
hilo al paso del pantógrafo, con un solo pantógrafo y con dos pantógrafos.
Debe contemplarse que el pantógrafo cumple con los condicionantes de la ETI.
Determinación de las tensiones de los cables no compensados, es decir
feeders y cables de retorno, de acuerdo con la norma EN 50119.
Determinación de la resistencia y deformación de los postes, para lo que
previamente se ha debido diseñar el tipo de poste a emplear. Como ejemplo,
en Alemania se emplean postes de hormigón, en Francia postes de doble T y
en España postes de presillas o diagonales. Esta resistencia debe calcularse
en los dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de la cimentación a emplear para cada tipo de poste, para lo
que previamente debe decidirse si se emplean cimentaciones hincadas,
perforadas o rectangulares.
Debe comprobarse, como seguridad, que aun en el caso de límite de rotura el
posible giro de la cimentación sea inferior a 0,01 radianes.
Determinación de los esfuerzos que se transmiten a los postes en cada tipo de
utilización y tanto para límite de rotura como para límite de servicio, y
asignación del tipo de poste más adecuado de acuerdo con los cálculos
realizados en el paso número 5.
A partir de este momento viene la parte más ardua, que consiste en diseñar
cada una de las piezas a emplear en el montaje de la instalación que permita
que la catenaria se pueda instalar de modo que resulte de fácil montaje, de fácil
mantenimiento, de gran duración, y además que su coste no sea muy elevado.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
En cualquier caso, no existen dos instalaciones de catenaria exactamente
iguales y en cada instalación hay que ingeniar soluciones variadas para
resolver las variadas situaciones que se presentan, agujas de diferente
geometría, combinaciones de alturas de todos los calibres, etc.
Una vez diseñado la instalación se replantea sobre plano la instalación y se
calculan las ménsulas y las péndolas para que la instalación pueda construirse
La tecnología a estudiar es la catenaria C-350, cuyas características más relevantes
son las siguientes:
•
•
•
•
•
•
Sistema de catenaria simple poligonal atirantada en todos los perfiles, vertical,
con péndola en Y, sin flecha en el hilo de contacto y formada por un
sustentador, un hilo de contacto y péndolas equipotenciales, compensada
mecánicamente y apta para circular a 350 km/h, que satisfagan los
requerimientos de normativa para este tipo de líneas y en particular la E.T.I. del
subsistema energía y la norma Europea UNE EN – 50119 para la velocidad de
circulación de 350 km/h.
La línea de contacto estará compensada mecánicamente de forma
independiente para el sustentador y el hilo de contacto
Sistema de alimentación a la catenaria: corriente alterna 2 x 25 kV 50 Hz.
Tensión nominal del sistema: 25 kV, según UNE EN 50163.
Sistema de retorno de tracción con cable de retorno y carril principal de retorno.
La velocidad de diseño de la catenaria es de 350 km/h
Se adopta como gálibo, el gálibo de Infraestructura tipo ADIF
Calefacción de agujas
Para los sistemas de calefacción de agujas, se instalarán elementos calefactores en
los desvíos, sistemas de alimentación a los mismos e incluso su control y protección.
Por lo tanto se estudiarán todas las instalaciones que forman parte de este
subsistema:
•
•
•
•
•
Centro de trasformación de poste
Armario central y satélites de control del sistema de calefacción de agujas
Calefactores y fijación
Cableado en campo de la instalación
Control.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Suministro de energía a otras instalaciones
Para los sistemas de alimentación a otras instalaciones, se instalarán centros de
transformación en poste o caseta, alimentados por el lado de alta tensión de catenaria
o feeder. Por lo tanto se estudiarán todas las instalaciones que forman este sistema:
•
•
•
Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Edificios Técnicos
Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Casetas
Telecomunicaciones móviles
Acometidas de Energía desde catenaria o feeder a Casetas Técnicas
de
3.8.3.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria
Para la línea a electrificar objeto de estudio, en ancho internacional (UIC) entre las
poblaciones de Tardienta - Huesca, se ha optado por el mismo sistema que existe
actualmente en la línea Tardienta-Huesca con tercer carril, o sea 2x25 Kv.
El suministro de energía eléctrico a la tracción deberá cumplir con los siguientes
requisitos:
•
•
•
El sistema de alimentación en 2x25 kV empezó a utilizarse en los casos en los que la
infraestructura de líneas del territorio no era muy potente y, además, era difícil el
tendido de líneas eléctricas por problemas ecológicos. Las características de este
sistema son que el transformador principal tiene un secundario con toma intermedia y
necesita que cada 10 ó 15 km se instale un autotransformador.
En el sistema 2x25 se emplea un transformador de 50 kV con una toma central y se
conecta un extremo a catenaria y el otro a un feeder auxiliar denominado feeder
negativo. El punto del centro se conecta al carril.
En este sistema se colocan autotransformadores cada determinado distancia. La
energía del tren o trenes situados en el módulo entre dos autotransformadores se
conduce a 25 kV mientras que la energía de trenes situados fuera de ese módulo se
conduce hasta el módulo en que se encuentran a 50 kV; por tanto, con la mitad de
intensidad y la mitad de caída de tensión.
Además, por el feeder negativo circula una corriente igual y contraria a la que circula
por la catenaria, en los tramos exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con
lo que los efectos de la inducción de las corrientes por catenaria se contrarrestan con
los efectos de las corrientes por el feeder negativo.
La tensión en pantógrafo no debe ser inferior a valores que disminuyan la
capacidad de tracción del material motor (19 kV en régimen permanente y 17,5
kV durante un período máximo de 10 minutos).
La intensidad de suministro no debe sobrepasar los valores máximos
admisibles para la catenaria (437 A para el hilo de contacto, cable de cobre de
150 mm2 de sección y 400 A para el sustentador, cable de cobre de 95 mm2).
En términos generales el sistema de alimentación a la catenaria este sistema
consta de:
o Alimentación de las subestaciones de tracción mediante dos fases del
sistema trifásico de la red de alta tensión primaria. Preferiblemente a
tensión eléctrica igual o superior a 220 kV.
o Sistema de subestaciones equipadas con transformadores con regulación
automática de tensión de salida a catenaria en función de la carga
monofásica y por fluctuación de la tensión primaria.
o Alimentación de catenaria en corriente alterna monofásica con tensión de
25 kV respecto al carril y frecuencia industrial de 50 Hz. Se admite hasta
una tensión eléctrica mínima permanentemente de 19 kV en el pantógrafo
de los trenes y de 17,5 kV, siempre que no discurran más de diez minutos,
de acuerdo con la norma EN 50.163 [UNE-EN-50163, 2006]
o Instalación de puestos de puesta en paralelo de las líneas aéreas de
contacto, en el caso de doble vía.
o Cada sección de línea aérea de contacto, alimentada por una subestación,
se aísla eléctricamente de la subestación colateral mediante una zona
neutra de separación entre fases eléctricas, que se suele ubicar
equidistante de aquellas.
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Sistema de alimentación tipo 2 x 25 Kv
A nivel general a lo largo de la línea las subestaciones de tracción están separadas
del orden de 70 km entre sí.
La corriente absorbida por el tren se distribuye como sigue:
•
•
En el trayecto entre subestación y autotransformadores, entre los que no se
encuentre intercalado el tren, la corriente se distribuye entre línea de
alimentación y feeder. La potencia se transmite a la tensión de 50 kV.
En el trayecto comprendido entre los autotransformadores donde está
intercalado el tren, se efectúa una alimentación bilateral al vehículo motor,
siendo la corriente en la línea aérea de contacto y el carril, inferiores a las
absorbidas por el tren.
Sistema de alimentación en 2x25 kV
Las subestaciones disponen de dos transformadores, cada uno de ellos con una
potencia máxima estimada de 30 MVA, con alimentación de entrada en alta tensión
monofásica y salida en monofásica a 50 kV.
En el lado de salida, los transformadores disponen de una toma, en el punto central
del arrollamiento del secundario, conectada al carril de cada vía y a tierra. Una de las
salidas del secundario, con tensión de 25 kV, alimenta a la línea aérea de contacto.
La otra salida, con tensión a -25 kV y en oposición de alternancia con la anterior,
alimenta a un feeder que discurre a lo largo de la línea ferroviaria.
A lo largo de la citada línea, cada 10 km aprox., se instalan autotransformadores, de
10 MVA, conectados a la línea aérea de contacto y al feeder, con toma central a la
vía.
Los autotransformadores aseguran la distribución de la corriente, absorbida por el
vehículo motor, entre línea aérea de contacto y feeder negativo. En todo caso el
vehículo motor está alimentado a 25 kV entre la línea aérea de contacto y la vía. De
esta manera, sólo una parte de la corriente que consume el tren tiene que recorrer
todo el camino entre la subestación y el propio tren. Además, por el feeder negativo
circula una corriente igual y contraria a la que circula por la catenaria, en los tramos
exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con lo que los efectos de la
inducción de la corriente por catenaria se contrarrestan con los efectos de las
corrientes por el feeder negativo.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Sistema de 2x25 kV c/a.
Sistema de alimentación instalado actualmente
Existe entre las estaciones de Zaragoza y Huesca, (nuestro estudio se centra en una
parte de este tramos (Tardienta-Huesca), hay una subestación (S/E de tracción de
Almudévar) y una red de siete centros de Autotransformación (C.A.T) ubicados en los
siguientes puntos kilométricos:
INSTALACIÓN
C.A.T. de Las Fuentes (Final)
C.A.T. de San Juan de Mozarrífar (Intermedio)
C.A.T. de San Mateo de Gállego (Intermedio)
C.A.T. de Zuera (Intermedio)
S/E de Tracción de Almudévar
C.A.T. de Tardienta (Intermedio)
C.A.T. de Vicién (Intermedio)
C.A.T. de Huesca (Intermedio)
P.K. en proyectos
de Plataforma y
vía
102 + 100
113 + 150
124 + 300
203 + 500
215 + 400
227 + 500
309 + 400
319 + 850
P.K. en proyecto
de electrificación
2 + 100
13 + 150
24 + 300
34 + 700
46 + 600
58 + 700
68 + 150
78 + 600
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El dimensionamiento existente del sistema eléctrico para la correcta explotación del
tráfico ferroviario actual es el siguiente:
1. La Subestación está equipada con dos transformadores de tracción, uno por
cantón, con potencia suficiente para alimentar cada uno la totalidad de vehículos
previstos. De este modo, en caso de fallo de un transformador, no se verá
afectada la explotación de la línea. La subestación está situada en Almudévar.
2. Cada Centro de Autotransformación (CAT) intermedio dispondrá de un único
autotransformador. Se han tomado unas potencias de autotransformadores e
interdistancias entre Centros adecuadas para que, en el caso de que un Centro
deje de funcionar, las corrientes se redistribuyan a través de los demás Centros
operativos, y las caídas de tensión en la catenaria no superen los límites
admisibles.
3. En caso de fallo total de la Subestación, con fallo simultáneo de los dos
transformadores, el sistema será capaz de alimentar a un vehículo desde
Zaragoza hasta la Estación de Huesca, cerrando los seccionadores de la zona
neutra de Zaragoza y alimentándolo desde la S/E colateral de Zaragoza.
Para poder realizar todo esto será necesario conectar la subestación de Almudévar
con la nueva vía a instalar.
También será necesario conectar los diferentes Centros de Autotransformación
Intermedios que actualmente se encuentran instalados (58+700(Tardienta),
(68+150(Vicien), (78+600(Huesca)), con la catenaria nueva a instalar para garantizar
la distribución de corriente entre la catenaria y el feeder negativo.
En caso de no ser posible la conexión, será necesario instalar nuevos C.A.T junto a la
nueva vía a instalar.
3.8.3.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350
La solución a estudiar es la instalación de un sistema de línea aérea de contacto de
tipo C-350 con catenaria compensada apta para los requerimientos de la instalación
cuyas características más relevantes son las siguientes:
•
El intervalo y tipo de trenes que se ha tomado para el dimensionamiento es el
indicado por la Dirección del Proyecto en su estudio “Estimación del número y tipo de
trenes para determinar la potencia necesaria en las subestaciones”.
Para la nueva situación prevista se ha tomado un máximo de tres circulaciones a la
vez (contando los dos trazados).
Las potencias instaladas son las siguientes:
•
•
•
Subestación de tracción de Almudévar: 2 x 30 MVA
Centros de autotransformación intermedios que afectan a nuestro trayecto
(Tardienta, Vicien, y Huesca): 1 x 10 MVA
Centros de Autotransformación Final ( Las Fuentes, fuera del ámbito de nuestro
proyecto): 2 x 10 MVA
La subestación de tracción está situada en el término municipal de Almudévar, en el
PK 46+600 de la línea de Alta Velocidad Zaragoza-Huesca.
Esta subestación está equipada con dos transformadores bifásicos 220/2x27, 5kv de
30 MVA cada uno. En condiciones normales de explotación, cada transformador
alimenta a los vehículos situados en su cantón correspondiente, y en caso de que
falle uno de ellos, el otro alimenta a los vehículos de todo el tramo Zaragoza-Huesca.
•
•
•
•
•
•
•
•
Sistema de catenaria simple poligonal atirantada en todos los perfiles, vertical,
con péndola en Y, sin flecha en el hilo de contacto y formada por un
sustentador, un hilo de contacto y péndolas equipotenciales, compensada
mecánicamente y apta para circular a 350 km/h, que satisfagan los
requerimientos de normativa para este tipo de líneas y en particular la E.T.I. del
subsistema energía y la norma Europea EN – 50119 para la velocidad de
circulación de 350 km/h.
La línea de contacto estará compensada mecánicamente de forma
independiente para el sustentador y el hilo de contacto
Sistema de alimentación a la catenaria: corriente alternativa 2 x 25 kV 50 Hz.
Tensión nominal del sistema: 25 kV, según EN50163, por coherencia con los
tramos colaterales de la línea.
Sistema de retorno de tracción con cable de retorno y carril principal de retorno.
La velocidad de diseño de la catenaria es de 350 km/h
Se adopta como gálibo, el gálibo de Infraestructura tipo ADIF.
Condiciones medioambientales
Todos los materiales cumplirán con los Standard y Normas relativos a
espesores de recubrimiento.
Los conductores que se instalarán son los siguientes:
o Sustentador: Cable de Cobre de 95 mm2 (C95 UNE 207015)
o Hilo de contacto: Cu Mg 0,5 BC-150mm2 EN 50149
o Cable de retorno: Cable Aluminio – Acero LA 110 mm2 94AL1/22ST1A EN
50182
o Péndolas de cable de bronce 16 mm2 DIN 43138
Ahora con uno de estos transformadores se deberá poder alimentar los dos cantones
(el cantón con tres carriles (Tardienta-Huesca)) y el cantón con sólo ancho UIC
(Tardienta-Huesca). Se aporta simulación oportuna en el apéndice 1.
Página 62
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
En lo que respecta al feeder negativo (-25 kV), se adopta en el presente
estudio el especificado en el estudio de dimensionamiento eléctrico de la
instalación remitido por ADIF, que es del tipo:
o Feeder negativo: Cable Aluminio-Acero LA 280 (242AL1/39ST1A) EN
50182
Por motivos de fiabilidad del sistema la catenaria que se va estudiar es la formada
por:
3.8.3.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto tipo C-350
Gálibo de material rodante
La línea aérea de contacto, en su diseño, prevé las distancias de seguridad a los
vehículos, de acuerdo con los gálibos establecidos por ADIF para su material
Velocidad de operación del tren
•
•
•
Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
Feeder negativo de cable LA-280
Cable de retorno de cable LA-110
Para los sistemas de calefacción de agujas, la solución adoptada es la instalación de
elementos calefactores en los desvíos, sistemas de alimentación a los mismos incluso
su control y protección.
Para los sistemas de alimentación a otras instalaciones, la solución a adoptar es la
instalación de centros de transformación en poste o caseta alimentados por el lado de
alta tensión de catenaria o feeder.
La línea a implantar cumplirá la interoperabilidad del sistema a instalar en la nueva
línea con las catenarias existentes en las líneas relacionadas con la anterior y
posterior. El diseño de la Línea Aérea de Contacto procurará la interoperabilidad con
la diversidad de pantógrafos que pueden coincidir en la nueva línea cuando sea
utilizada, a la vez, por un conjunto de diversos operadores de transporte ferroviario.
Los valores de los criterios estáticos, dinámicos y de calidad de captación de
corriente, estarán de acuerdo con la normativa generada por el Cenelec, así como
con los estudios y ensayos realizados por el Instituto Europeo de Investigación
Ferroviaria, Erri, y por la Unión Internacional de Ferrocarriles, UIC.
La ubicación de la subestación y de los diferentes centros de autotransformación ya
se tienen ya que existe una línea de alta velocidad en funcionamiento.
El dimensionamiento eléctrico y la potencia instalada resultante se basarán en un
conjunto de hipótesis y simulaciones del tráfico de trenes previsible, tomando en
consideración las curvas características de tracción y de frenado de los diferentes
tipos de trenes posibles (se adjunta simulación en apéndice 1).
El diseño de la línea aérea de contacto se ha hecho para tener una buena captación
de corriente a cualquier velocidad hasta 350 Km/h + 10%, es decir 385 Km/h, si bien
las simulaciones por ordenador indican su validez hasta las proximidades de los 400
Km/h, sin que se tengan hechas experiencias a escala real a esa velocidad aún,
dadas las limitaciones del tren de pruebas en el tramo ensayado.
Con velocidades de viento hasta los 120 Km/h no es necesario reducir la velocidad
por causa de la catenaria, si bien la acción del viento sobre el pantógrafo puede
aconsejar reducir la velocidad para vientos fuertes. El fabricante del pantógrafo debe
dar las instrucciones pertinentes en cada caso.
Pantógrafos
La línea aérea de contacto se ha diseñado para su empleo con pantógrafos según
normas UIC, es decir, con ancho total de 1920 mm. También la L.A.C es válida con
pantógrafos de 1600 mm (ficha UIC 608), ya que según E.T.I. subsistema de
“energía”, como los pantógrafos se utilizarán en todas las líneas de la red
interoperable, no es posible hacer distinción entre categorías de líneas.
En utilización normal se prevé el uso de un sólo pantógrafo en cada tren, si bien, en
casos especiales pueden utilizarse dos pantógrafos conectados eléctricamente si su
distancia es inferior a 200 m. Para distancias superiores, los pantógrafos no deben ir
conectados.
No obstante, las zonas neutras (en el caso más desfavorable) se mantendrá la
independencia eléctrica entre ambos extremos de las zonas alimentadas por fases
diferentes.
Oscilación del pantógrafo
El movimiento lateral del pantógrafo causado por tolerancias de la vía, deficiencia o
exceso de peralte, el movimiento dinámico del vehículo, la carga de viento sobre tren
y pantógrafo y la deformación del pantógrafo han sido considerados de acuerdo con
las normas UIC.
El gálibo de electrificación incluye una distancia de seguridad de 200 mm, superior a
los valores mínimos dinámicos con polución que se indican en la ficha UIC 606-1.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 63
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Distancia eléctrica de seguridad
Distancias de las estructuras de soporte
De acuerdo con la ficha UIC 606-1 OR las distancias mínimas de seguridad para 25
kV entre catenaria en tensión y tierra es de 250 mm, si existe polución. Esta distancia
se reduce a 120 mm mínimo cuando la parte en tensión es móvil.
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR [UIC 506 OR, 2000].
Distancias de seguridad al material rodante
No obstante, las distancias mínimas respetadas en el diseño han sido de 320 mm
para situaciones estáticas y 250 mm para situaciones dinámicas con el fin de tener en
cuenta los riesgos de reducción de estas distancias por situaciones externas tales
como pájaros u otras.
La distancia mínima entre la envolvente de gálibos del material rodante a la L.A.C es
de 250 mm.
Distancias de seguridad al pantógrafo
En las Zonas Neutras y en los seccionamientos de aire se emplea una separación
entre conductores paralelos de 500 mm.
Distancia mecánica de seguridad
Las distancias empleadas entre el pantógrafo y cualquier parte de la instalación son
mucho mayores que los valores indicados por la ficha UIC 799 OR. En vía general la
distancia entre hilo de contacto y tubo horizontal de atirantado es de 350 mm, pese a
llevar limitador de elevación en el brazo.
Galibo de las estructuras de soporte
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR
En vía general, sin limitación de velocidades, la distancia de seguridad desde las
obras de fábrica a la parte superior del pantógrafo no será menor que la indicada en la
Norma UIC 799 OR que es:
•
•
•
•
•
En condiciones estáticas:
Altura del hilo de contacto = 5,3 m
Elevación estática = 70 mm
Desgaste del hilo de contacto = 20%
Distancia de seguridad eléctrica = 250 mm
•
En condiciones dinámicas:
o Elevación dinámica <120 mm (oscilación de la altura del hilo de contacto
con respecto a las condiciones estáticas)
o Desgaste del hilo de contacto = 20%
o Distancia de seguridad dinámica = 200 mm
El gálibo del pantógrafo estará de acuerdo con la Norma UIC de gálibos citada
anteriormente.
Rango de temperaturas del ambiente
De acuerdo con la publicación del Ministerio de Obras Públicas “Acciones a que
deben considerarse sometidas la Líneas Aéreas de contacto de las electrificaciones
de Ferrocarriles”, aprobada por Orden Ministerial de 6 de julio de 1945, el rango
máximo de temperaturas conocido en las zonas que recorre la línea es de -25°C,
hasta 40°C. No obstante, todos los elementos admiten temperaturas de 80°C y -30°C.
Temperatura de los conductores
Distancia de seguridad entre el tubo de Atirantado y el Hilo de Contacto
Página 64
Por efectos de radiación solar y calentamiento resistivo, los conductores pueden
alcanzar temperaturas no superiores a los 80°C, para lo que el Reglamento de Líneas
aéreas determina la densidad de corriente admisible para cada tipo de conductor,
material y composición.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Velocidad del viento
Composición y disposición de los conductores
De acuerdo con la publicación citada anteriormente del Ministerio de Obras públicas
sobre acciones a considerar sobre Líneas aéreas de contacto. Se tendrá en cuenta:
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
• Altura < 100 m sobre el terreno normal
• Altura > 100 m sobre el terreno normal
o Zonas de exposición normal
o Zonas muy expuestas
33 m/s = 120 km/h
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
Sobrecarga de hilo
La sobrecarga de hielo a considerar está de acuerdo con el Reglamento de Líneas
aéreas, teniendo en cuenta que partes de la línea discurren por zonas de altitud
superior a los 500 m. Esta sobrecarga se emplea en el cálculo de los cables no
compensados
La catenaria propiamente dicha está formada por un sustentador de cobre de 95 mm
que se instala con una tensión constante, compensada, de 1575 DN y un hilo de
contacto de 150 mm de una aleación Cu-Mg 0,6 de gran resistencia, instalado con
una tensión mecánica de 3150 DN, con tensión mecánica compensada. En las
catenarias de vías segundas y en zonas con curvas de menos de 3000 m de radio, se
emplea una tensión del hilo de 1575 DN para evitar esfuerzos radiales innecesarios
Para el sistema 2 x 25, la composición de la catenaria es:
•
•
•
Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
Feeder negativo de cable LA-280
Cable de retorno de cable LA-110
Polución
Se ha considerado la clasificación de la publicación prEN 50119 para la definición del
grado de polución y la Publicación 815 de la Comisión Electrotécnica Internacional
(C.E.I.) para el diseño de líneas de fuga. Para la definición de las distancias de
seguridad en función de la polución, se ha empleado la ficha UIC 606-1
Protección contra la corrosión
En estaciones, y siempre que la disposición de las vías lo permita, se emplean perfiles
de vía general o al menos independientes, con el número de ménsulas necesarias
para la función que desarrolle el perfil.
No obstante, tanto en los cambios como en los perfiles próximos al arranque de vías
secundarias, no siempre es posible el empleo de postes independientes,
empleándose entonces pórticos rígidos.
Todos los elementos de la línea han de ir protegidos adecuadamente contra la
corrosión. Esta protección pasa por la utilización de piezas de aluminio y de acero
inoxidable en elementos de pequeño tamaño y la adopción de medidas adecuadas en
piezas de tamaño mayor en que sea aconsejable el empleo de acero, en que los
materiales van galvanizados y pintados.
En los viaductos los postes deben situarse sobre los pilares, o lo más próximo a ellos,
para evitar vibraciones debidas a la flexión de las vigas.
3.8.3.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350
Compensación de tensiones
Estáticos
La tensión mecánica de los conductores que componen la catenaria, es decir
sustentador e hilo de contacto son fijas e independientes de la temperatura.
La catenaria C-350, de ADIF para 350 Km/h, se equipa mediante postes metálicos
con ménsulas giratorias que soportan los conductores de la catenaria propiamente
dicha, sustentador e hilo de contacto, más los conductores auxiliares necesarios para
su correcto funcionamiento eléctrico, es decir, el feeder de aumento de sección, el
cable de retorno y el feeder negativo en su caso.
Para ello, cada 1400 m como máximo, se anclan sustentador e hilo de contacto,
independientemente, a una polea de contrapesos que mantiene la tensión de los
cables en los valores de 1575 DN y 3150 DN respectivamente. Dada la diferencia de
tensiones de sustentador e hilo, la polea del sustentador es de relación 1/3 y la del
hilo de contacto, de relación 1/5.
Si en la construcción del viaducto no se hubiera previsto ningún anclaje, de acuerdo
con el proyectista del puente se diseñará un anclaje adecuado a cada utilización.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo poste,
colocando las poleas una sobre otra, a distinta altura pero en vertical, y con distinta
separación del poste.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para garantizar la
seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada. El sistema deberá tener un
rendimiento superior al 95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto, pudiendo
ser de hormigón o de fundición (u otro material adecuado siempre que se cuente con
el certificado de interoperabilidad), dependiendo del número de pesas y del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el margen
de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Cuando la distancia entre dos anclajes de una misma catenaria sea igual o inferior a
los 640 m (hasta 700 metros en casos excepcionales), situación que se presenta
frecuentemente en Estaciones, se colocan contrapesos en un solo lado anclándose el
otro lado sin compensar.
Si consideramos l1 y l2, las longitudes inicial y final, y _, la constante de
proporcionalidad, se verifica que:
Variación de longitud:
La constante α se denomina coeficiente de dilatación lineal y depende de la
naturaleza del cuerpo, representando físicamente la variación de longitud por unidad
de longitud y grado de temperatura.
Cobre:
Se ha adoptado el valor de 640 m como valor máximo del semicantón de
compensación. Los límites de temperatura contemplados son -20ºC y 80ºC.
Situándonos en el caso más desfavorable, la variación máxima de longitud que sufren
el sustentador y el hilo de contacto debido a la variación de temperatura es:
El hilo de contacto lleva una polea de relación 1:5, por lo que el desplazamiento del
equipo de compensación será:
Poleas de Compensación de tensiones en el sustentador y en el hilo de
contacto
Este equipo de regulación de tensión permite la regulación de tensiones entre los –
30ºC y los + 80ºC de temperatura del conductor, que se corresponden a temperaturas
del ambiente entre –30º y +45º aproximadamente.
En el punto central entre dos equipos de contrapesos, se instala un punto fijo que
hace que el sustentador no se mueva. Si el tramo es sensiblemente horizontal,
normalmente no es necesario colocar fijaciones entre el sustentador y el hilo de
contacto, y si hay una pendiente superior a 2 milésimas entre anclajes, se coloca una
fijación del hilo de contacto al sustentador en el lado que impida el deslizamiento del
hilo hacia la parte más baja.
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Sumando el recorrido de las 21 pesas (1,3 m) que proporcionan la tensión necesaria
del hilo de contacto, se obtiene una altura libre de 6,42 m, que es asegurada por la
altura de los postes de anclaje (9.45 m) y la configuración del equipo de
compensación.
Seccionamientos de compensación
Cada vez que es preciso montar un equipo de compensación, es necesario establecer
un solape entre dos catenarias de modo que el pantógrafo tome contacto con la
nueva catenaria antes de abandonar la anterior. Esto se consigue por medio de los
seccionamientos de compensación, que se puentean eléctricamente de modo que
exista continuidad eléctrica.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Estos seccionamientos de compensación se confeccionan en cuatro vanos con Eje,
siempre que los vanos sean mayores de 50 m. Si por cualquier motivo el vano situado
entre el Eje y el Semieje debiera ser menor de 50 m, el seccionamiento se haría en 5
vanos con 4 Semiejes, ó 2 ejes, produciéndose la transición en el eje o entre ejes del
seccionamiento.
Semieje de Seccionamiento. Es el punto donde la catenaria que se anclaba en el
anclaje del seccionamiento anterior se alinea con la catenaria por la que viene el
pantógrafo (catenaria que “muere”) y que abandonará en el seccionamiento.
Eje de Seccionamiento. Llegado a este punto, el pantógrafo sí frota a las dos
catenarias, a la que “está naciendo” y a la que “está muriendo”. El vano existente
entre un semieje (S/E) y un eje (E) es lo que se denomina vano de elevación porque
es en él donde las alturas de los hilos de contacto de las dos catenarias coinciden, no
haciéndolo en el tramo de vano restante.
En este tramo, el hilo de contacto que “nace”, el verde, va progresivamente
disminuyendo su altura hasta llegar a la altura de frotamiento con el pantógrafo en las
proximidades del eje de seccionamiento.
A partir del eje, el montaje se repetirá de forma análoga e inversa, es decir, la
catenaria por la que el pantógrafo venía al seccionamiento (línea color rojo) será la
que ahora comience a elevarse para anclarse.
Esquema de un seccionamiento de compensación
Un seccionamiento de compensación consta de:
El punto de anclaje y compensación mecánica de la siguiente catenaria (cantón) que
el pantógrafo va a comenzar a frotar (Catenaria que “nace”, moviéndonos de izquierda
a derecha)
En el Diagrama se ve como en ese punto se ancla y compensa la catenaria de color
verde, en línea discontinua, significando que la catenaria que “nace” aún no está
frotando con el pantógrafo, siendo la que aún sigue aportando corriente eléctrica al
pantógrafo la catenaria roja en línea continua.
Realmente, el punto de anclaje del seccionamiento no será más que un poste con un
equipo de poleas y contrapesos, ya que es el nacimiento de un nuevo cantón. De las
poleas partirá el hilo de contacto y el sustentador.
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Esquema de un seccionamiento de compensación de 4 vanos
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Esquema de un seccionamiento de compensación de 5 vanos
En resumen, la función principal de los seccionamiento de compensación es la de
conseguir continuidad mecánica en la catenaria.
Seccionamientos eléctricos o de lámina de aire
Mientras que el seccionamiento de compensación otorga continuidad mecánica a la
catenaria, los seccionamientos de lámina al aire pretenden aportar continuidad
eléctrica.
Cuando es preciso poder aislar una zona de catenaria en el momento que se
requiera, sin que en otros momentos exista ninguna limitación de funcionamiento, se
recurre a los seccionamientos de lámina de aire, que son semejantes a los de cantón
con la única diferencia de que no llevan conexión eléctrica de continuidad y esa
continuidad se establece a través de un seccionador telemandado.
El diseño de este seccionamiento de lámina de aire, se ha hecho de modo que todas
las piezas sean iguales a las del seccionamiento de cantón, del que se diferencia en
la existencia del seccionador y en la situación de los aislamientos de las colas. Con el
fin de evitar que la cola aislada quede con una tensión flotante, se conecta a la
catenaria próxima en tensión mediante una alimentación desde el sustentador en
tensión a la ménsula que quedaría aislada y que, de este modo tiene la misma tensión
que la situada en el mismo poste.
Esquema de un seccionamiento de lámina de aire de 4 vanos
Zonas neutras
Al ser la alimentación a la catenaria monofásica, y con el fin de equilibrar las cargas
de las fases de las líneas de alimentación, la conexión de transformadores contiguos
se hace desde fases diferentes.
Por lo tanto, dos transformadores contiguos no pueden estar en paralelo y es preciso
establecer una zona neutra que separe las fases. Esta zona neutra se hace
estableciendo una catenaria auxiliar que hace seccionamiento de aire con las dos
catenarias alimentadas por una y otra fase, y sin conexión eléctrica con ellas.
Las zonas neutras proyectadas tienen una longitud de más de 402 m tal y como exige
la Norma de Interoperabilidad. Esta distancia comprende las distancias entre semiejes
próximos y no incluye las zonas de elevación.
De este modo un tren interoperable con los dos pantógrafos levantados, no puentea
en ningún caso ambos seccionamientos a la vez.
En una disposición de una Zona Neutra en el sistema 2x25 se puede observar la
existencia de seccionadores que permiten la alimentación de la catenaria auxiliar en el
caso de que un tren, por algún motivo, se quede detenido en la zona sin tensión.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Agujas para velocidad < 160 km/h
Las agujas aéreas serán todas del tipo tangencial en el punto 90 (P-90) para desvío
con velocidades de paso para menos de 160 Km/h.
La catenaria de la vía desviada se atiranta de modo que el pantógrafo que pasa por la
general no tiene ningún contacto con la catenaria de la vía desviada. Por el contrario,
si se pretende entrar en la desviada, a velocidad inferior a los 160 Km/h, la encuentra
de punta y elevada en el momento del contacto, con lo que la ataca igual que a un
seccionamiento.
Cuando el ataque es desde la desviada a la general, este ataque es lateral y desde un
plano más bajo, pues la catenaria desviada va 5 cm más baja que la general.
Esquema de una Zona Neutra
Cuando el tren circula por la zona neutra, el pantógrafo no debe absorber corriente,
por lo que, para el caso en que circule con el pantógrafo levantado, es necesario
prever una señal que abra el disyuntor del pantógrafo al llegar a la zona neutra.
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Pendolado. Elasticidad de la catenaria
El hilo de contacto se suspende del sustentador por medio de péndolas. Con el fin de
mejorar la homogeneidad de la elasticidad a lo largo del vano se recurre al empleo de
péndola en Y, con lo que hemos conseguido un factor de irregularidad de menos del
10%, frente al 25% que resulta normal en catenarias sin péndola en Y.
Las péndolas son de trenza de bronce de 16mm de sección y aseguran por su
sistema de fijación, tipo lazo, una buena conexión eléctrica entre sustentador e hilo de
contacto.
Para reducir la afección del viento sobre la catenaria se instalarán péndolas antiviento
en los brazos de atirantado en ménsulas de atirantado exterior (las ménsulas de
atirantado interior disponen de brazo de triangulación).
Agujas
Para la confección de las agujas aéreas se han distinguido dos tipos:
•
•
Agujas para menos de 160 Km/h
Agujas para más de 160 Km/h, agujas de Alta Velocidad.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
En una aguja para velocidades menores de 160 Km/h hasta 100 Km/h se colocará un
aislador de sección en la vía desviada para separarla eléctricamente de la general, y
si el cambio es de más de 100 Km/h, es preciso instalar un seccionamiento de aire
pues un aislador de sección a esas velocidades produce unas extracorrientes de
ruptura que destruirían en pocas pasadas, aislador, contacto y pantógrafo.
Si se trata de un escape entre dos generales, y los cambios son de más de 100 Km/h,
el escape se forma con dos catenarias, cada una de las cuales hace la aguja de un
lado del modo descrito anteriormente, y una y otra catenaria forman un
seccionamiento de aire en el centro del escape.
Agujas para velocidad > 160 Km/h
Las agujas de alta velocidad, para velocidades de más de 160 Km/h, se construyen
de modo que el pantógrafo, cualquiera que sea su trayectoria, bien desde la general
hacia la desviada o viceversa, y en cualquier sentido, sólo es atacado por catenarias
que vienen de arriba hacia abajo, nunca lateralmente. No existe, por tanto, por
condicionantes de catenaria, ninguna limitación de velocidad.
Los cruzamientos y travesías en estaciones se realizarán cruzando los hilos de
contacto mediante los elementos de guiado (guías de aguja) correspondientes.
Todas las agujas se dotarán de las conexiones eléctricas necesarias para garantizar
la equipotencialidad de las ménsulas y catenarias.
Dinámicos
La catenaria estudiada cumple con los requisitos de la ficha 799 OR del Grupo de
Trabajo SC 57H3 de la UIC, en cuanto a los requisitos dinámicos se refiere, para
poder ser circulada a una velocidad de 350 Km/h + 10%
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Parámetros dinámicos
Velocidad exigida por la Norma: > Vmax+40 m/seg. (146,94 m/seg.).
El diseño de los equipos de la Línea Aérea de Contacto se corresponderá con los
requisitos exigidos al comportamiento dinámico. La elevación a la velocidad de diseño
de la línea cumplirá lo dispuesto en la norma EN-50119, versión de 2001, y lo
indicado en la E.T.I Subsistema de “Energía”.
La calidad de captación de corriente tiene una repercusión fundamental sobre la vida
útil de un hilo de contacto y deberá cumplir parámetros acordados y medibles.
La calidad de captación de corriente puede evaluarse por la media Fm y la desviación
estándar de los esfuerzos sobre la catenaria medidos o simulados o por el número de
cebados.
Fuerza de contacto media Fm en función de la velocidad de circulación.
Donde T es la tensión en el hilo de contacto en kgf, y µ es el peso lineal de hilo de
contacto en kg/m.
Se puede apreciar como es superior a la velocidad de operación de la línea, 350
km/h.
Elasticidad y su uniformidad: La elasticidad y uniformidad en toda la luz son
esenciales para que la captación de corriente sea de alta calidad y para reducir el
desgaste. La uniformidad de la elasticidad puede evaluarse por el factor de
uniformidad:
Dónde:
Para este tipo de línea hay que intentar que el factor “u” sea lo más bajo posible:
FM en función de la Velocidad de Circulación
Los valores de los distintos parámetros son:
La velocidad de propagación de ondas por los hilos de contacto es un parámetro
característico para evaluar la idoneidad de una línea de contacto para un servicio de
alta velocidad. Este parámetro depende de la masa específica y del esfuerzo del hilo
de contacto. La velocidad máxima de explotación no será superior al 70% de la
velocidad de propagación de ondas.
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
En las líneas de alta velocidad, la elasticidad a mitad de luz debe limitarse a valores
inferiores a 0,5 mm/N.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Factor de reflexión: 0,37
Factor de reflexión exigido por la Norma: <0,4:
Factor Doppler para 350 Km/h: 0,22
Factor Doppler para 385 Km/h: 0,18
Factor Doppler exigido por la Norma: >0,17
Factor de amplificación para 350 Km/h: 1,65
Factor de amplificación para 385 Km/h: 2,06
Factor de amplificación exigido por la Norma: <2,10
Desviación estándar a la velocidad máxima exigida por la Norma: 3,3 Fm.
Porcentaje de cebado a la velocidad máxima, NQ: <0,14.
Desviación lateral admisible del hilo de contacto por efecto de un viento
cruzado, según la norma: <400 mm
Los valores de la fuerza varían con diferentes combinaciones de pantógrafo y
sistemas de línea de contacto. Los valores simulados de las fuerzas de contacto entre
el hilo de contacto y la pletina del pantógrafo no deberían exceder los valores que a
continuación se muestran en la tabla:
FUERZA
SISTEMA
VELOCIDAD (Km/h)
AC
≤ 200
MÁXIMA (N)
300
MÍNIMA (N)
Positiva
AC
> 200
250
Positiva
Tabla 3)
Valores simulados de las fuerzas de contacto entre hilo de contacto y la
pletina del pantógrafo
La fuerza de contacto y la desviación típica sirven para definir la calidad de captación
de corriente. La fuerza de contacto menos 3 desviaciones típicas deberá ser positiva.
Pérdida de contacto
3.8.3.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto
Calidad de la captación de corriente
Todos los pantógrafos y líneas aéreas de contacto deberán diseñarse e instalarse
para asegurar una aceptable captación de corriente todas las velocidades de
circulación, incluyendo cuando el tren está parado. El ciclo de vida de las pletinas de
contacto y del hilo de contacto dependen principalmente de:
•
•
•
•
•
El comportamiento dinámico de la línea aérea de contacto y del pantógrafo
La circulación de corriente
De la zona de contacto y del número de pletinas de contacto
Del material de las pletinas de contacto y del hilo de contacto
La velocidad del tren, número de pantógrafos y de la distancias entre ellos.
Fuerzas de contacto
La calidad de las fuerzas de contacto deberá definirse según marca la norma EN
50367.
Una alta calidad en la captación de corriente se consigue mediante un contacto
continuo entre la línea aérea de contacto y el pantógrafo. Si se interrumpe este
contacto, aparecen arcos que aumentan el desgaste de la línea de contacto y de las
pletinas de contacto. La frecuencia y duración de los arcos sirve para verificar la
calidad de captación de corriente.
3.8.3.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo C-350
La catenaria estudiada cumple con todas las exigencias de las normas CENELEC
para equipar una línea de Alta Velocidad de 1ª Categoría.
Esta catenaria permite la circulación de trenes simples de 8,8 MW en llanta (10 MW
eléctricos),
con tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V. y con
intensidades en los conductores inferiores a las recomendadas por el Reglamento de
Líneas de Alta Tensión para las secciones de cables empleadas.
El equipo de la línea aérea de contacto debería diseñarse para aceptar la máxima
fuerza de contacto entre el pantógrafo y el hilo de contacto. Deben considerarse los
efectos aerodinámicos que aparecen a la máxima velocidad de circulación del tren.
En caso de avería total en una Subestación, bien por avería en la línea de
alimentación o por cualquier otra causa que pudiera afectar a las dos salidas de
ambos transformadores, la catenaria tipo C-350 es capaz de dar servicio a trenes, con
tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V y, con intensidades medias
cuadráticas por debajo de los valores admitidos por el Reglamento de Líneas Aéreas
de Alta Tensión.
La fuerza de contacto mínima deberá ser siempre positiva para asegurar que no
existan pérdidas de contacto entre el hilo de contacto y el pantógrafo.
En las estaciones se instalan seccionamientos de lámina de aire para poder aislar las
posibles zonas averiadas sin que afecten al funcionamiento del resto de la instalación.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 71
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.3.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Datos geométricos
El sistema de catenaria 2x25 kV c/a para Líneas de Alta Velocidad deberá cumplir con
las siguientes características geométricas:
Altura del Hilo de Contacto Nominal:
La altura nominal del Hilo de Contacto respecto al P.R.M. será de 5,30 m y deberá
mantenerse constante en todo su recorrido, con los siguientes valores:
H nominal = 5,30 m
H max = 5,33 m
H min = 5,28 m
NOTA:
+- 1 cm. Por error de medida
+- 1 cm. Por tolerancia de montaje
+- 1 cm. Por tolerancia de la vía
En caso de zonas de velocidad menor de 200 Km/h, podrá reducirse la altura del hilo,
siempre con pendientes de menos de 1 ‰.
Máximo por efecto del viento transversal
Nominal
En agujas y seccionamientos
0.4 m
+/- 0,2 m
+/- 0,3 m
Altura de la catenaria:
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Criterios de descentramiento
Tense radial mínimo y máximo
Desplazamiento lateral máximo producido por el viento
Obstáculos o puntos singulares (pasos superiores, desvíos, etc.)
Número de vanos de un seccionamiento
•
•
≥ 4 (seccionamiento con un eje)
Para vanos inferiores a 55 m 5 vanos
Distancia de colocación de postes entre eje de vía y eje de poste
•
•
Nominal
Mínima
3,35m
3,15m
Variación máxima de longitud entre vanos consecutivos 10 m
Descentramiento del hilo de contacto
Vía General:
Seccionamientos:
En Agujas:
Zonas neutras
Perfiles con tres ménsulas:
No obstante, la catenaria proyectada puede emplearse con vanos mayores en caso
de necesidad sin perder sus características, por ejemplo en viaductos con distancias
entre pilas de más de 64 metros o menos de 40 m, siendo en esos casos necesario
tener en cuenta la resistencia de los postes e insertar el tipo adecuado.
•
•
•
•
En cambio de pendiente anterior o posterior a un vano con un pendiente máxima, será
como máximo de 0,2 ‰, es decir, la mitad de la pendiente máxima, con un límite de 1
cm entre puntos de apoyos consecutivos.
•
•
•
•
•
Con velocidades de viento de entre 100 y 120 Km/h (sin restricciones), el vano
máximo es de 64 m. De este modo el desplazamiento de la catenaria en el centro del
vano queda por debajo de 15 cm. Los postes se han calculado, teniendo en cuenta la
recomendación de la Norma CENELEC de que los vanos sean menores de 65 m,
para el vano de 64 m y viento de 120 Km/h (sin restricciones).
El vano normal entre apoyos atenderá a:
La pendiente máxima entre dos puntos consecutivos será de 0,4 ‰ con un límite de 2
cm entre puntos de apoyo consecutivos.
•
•
•
Vano:
Longitud mínima de péndola 0,25 m
Longitud general entre punto fijo y anclaje, equipo de compensación: menor de
640 m.
Longitud máxima del cantón, entre dos anclajes: 1280 m
1,40 m
1,40 / 2,30 m
Variable hasta 2,5 m
1,4 / 2,50 m
1,2 /1,8 / 2,30 m
Numero máximo de apoyos entre anclaje y punto fijo: 15
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Descentramientos:
Intensidades máximas admisibles:
En determinados casos puntuales puede ser necesario adoptar otras alturas de
catenaria para mantener las distancias eléctricas.
•
•
•
En vía General:
En Agujas y Eje de seccionamiento:
Máximo por efecto del viento transversa:
+- 20 cm.
+20 -30 cm
40 cm
CONDUCTOR
INTESIDAD ADMISIBLE (A)
Hilo de contacto 150 CuMg
Hilo de contacto con desgaste 20 %
437
350
Sustentador 95 Cu
400
LA-110
LA-180
LA-280
LA-380
303
426
575
712
Separación mínima de catenarias
•
•
Seccionamiento de compensación
Seccionamiento de lámina de aire
200 mm
450 mm
Intensidades Conductores
Sistema de mejora de la elasticidad Péndola en Y o falso sustentador.
3.8.3.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Compensación mecánica
Cimentaciones
•
•
•
independientes para el sustentador e hilo de contacto (tipo poleas y
contrapesos)
Relación de compensación del Sustentador relación 1:3
Relación de Compensación del Hilo de contacto relación 1:5
Los macizos de cimentación para los postes de catenaria serán de hormigón armado
de tipo cilíndrico.
Datos mecánicos
El hormigón a emplear será tipo Hormigón para armar HA-25/B/20/IIa, con los aditivos
necesarios por condiciones especiales (bajas temperaturas) o agresividad del terreno.
Velocidad del viento
Las armaduras serán de acero corrugado para armar, tipo B500S (norma EHE-08).
¾
¾
o
o
Altura < 100 m sobre el terreno normal
Altura > 100 m sobre el terreno normal
Zonas de exposición normal
Zonas muy expuestas
Rango de temperaturas ambientales:
Temperatura máxima de los conductores
Margen de temperatura de los equipos
de regulación de tensión mecánica
Desviación de catenaria con el viento:
Elevación del hilo con presión de 150 N de pantógrafo:
33 m/s = 120 km/h
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
+50ºC -30ºC
+ 80 ºC
+80ºC -30ºC
< 20 cm
< 7 cm
Datos eléctricos
Tensión nominal de alimentación: 27,5 kV
Frecuencia: 50 Hz
Temperatura máxima en los conductores: 80ºC
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
De la armadura de los macizos sobresaldrán 4 barras que servirán como pernos de
fijación para los postes. Las barras serán del tipo GEWI para permitir la fijación del
poste mediante tuercas. Los pernos estarán protegidos mediante galvanizado en
caliente, de modo que el galvanizado llegue a unos 15 cm como mínimo por debajo
del terreno.
•
En el caso de cimentación de anclaje, los pernos se sustituirán por herrajes de
anclaje adecuados a los tirantes de anclaje.
El tipo de cimentación dependerá del poste a emplear y de las características y de la
capacidad de carga del terreno donde se realice la cimentación.
Estas cimentaciones, en terreno normal se efectuarán con un trépano que perfora el
agujero depositando la tierra en un vehículo que acompaña a la máquina; se colocará
la armadura y se hormigonará.
La fijación de la armadura se realizará mediante la plantilla adecuada.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Cuando el terreno no permita el uso del trépano por su mucho contenido en piedras o
por la existencia de roca, se procederá a la instalación de cuatro micropilotes como
base para la fijación de los postes.
En caso de perfiles que deban resistir cargas grandes, como postes de salida de
Subestaciones, perfiles especiales de estación y otros, se emplearán macizos
paralelepipédicos armados.
Cuando los postes se hayan de fijar en viaductos, se instalarán sobre los cáncamos
(esperas) instalados por el constructor del viaducto de acuerdo con las dimensiones
que obren en su poder. En el caso que no estén realizadas por el constructor del
viaducto, se realizarán mediante taladros pasantes alojados en cada uno de ellos,
varillas roscadas debidamente protegidas mediante sellado, y colando herrajes tanto
en la parte inferior como superior del macizo. Todos los materiales serán de acero
galvanizado.
La fijación de los postes, y el forjado del viaducto o estructura, se formarán a modo de
‘sándwich’ de modo que la fijación del poste o anclaje quede asegurada. Los huecos
sobrantes de los taladros se rellenarán de una pasta sellante adhesiva tipo Sikadur 42
o similar, apta para su uso en intemperie. En caso de que los taladros se ejecuten una
vez protegida la superficie del viaducto por tela asfáltica u otro sistema análogo, se
procederá al sellado del mismo, para evitar filtraciones. El aspecto final será
homogéneo con el resto de la estructura.
Cimentación para poste de catenaria
Cada cimentación irá provista de una puesta a tierra independiente mediante pica. Se
incluirá un latiguillo de conexión para su unión eléctrica al poste cuando éste se fije.
Para la conexión eléctrica se empleará un cable de cobre de 50 mm2 aislado en pvc
0,6/1 kV para evitar rozaduras. Se fijará a la pica y al poste mediante un terminal
adecuado.
Cuando por las características de la plataforma no sea posible el hincado de la pica
(bolos o pedraplenes, por ejemplo), o la medida de resistencia de difusión de tierra
sea elevada, la puesta a tierra quedará asegurada por un cable colector enterrado
entre la cimentación y la vía, bajo una capa de 25 cm mínimo excavada por una
zanjadora con cuchara de unos 30 cm. El cable será de cobre desnudo de 50 mm2 e
irá conectado a todos los postes de la zona abarcada mediante latiguillos de cable
aislado con PVC 0,6/1 kV de 50 mm2.
Los postes se fijarán a las cimentaciones dejando un espacio entre la parte superior
del macizo y la base del poste, de manera que tras la fijación y nivelado del poste se
rellenará mediante un hormigón pobre y sobre el saliente de los pernos se colocará un
envolvente de plástico.
Cimentación para anclaje de catenaria
Esperas en viaductos
Las esperas en los viaductos deberán cumplir las siguientes características:
•
•
•
•
•
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La distancia mínima entre el murete guardabalasto y el murete de canaleta.
Los taladros para los pernos deben ser superiores a 50 mm.
La distancia mínima entre perno y murete guardabalasto debe ser superior a 5
cm.
Los pernos deben estar rectos y paralelos entre ellos.
Comprobar que según el tipo de poste a catenaria a montar los taladros y
pernos (Gewi) deben tener unas características:
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Postes
DISTANCIA
ENTRE EJES DE
TALADRADO
(mm)
DIÁMETRO
GEWIS (mm)
XB-1AV
500x200
XB(L)-2AV
MOMENTO QUE
TRASMITE
(kgxm)
TRACCIÓN EN
CADA GEWI (kg)
20
5833
5833
500x200
25
7448
7448
XBC(L)-3AV
500x200
25
8972
8972
XBC(L)-4AV
500x250
32
10566
10566
XBC(L)-5AV
600x300
32
14190
11825
XBC(L)-6AV
600x300
32
16197
13497
XBC(L)-7AV
600x300
40
18786
15655
Anclajes
300x200
16
TIPO DE
POSTE
Dimensiones Esperas Viaductos
Los postes para las catenarias serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado.
Los postes están compuestos por dos perfiles laminados tipo UPN en paralelo unidos
mediante diagonales (postes abiertos) o cerrados con chapa metálica formando un
cajón rectangular (postes cerrados). Los postes cerrados se emplean donde los
postes puedan trabajar a torsión (como es el caso de semiejes y elevaciones en
agujas)
El uso de postes con caras verticales minimiza en efecto de variación de altura de hilo
de contacto con el giro de la ménsula.
El acabado de los postes será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
Los postes tienen diferentes alturas dependiendo de la aplicación de los mismos. En
general, la altura de los postes es de 8,55m, lo que permite un ligero ángulo en el
tirante.
Para anclajes de una catenaria, para eje de seccionamiento, elevación de una aguja,
acometida a edificios Técnicos y para postes que deban soportar dinteles de pórtico
rígido autosoportados (sin tirantes), la altura de los postes será de 9,45m.
En caso de que los postes deban soportar pórticos rígidos que lleven tirantes o
semipórticos, la altura será de 12,45m de longitud.
En puentes y viaductos se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizado. En casos especiales de
postes a ubicar en gálibo escaso puede recurrirse a perfiles HEB, que deberán ser
calculados expresamente.
Los postes metálicos deben cumplir las siguientes condiciones:
•
Detalle Espera en Viaducto
•
•
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Deberán estar calculados para soportar todos los esfuerzos a que están
sometidos (catenaria, cable de retorno, feeders, etc).
La base de los postes estará provista de angulares que facilitará su fijación a la
cimentación, poniendo especial atención a la distancia entre taladros, así con la
distancia de estos a los bordes de forma que cumplan la normativa vigente, y
con un coeficiente de seguridad mínimo de 1,75.
La configuración se realizará de forma que se realice la soldadura sin que
queden oquedades en la base del poste, permitiendo por otra parte la
penetración del galvanizado.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
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•
•
•
Los postes saldrán de fábrica o taller con los taladros correspondientes a la
fijación de los mismos, a la conexión a la pica de puesta a tierra, a la fijación de
ménsulas y herrajes y un taladro adicional en cada montante para fijar el pin,
bulón o referencia topográfica.
Deberán llevar incorporados letreros de identificación del tipo de poste y en
donde figure su numeración, así como casquillos o bulones para su referencia
topográfica.
Estarán calculados para que su deformación al estar bajo cargas variables no
altere la geometría de la catenaria fuera de los límites admisibles.
La distancia de colocación normal de poste a eje de vía será de 3,35 m. Esta
distancia está prevista para dejar un espacio de 5 cm entre cara de macizo y
canaleta cuando el macizo de cimentación es de 80 cm de diámetro como
máximo. En el caso de que la sección de plataforma no lo permita, deberá
justificarse el gálibo, siendo este superior al de obstáculos.
Dado que algunas cimentaciones pueden ser de 1 m de diámetro, la distancia
eje de poste – eje de vía podrá reducirse hasta 3,25 m, y en ningún caso ser
inferior a 3,20 m.
Los postes llevarán de fábrica todos los taladros necesarios para el montaje de
los equipos y Puesta a Tierra.
Los postes deberán incorporar elementos que impidan el fácil acceso a las
partes altas (en tensión eléctrica).
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
Para el transporte, se utilizarán unos útiles especiales que eviten su roce entre
sí y con otros elementos que puedan dañar la superficie de los mismos.
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
Los postes situados en zonas de vandalismo o paso de viajeros contarán con
protección antiescalada, y serán de tipo EHB.
Los postes para acometidas de repetidores, casetas técnicas, calefacción de agujas,
etc. Se ubicarán en el lado opuesto de la canaleta respecto a la vía. Esto facilita las
labores de mantenimiento añadiendo una distancia de seguridad a la normalmente
definida por normativa (3m). Estos postes serán de 8,55m de altura, salvo en el caso
de los edificios técnicos, en los que se emplearán postes de 9,45m de altura para
realizar el cruce de la alimentación sobre las catenarias.
Los postes para pórticos de salida de centros de autotransformación o subestaciones
serán de 12,45 m de altura, para facilitar los cruces y las alimentaciones a las
diferentes catenarias.
Los tipos de postes a utilizar serán los siguientes:
DENOMINACIÓN
APLICACIÓN
X-2AV
Poste con una ménsula en vía general
X-3AV
Poste para punto fijo, anclaje de punto fijo, anclaje de un cable, poste para
acometidas (PCA’s, PICV’s, BTS, BTO, CT, Calefacción de Agujas y Alumbrado de
túnel) para P< 100 kVA
X-4AV
Poste para eje de seccionamiento o dos catenarias
XL-4AV
Poste para anclaje de una catenaria
XC-4AV
Poste para semieje de seccionamiento o elevación de aguja
X-5AV
Poste para Acometidas (PCA’s, PICV’s,, Calefacción de Agujas) para P ≥ 100 kVA
XC-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja
XL-5AV
Poste para eje de seccionamiento, elevación de aguja, anclaje de una catenaria y
acometidas a edificios técnicos
XCL-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja y
anclaje de catenaria
XL-7AV
Poste para pórticos rígidos
XL-7AV
Acometidas ATF’s, ATI’s y Subestaciones
Tipo de postes y aplicación
Otros soportes
Existen:
•
•
Soportes de ménsulas en pórtico rígido para 1 y para dos o tres ménsulas.
Soporte de feeders positivo más negativo en un pórtico rígido.
Pórticos rígidos
Si bien, y siempre que es posible, los postes son independientes, hay puntos en que
no es posible colocar postes en las entrevías y es preciso montar pórticos que
soporten varias vías.
Los pórticos rígidos serán preferiblemente autosoportados. Las ménsulas se
instalarán en dichos pórticos rígidos mediante los soportes adecuados.
Los pórticos a utilizar serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado y deben
cumplir las siguientes condiciones:
En puentes y viaductos, se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizada.
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El acabado de los pórticos será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
Las dimensiones de la viga varían en función de las cargas y de la luz del pórtico. En
los casos en que la deformación del pórtico lo exija, se montarán tirantes.
Las ménsulas se componen de:
•
•
•
•
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•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tubo de cuerpo de ménsula.
Tubo de tirante de ménsula.
Tubo de atirantado (Tubo estabilizador).
Tubo diagonal en caso necesario (en semiejes)
Péndola de tubo de atirantado.
Soporte de brazo de atirantado.
Brazo de atirantado.
Aislador de cuerpo de ménsula.
Aislador de tirante de ménsula.
Suspensión.
Grapa de apoyo de sustentador.
Rótula de giro de tirante.
Rótula de tubo de giro de ménsula.
Herrajes y rótulas.
Tornillería.
Esquema de Pórtico Rígido para 4 vías
Ménsulas
Las ménsulas que se estudian son del tipo tubular trianguladas, de aleación de
aluminio de 70mm de diámetro y espesor variable en función de los esfuerzos a los
que está sometida.
Se calculan en cada caso los esfuerzos y se determina el espesor y también las
dimensiones de los tubos para efectuar el montaje.
Estas ménsulas tienen un diseño que permite la regulación de la posición de la
catenaria tanto en altura como en descentramiento, sin necesidad de sustituir la
ménsula, y únicamente desplazando la posición de alguna de las piezas de
ensamblaje.
Estas ménsulas presentan un dispositivo de regulación del ángulo del brazo sin
necesidad de inclinar el tubo de atirantado. Es una solución sencilla que permite una
gran flexibilidad a la hora de definir las dimensiones de la ménsula, que no se tenía
con la anterior que obligaba en algunos casos a ángulos poco estéticos de los tubos
de atirantado.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Ubicación ménsula con respecto al poste, el hilo de contacto y el sustentador
Cada ménsula se fabrica por separado en función de los parámetros geométricos y de
esfuerzos que exige cada perfil en particular, aunque, el diseño de este tipo de
ménsulas permite un ajuste final de altura y descentramiento una vez montada sin
necesidad de mecanizado adicional.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
En el caso de pórticos rígidos, se ha proyectado la instalación de soportes de ménsula
que irán fijados al dintel del pórtico
•
•
Las ménsulas deberán cumplir las siguientes exigencias:
•
El brazo de atirantado llevará péndola antiviento excepto en los casos que se
justifique su no necesidad, en función de los cálculos a realizar.
La forma geométrica del brazo de atirantado deberá ser tal que permita el paso
de los pantógrafos y no sean rozados bajo ninguna circunstancia, incorporando
un limitador de la elevación del hilo de contacto, en el brazo o en su soporte, o
bien elevando el tubo estabilizador de forma adecuada.
Debe ser diseñado para que pueda trabajar en el rango de inclinación máximo
sin que repercuta en el desgaste prematuro de los hilos de contacto.
El diseño del conjunto de atirantado cumplirá con lo indicado en el punto de
“Envolvente dinámica para el paso del pantógrafo” de la ETI del Subsistema
Energía.
La péndola del tubo de atirantado podrá ser bien de cable, o bien rígida con
piezas adecuadas, de acuerdo con los cálculos realizados.
El amarre de la péndola del tubo de atirantado deberá ser independiente de la
grapa de suspensión en caso de catenaria suspendida.
La posición en altura del brazo de atirantado deberá ser tal, que dicho brazo
trabaje como péndola y no gravite sobre el hilo de contacto.
En el diseño de los brazos de atirantado para agujas aéreas, seccionamientos,
zonas neutras de separación de fases, etc. se deberán tener en cuenta además
de las condiciones para los brazos normales, las especiales de estos
equipamientos.
La unión del brazo de atirantado, al soporte del brazo de atirantado, deberá
garantizar la libertad de giro de éste, tanto el movimiento horizontal como el
vertical, mediante rótula cardan, sistema de ojales combinados o similar.
El diseño de los brazos tiene en cuenta la posible elevación del hilo por el paso
del pantógrafo tanto en la catenaria principal, como en la secundaria o segunda
en los casos de agujas y seccionamientos.
Los brazos de atirantado pueden ser rectos, acodados o curvos en función de
la geometría de la catenaria y la presencia de seccionamientos u otras
situaciones singulares
Estar dimensionadas para los esfuerzos de la catenaria de acuerdo con lo
indicado en la última versión de la norma UNE EN-50119.
Sustentar la catenaria, los aisladores y otros equipos asociados (aisladores de
sección, etc.).
Llevar conexiones eléctricas que garanticen la continuidad eléctrica en las
articulaciones, en caso de cortocircuito, y asegurar la equipotencialidad de
todas las partes. Las conexiones llevaran arandelas bimetálicas AL-CU para
evitar pares electroquímicos.
Garantizar el movimiento de los conductores en todas las condiciones
medioambientales de funcionamiento.
Ser regulables para permitir el ajuste final de la altura de la catenaria, así como
de su descentramiento.
No interferir el gálibo cinemático de los vehículos, así como el gálibo de los
pantógrafos susceptibles de circular por la línea.
Todos los tubos de las ménsulas deberán tener el mismo diámetro exterior,
variando su espesor en función de las cargas y esfuerzos.
Sus componentes deben estar protegidos contra la corrosión, y contra las
condiciones medioambientales extremas, para reducir su mantenimiento.
Los tubos del cuerpo y tirante, se fijan al poste o soporte, a través de los
aisladores y de los conjuntos de giro.
Dichos conjuntos de giro son iguales para puntal y tirante, y se fijan
directamente al poste o estructura en caso de ménsula sencilla, o a una cruceta
en caso de doble o triple ménsula.
En el caso de pórticos rígidos, la instalación de las ménsulas se realizará bien
directamente sobre los postes como en vía general, o sobre soportes que irán
fijados al dintel del pórtico.
La distancia de cualquier parte metálica de las ménsulas respecto a los cables
de catenaria deberá ser de al menos 10 cm a fin de evitar roces
Las suspensiones serán mediante grapa tipo mordaza permitiendo cierto grado de
giro para su instalación en semiejes y otros cambios de dirección.
Dentro de la ménsula, el conjunto de atirantado deberá cumplir las siguientes
condiciones:
Las rótulas permitirán el giro de las ménsulas en todo el margen de temperaturas de
funcionamiento.
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La altura del tubo estabilizador de atirantado respecto del hilo de contacto
deberá ser tal, que permita una elevación del hilo de contacto al paso del
pantógrafo de acuerdo con lo indicado en la ETI. norma UNE EN-50119:
o Equipos de atirantado sin limitadores de elevación (2 veces el valor de la
elevación calculada).
o Equipos de atirantado con limitadores de elevación (1,5 veces el valor de la
elevación calculada).
La fijación del tubo estabilizador de atirantado al tubo del cuerpo de ménsula
deberá realizarse mediante rótulas o un sistema similar, en función del cálculo
a realizar.
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•
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•
•
En el extremo del lado del eje de vía del tubo superior, o tirante se fija la grapa de
suspensión, que soporta el cable sustentador y por tanto el peso de la catenaria.
Entre la grapa y el cable sustentador se intercala una placa bimetálica de cobrealuminio que evita la corrosión debida a la diferente electronegatividad de ambos.
El soporte del brazo de atirantado puede llevar incorporado un limitador de altura.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Equipos de compensación
La catenaria a estudiar estará compensada mecánicamente de forma automática de
modo que se mantenga la tensión mecánica de los conductores ante un cambio de las
condiciones medioambientales, principalmente la temperatura.
Esta compensación automática se conseguirá mediante equipos de poleas y
contrapesos.
Los equipos de compensación de las catenarias deberán satisfacer las siguientes
condiciones:
Deberán emplearse materiales especiales en los elementos de fricción para asegurar
la eficacia de la regulación de tensión. Las condiciones y características del sistema a
este respecto son las siguientes:
RANGO DE TEMPERATURA
Temperatura de operación mínima
Temperatura ambiente máxima
Margen de temperatura de los equipos de
regulación mecánica
Temperatura en posición punto medio
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•
•
Compensación independiente para el sustentador y para el hilo de contacto o
hilos de contacto
Relación de compensación 1:3 para el sustentador y 1:5 para el hilo de
contacto.
Los equipos de compensación se realizarán mediante poleas y contrapesos.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo
poste, colocando las poleas una sobre otra a distinta altura pero en vertical y
con distinta separación del poste.
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para
garantizar la seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada, se deberá garantizar que, ante
un eventual corte del cable que soporta los contrapesos, la línea aérea de
contacto no caiga al suelo. El sistema deberá tener un rendimiento superior al
95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto,
pudiendo ser de hormigón o de fundición dependiendo del número de pesas y
del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el
margen de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Los materiales empleados en los equipos de compensación deberán evitar su
corrosión, debiendo ser los sistemas de fijación de acero S-275 JR (1.0044) según
UNE-EN 10025 galvanizado o similar. Los tubos guía podrán ser de aluminio.
El acabado del acero será galvanizado y pintado en los colores corporativos de ADIF,
al igual que los postes.
30ºC
50ºC
-30ºC a 80ºC
25ºC
Tabla 4. Rango de temperaturas en equipos de compensación
LONGITUD MÁXIMA DE CANTÓN DE COMPESACIÓN
Será de 1.400m, con un punto fijo en el centro y contrapesos en los extremos.
Será de 700m, con punto fijo en un extremo y contrapesos en el otro. Se adopta una
distancia máxima nominal entre punto fijo y contrapesos de 640 m, que se superará
hasta 700 m en casos excepcionales.
Tabla 5. Longitud máxima de cantón de compensación
TIPOLOGÍA DE LOS EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Dos equipos independientes para sustentador e hilo de contacto.
Poleas relación 1:3 y 1:5
Pesas de fundición cilíndricas
Rueda tensora en aluminio, herrajes en aluminio y acero galvanizado
Tipología de los equipos de compensación
Retorno de tracción y protecciones
En el sistema de tracción en corriente alterna, el retorno se realiza a través de los
carriles y los conductores de retorno en su mayor parte y en menor medida por tierra.
Cada 450 m el cable de retorno se conectará con el carril de referencia.
En el sistema de catenaria estudiado, se incluye un conductor de retorno de tracción
que une todos los postes y herrajes del sistema de catenaria y que periódicamente
está conectado a los carriles de referencia de tracción o retorno.
Los conductores del sistema de retorno de tracción están conectados a tierra
mediante las picas de puesta a tierra dispuestas en cada poste de catenaria.
Al tener cada cimentación una puesta a tierra mediante pica se obtiene un buen
contacto del sistema de retorno con tierra, si bien el instalador debe realizar las
pruebas necesarias y poner los medios necesarios en su caso para la mejora de la
tensión de paso y contacto.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El cable de retorno se une a cada poste a través de la grapa de suspensión
correspondiente. En el caso de presencia de elementos que exijan alejar el cable de
retorno de la alineación de los postes, se dispone de mensulillas o alargaderas a tal
fin.
Todos los elementos que se encuentren dentro de la zona de catenaria y pantógrafo
expresada en la norma deben estar conectados al sistema de puesta a tierra.
Los pasos superiores deben tener las protecciones correspondientes mediante
obstáculos o viseras que se expresan en la norma. [UNE-EN-50124, 2003]
El sistema de retorno tiene cuatro funciones:
•
•
•
•
Cierre del circuito de corriente que atraviesa al tren
Protección de la instalación
Protección de instalaciones adyacentes
Protección del personal
La Subestación, que suministra energía al tren y los centros de Autotransformadores
tienen una red de tierras que asegura una resistencia de puesta a tierra muy pequeña.
El transformador de potencia y los autotransformadores, en el sistema 2x25, tienen su
punto medio conectado a esta malla de tierra. Los cables de retorno y los carriles
también se conectan a las tierras de S/E y catenaria.
De este modo la corriente que sale de la S/E retorna a través de carriles y cables de
retorno. Todas las masas de la instalación y de sus proximidades se conectan a esta
malla de tierras creando una plataforma equipotencial que permite las funciones de
protección citada.
La instalación se protege ante una puesta a tierra accidental, por derivación de un
aislador por ejemplo, conduciendo la corriente de defecto al carril y a la S/E que por
medio de sus disyuntores corta la tensión inmediatamente.
Las instalaciones adyacentes, conectadas al mismo circuito equipotencial, se
protegen ante el caso de un contacto accidental con la tensión de la línea,
conduciendo la corriente de defecto a la S/E que corta la tensión.
La protección de personal es más selectiva dado que pueden aparecer tensiones
entre carril y tierra transitoriamente al paso del tren. Para ello, independientemente de
las tierras de S/E y catenaria, cada apoyo de la catenaria va provisto de una pica de
tierra que asegura que a 1m. de distancia del apoyo, el gradiente de tensión desde el
carril al paso del tren queda dentro de los límites marcados por las Normas.
Características de los conductores
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
Las intensidades medias cuadráticas incluso en casos de funcionamiento degradado,
son inferiores a las admitidas en el Reglamento de Líneas aéreas.
Los conductores empleados son de cobre, bronce o aluminio-acero. Cuando cobre y
aluminio deban conectarse se hará a través de elementos bimetálicos (lámina
bimetálica) que eviten la corrosión electrolítica de los cables.
Las conexiones deberán resistir las corrientes a conducir, así como las de
cortocircuito que instantáneamente pueda circular por ellas, sin fundirse o perder sus
características eléctricas ni mecánicas.
Se ha elegido una sección de péndolas que asegure lo anterior para evitar conexiones
sustentador-hilos de contactos aislados que siempre son causa de puntos duros y
zonas de calentamiento puntual de los conductores.
Las conexiones de feeder a catenaria deben tener la sección equivalente a la suma
de secciones equivalentes de sustentador e hilo de contacto, y las conexiones de
seccionamientos y de paralelismo deben tener secciones equivalentes a las secciones
a conectar.
Se emplearán para conexiones conductores sin tensión mecánica o varillas, que
deberán tener la sujeción necesaria para que su posición esté controlada siempre
ante efectos del viento, de las vibraciones producidas por el tren o por los efectos
mecánicos de los cortocircuitos.
Aisladores
La línea aérea de contacto está formada por conductores desnudos, necesitando
estar aislada de los apoyos y tierra por medio de aisladores que normalmente son:
• Aisladores de porcelana
• Aisladores de vidrio
• Aisladores compuestos. Están formados normalmente por un núcleo de fibra de
vidrio recubierto de una capa de teflón.
• Aisladores de resina epoxi.
• Aisladores de silicona. Al igual que los aisladores compuestos, utilizan un
núcleo de fibra de vidrio recubierto en este caso por silicona.
La sujeción de los aisladores a los apoyos se realiza por medio de herrajes
complementarios.
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ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Todo aislador debe cumplir una serie de características tales como:
• Rigidez dieléctrica suficiente para la tensión de trabajo.
• Resistencia mecánica adecuada
• Forma adecuada a la posición de trabajo
Para esta línea en particular, los aisladores podrán ser de vidrio, de porcelana o de
composites. En cada uno de los casos los aisladores deberán haber sido probados en
todos los aspectos de acuerdo con cada norma aplicable
Autoválvulas
Si bien en la salida de las Subestaciones debe haber autoválvulas que protejan el
aparellaje y los transformadores de las sobretensiones de origen atmosférico, esta
protección no siempre es suficiente, particularmente en los puntos en que variaciones
bruscas de impedancia o la existencia de zonas aisladas (Caso de las Zonas Neutras)
pueden originar sobretensiones puntuales que podrían dañar la instalación.
Por consiguiente se instalarán autoválvulas de óxidos metálicos, para una tensión de
funcionamiento de 29 kV, en los siguientes puntos del tramo que nos ocupa:
• Catenarias auxiliares de las zonas neutras
• Puntos de puesta en paralelo de ambas vías
• Puntos de conexión de transformadores de Alimentación a Instalaciones
Complementarias.
• Vías de estación que puedan quedar aisladas en algún momento al abrir los
seccionadores.
• En los casos en que coincidan dos de los supuestos anteriores, se utilizará la
protección una sola vez, aunque en todos los casos se montará un pararrayos
para cada vía aunque teóricamente funcionen siempre en paralelo.
3.8.3.1.10.
Equipamientos
Equipamiento en estación
La electrificación de las estaciones, deberá realizarse siguiendo unos criterios tales
como:
•
•
•
•
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La altura de la catenaria será variable al existir equipos de agujas aéreas y de
seccionamiento
Ha de haber una independencia mecánica de las catenarias de las vías
generales de las catenarias de las vías secundarias.
Se deberá instalar el mismo tipo de catenaria compensada en todas las vías.
No existirán zonas neutras en las estaciones en las vías generales
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
Se realizarán las agujas aéreas en función del tipo de aparato de vía y de la
velocidad de circulación por vía desviada
• Se instalarán seccionamientos de lámina de aire a la salida y entrada de las
estaciones en coordinación con el sistema de señalización.
• No se ubicarán postes delante de los edificios de viajeros o en zonas donde
entorpezcan la circulación de viajeros
• No se colocarán tirantes en los postes situados en los andenes (en caso de
que se deban instalar).
• Se instalarán pórticos en las estaciones, cuya configuración dependerá del
número de vías que abarquen.
o para cuatro vías, se instalaran dos pórticos los cuales comparten un
poste común.
o Para dos vías se instalará un pórtico.
Equipamiento en viaductos y puentes
La electrificación en viaductos y puentes deberá realizarse siguiendo unos criterios
tales como:
•
•
•
•
•
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La ubicación de los postes se realizará normalmente sobre los pilares de los
viaductos y puentes, sin afectar la estructura de aquellos.
La colocación de los postes se realizará sobre bases preparadas con ejes
roscados sobre el tablero
No se ubicarán zonas neutras ni seccionamientos en puentes ni en viaductos
debido al difícil acceso en caso de incidencias y / o tareas de mantenimiento
En caso de tener que proyectar anclajes sobre puentes y viaductos, estos se
realizarán con placas montadas sobre el tablero
La longitud de los vanos en viaducto y puente dependerá de si es recto o curva
y de la velocidad del viento.
3.8.3.1.11.
Calefacción de agujas
Para garantizar el buen funcionamiento de los cambios de vía mediante agujas
durante los meses de frío, se deberá instalar un sistema de calefacción con el fin de
evitar que el hielo y/o la nieve dificulten su operatividad.
Esta calefacción se realizará mediante elementos calefactores longitudinales
adosados al propio carril de rodadura a lo largo de los espadines y corazón de los
cambios, así como en las traviesas huecas, a excepción de aquellos cambios con
corazón fijo, que no necesitan calefacción debido a que no tienen movimiento.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Cada punto de calefacción constará de 1, 2, 3, 4 ó 5 zonas dependiendo de su
envergadura. En los puntos de dos o más zonas se ha codificado cada una de ellas
según su disposición relativa.
• Puntos de dos cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Norte (N)
• Puntos de cuatro cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Centro Sur (CS)
¾ Zona Centro Norte (CN)
¾ Zona Norte (N)
El funcionamiento de cada una de las zonas a lo largo de los distintos puntos es el
mismo, por tanto, se describirá el funcionamiento de forma general y será de
aplicación a todos los puntos y zonas.
Cada zona dispondrá de su propia acometida desde donde se alimentará el armario
general de mando R0. Desde este armario se tenderán seis líneas independientes en
baja tensión hasta los armarios de distribución, normalmente tres para zona sur y tres
para zona norte. Los armarios de distribución alimentaran directamente a los tubos
calefactores correspondientes.
No está prevista la protección diferencial por tratarse de circuitos conectados entre
fase y tierra, así como por tratarse de circuitos de gran extensión longitudinal de
cableado y que debido a las fugas propias no permitiría una protección de alta
sensibilidad. Por otro lado, cuando este sistema esté en servicio no podrá haber
personal en vía con lo que el riesgo es prácticamente nulo.
Sin embargo, se deberá realizar un análisis de fugas previo a la conexión del sistema
línea por línea, de tal forma que se pueda detectar en cada caso las posibles fugas en
todo el sistema y en función del nivel de estas fugas, determinar si se permite la
conexión o se prohíbe, siendo totalmente regulables estos niveles.
Todo el sistema podrá conectarse mediante cuatro modos:
•
•
•
•
Automático
Manual
Telemando
Remoto
La gestión de todos los procesos que tengan lugar será llevada a cabo por un
autómata instalado en el armario general de control de cada zona y serán indicados
mediante pilotos en el panel de control local instalado en el armario general de
control.
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Alimentación
La alimentación al sistema se realizará desde el feeder negativo (-25 kV), a partir de
un centro de transformación compacto.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador motorizado de
acometida al centro de transformación, colocado en poste cercano al centro de
transformación.
Dicho centro de transformación constará de un transformador de 100, 160 o 200 kVA,
según necesidades de la instalación, que estará protegido mediante una celda de
media tensión de aislamiento integral en SF6. El transformador tendrá una salida en
baja tensión que alimentará al cuadro general de control para la alimentación del
sistema.
Desde el secundario del transformador se conectará el armario general de mando R0,
mediante cable aislado bajo tubo de acero. Dicho armario general de mando se
colocará junto al centro de transformación compacto.
3.8.3.1.12.
Suministro de energía a otras instalaciones
El alcance de esta instalación comprende: desde la conexión de catenaria en feeder
negativo hasta los cuadros de baja tensión de las casetas técnicas de BTS, PICV.
Alimentación
El sistema de alimentación para el sistema de señalización y comunicaciones se
estudia mediante un centro de transformación situado en un poste, independiente de
la catenaria, destinado para ese fin, y del tipo X-3AV P < 100 kVA o X-5AV para P >
100 kVA, alimentado desde la catenaria y con una salida en baja tensión. La potencia
del transformador será de 100 kVA para BTS/BTO y de hasta 250 kVA para PCA, con
una salida monofásica a 230 V y 50 Hz.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador, manual en BTS/BTO
y motorizado en los PCA, de acometida al centro de transformación colocado en poste
cercano al emplazamiento a alimentar.
Para alimentar el transformador se tomará tensión monofásica del feeder negativo (25 kV) a través de una alimentación de cobre desnudo hasta el primario del
transformador ubicado en un poste independiente de catenaria. Se instalará una
autoválvula y un fusible en cabeza de poste para realizar la conexión desde el feeder
hacia el transformador para proteger la instalación.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Se realizará la bajada en baja tensión desde el secundario del transformador
mediante cable aislado de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x240 mm2 hasta el cuadro de baja
tensión para los PCA. Para postes de acometida de BTS/BTO se dispondrán cuadros
de baja tensión con dos salidas de acometida para alimentar a la BTS y BTO
mediante conductores de cable de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x70 mm2 y cable de cobre
RV-K 0,6/1kV de 2x185 mm2 respectivamente, discurriendo a través de las
canalizaciones existentes y bajo tubo enterrado en el último tramo, se tenderá la
acometida hasta el cuadro de la correspondiente caseta técnica.
Entre las funcionalidades del Telemando de Energía podríamos destacar aquellas
propias de un sistema de adquisición en tiempo real como Listas de Alarmas,
Eventos, Curvas de tendencia, Curva instantánea, Históricos, Control de accesos,
Ejecución de mandos, Bloqueos, Inhibición de alarmas, Sincronización, etc. y otras
más específicas como son:
•
Actualmente ya se encuentran instaladas BTS aunque no están en funcionamiento,
desconociéndose el motivo
3.8.3.2.
Telemando
3.8.3.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar
El objetivo principal del sistema de Telemando es garantizar la explotación remota de
una instalación mejorando los niveles de calidad en el servicio conseguidos con una
explotación local de las instalaciones de campo. La ventaja principal del sistema de
control centralizado reside en la disponibilidad de una visión de conjunto de las
instalaciones que facilita su utilización con unos menores requerimientos de personal.
Por otra parte, el disponer de la información centralizada en un único punto abre las
puertas a un procesamiento de dicha información con el fin de obtener nuevos
servicios.
El sistema de Telemando tiene por lo tanto dos responsabilidades principales:
•
•
• Control de los elementos susceptibles de ser maniobrados de forma remota.
• Monitorización de los estados de los elementos que se desee se reflejen en el
centro de control para realizar una visualización remota de los mismos.
•
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Integración con el CRC (Centro de Regulación y Control). El sistema de
integración en tiempo real del Centro de Control de Operaciones va a ser el
encargado de intercambiar información de tiempo real con el resto de sistemas
del Centro de Regulación y Control, de forma que el Telemando de Energía
integre cierta información de otros sistemas y a su vez otros sistemas integren
información del Telemando de Energía, permitiendo que las distintas técnicas
puedan emplear la información adquirida por otros sistemas para sus procesos
lógicos. Por otra parte, la exportación de información permitirá que una
aplicación externa de integración de información represente una visión
resumida de conjunto de las instalaciones. Desde el punto de vista de las
aplicaciones nativas, estas podrán coexistir dentro de los puestos TEG y ser
invocadas desde una aplicación central que organice el conjunto de aplicativos.
Aplicación de Simulación y Aprendizaje que servirá como base para el
explotador a la hora de decidir acerca de normativa videográfica, definición de
menús de usuario, funcionalidades específicas, etc. También será utilizada
como puesto de formación para los técnicos de explotación y gestión del
Telemando de energía, analizando situaciones pasadas reales o supuestos de
incidencias diversas y por ultimo servirá para ensayar y verificar el correcto
funcionamiento de nuevas versiones o nuevas funcionalidades del Telemando
de energía, previamente a su puesta en funcionamiento
Aplicación de Reconstrucción de Eventos que está constituida por una serie de
módulos cuya función será la de reproducir cualquier acontecimiento pasado
del servidor de tiempo real que haya sido previamente almacenado
adecuadamente. La reproducción será secuencial a velocidad variable
determinada por el usuario, siendo el punto de inicio en el tiempo también
seleccionado por el usuario.
Aplicación de Monitorización Remota que debe permitir realizar operaciones de
monitorización del sistema (exclusivamente visualización, en ningún momento
se permitirá la ejecución de mandos a campo, de reconocimiento de alarmas o
de consulta de eventos históricos). El acceso remoto será posible desde
cualquier plataforma de la red de la red de tiempo cuasi real que cumpla con
los requisitos definidos para ello.
o Aplicación de Telemedida de Energía que se encargará de Analizar los
flujos de Energía y la Calidad del Suministro de la misma.
o Sistema de mantenimiento que se organiza en un centro de trabajo
compuesto por un servidor de mantenimiento y dos puestos de
mantenimiento. El servidor de mantenimiento estará conectado a la WAN,
en la que tendrá conectividad con los otros centros de mantenimiento que
existan y con los centros de control, y a su vez a la red local de
mantenimiento que le conecta a los dos puestos de mantenimiento
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Componentes del sistema
•
Elementos que componen el sistema de telemando a nivel genérico
•
•
•
•
•
•
Nodos de campos (NC) de tres tipos:
o Tipo A: Nodo de Campo para conexión de RL-CA exclusivamente. Se
instala un PLO para operar todos los EF-CA de la RL-CA conectada.
o Tipo B: Nodo de Campo para conexión de RL-CO exclusivamente. Se
instala un PLO para operar un EF-CO.
o Tipo C: Nodo de Campo para conexión de RL-CO y RL-CA. Se instala un
PLO para operar todos los EF-CA y EF-CO de las RL-CA y RL-CO
conectadas.
Puestos Locales de Operación (PLO), que serán instalados en los Nodos de
Campo donde se controlen Redes Locales de Consumidores (RL-CO), siendo
en nuestro caso en Casetas Técnicas (PBL´s, PICV´s).
Redes locales de consumidores (RL-CO) construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica para los Edificios Técnicos y cableadas
directamente para el resto de instalaciones.
Redes locales de catenaria (RL-CA), construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica multimodo
Equipos finales de consumidores (EF-CO)
Equipos finales de catenaria (EF-CA)
Situación actual
Actualmente existen tres nodos de campo (NC), situados en el Centro de
Autotransformación (Tardienta 58+700) en la Centro de Autotransformación (Vicien
68+150) y en el Centro de Autotransformación (Huesca 78+600).
Con el estudio que se está realizando de cuatro nuevas alternativas de trazado, será
necesario realizar una serie de trabajos en función de la ubicación de los CENTROS
DE Autotransformación actuales respecto a las alternativas de trazado.
•
En el lugar donde existe paralelismo entre la vía actual y la alternativa 3
en la zona donde hay instalado un Centro de Autotransformación
actualmente. Será necesario proceder a ampliar los PLO instalado en el
interior del Centro de Autotransformación correspondiente, para poder dar
servicio a los nuevos seccionadores que será necesario instalar.
Esta ampliación constará de nuevo equipamiento para control de
seccionadores, nuevas canalizaciones y ampliación de las RL-CO / RL- CA
para dar servicio a los nuevos EF-CA y EF-CO.
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En el lugar donde no existe paralelismo entre la vía actual y la alternativa
3 en la zona donde está ubicado el Centro de Autotransformación. Será
necesario proceder a instalar un nuevo Centro de Autotransformación, para
poder dar servicio a los nuevos seccionadores que será necesario instalar.
En estos nuevos Centros de Autotransformación se deberá contemplar la
instalación de nuevos PLO para poder controlar los nuevos, EF-CA y EF-CO.
También será necesario dar de alta el nuevo Centro de Autotransformación en
la subestación de Almudévar y en el Centro de Control de Operaciones. Para
realizar esto habrá que realizar un nuevo anillo de comunicaciones entre la
subestación y los nuevos Centro de Autotransformación instalados.
Se deberá realizar una simulación para determinar la ubicación y el número de Centro
de Autotransformación a instalar.
3.8.3.3.
Actuaciones en la alternativa 3 (velocidad 250 km/h)
El trazado de las diferentes alternativas provoca en la catenaria de la vía de ancho
mixto actualmente instalada, una serie de afecciones, esto es debido al paralelismo
que aparece entre la plataforma existente y la plataforma de la alternativa.
Estas afecciones se resuelven procediendo al cambio de lado en la instalación de los
postes de catenaria.
Será necesario proceder al montaje de postes, con todo su equipamiento al otro lado
de la vía, sitos en oposición a los postes existente.
3.8.3.3.1. Afección de la alternativa 3 a la catenaria de ancho mixto
Descripción de la afección que aparece:
•
•
•
•
Desde el inicio P.K. 0+000 hasta el P.K. 10+190, sólo hay trazado de la
alternativa 3. No se afecta a la vía mixta actual.
Desde el P.K. 10+250 hasta el 15+800, existirá un paralelismo entre ambas
plataformas. Cada vía irá con su equipamiento correspondiente.
Desde el P.K. 15+800 hasta el 17+580 sólo hay trazado de la alternativa 3. No
afecta a la vía mixta actual.
Desde el P.K. 17+580 hasta el final ( estación de Huesca), se realizará:
o montaje de los postes de la alternativa 3 a mano derecha en sentido
creciente de kilometraje,
o montaje de los postes sitos en oposición a los postes existentes en la
plataforma de ancho mixto.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.3.3.2. Alimentación del sistema a la alternativa 3
3.8.4.
Instalar nuevo Centro de Autotransformación (CAT)
3.8.4.1.
Se instalará un Centro de Autotransformación para poder mantener el nivel de tensión
en la catenaria en los niveles óptimos según normativa vigente. Este centro de
autotransformación debe estar comunicado con la subestación y con el control central
de operaciones de Zaragoza.
Para este estudio se pretende definir técnica y económicamente las actuaciones,
requisitos, funcionales y operacionales, para la realización de los trabajos
correspondientes a la línea de Alta Velocidad Tardienta-Huesca
Con este centro de autotransformación se mantendrá el nivel de tensión en la
catenaria diseñada para la alternativa 3. Se instalarán en postes de catenaria el
seccionador oportuno que deberá ser telemandado desde el Puesto Local de
Operación de Catenaria (PLO-CA) que habrá en el centro de autotransformación a
instalar.
La ubicación de este centro de autotransformación será en el P.K. 3+500, tal y como
se especifica en la simulación realizada.
ALTERNATIVA 4 VELOCIDAD 220 KM/H
Electrificación
Las instalaciones desarrolladas en el presente estudio son las siguientes:
•
•
•
•
Línea aérea de contacto.
Calefacción de Agujas.
Suministro de energía a otras instalaciones
Telemando de las nuevas instalaciones
Se estudiará una alternativa de trazado con todos los subsistemas asociados que ésta
tenga.
Ampliar Centro de Autotransformación existente
Se instalarán dos nuevo seccionadores en postes de catenaria de la alternativa 3,
para mantener de nivel de tensión en la catenaria diseñada para esta alternativa.
3.8.4.1.1. Generalidades de la instalación a estudiar
Línea Aérea de Contacto (LAC)
Un nuevo seccionador estará conectado al centro de autotransformación existente de
Vicién situado en el P.K. 13+500 y deberá ser telemandado, y el otro estará situado
en el P.K. 23+500 y deberá ser telemandado
Se conoce como catenaria, en el lenguaje ferroviario, a la línea que suministra
energía al tren a través de un captador móvil denominado pantógrafo. Ni la línea tiene
la forma de una catenaria ni el captador cumple funciones de multiplicación de
dimensiones, pero los años de utilización de estos términos hacen inútil cualquier
esfuerzo por cambiar sus nombres por otros más adecuados.
El estudio y diseño de catenarias es un trabajo multidisciplinar que requiere
conocimientos y estudios eléctricos, mecánicos, medioambientales y reglamentarios
que exigen, en muchos casos, el empleo de medios informáticos avanzados y el
esfuerzo conjunto de equipos de ingeniería bien coordinados, particularmente en las
líneas de alta velocidad en las que los requerimientos son más estrictos.
En efecto, una catenaria de alta velocidad es una línea eléctrica que suministra a los
motores del tren potencias muy elevadas mediante el rozamiento de una pletina
conductora a velocidades muy altas
Para que esto sea posible y además la instalación sea duradera es preciso que el
contacto con la línea sea continuo, sin interrupciones de contacto y con presiones de
contacto no muy elevadas para evitar el desgaste acelerado de la línea.
A continuación se repasarán los distintos aspectos que es preciso considerar en el
diseño de una catenaria así como los métodos y soluciones a emplearse
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El entorno
Las facetas del entorno que influyen en la catenaria son:
•
•
•
•
•
•
•
La climatología, particularmente el hielo, el viento y el nivel isoceráulico
(numero promedio de días al cabo del año en los que hay tormenta)
La infraestructura de vía, es decir curvas y pendientes.
La infraestructura energética del territorio, es decir, las líneas existentes en la
zona y la potencia de cortocircuito en los puntos de alimentación.
La contaminación atmosférica.
Todos estos factores deben tenerse en cuenta en el diseño de los elementos,
tanto desde el punto de vista eléctrico como mecánico, según se indicará en los
apartados correspondientes.
La catenaria, por su parte, también influye en el entorno, particularmente las
catenarias de alta velocidad ya que a velocidades inferiores a los 200 km/h las
potencias a conducir disminuyen considerablemente.
Estas influencias son:
o Sobre las aves, que en zonas ZEPA (Zona de Especial Protección para las
Aves) y de paso pueden chocar con los conductores originando muertes de
aves y averías en la línea, particularmente en épocas de grandes
concentraciones, como los estorninos en otoño, que producen
cortocircuitos instantáneos al formarse cadenas de pájaros que puentean
aisladores.
o Sobre las líneas paralelas a su trazado, particularmente de baja tensión y
telefónicas no digitalizadas, pues las elevadas intensidades pueden inducir
tensiones que es preciso tener en cuenta.
o Sobre personas y animales que puedan transitar por las inmediaciones de
los elementos de la línea, postes principalmente, en que las tensiones de
paso y contacto que se originan en casos de avería pueden resultar
peligrosas.
o Al igual que las influencias del entorno sobre la línea, los efectos que
produce la línea en sus alrededores deben tenerse en cuenta al estudiar la
línea desde el punto de vista eléctrico y mecánico.
Los reglamentos
Los efectos que en uno y otro sentido se producen entre catenaria y entorno se
recogen normalmente en los reglamentos nacionales y, en Europa, en las normas
CENELEC, particularmente en la EN 50125 [UNE-EN-50125, 2005] sobre
Condiciones Medioambientales, EN 50122 [UNE-EN-50122, 2004] sobre
Protecciones, EN 50124 [UNE-EN-50124, 2003] sobre Coordinación de Aislamiento y
EN 50119 [UNEEN-50122, 2002] que indica los valores que deben cumplir los
distintos parámetros de la catenaria.
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Aparte de las anteriores, deben considerarse también las normas EN 50149 [UNEEN-50149, 2007] sobre Normalización y Características del Hilo de Contacto, EN
50163 [UNE-EN-50163, 2006] sobre Suministro de Tensión a Instalaciones de
Tracción y EN 50367 [UNE-EN-50367, 2008] sobre Interacción Dinámica entre
Catenaria y Pantógrafo. También existen varias publicaciones de la UIC que es
conveniente consultar aunque no suelen ser de obligado cumplimiento.
En líneas que han de ser circuladas por trenes internacionales que atraviesan
fronteras europeas, es de aplicación la Especificación Técnica de Interoperabilidad
(ETI) que indica determinadas características que deben cumplir las líneas para que
cualquier tren autorizado pueda circular fuera de sus fronteras sin problemas.
Con independencia de lo anterior deben tenerse en cuenta las normativas nacionales
que, en algunos casos, recogen condicionantes particulares de cada país y el
Eurocódigo que da normas de cálculo aplicables en Europa. En particular, el
Eurocódigo indica, y la nueva versión de la Norma EN 50119 [UNE-EN-50119, 2002]
lo recoge, el doble modo de considerar los esfuerzos sobre los elementos:
•
•
Límite de rotura: es decir, deben considerarse los esfuerzos que pueden
producir la ruina de la instalación, comparados con la resistencia de la
instalación a esa ruina. Como efectos variables deben considerarse el hielo y el
viento con periodo de retorno de 50 años.
Límite de servicio: deben considerarse qué esfuerzos pueden dejar a la
instalación fuera de servicio. Son esfuerzos que pueden deformar los cables de
modo que el hilo de contacto quede fuera del pantógrafo.
La resistencia a considerar es el límite elástico de los elementos, que al producir
deformaciones permanentes podría inutilizar la operatividad de la línea
Aspectos eléctricos
Tal como se ha indicado anteriormente, la línea está influida por la infraestructura
energética del entorno y debe tener en cuenta sus efectos sobre el mismo. Además la
línea debe cumplir con el fin para el que se instala, es decir, debe ser capaz de
conducir la energía necesaria sin calentamientos de los conductores excesivos y debe
mantener una tensión en el pantógrafo, que de acuerdo con la Especificación Técnica
de Interoperabilidad, debe ser superior a los 19 kV en condiciones normales y debe
mantenerse en condiciones degradadas entre 17 y 19 kV durante un periodo no
superior a 2 minutos.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Por lo tanto deben conocerse con exactitud los valores de potencias necesarias y sus
efectos. Los datos que deben conocerse que afectan a potencias y otros parámetros
eléctricos son:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Curva de tracción del tren: indica, a cada velocidad, la fuerza de tracción en
llanta que el tren es capaz de desarrollar.
Rendimiento mecánico del tren: para transformar la potencia en llanta en
potencia en pantógrafo.
Curva de resistencia al avance del tren.
Tráfico de trenes: para determinar la posición de cada tren en cada momento.
Posición de las subestaciones de alimentación y potencia de cortocircuito de la
red de alimentación en esos puntos.
Con los datos anteriores, y contando con un simulador de tráfico, hay que
determinar:
Potencia a suministrar por cada subestación, en valores medios cuadráticos,
medios y máximos instantáneos.
Potencia instantánea en cada tren en cada instante.
Disposición y características de conductores de la catenaria, tanto positivos
(sustentadores, hilos de contacto y feeders de aumento de sección) como de
retorno (carriles, cable de retorno) y negativos en el caso de alimentación en
2x25kv.
Con estos primeros datos puede conocerse si la relación potencia de
cortocircuito de cada subestación a potencia a suministrar es suficiente para
garantizar que los desequilibrios de fases no afecten a la calidad de servicio de
la red. Si no lo fuera, sería preciso modificar el tráfico o la posición de
subestaciones para disminuir la potencia a suministrar o modificar la
infraestructura de líneas para aumentar la potencia de cortocircuito.
Aspectos mecánicos
Una vez que el estudio eléctrico ha determinado la composición y secciones de los
conductores de la catenaria es preciso acometer el diseño mecánico que debe
constar de los siguientes pasos:
•
•
•
•
•
•
A continuación, conocida la potencia solicitada por los trenes y contando con un
simulador de comportamiento eléctrico debe determinarse:
•
•
•
•
•
•
Impedancia de la catenaria.
Intensidades medias cuadráticas en cada conductor y en tierra.
Tensión en el pantógrafo en cada instante y en cada tren.
Tensiones de paso y contacto.
Impedancia mutua respecto a conductores paralelos.
Tensiones inducidas en conductores paralelos.
Cuando los valores obtenidos son admisibles, puede considerarse que la estructura
de cables y el sistema de alimentación son válidos. En caso contrario, es preciso
modificar alguna de sus características.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
•
•
•
Determinación de los vientos en la zona recorrida por la línea. Con estos datos
y las indicaciones del Eurocódigo y de la Norma EN 50119 se determina el
valor de las presiones de viento sobre conductores y sobre estructuras en los
dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de los vanos (Distancia entre postes contiguos de la catenaria) a
emplear en recta y en curvas de distintos radios, de modo que con las
presiones de viento calculadas para un solo vano, ver que no de lugar a
deformaciones del hilo de contacto tales que pueda quedar fuera de la zona
barrida por el pantógrafo y de acuerdo con las normas.
Determinación de las tensiones de los cables de la catenaria. Este punto es
uno de los más delicados porque afecta al comportamiento dinámico de la
catenaria. Es aconsejable, en una primera fase, escoger tensiones que
cumpliendo con la norma EN 50119 cumplan también con las indicaciones de
la norma UIC 799. [UIC 799 OR, 2000] Con estos valores debe comprobarse
en un simulador de interacción catenaria-pantógrafo que se cumplen las
exigencias de la ETI y demás normas de obligado cumplimiento en cuanto se
refiere a presiones máximas entre pantógrafo y catenaria y a deformaciones del
hilo al paso del pantógrafo, con un solo pantógrafo y con dos pantógrafos.
Debe contemplarse que el pantógrafo cumple con los condicionantes de la ETI.
Determinación de las tensiones de los cables no compensados, es decir
feeders y cables de retorno, de acuerdo con la norma EN 50119.
Determinación de la resistencia y deformación de los postes, para lo que
previamente se ha debido diseñar el tipo de poste a emplear. Como ejemplo,
en Alemania se emplean postes de hormigón, en Francia postes de doble T y
en España postes de presillas o diagonales. Esta resistencia debe calcularse
en los dos casos de límite de rotura y de límite de servicio.
Determinación de la cimentación a emplear para cada tipo de poste, para lo
que previamente debe decidirse si se emplean cimentaciones hincadas,
perforadas o rectangulares.
Debe comprobarse, como seguridad, que aun en el caso de límite de rotura el
posible giro de la cimentación sea inferior a 0,01 radianes.
Determinación de los esfuerzos que se transmiten a los postes en cada tipo de
utilización y tanto para límite de rotura como para límite de servicio, y
asignación del tipo de poste más adecuado de acuerdo con los cálculos
realizados en el paso número 5.
A partir de este momento viene la parte más ardua, que consiste en diseñar
cada una de las piezas a emplear en el montaje de la instalación que permita
que la catenaria se pueda instalar de modo que resulte de fácil montaje, de fácil
mantenimiento, de gran duración, y además que su coste no sea muy elevado.
Página 87
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
•
•
En cualquier caso, no existen dos instalaciones de catenaria exactamente
iguales y en cada instalación hay que ingeniar soluciones variadas para
resolver las variadas situaciones que se presentan, agujas de diferente
geometría, combinaciones de alturas de todos los calibres, etc.
Una vez diseñado la instalación se replantea sobre plano la instalación y se
calculan las ménsulas y las péndolas para que la instalación pueda construirse
La tecnología a estudiar es la catenaria C-350, cuyas características más relevantes
son las siguientes:
•
•
•
•
•
•
Suministro de energía a otras instalaciones
Para los sistemas de alimentación a otras instalaciones, se instalarán centros de
transformación en poste o caseta, alimentados por el lado de alta tensión de catenaria
o feeder. Por lo tanto se estudiarán todas las instalaciones que forman este sistema:
•
•
•
Sistema de catenaria simple poligonal atirantada en todos los perfiles, vertical,
con péndola en Y, sin flecha en el hilo de contacto y formada por un
sustentador, un hilo de contacto y péndolas equipotenciales, compensada
mecánicamente y apta para circular a 350 km/h, que satisfagan los
requerimientos de normativa para este tipo de líneas y en particular la E.T.I. del
subsistema energía y la norma Europea UNE EN – 50119 para la velocidad de
circulación de 350 km/h.
La línea de contacto estará compensada mecánicamente de forma
independiente para el sustentador y el hilo de contacto
Sistema de alimentación a la catenaria: corriente alterna 2 x 25 kV 50 Hz.
Tensión nominal del sistema: 25 kV, según UNE EN 50163.
Sistema de retorno de tracción con cable de retorno y carril principal de retorno.
La velocidad de diseño de la catenaria es de 350 km/h
Se adopta como gálibo, el gálibo de Infraestructura tipo ADIF
•
•
•
•
•
Centro de trasformación de poste
Armario central y satélites de control del sistema de calefacción de agujas
Calefactores y fijación
Cableado en campo de la instalación
Control.
Página 88
de
3.8.4.1.2. Sistema de alimentación a la catenaria
Para la línea a electrificar objeto de estudio, en ancho internacional (UIC) entre las
poblaciones de Tardienta - Huesca, se ha optado por el mismo sistema que existe
actualmente en la línea Tardienta-Huesca con tercer carril, o sea 2x25 Kv.
El suministro de energía eléctrico a la tracción deberá cumplir con los siguientes
requisitos:
•
•
Calefacción de agujas
Para los sistemas de calefacción de agujas, se instalarán elementos calefactores en
los desvíos, sistemas de alimentación a los mismos e incluso su control y protección.
Por lo tanto se estudiarán todas las instalaciones que forman parte de este
subsistema:
Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Edificios Técnicos
Acometida de Energía desde catenaria o feeder a Casetas
Telecomunicaciones móviles
Acometidas de Energía desde catenaria o feeder a Casetas Técnicas
•
La tensión en pantógrafo no debe ser inferior a valores que disminuyan la
capacidad de tracción del material motor (19 kV en régimen permanente y 17,5
kV durante un período máximo de 10 minutos).
La intensidad de suministro no debe sobrepasar los valores máximos
admisibles para la catenaria (437 A para el hilo de contacto, cable de cobre de
150 mm2 de sección y 400 A para el sustentador, cable de cobre de 95 mm2).
En términos generales el sistema de alimentación a la catenaria este sistema
consta de:
o Alimentación de las subestaciones de tracción mediante dos fases del
sistema trifásico de la red de alta tensión primaria. Preferiblemente a
tensión eléctrica igual o superior a 220 kV.
o Sistema de subestaciones equipadas con transformadores con regulación
automática de tensión de salida a catenaria en función de la carga
monofásica y por fluctuación de la tensión primaria.
o Alimentación de catenaria en corriente alterna monofásica con tensión de
25 kV respecto al carril y frecuencia industrial de 50 Hz. Se admite hasta
una tensión eléctrica mínima permanentemente de 19 kV en el pantógrafo
de los trenes y de 17,5 kV, siempre que no discurran más de diez minutos,
de acuerdo con la norma EN 50.163 [UNE-EN-50163, 2006]
o Instalación de puestos de puesta en paralelo de las líneas aéreas de
contacto, en el caso de doble vía.
o Cada sección de línea aérea de contacto, alimentada por una subestación,
se aísla eléctricamente de la subestación colateral mediante una zona
neutra de separación entre fases eléctricas, que se suele ubicar
equidistante de aquellas.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El sistema de alimentación en 2x25 kV empezó a utilizarse en los casos en los que la
infraestructura de líneas del territorio no era muy potente y, además, era difícil el
tendido de líneas eléctricas por problemas ecológicos. Las características de este
sistema son que el transformador principal tiene un secundario con toma intermedia y
necesita que cada 10 ó 15 km se instale un autotransformador.
Sistema de alimentación tipo 2 x 25 Kv
A nivel general a lo largo de la línea las subestaciones de tracción están separadas
del orden de 70 km entre sí.
En el sistema 2x25 se emplea un transformador de 50 kV con una toma central y se
conecta un extremo a catenaria y el otro a un feeder auxiliar denominado feeder
negativo. El punto del centro se conecta al carril.
En este sistema se colocan autotransformadores cada determinado distancia. La
energía del tren o trenes situados en el módulo entre dos autotransformadores se
conduce a 25 kV mientras que la energía de trenes situados fuera de ese módulo se
conduce hasta el módulo en que se encuentran a 50 kV; por tanto, con la mitad de
intensidad y la mitad de caída de tensión.
Además, por el feeder negativo circula una corriente igual y contraria a la que circula
por la catenaria, en los tramos exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con
lo que los efectos de la inducción de las corrientes por catenaria se contrarrestan con
los efectos de las corrientes por el feeder negativo.
Sistema de alimentación en 2x25 kV
Las subestaciones disponen de dos transformadores, cada uno de ellos con una
potencia máxima estimada de 30 MVA, con alimentación de entrada en alta tensión
monofásica y salida en monofásica a 50 kV.
En el lado de salida, los transformadores disponen de una toma, en el punto central
del arrollamiento del secundario, conectada al carril de cada vía y a tierra. Una de las
salidas del secundario, con tensión de 25 kV, alimenta a la línea aérea de contacto.
La otra salida, con tensión a -25 kV y en oposición de alternancia con la anterior,
alimenta a un feeder que discurre a lo largo de la línea ferroviaria.
A lo largo de la citada línea, cada 10 km aprox., se instalan autotransformadores, de
10 MVA, conectados a la línea aérea de contacto y al feeder, con toma central a la
vía.
Los autotransformadores aseguran la distribución de la corriente, absorbida por el
vehículo motor, entre línea aérea de contacto y feeder negativo. En todo caso el
vehículo motor está alimentado a 25 kV entre la línea aérea de contacto y la vía. De
esta manera, sólo una parte de la corriente que consume el tren tiene que recorrer
todo el camino entre la subestación y el propio tren. Además, por el feeder negativo
circula una corriente igual y contraria a la que circula por la catenaria, en los tramos
exteriores al módulo en que se encuentra el tren, con lo que los efectos de la
inducción de la corriente por catenaria se contrarrestan con los efectos de las
corrientes por el feeder negativo.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 89
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La corriente absorbida por el tren se distribuye como sigue:
•
•
En el trayecto entre subestación y autotransformadores, entre los que no se
encuentre intercalado el tren, la corriente se distribuye entre línea de
alimentación y feeder. La potencia se transmite a la tensión de 50 kV.
En el trayecto comprendido entre los autotransformadores donde está
intercalado el tren, se efectúa una alimentación bilateral al vehículo motor,
siendo la corriente en la línea aérea de contacto y el carril, inferiores a las
absorbidas por el tren.
El dimensionamiento existente del sistema eléctrico para la correcta explotación del
tráfico ferroviario actual es el siguiente:
4. La Subestación está equipada con dos transformadores de tracción, uno por
cantón, con potencia suficiente para alimentar cada uno la totalidad de vehículos
previstos. De este modo, en caso de fallo de un transformador, no se verá
afectada la explotación de la línea. La subestación está situada en Almudévar.
5. Cada Centro de Autotransformación (CAT) intermedio dispondrá de un único
autotransformador. Se han tomado unas potencias de autotransformadores e
interdistancias entre Centros adecuadas para que, en el caso de que un Centro
deje de funcionar, las corrientes se redistribuyan a través de los demás Centros
operativos, y las caídas de tensión en la catenaria no superen los límites
admisibles.
6. En caso de fallo total de la Subestación, con fallo simultáneo de los dos
transformadores, el sistema será capaz de alimentar a un vehículo desde
Zaragoza hasta la Estación de Huesca, cerrando los seccionadores de la zona
neutra de Zaragoza y alimentándolo desde la S/E colateral de Zaragoza.
El intervalo y tipo de trenes que se ha tomado para el dimensionamiento es el
indicado por la Dirección del Proyecto en su estudio “Estimación del número y tipo de
trenes para determinar la potencia necesaria en las subestaciones”.
Para la nueva situación prevista se ha tomado un máximo de tres circulaciones a la
vez (contando los dos trazados).
Las potencias instaladas son las siguientes:
Sistema de 2x25 kV c/a.
Sistema de alimentación instalado actualmente
•
•
Existe entre las estaciones de Zaragoza y Huesca, (nuestro estudio se centra en una
parte de este tramos (Tardienta-Huesca), hay una subestación (S/E de tracción de
Almudévar) y una red de siete centros de Autotransformación (C.A.T) ubicados en los
siguientes puntos kilométricos:
INSTALACIÓN
C.A.T. de Las Fuentes (Final)
C.A.T. de San Juan de Mozarrífar (Intermedio)
C.A.T. de San Mateo de Gállego (Intermedio)
C.A.T. de Zuera (Intermedio)
S/E de Tracción de Almudévar
C.A.T. de Tardienta (Intermedio)
C.A.T. de Vicién (Intermedio)
C.A.T. de Huesca (Intermedio)
Página 90
P.K. en proyectos
de Plataforma y
vía
102 + 100
113 + 150
124 + 300
203 + 500
215 + 400
227 + 500
309 + 400
319 + 850
P.K. en proyecto
de electrificación
2 + 100
13 + 150
24 + 300
34 + 700
46 + 600
58 + 700
68 + 150
78 + 600
•
Subestación de tracción de Almudévar: 2 x 30 MVA
Centros de autotransformación intermedios que afectan a nuestro trayecto
(Tardienta, Vicien, y Huesca): 1 x 10 MVA
Centros de Autotransformación Final ( Las Fuentes, fuera del ámbito de nuestro
proyecto): 2 x 10 MVA
La subestación de tracción está situada en el término municipal de Almudévar, en el
PK 46+600 de la línea de Alta Velocidad Zaragoza-Huesca.
Esta subestación está equipada con dos transformadores bifásicos 220/2x27, 5kv de
30 MVA cada uno. En condiciones normales de explotación, cada transformador
alimenta a los vehículos situados en su cantón correspondiente, y en caso de que
falle uno de ellos, el otro alimenta a los vehículos de todo el tramo Zaragoza-Huesca.
Ahora con uno de estos transformadores se deberá poder alimentar los dos cantones
(el cantón con tres carriles (Tardienta-Huesca)) y el cantón con sólo ancho UIC
(Tardienta-Huesca). Se aporta simulación oportuna en el apéndice 1.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Para poder realizar todo esto será necesario conectar la subestación de Almudévar
con la nueva vía a instalar.
También será necesario conectar los diferentes Centros de Autotransformación
Intermedios que actualmente se encuentran instalados (58+700(Tardienta),
(68+150(Vicien), (78+600(Huesca)), con la catenaria nueva a instalar para garantizar
la distribución de corriente entre la catenaria y el feeder negativo.
En caso de no ser posible la conexión, será necesario instalar nuevos C.A.T junto a la
nueva vía a instalar.
3.8.4.1.3. Solución a estudiar línea aérea de contacto tipo C-350
La solución a estudiar es la instalación de un sistema de línea aérea de contacto de
tipo C-350 con catenaria compensada apta para los requerimientos de la instalación
cuyas características más relevantes son las siguientes:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sistema de catenaria simple poligonal atirantada en todos los perfiles, vertical,
con péndola en Y, sin flecha en el hilo de contacto y formada por un
sustentador, un hilo de contacto y péndolas equipotenciales, compensada
mecánicamente y apta para circular a 350 km/h, que satisfagan los
requerimientos de normativa para este tipo de líneas y en particular la E.T.I. del
subsistema energía y la norma Europea EN – 50119 para la velocidad de
circulación de 350 km/h.
La línea de contacto estará compensada mecánicamente de forma
independiente para el sustentador y el hilo de contacto
Sistema de alimentación a la catenaria: corriente alternativa 2 x 25 kV 50 Hz.
Tensión nominal del sistema: 25 kV, según EN50163, por coherencia con los
tramos colaterales de la línea.
Sistema de retorno de tracción con cable de retorno y carril principal de retorno.
La velocidad de diseño de la catenaria es de 350 km/h
Se adopta como gálibo, el gálibo de Infraestructura tipo ADIF.
Condiciones medioambientales
Todos los materiales cumplirán con los Standard y Normas relativos a
espesores de recubrimiento.
Los conductores que se instalarán son los siguientes:
o Sustentador: Cable de Cobre de 95 mm2 (C95 UNE 207015)
o Hilo de contacto: Cu Mg 0,5 BC-150mm2 EN 50149
o Cable de retorno: Cable Aluminio – Acero LA 110 mm2 94AL1/22ST1A EN
50182
o Péndolas de cable de bronce 16 mm2 DIN 43138
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
•
En lo que respecta al feeder negativo (-25 kV), se adopta en el presente
estudio el especificado en el estudio de dimensionamiento eléctrico de la
instalación remitido por ADIF, que es del tipo:
o Feeder negativo: Cable Aluminio-Acero LA 280 (242AL1/39ST1A) EN
50182
Por motivos de fiabilidad del sistema la catenaria que se va estudiar es la formada
por:
•
•
•
Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
Feeder negativo de cable LA-280
Cable de retorno de cable LA-110
Para los sistemas de calefacción de agujas, la solución adoptada es la instalación de
elementos calefactores en los desvíos, sistemas de alimentación a los mismos incluso
su control y protección.
Para los sistemas de alimentación a otras instalaciones, la solución a adoptar es la
instalación de centros de transformación en poste o caseta alimentados por el lado de
alta tensión de catenaria o feeder.
La línea a implantar cumplirá la interoperabilidad del sistema a instalar en la nueva
línea con las catenarias existentes en las líneas relacionadas con la anterior y
posterior. El diseño de la Línea Aérea de Contacto procurará la interoperabilidad con
la diversidad de pantógrafos que pueden coincidir en la nueva línea cuando sea
utilizada, a la vez, por un conjunto de diversos operadores de transporte ferroviario.
Los valores de los criterios estáticos, dinámicos y de calidad de captación de
corriente, estarán de acuerdo con la normativa generada por el Cenelec, así como
con los estudios y ensayos realizados por el Instituto Europeo de Investigación
Ferroviaria, Erri, y por la Unión Internacional de Ferrocarriles, UIC.
La ubicación de la subestación y de los diferentes centros de autotransformación ya
se tienen ya que existe una línea de alta velocidad en funcionamiento.
El dimensionamiento eléctrico y la potencia instalada resultante se basarán en un
conjunto de hipótesis y simulaciones del tráfico de trenes previsible, tomando en
consideración las curvas características de tracción y de frenado de los diferentes
tipos de trenes posibles (se adjunta simulación en apéndice 1).
Página 91
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.4.1.4. Parámetros básicos de la línea aérea de contacto tipo C-350
Gálibo de material rodante
La línea aérea de contacto, en su diseño, prevé las distancias de seguridad a los
vehículos, de acuerdo con los gálibos establecidos por ADIF para su material
Velocidad de operación del tren
El diseño de la línea aérea de contacto se ha hecho para tener una buena captación
de corriente a cualquier velocidad hasta 350 Km/h + 10%, es decir 385 Km/h, si bien
las simulaciones por ordenador indican su validez hasta las proximidades de los 400
Km/h, sin que se tengan hechas experiencias a escala real a esa velocidad aún,
dadas las limitaciones del tren de pruebas en el tramo ensayado.
Distancia eléctrica de seguridad
De acuerdo con la ficha UIC 606-1 OR las distancias mínimas de seguridad para 25
kV entre catenaria en tensión y tierra es de 250 mm, si existe polución. Esta distancia
se reduce a 120 mm mínimo cuando la parte en tensión es móvil.
No obstante, las distancias mínimas respetadas en el diseño han sido de 320 mm
para situaciones estáticas y 250 mm para situaciones dinámicas con el fin de tener en
cuenta los riesgos de reducción de estas distancias por situaciones externas tales
como pájaros u otras.
En las Zonas Neutras y en los seccionamientos de aire se emplea una separación
entre conductores paralelos de 500 mm.
Distancia mecánica de seguridad
Con velocidades de viento hasta los 120 Km/h no es necesario reducir la velocidad
por causa de la catenaria, si bien la acción del viento sobre el pantógrafo puede
aconsejar reducir la velocidad para vientos fuertes. El fabricante del pantógrafo debe
dar las instrucciones pertinentes en cada caso.
Las distancias empleadas entre el pantógrafo y cualquier parte de la instalación son
mucho mayores que los valores indicados por la ficha UIC 799 OR. En vía general la
distancia entre hilo de contacto y tubo horizontal de atirantado es de 350 mm, pese a
llevar limitador de elevación en el brazo.
Pantógrafos
Galibo de las estructuras de soporte
La línea aérea de contacto se ha diseñado para su empleo con pantógrafos según
normas UIC, es decir, con ancho total de 1920 mm. También la L.A.C es válida con
pantógrafos de 1600 mm (ficha UIC 608), ya que según E.T.I. subsistema de
“energía”, como los pantógrafos se utilizarán en todas las líneas de la red
interoperable, no es posible hacer distinción entre categorías de líneas.
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR
En utilización normal se prevé el uso de un sólo pantógrafo en cada tren, si bien, en
casos especiales pueden utilizarse dos pantógrafos conectados eléctricamente si su
distancia es inferior a 200 m. Para distancias superiores, los pantógrafos no deben ir
conectados.
No obstante, las zonas neutras (en el caso más desfavorable) se mantendrá la
independencia eléctrica entre ambos extremos de las zonas alimentadas por fases
diferentes.
Oscilación del pantógrafo
El movimiento lateral del pantógrafo causado por tolerancias de la vía, deficiencia o
exceso de peralte, el movimiento dinámico del vehículo, la carga de viento sobre tren
y pantógrafo y la deformación del pantógrafo han sido considerados de acuerdo con
las normas UIC.
El gálibo de electrificación incluye una distancia de seguridad de 200 mm, superior a
los valores mínimos dinámicos con polución que se indican en la ficha UIC 606-1.
Página 92
Distancia de seguridad entre el tubo de Atirantado y el Hilo de Contacto
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Distancias de las estructuras de soporte
Velocidad del viento
Las estructuras de soporte de la línea aérea de contacto se colocan de acuerdo con
los gálibos establecidos en la ficha UIC 506 OR [UIC 506 OR, 2000].
De acuerdo con la publicación citada anteriormente del Ministerio de Obras públicas
sobre acciones a considerar sobre Líneas aéreas de contacto. Se tendrá en cuenta:
Distancias de seguridad al material rodante
La distancia mínima entre la envolvente de gálibos del material rodante a la L.A.C es
de 250 mm.
• Altura < 100 m sobre el terreno normal
• Altura > 100 m sobre el terreno normal
o Zonas de exposición normal
o Zonas muy expuestas
33 m/s = 120 km/h
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
Distancias de seguridad al pantógrafo
Sobrecarga de hilo
En vía general, sin limitación de velocidades, la distancia de seguridad desde las
obras de fábrica a la parte superior del pantógrafo no será menor que la indicada en la
Norma UIC 799 OR que es:
La sobrecarga de hielo a considerar está de acuerdo con el Reglamento de Líneas
aéreas, teniendo en cuenta que partes de la línea discurren por zonas de altitud
superior a los 500 m. Esta sobrecarga se emplea en el cálculo de los cables no
compensados
•
•
•
•
•
En condiciones estáticas:
Altura del hilo de contacto = 5,3 m
Elevación estática = 70 mm
Desgaste del hilo de contacto = 20%
Distancia de seguridad eléctrica = 250 mm
•
En condiciones dinámicas:
o Elevación dinámica <120 mm (oscilación de la altura del hilo de contacto
con respecto a las condiciones estáticas)
o Desgaste del hilo de contacto = 20%
o Distancia de seguridad dinámica = 200 mm
El gálibo del pantógrafo estará de acuerdo con la Norma UIC de gálibos citada
anteriormente.
Polución
Se ha considerado la clasificación de la publicación prEN 50119 para la definición del
grado de polución y la Publicación 815 de la Comisión Electrotécnica Internacional
(C.E.I.) para el diseño de líneas de fuga. Para la definición de las distancias de
seguridad en función de la polución, se ha empleado la ficha UIC 606-1
Protección contra la corrosión
Todos los elementos de la línea han de ir protegidos adecuadamente contra la
corrosión. Esta protección pasa por la utilización de piezas de aluminio y de acero
inoxidable en elementos de pequeño tamaño y la adopción de medidas adecuadas en
piezas de tamaño mayor en que sea aconsejable el empleo de acero, en que los
materiales van galvanizados y pintados.
Rango de temperaturas del ambiente
De acuerdo con la publicación del Ministerio de Obras Públicas “Acciones a que
deben considerarse sometidas la Líneas Aéreas de contacto de las electrificaciones
de Ferrocarriles”, aprobada por Orden Ministerial de 6 de julio de 1945, el rango
máximo de temperaturas conocido en las zonas que recorre la línea es de -25°C,
hasta 40°C. No obstante, todos los elementos admiten temperaturas de 80°C y -30°C.
Temperatura de los conductores
Por efectos de radiación solar y calentamiento resistivo, los conductores pueden
alcanzar temperaturas no superiores a los 80°C, para lo que el Reglamento de Líneas
aéreas determina la densidad de corriente admisible para cada tipo de conductor,
material y composición.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
3.8.4.1.5. Aspectos mecánicos generales de la catenaria tipo C-350
Estáticos
La catenaria C-350, de ADIF para 350 Km/h, se equipa mediante postes metálicos
con ménsulas giratorias que soportan los conductores de la catenaria propiamente
dicha, sustentador e hilo de contacto, más los conductores auxiliares necesarios para
su correcto funcionamiento eléctrico, es decir, el feeder de aumento de sección, el
cable de retorno y el feeder negativo en su caso.
Página 93
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Composición y disposición de los conductores
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
La catenaria propiamente dicha está formada por un sustentador de cobre de 95 mm
que se instala con una tensión constante, compensada, de 1575 DN y un hilo de
contacto de 150 mm de una aleación Cu-Mg 0,6 de gran resistencia, instalado con
una tensión mecánica de 3150 DN, con tensión mecánica compensada. En las
catenarias de vías segundas y en zonas con curvas de menos de 3000 m de radio, se
emplea una tensión del hilo de 1575 DN para evitar esfuerzos radiales innecesarios
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para garantizar la
seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada. El sistema deberá tener un
rendimiento superior al 95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto, pudiendo
ser de hormigón o de fundición (u otro material adecuado siempre que se cuente con
el certificado de interoperabilidad), dependiendo del número de pesas y del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el margen
de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Para el sistema 2 x 25, la composición de la catenaria es:
•
•
•
Catenaria (Sust 95+HC RIM 150)
Feeder negativo de cable LA-280
Cable de retorno de cable LA-110
En estaciones, y siempre que la disposición de las vías lo permita, se emplean perfiles
de vía general o al menos independientes, con el número de ménsulas necesarias
para la función que desarrolle el perfil.
No obstante, tanto en los cambios como en los perfiles próximos al arranque de vías
secundarias, no siempre es posible el empleo de postes independientes,
empleándose entonces pórticos rígidos.
En los viaductos los postes deben situarse sobre los pilares, o lo más próximo a ellos,
para evitar vibraciones debidas a la flexión de las vigas.
Si en la construcción del viaducto no se hubiera previsto ningún anclaje, de acuerdo
con el proyectista del puente se diseñará un anclaje adecuado a cada utilización.
Compensación de tensiones
La tensión mecánica de los conductores que componen la catenaria, es decir
sustentador e hilo de contacto son fijas e independientes de la temperatura.
Para ello, cada 1400 m como máximo, se anclan sustentador e hilo de contacto,
independientemente, a una polea de contrapesos que mantiene la tensión de los
cables en los valores de 1575 DN y 3150 DN respectivamente. Dada la diferencia de
tensiones de sustentador e hilo, la polea del sustentador es de relación 1/3 y la del
hilo de contacto, de relación 1/5.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo poste,
colocando las poleas una sobre otra, a distinta altura pero en vertical, y con distinta
separación del poste.
Página 94
Poleas de Compensación de tensiones en el sustentador y en el hilo de
contacto
Este equipo de regulación de tensión permite la regulación de tensiones entre los –
30ºC y los + 80ºC de temperatura del conductor, que se corresponden a temperaturas
del ambiente entre –30º y +45º aproximadamente.
En el punto central entre dos equipos de contrapesos, se instala un punto fijo que
hace que el sustentador no se mueva. Si el tramo es sensiblemente horizontal,
normalmente no es necesario colocar fijaciones entre el sustentador y el hilo de
contacto, y si hay una pendiente superior a 2 milésimas entre anclajes, se coloca una
fijación del hilo de contacto al sustentador en el lado que impida el deslizamiento del
hilo hacia la parte más baja.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Cuando la distancia entre dos anclajes de una misma catenaria sea igual o inferior a
los 640 m (hasta 700 metros en casos excepcionales), situación que se presenta
frecuentemente en Estaciones, se colocan contrapesos en un solo lado anclándose el
otro lado sin compensar.
Estos seccionamientos de compensación se confeccionan en cuatro vanos con Eje,
siempre que los vanos sean mayores de 50 m. Si por cualquier motivo el vano situado
entre el Eje y el Semieje debiera ser menor de 50 m, el seccionamiento se haría en 5
vanos con 4 Semiejes, ó 2 ejes, produciéndose la transición en el eje o entre ejes del
seccionamiento.
Si consideramos l1 y l2, las longitudes inicial y final, y _, la constante de
proporcionalidad, se verifica que:
Variación de longitud:
La constante α se denomina coeficiente de dilatación lineal y depende de la
naturaleza del cuerpo, representando físicamente la variación de longitud por unidad
de longitud y grado de temperatura.
Cobre:
Se ha adoptado el valor de 640 m como valor máximo del semicantón de
compensación. Los límites de temperatura contemplados son -20ºC y 80ºC.
Situándonos en el caso más desfavorable, la variación máxima de longitud que sufren
el sustentador y el hilo de contacto debido a la variación de temperatura es:
El hilo de contacto lleva una polea de relación 1:5, por lo que el desplazamiento del
equipo de compensación será:
Esquema de un seccionamiento de compensación
Sumando el recorrido de las 21 pesas (1,3 m) que proporcionan la tensión necesaria
del hilo de contacto, se obtiene una altura libre de 6,42 m, que es asegurada por la
altura de los postes de anclaje (9.45 m) y la configuración del equipo de
compensación.
Seccionamientos de compensación
Cada vez que es preciso montar un equipo de compensación, es necesario establecer
un solape entre dos catenarias de modo que el pantógrafo tome contacto con la
nueva catenaria antes de abandonar la anterior. Esto se consigue por medio de los
seccionamientos de compensación, que se puentean eléctricamente de modo que
exista continuidad eléctrica.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Un seccionamiento de compensación consta de:
El punto de anclaje y compensación mecánica de la siguiente catenaria (cantón) que
el pantógrafo va a comenzar a frotar (Catenaria que “nace”, moviéndonos de izquierda
a derecha)
En el Diagrama se ve como en ese punto se ancla y compensa la catenaria de color
verde, en línea discontinua, significando que la catenaria que “nace” aún no está
frotando con el pantógrafo, siendo la que aún sigue aportando corriente eléctrica al
pantógrafo la catenaria roja en línea continua.
Realmente, el punto de anclaje del seccionamiento no será más que un poste con un
equipo de poleas y contrapesos, ya que es el nacimiento de un nuevo cantón. De las
poleas partirá el hilo de contacto y el sustentador.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Semieje de Seccionamiento. Es el punto donde la catenaria que se anclaba en el
anclaje del seccionamiento anterior se alinea con la catenaria por la que viene el
pantógrafo (catenaria que “muere”) y que abandonará en el seccionamiento.
Eje de Seccionamiento. Llegado a este punto, el pantógrafo sí frota a las dos
catenarias, a la que “está naciendo” y a la que “está muriendo”. El vano existente
entre un semieje (S/E) y un eje (E) es lo que se denomina vano de elevación porque
es en él donde las alturas de los hilos de contacto de las dos catenarias coinciden, no
haciéndolo en el tramo de vano restante.
En este tramo, el hilo de contacto que “nace”, el verde, va progresivamente
disminuyendo su altura hasta llegar a la altura de frotamiento con el pantógrafo en las
proximidades del eje de seccionamiento.
A partir del eje, el montaje se repetirá de forma análoga e inversa, es decir, la
catenaria por la que el pantógrafo venía al seccionamiento (línea color rojo) será la
que ahora comience a elevarse para anclarse.
Esquema de un seccionamiento de compensación de 5 vanos
En resumen, la función principal de los seccionamiento de compensación es la de
conseguir continuidad mecánica en la catenaria.
Seccionamientos eléctricos o de lámina de aire
Mientras que el seccionamiento de compensación otorga continuidad mecánica a la
catenaria, los seccionamientos de lámina al aire pretenden aportar continuidad
eléctrica.
Cuando es preciso poder aislar una zona de catenaria en el momento que se
requiera, sin que en otros momentos exista ninguna limitación de funcionamiento, se
recurre a los seccionamientos de lámina de aire, que son semejantes a los de cantón
con la única diferencia de que no llevan conexión eléctrica de continuidad y esa
continuidad se establece a través de un seccionador telemandado.
Esquema de un seccionamiento de compensación de 4 vanos
Página 96
El diseño de este seccionamiento de lámina de aire, se ha hecho de modo que todas
las piezas sean iguales a las del seccionamiento de cantón, del que se diferencia en
la existencia del seccionador y en la situación de los aislamientos de las colas. Con el
fin de evitar que la cola aislada quede con una tensión flotante, se conecta a la
catenaria próxima en tensión mediante una alimentación desde el sustentador en
tensión a la ménsula que quedaría aislada y que, de este modo tiene la misma tensión
que la situada en el mismo poste.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Esquema de una Zona Neutra
Cuando el tren circula por la zona neutra, el pantógrafo no debe absorber corriente,
por lo que, para el caso en que circule con el pantógrafo levantado, es necesario
prever una señal que abra el disyuntor del pantógrafo al llegar a la zona neutra.
La posición de las zonas neutras, siempre que ha sido posible, se ha elegido
coincidiendo con una vaguada para disminuir la pérdida de velocidad al quedar el tren
sin alimentación.
Esquema de un seccionamiento de lámina de aire de 4 vanos
Zonas neutras
Al ser la alimentación a la catenaria monofásica, y con el fin de equilibrar las cargas
de las fases de las líneas de alimentación, la conexión de transformadores contiguos
se hace desde fases diferentes.
Pendolado. Elasticidad de la catenaria
El hilo de contacto se suspende del sustentador por medio de péndolas. Con el fin de
mejorar la homogeneidad de la elasticidad a lo largo del vano se recurre al empleo de
péndola en Y, con lo que hemos conseguido un factor de irregularidad de menos del
10%, frente al 25% que resulta normal en catenarias sin péndola en Y.
Por lo tanto, dos transformadores contiguos no pueden estar en paralelo y es preciso
establecer una zona neutra que separe las fases. Esta zona neutra se hace
estableciendo una catenaria auxiliar que hace seccionamiento de aire con las dos
catenarias alimentadas por una y otra fase, y sin conexión eléctrica con ellas.
Las péndolas son de trenza de bronce de 16mm de sección y aseguran por su
sistema de fijación, tipo lazo, una buena conexión eléctrica entre sustentador e hilo de
contacto.
Para reducir la afección del viento sobre la catenaria se instalarán péndolas antiviento
en los brazos de atirantado en ménsulas de atirantado exterior (las ménsulas de
atirantado interior disponen de brazo de triangulación).
Las zonas neutras proyectadas tienen una longitud de más de 402 m tal y como exige
la Norma de Interoperabilidad. Esta distancia comprende las distancias entre semiejes
próximos y no incluye las zonas de elevación.
Agujas
De este modo un tren interoperable con los dos pantógrafos levantados, no puentea
en ningún caso ambos seccionamientos a la vez.
En una disposición de una Zona Neutra en el sistema 2x25 se puede observar la
existencia de seccionadores que permiten la alimentación de la catenaria auxiliar en el
caso de que un tren, por algún motivo, se quede detenido en la zona sin tensión.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Para la confección de las agujas aéreas se han distinguido dos tipos:
•
•
Agujas para menos de 160 Km/h
Agujas para más de 160 Km/h, agujas de Alta Velocidad.
Página 97
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Agujas para velocidad < 160 km/h
Parámetros dinámicos
Las agujas aéreas serán todas del tipo tangencial en el punto 90 (P-90) para desvío
con velocidades de paso para menos de 160 Km/h.
El diseño de los equipos de la Línea Aérea de Contacto se corresponderá con los
requisitos exigidos al comportamiento dinámico. La elevación a la velocidad de diseño
de la línea cumplirá lo dispuesto en la norma EN-50119, versión de 2001, y lo
indicado en la E.T.I Subsistema de “Energía”.
La catenaria de la vía desviada se atiranta de modo que el pantógrafo que pasa por la
general no tiene ningún contacto con la catenaria de la vía desviada. Por el contrario,
si se pretende entrar en la desviada, a velocidad inferior a los 160 Km/h, la encuentra
de punta y elevada en el momento del contacto, con lo que la ataca igual que a un
seccionamiento.
Cuando el ataque es desde la desviada a la general, este ataque es lateral y desde un
plano más bajo, pues la catenaria desviada va 5 cm más baja que la general.
En una aguja para velocidades menores de 160 Km/h hasta 100 Km/h se colocará un
aislador de sección en la vía desviada para separarla eléctricamente de la general, y
si el cambio es de más de 100 Km/h, es preciso instalar un seccionamiento de aire
pues un aislador de sección a esas velocidades produce unas extracorrientes de
ruptura que destruirían en pocas pasadas, aislador, contacto y pantógrafo.
La calidad de captación de corriente tiene una repercusión fundamental sobre la vida
útil de un hilo de contacto y deberá cumplir parámetros acordados y medibles.
La calidad de captación de corriente puede evaluarse por la media Fm y la desviación
estándar de los esfuerzos sobre la catenaria medidos o simulados o por el número de
cebados.
Fuerza de contacto media Fm en función de la velocidad de circulación.
Si se trata de un escape entre dos generales, y los cambios son de más de 100 Km/h,
el escape se forma con dos catenarias, cada una de las cuales hace la aguja de un
lado del modo descrito anteriormente, y una y otra catenaria forman un
seccionamiento de aire en el centro del escape.
Agujas para velocidad > 160 Km/h
Las agujas de alta velocidad, para velocidades de más de 160 Km/h, se construyen
de modo que el pantógrafo, cualquiera que sea su trayectoria, bien desde la general
hacia la desviada o viceversa, y en cualquier sentido, sólo es atacado por catenarias
que vienen de arriba hacia abajo, nunca lateralmente. No existe, por tanto, por
condicionantes de catenaria, ninguna limitación de velocidad.
Los cruzamientos y travesías en estaciones se realizarán cruzando los hilos de
contacto mediante los elementos de guiado (guías de aguja) correspondientes.
Todas las agujas se dotarán de las conexiones eléctricas necesarias para garantizar
la equipotencialidad de las ménsulas y catenarias.
Dinámicos
La catenaria estudiada cumple con los requisitos de la ficha 799 OR del Grupo de
Trabajo SC 57H3 de la UIC, en cuanto a los requisitos dinámicos se refiere, para
poder ser circulada a una velocidad de 350 Km/h + 10%
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FM en función de la Velocidad de Circulación
Los valores de los distintos parámetros son:
La velocidad de propagación de ondas por los hilos de contacto es un parámetro
característico para evaluar la idoneidad de una línea de contacto para un servicio de
alta velocidad. Este parámetro depende de la masa específica y del esfuerzo del hilo
de contacto. La velocidad máxima de explotación no será superior al 70% de la
velocidad de propagación de ondas.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Velocidad exigida por la Norma: > Vmax+40 m/seg. (146,94 m/seg.).
Donde T es la tensión en el hilo de contacto en kgf, y µ es el peso lineal de hilo de
contacto en kg/m.
Se puede apreciar como es superior a la velocidad de operación de la línea, 350
km/h.
Elasticidad y su uniformidad: La elasticidad y uniformidad en toda la luz son
esenciales para que la captación de corriente sea de alta calidad y para reducir el
desgaste. La uniformidad de la elasticidad puede evaluarse por el factor de
uniformidad:
En las líneas de alta velocidad, la elasticidad a mitad de luz debe limitarse a valores
inferiores a 0,5 mm/N.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Factor de reflexión: 0,37
Factor de reflexión exigido por la Norma: <0,4:
Factor Doppler para 350 Km/h: 0,22
Factor Doppler para 385 Km/h: 0,18
Factor Doppler exigido por la Norma: >0,17
Factor de amplificación para 350 Km/h: 1,65
Factor de amplificación para 385 Km/h: 2,06
Factor de amplificación exigido por la Norma: <2,10
Desviación estándar a la velocidad máxima exigida por la Norma: 3,3 Fm.
Porcentaje de cebado a la velocidad máxima, NQ: <0,14.
Desviación lateral admisible del hilo de contacto por efecto de un viento
cruzado, según la norma: <400 mm
3.8.4.1.6. Criterios de diseño del sistema de línea aérea de contacto
Dónde:
Calidad de la captación de corriente
Todos los pantógrafos y líneas aéreas de contacto deberán diseñarse e instalarse
para asegurar una aceptable captación de corriente todas las velocidades de
circulación, incluyendo cuando el tren está parado. El ciclo de vida de las pletinas de
contacto y del hilo de contacto dependen principalmente de:
Para este tipo de línea hay que intentar que el factor “u” sea lo más bajo posible:
•
•
•
•
•
El comportamiento dinámico de la línea aérea de contacto y del pantógrafo
La circulación de corriente
De la zona de contacto y del número de pletinas de contacto
Del material de las pletinas de contacto y del hilo de contacto
La velocidad del tren, número de pantógrafos y de la distancias entre ellos.
Fuerzas de contacto
La calidad de las fuerzas de contacto deberá definirse según marca la norma EN
50367.
El equipo de la línea aérea de contacto debería diseñarse para aceptar la máxima
fuerza de contacto entre el pantógrafo y el hilo de contacto. Deben considerarse los
efectos aerodinámicos que aparecen a la máxima velocidad de circulación del tren.
La fuerza de contacto mínima deberá ser siempre positiva para asegurar que no
existan pérdidas de contacto entre el hilo de contacto y el pantógrafo.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 99
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Los valores de la fuerza varían con diferentes combinaciones de pantógrafo y
sistemas de línea de contacto. Los valores simulados de las fuerzas de contacto entre
el hilo de contacto y la pletina del pantógrafo no deberían exceder los valores que a
continuación se muestran en la tabla:
3.8.4.1.8. Datos técnicos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Datos geométricos
El sistema de catenaria 2x25 kV c/a para Líneas de Alta Velocidad deberá cumplir con
las siguientes características geométricas:
FUERZA
SISTEMA
VELOCIDAD (Km/h)
AC
≤ 200
MÁXIMA (N)
300
MÍNIMA (N)
Positiva
AC
> 200
250
Positiva
Tabla 4)
Valores simulados de las fuerzas de contacto entre hilo de contacto y la
pletina del pantógrafo
La fuerza de contacto y la desviación típica sirven para definir la calidad de captación
de corriente. La fuerza de contacto menos 3 desviaciones típicas deberá ser positiva.
Pérdida de contacto
Una alta calidad en la captación de corriente se consigue mediante un contacto
continuo entre la línea aérea de contacto y el pantógrafo. Si se interrumpe este
contacto, aparecen arcos que aumentan el desgaste de la línea de contacto y de las
pletinas de contacto. La frecuencia y duración de los arcos sirve para verificar la
calidad de captación de corriente.
Altura del Hilo de Contacto Nominal:
La altura nominal del Hilo de Contacto respecto al P.R.M. será de 5,30 m y deberá
mantenerse constante en todo su recorrido, con los siguientes valores:
H nominal = 5,30 m
H max = 5,33 m
H min = 5,28 m
NOTA:
+- 1 cm. Por error de medida
+- 1 cm. Por tolerancia de montaje
+- 1 cm. Por tolerancia de la vía
La pendiente máxima entre dos puntos consecutivos será de 0,4 ‰ con un límite de 2
cm entre puntos de apoyo consecutivos.
3.8.4.1.7. Aspectos eléctricos de la catenaria tipo C-350
En cambio de pendiente anterior o posterior a un vano con un pendiente máxima, será
como máximo de 0,2 ‰, es decir, la mitad de la pendiente máxima, con un límite de 1
cm entre puntos de apoyos consecutivos.
La catenaria estudiada cumple con todas las exigencias de las normas CENELEC
para equipar una línea de Alta Velocidad de 1ª Categoría.
En caso de zonas de velocidad menor de 200 Km/h, podrá reducirse la altura del hilo,
siempre con pendientes de menos de 1 ‰.
Esta catenaria permite la circulación de trenes simples de 8,8 MW en llanta (10 MW
eléctricos),
con tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V. y con
intensidades en los conductores inferiores a las recomendadas por el Reglamento de
Líneas de Alta Tensión para las secciones de cables empleadas.
En caso de avería total en una Subestación, bien por avería en la línea de
alimentación o por cualquier otra causa que pudiera afectar a las dos salidas de
ambos transformadores, la catenaria tipo C-350 es capaz de dar servicio a trenes, con
tensiones en pantógrafo superiores a los 19.000 V y, con intensidades medias
cuadráticas por debajo de los valores admitidos por el Reglamento de Líneas Aéreas
de Alta Tensión.
En las estaciones se instalan seccionamientos de lámina de aire para poder aislar las
posibles zonas averiadas sin que afecten al funcionamiento del resto de la instalación.
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Descentramiento del hilo de contacto
•
•
•
Máximo por efecto del viento transversal
Nominal
En agujas y seccionamientos
0.4 m
+/- 0,2 m
+/- 0,3 m
Altura de la catenaria:
•
•
•
•
•
Vía General:
Seccionamientos:
En Agujas:
Zonas neutras
Perfiles con tres ménsulas:
1,40 m
1,40 / 2,30 m
Variable hasta 2,5 m
1,4 / 2,50 m
1,2 /1,8 / 2,30 m
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Vano:
Descentramientos:
Con velocidades de viento de entre 100 y 120 Km/h (sin restricciones), el vano
máximo es de 64 m. De este modo el desplazamiento de la catenaria en el centro del
vano queda por debajo de 15 cm. Los postes se han calculado, teniendo en cuenta la
recomendación de la Norma CENELEC de que los vanos sean menores de 65 m,
para el vano de 64 m y viento de 120 Km/h (sin restricciones).
En determinados casos puntuales puede ser necesario adoptar otras alturas de
catenaria para mantener las distancias eléctricas.
No obstante, la catenaria proyectada puede emplearse con vanos mayores en caso
de necesidad sin perder sus características, por ejemplo en viaductos con distancias
entre pilas de más de 64 metros o menos de 40 m, siendo en esos casos necesario
tener en cuenta la resistencia de los postes e insertar el tipo adecuado.
El vano normal entre apoyos atenderá a:
•
•
•
•
Criterios de descentramiento
Tense radial mínimo y máximo
Desplazamiento lateral máximo producido por el viento
Obstáculos o puntos singulares (pasos superiores, desvíos, etc.)
Número de vanos de un seccionamiento
•
•
≥ 4 (seccionamiento con un eje)
Para vanos inferiores a 55 m 5 vanos
Distancia de colocación de postes entre eje de vía y eje de poste
•
•
Nominal
Mínima
3,35m
3,15m
Variación máxima de longitud entre vanos consecutivos 10 m
Longitud mínima de péndola 0,25 m
•
•
•
En vía General:
En Agujas y Eje de seccionamiento:
Máximo por efecto del viento transversa:
+- 20 cm.
+20 -30 cm
40 cm
Separación mínima de catenarias
•
•
Seccionamiento de compensación
Seccionamiento de lámina de aire
Sistema de mejora de la elasticidad Péndola en Y o falso sustentador.
Compensación mecánica
•
•
•
independientes para el sustentador e hilo de contacto (tipo poleas y
contrapesos)
Relación de compensación del Sustentador relación 1:3
Relación de Compensación del Hilo de contacto relación 1:5
Datos mecánicos
Velocidad del viento
¾
¾
o
o
Altura < 100 m sobre el terreno normal
Altura > 100 m sobre el terreno normal
Zonas de exposición normal
Zonas muy expuestas
Longitud máxima del cantón, entre dos anclajes: 1280 m
Rango de temperaturas ambientales:
Temperatura máxima de los conductores
Margen de temperatura de los equipos
de regulación de tensión mecánica
Desviación de catenaria con el viento:
Elevación del hilo con presión de 150 N de pantógrafo:
Número máximo de apoyos entre anclaje y punto fijo: 15
Datos eléctricos
Longitud general entre punto fijo y anclaje, equipo de compensación: menor de
640 m.
200 mm
450 mm
33 m/s = 120 km/h
37 m/s = 133 km/h
47 m/s = 169 km/h
+50ºC -30ºC
+ 80 ºC
+80ºC -30ºC
< 20 cm
< 7 cm
Tensión nominal de alimentación: 27,5 kV
Frecuencia: 50 Hz
Temperatura máxima en los conductores: 80ºC
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Cuando el terreno no permita el uso del trépano por su mucho contenido en piedras o
por la existencia de roca, se procederá a la instalación de cuatro micropilotes como
base para la fijación de los postes.
Intensidades máximas admisibles:
CONDUCTOR
INTESIDAD ADMISIBLE (A)
Hilo de contacto 150 CuMg
Hilo de contacto con desgaste 20 %
437
350
Sustentador 95 Cu
400
LA-110
LA-180
LA-280
LA-380
303
426
575
712
Intensidades Conductores
En caso de perfiles que deban resistir cargas grandes, como postes de salida de
Subestaciones, perfiles especiales de estación y otros, se emplearán macizos
paralelepipédicos armados.
Cuando los postes se hayan de fijar en viaductos, se instalarán sobre los cáncamos
(esperas) instalados por el constructor del viaducto de acuerdo con las dimensiones
que obren en su poder. En el caso que no estén realizadas por el constructor del
viaducto, se realizarán mediante taladros pasantes alojados en cada uno de ellos,
varillas roscadas debidamente protegidas mediante sellado, y colando herrajes tanto
en la parte inferior como superior del macizo. Todos los materiales serán de acero
galvanizado.
3.8.4.1.9. Datos constructivos de la catenaria tipo C-350 estudiada
Cimentaciones
Los macizos de cimentación para los postes de catenaria serán de hormigón armado
de tipo cilíndrico.
El hormigón a emplear será tipo Hormigón para armar HA-25/B/20/IIa, con los aditivos
necesarios por condiciones especiales (bajas temperaturas) o agresividad del terreno.
Las armaduras serán de acero corrugado para armar, tipo B500S (norma EHE-08).
De la armadura de los macizos sobresaldrán 4 barras que servirán como pernos de
fijación para los postes. Las barras serán del tipo GEWI para permitir la fijación del
poste mediante tuercas. Los pernos estarán protegidos mediante galvanizado en
caliente, de modo que el galvanizado llegue a unos 15 cm como mínimo por debajo
del terreno.
•
En el caso de cimentación de anclaje, los pernos se sustituirán por herrajes de
anclaje adecuados a los tirantes de anclaje.
El tipo de cimentación dependerá del poste a emplear y de las características y de la
capacidad de carga del terreno donde se realice la cimentación.
Estas cimentaciones, en terreno normal se efectuarán con un trépano que perfora el
agujero depositando la tierra en un vehículo que acompaña a la máquina; se colocará
la armadura y se hormigonará.
La fijación de los postes, y el forjado del viaducto o estructura, se formarán a modo de
‘sándwich’ de modo que la fijación del poste o anclaje quede asegurada. Los huecos
sobrantes de los taladros se rellenarán de una pasta sellante adhesiva tipo Sikadur 42
o similar, apta para su uso en intemperie. En caso de que los taladros se ejecuten una
vez protegida la superficie del viaducto por tela asfáltica u otro sistema análogo, se
procederá al sellado del mismo, para evitar filtraciones. El aspecto final será
homogéneo con el resto de la estructura.
Cada cimentación irá provista de una puesta a tierra independiente mediante pica. Se
incluirá un latiguillo de conexión para su unión eléctrica al poste cuando éste se fije.
Para la conexión eléctrica se empleará un cable de cobre de 50 mm2 aislado en pvc
0,6/1 kV para evitar rozaduras. Se fijará a la pica y al poste mediante un terminal
adecuado.
Cuando por las características de la plataforma no sea posible el hincado de la pica
(bolos o pedraplenes, por ejemplo), o la medida de resistencia de difusión de tierra
sea elevada, la puesta a tierra quedará asegurada por un cable colector enterrado
entre la cimentación y la vía, bajo una capa de 25 cm mínimo excavada por una
zanjadora con cuchara de unos 30 cm. El cable será de cobre desnudo de 50 mm2 e
irá conectado a todos los postes de la zona abarcada mediante latiguillos de cable
aislado con PVC 0,6/1 kV de 50 mm2.
Los postes se fijarán a las cimentaciones dejando un espacio entre la parte superior
del macizo y la base del poste, de manera que tras la fijación y nivelado del poste se
rellenará mediante un hormigón pobre y sobre el saliente de los pernos se colocará un
envolvente de plástico.
La fijación de la armadura se realizará mediante la plantilla adecuada.
Página 102
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Cimentación para poste de catenaria
TIPO DE
POSTE
DISTANCIA
ENTRE EJES DE
TALADRADO
(mm)
DIÁMETRO
GEWIS (mm)
MOMENTO QUE
TRASMITE
(kgxm)
TRACCIÓN EN
CADA GEWI (kg)
XB-1AV
500x200
20
5833
5833
XB(L)-2AV
500x200
25
7448
7448
XBC(L)-3AV
500x200
25
8972
8972
XBC(L)-4AV
500x250
32
10566
10566
XBC(L)-5AV
600x300
32
14190
11825
XBC(L)-6AV
600x300
32
16197
13497
XBC(L)-7AV
600x300
40
18786
15655
Anclajes
300x200
16
Dimensiones Esperas Viaductos
Cimentación para anclaje de catenaria
Esperas en viaductos
Las esperas en los viaductos deberán cumplir las siguientes características:
•
•
•
•
•
Detalle Espera en Viaducto
La distancia mínima entre el murete guardabalasto y el murete de canaleta.
Los taladros para los pernos deben ser superiores a 50 mm.
La distancia mínima entre perno y murete guardabalasto debe ser superior a 5
cm.
Los pernos deben estar rectos y paralelos entre ellos.
Comprobar que según el tipo de poste a catenaria a montar los taladros y
pernos (Gewi) deben tener unas características:
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Postes
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Los postes para las catenarias serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado.
Los postes están compuestos por dos perfiles laminados tipo UPN en paralelo unidos
mediante diagonales (postes abiertos) o cerrados con chapa metálica formando un
cajón rectangular (postes cerrados). Los postes cerrados se emplean donde los
postes puedan trabajar a torsión (como es el caso de semiejes y elevaciones en
agujas)
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El uso de postes con caras verticales minimiza en efecto de variación de altura de hilo
de contacto con el giro de la ménsula.
El acabado de los postes será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
Los postes tienen diferentes alturas dependiendo de la aplicación de los mismos. En
general, la altura de los postes es de 8,55m, lo que permite un ligero ángulo en el
tirante.
Para anclajes de una catenaria, para eje de seccionamiento, elevación de una aguja,
acometida a edificios Técnicos y para postes que deban soportar dinteles de pórtico
rígido autosoportados (sin tirantes), la altura de los postes será de 9,45m.
En caso de que los postes deban soportar pórticos rígidos que lleven tirantes o
semipórticos, la altura será de 12,45m de longitud.
En puentes y viaductos se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizado. En casos especiales de
postes a ubicar en gálibo escaso puede recurrirse a perfiles HEB, que deberán ser
calculados expresamente.
Los postes metálicos deben cumplir las siguientes condiciones:
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Deberán estar calculados para soportar todos los esfuerzos a que están
sometidos (catenaria, cable de retorno, feeders, etc).
La base de los postes estará provista de angulares que facilitará su fijación a la
cimentación, poniendo especial atención a la distancia entre taladros, así con la
distancia de estos a los bordes de forma que cumplan la normativa vigente, y
con un coeficiente de seguridad mínimo de 1,75.
La configuración se realizará de forma que se realice la soldadura sin que
queden oquedades en la base del poste, permitiendo por otra parte la
penetración del galvanizado.
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Los postes saldrán de fábrica o taller con los taladros correspondientes a la
fijación de los mismos, a la conexión a la pica de puesta a tierra, a la fijación de
ménsulas y herrajes y un taladro adicional en cada montante para fijar el pin,
bulón o referencia topográfica.
Deberán llevar incorporados letreros de identificación del tipo de poste y en
donde figure su numeración, así como casquillos o bulones para su referencia
topográfica.
Estarán calculados para que su deformación al estar bajo cargas variables no
altere la geometría de la catenaria fuera de los límites admisibles.
La distancia de colocación normal de poste a eje de vía será de 3,35 m. Esta
distancia está prevista para dejar un espacio de 5 cm entre cara de macizo y
canaleta cuando el macizo de cimentación es de 80 cm de diámetro como
máximo. En el caso de que la sección de plataforma no lo permita, deberá
justificarse el gálibo, siendo este superior al de obstáculos.
Dado que algunas cimentaciones pueden ser de 1 m de diámetro, la distancia
eje de poste – eje de vía podrá reducirse hasta 3,25 m, y en ningún caso ser
inferior a 3,20 m.
Los postes llevarán de fábrica todos los taladros necesarios para el montaje de
los equipos y Puesta a Tierra.
Los postes deberán incorporar elementos que impidan el fácil acceso a las
partes altas (en tensión eléctrica).
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
Para el transporte, se utilizarán unos útiles especiales que eviten su roce entre
sí y con otros elementos que puedan dañar la superficie de los mismos.
El anclaje a la cimentación se realizará mediante tuercas roscadas en los
cáncamos, pernos GEWI o varillas roscadas que sobresalen de la cimentación.
Los postes varían según su función y su altura.
Los postes situados en zonas de vandalismo o paso de viajeros contarán con
protección antiescalada, y serán de tipo EHB.
Los postes para acometidas de repetidores, casetas técnicas, calefacción de agujas,
etc. Se ubicarán en el lado opuesto de la canaleta respecto a la vía. Esto facilita las
labores de mantenimiento añadiendo una distancia de seguridad a la normalmente
definida por normativa (3m). Estos postes serán de 8,55m de altura, salvo en el caso
de los edificios técnicos, en los que se emplearán postes de 9,45m de altura para
realizar el cruce de la alimentación sobre las catenarias.
Los postes para pórticos de salida de centros de autotransformación o subestaciones
serán de 12,45 m de altura, para facilitar los cruces y las alimentaciones a las
diferentes catenarias.
En puentes y viaductos, se emplearán los mismos tipos de poste que en vía general,
cambiando únicamente el tipo de cimentación utilizada.
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Los tipos de postes a utilizar serán los siguientes:
DENOMINACIÓN
APLICACIÓN
X-2AV
Poste con una ménsula en vía general
El acabado de los pórticos será pintado con el color corporativo de ADIF. El
recubrimiento se realizará con un recubrimiento de pintura Esmalte Poliuretano
Alifático Brillante (UNE 48274) de color verde RAL-6009 (color corporativo del ADIF),
según UNE EN ISO 12944, ‘Protección de estructuras de acero frente a la corrosión
mediante sistemas de pintura protectores’.
X-3AV
Poste para punto fijo, anclaje de punto fijo, anclaje de un cable, poste para
acometidas (PCA’s, PICV’s, BTS, BTO, CT, Calefacción de Agujas y Alumbrado de
túnel) para P< 100 kVA
Las dimensiones de la viga varían en función de las cargas y de la luz del pórtico. En
los casos en que la deformación del pórtico lo exija, se montarán tirantes.
X-4AV
Poste para eje de seccionamiento o dos catenarias
XL-4AV
Poste para anclaje de una catenaria
XC-4AV
Poste para semieje de seccionamiento o elevación de aguja
X-5AV
Poste para Acometidas (PCA’s, PICV’s,, Calefacción de Agujas) para P ≥ 100 kVA
XC-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja
XL-5AV
Poste para eje de seccionamiento, elevación de aguja, anclaje de una catenaria y
acometidas a edificios técnicos
XCL-5AV
Poste con triple ménsula con semieje de seccionamiento o elevación de aguja y
anclaje de catenaria
XL-7AV
Poste para pórticos rígidos
XL-7AV
Acometidas ATF’s, ATI’s y Subestaciones
Esquema de Pórtico Rígido para 4 vías
Tipo de postes y aplicación
Otros soportes
Ménsulas
Existen:
Las ménsulas que se estudian son del tipo tubular trianguladas, de aleación de
aluminio de 70mm de diámetro y espesor variable en función de los esfuerzos a los
que está sometida.
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Soportes de ménsulas en pórtico rígido para 1 y para dos o tres ménsulas.
Soporte de feeders positivo más negativo en un pórtico rígido.
Pórticos rígidos
Si bien, y siempre que es posible, los postes son independientes, hay puntos en que
no es posible colocar postes en las entrevías y es preciso montar pórticos que
soporten varias vías.
Los pórticos rígidos serán preferiblemente autosoportados. Las ménsulas se
instalarán en dichos pórticos rígidos mediante los soportes adecuados.
Los pórticos a utilizar serán de acero S275JR (UNE EN 10025) galvanizado y deben
cumplir las siguientes condiciones:
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Se calculan en cada caso los esfuerzos y se determina el espesor y también las
dimensiones de los tubos para efectuar el montaje.
Estas ménsulas tienen un diseño que permite la regulación de la posición de la
catenaria tanto en altura como en descentramiento, sin necesidad de sustituir la
ménsula, y únicamente desplazando la posición de alguna de las piezas de
ensamblaje.
Estas ménsulas presentan un dispositivo de regulación del ángulo del brazo sin
necesidad de inclinar el tubo de atirantado. Es una solución sencilla que permite una
gran flexibilidad a la hora de definir las dimensiones de la ménsula, que no se tenía
con la anterior que obligaba en algunos casos a ángulos poco estéticos de los tubos
de atirantado.
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Las ménsulas se componen de:
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Tubo de cuerpo de ménsula.
Tubo de tirante de ménsula.
Tubo de atirantado (Tubo estabilizador).
Tubo diagonal en caso necesario (en semiejes)
Péndola de tubo de atirantado.
Soporte de brazo de atirantado.
Brazo de atirantado.
Aislador de cuerpo de ménsula.
Aislador de tirante de ménsula.
Suspensión.
Grapa de apoyo de sustentador.
Rótula de giro de tirante.
Rótula de tubo de giro de ménsula.
Herrajes y rótulas.
Tornillería.
En el caso de pórticos rígidos, se ha proyectado la instalación de soportes de ménsula
que irán fijados al dintel del pórtico
Las ménsulas deberán cumplir las siguientes exigencias:
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Estar dimensionadas para los esfuerzos de la catenaria de acuerdo con lo
indicado en la última versión de la norma UNE EN-50119.
Sustentar la catenaria, los aisladores y otros equipos asociados (aisladores de
sección, etc.).
Llevar conexiones eléctricas que garanticen la continuidad eléctrica en las
articulaciones, en caso de cortocircuito, y asegurar la equipotencialidad de
todas las partes. Las conexiones llevaran arandelas bimetálicas AL-CU para
evitar pares electroquímicos.
Garantizar el movimiento de los conductores en todas las condiciones
medioambientales de funcionamiento.
Ser regulables para permitir el ajuste final de la altura de la catenaria, así como
de su descentramiento.
No interferir el gálibo cinemático de los vehículos, así como el gálibo de los
pantógrafos susceptibles de circular por la línea.
Todos los tubos de las ménsulas deberán tener el mismo diámetro exterior,
variando su espesor en función de las cargas y esfuerzos.
Sus componentes deben estar protegidos contra la corrosión, y contra las
condiciones medioambientales extremas, para reducir su mantenimiento.
Los tubos del cuerpo y tirante, se fijan al poste o soporte, a través de los
aisladores y de los conjuntos de giro.
Dichos conjuntos de giro son iguales para puntal y tirante, y se fijan
directamente al poste o estructura en caso de ménsula sencilla, o a una cruceta
en caso de doble o triple ménsula.
En el caso de pórticos rígidos, la instalación de las ménsulas se realizará bien
directamente sobre los postes como en vía general, o sobre soportes que irán
fijados al dintel del pórtico.
La distancia de cualquier parte metálica de las ménsulas respecto a los cables
de catenaria deberá ser de al menos 10 cm a fin de evitar roces
Dentro de la ménsula, el conjunto de atirantado deberá cumplir las siguientes
condiciones:
•
Ubicación ménsula con respecto al poste, el hilo de contacto y el sustentador
Cada ménsula se fabrica por separado en función de los parámetros geométricos y de
esfuerzos que exige cada perfil en particular, aunque, el diseño de este tipo de
ménsulas permite un ajuste final de altura y descentramiento una vez montada sin
necesidad de mecanizado adicional.
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La altura del tubo estabilizador de atirantado respecto del hilo de contacto
deberá ser tal, que permita una elevación del hilo de contacto al paso del
pantógrafo de acuerdo con lo indicado en la ETI. norma UNE EN-50119:
o Equipos de atirantado sin limitadores de elevación (2 veces el valor de la
elevación calculada).
o Equipos de atirantado con limitadores de elevación (1,5 veces el valor de la
elevación calculada).
La fijación del tubo estabilizador de atirantado al tubo del cuerpo de ménsula
deberá realizarse mediante rótulas o un sistema similar, en función del cálculo
a realizar.
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El brazo de atirantado llevará péndola antiviento excepto en los casos que se
justifique su no necesidad, en función de los cálculos a realizar.
La forma geométrica del brazo de atirantado deberá ser tal que permita el paso
de los pantógrafos y no sean rozados bajo ninguna circunstancia, incorporando
un limitador de la elevación del hilo de contacto, en el brazo o en su soporte, o
bien elevando el tubo estabilizador de forma adecuada.
Debe ser diseñado para que pueda trabajar en el rango de inclinación máximo
sin que repercuta en el desgaste prematuro de los hilos de contacto.
El diseño del conjunto de atirantado cumplirá con lo indicado en el punto de
“Envolvente dinámica para el paso del pantógrafo” de la ETI del Subsistema
Energía.
La péndola del tubo de atirantado podrá ser bien de cable, o bien rígida con
piezas adecuadas, de acuerdo con los cálculos realizados.
El amarre de la péndola del tubo de atirantado deberá ser independiente de la
grapa de suspensión en caso de catenaria suspendida.
La posición en altura del brazo de atirantado deberá ser tal, que dicho brazo
trabaje como péndola y no gravite sobre el hilo de contacto.
En el diseño de los brazos de atirantado para agujas aéreas, seccionamientos,
zonas neutras de separación de fases, etc. se deberán tener en cuenta además
de las condiciones para los brazos normales, las especiales de estos
equipamientos.
La unión del brazo de atirantado, al soporte del brazo de atirantado, deberá
garantizar la libertad de giro de éste, tanto el movimiento horizontal como el
vertical, mediante rótula cardan, sistema de ojales combinados o similar.
El diseño de los brazos tiene en cuenta la posible elevación del hilo por el paso
del pantógrafo tanto en la catenaria principal, como en la secundaria o segunda
en los casos de agujas y seccionamientos.
Los brazos de atirantado pueden ser rectos, acodados o curvos en función de
la geometría de la catenaria y la presencia de seccionamientos u otras
situaciones singulares
Las suspensiones serán mediante grapa tipo mordaza permitiendo cierto grado de
giro para su instalación en semiejes y otros cambios de dirección.
Las rótulas permitirán el giro de las ménsulas en todo el margen de temperaturas de
funcionamiento.
En el extremo del lado del eje de vía del tubo superior, o tirante se fija la grapa de
suspensión, que soporta el cable sustentador y por tanto el peso de la catenaria.
Entre la grapa y el cable sustentador se intercala una placa bimetálica de cobrealuminio que evita la corrosión debida a la diferente electronegatividad de ambos.
Equipos de compensación
La catenaria a estudiar estará compensada mecánicamente de forma automática de
modo que se mantenga la tensión mecánica de los conductores ante un cambio de las
condiciones medioambientales, principalmente la temperatura.
Esta compensación automática se conseguirá mediante equipos de poleas y
contrapesos.
Los equipos de compensación de las catenarias deberán satisfacer las siguientes
condiciones:
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•
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•
•
•
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Compensación independiente para el sustentador y para el hilo de contacto o
hilos de contacto
Relación de compensación 1:3 para el sustentador y 1:5 para el hilo de
contacto.
Los equipos de compensación se realizarán mediante poleas y contrapesos.
Los equipos de compensación a cielo abierto deberán montarse en el mismo
poste, colocando las poleas una sobre otra a distinta altura pero en vertical y
con distinta separación del poste.
Los equipos de compensación deberán llevar protecciones eficaces para
garantizar la seguridad de las personas, así como sistema antirrobo de pesas.
En cualquier caso, con la protección empleada, se deberá garantizar que, ante
un eventual corte del cable que soporta los contrapesos, la línea aérea de
contacto no caiga al suelo. El sistema deberá tener un rendimiento superior al
95% demostrable mediante los ensayos correspondientes.
Las pesas de los equipos de compensación serán cilíndricas a cielo abierto,
pudiendo ser de hormigón o de fundición dependiendo del número de pesas y
del recorrido.
El recorrido de los contrapesos deberá funcionar correctamente entre todo el
margen de temperatura y para la longitud de semicantón máxima.
Los materiales empleados en los equipos de compensación deberán evitar su
corrosión, debiendo ser los sistemas de fijación de acero S-275 JR (1.0044) según
UNE-EN 10025 galvanizado o similar. Los tubos guía podrán ser de aluminio.
El acabado del acero será galvanizado y pintado en los colores corporativos de ADIF,
al igual que los postes.
El soporte del brazo de atirantado puede llevar incorporado un limitador de altura.
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Deberán emplearse materiales especiales en los elementos de fricción para asegurar
la eficacia de la regulación de tensión. Las condiciones y características del sistema a
este respecto son las siguientes:
RANGO DE TEMPERATURA
Temperatura de operación mínima
Temperatura ambiente máxima
Margen de temperatura de los equipos de
regulación mecánica
Temperatura en posición punto medio
30ºC
50ºC
-30ºC a 80ºC
25ºC
Tabla 4. Rango de temperaturas en equipos de compensación
LONGITUD MÁXIMA DE CANTÓN DE COMPESACIÓN
El cable de retorno se une a cada poste a través de la grapa de suspensión
correspondiente. En el caso de presencia de elementos que exijan alejar el cable de
retorno de la alineación de los postes, se dispone de mensulillas o alargaderas a tal
fin.
Todos los elementos que se encuentren dentro de la zona de catenaria y pantógrafo
expresada en la norma deben estar conectados al sistema de puesta a tierra.
Los pasos superiores deben tener las protecciones correspondientes mediante
obstáculos o viseras que se expresan en la norma. [UNE-EN-50124, 2003]
El sistema de retorno tiene cuatro funciones:
•
•
•
•
Cierre del circuito de corriente que atraviesa al tren
Protección de la instalación
Protección de instalaciones adyacentes
Protección del personal
Será de 1.400m, con un punto fijo en el centro y contrapesos en los extremos.
Será de 700m, con punto fijo en un extremo y contrapesos en el otro. Se adopta una
distancia máxima nominal entre punto fijo y contrapesos de 640 m, que se superará
hasta 700 m en casos excepcionales.
Tabla 5. Longitud máxima de cantón de compensación
La Subestación, que suministra energía al tren y los centros de Autotransformadores
tienen una red de tierras que asegura una resistencia de puesta a tierra muy pequeña.
El transformador de potencia y los autotransformadores, en el sistema 2x25, tienen su
punto medio conectado a esta malla de tierra. Los cables de retorno y los carriles
también se conectan a las tierras de S/E y catenaria.
TIPOLOGÍA DE LOS EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
De este modo la corriente que sale de la S/E retorna a través de carriles y cables de
retorno. Todas las masas de la instalación y de sus proximidades se conectan a esta
malla de tierras creando una plataforma equipotencial que permite las funciones de
protección citada.
Dos equipos independientes para sustentador e hilo de contacto.
Poleas relación 1:3 y 1:5
Pesas de fundición cilíndricas
Rueda tensora en aluminio, herrajes en aluminio y acero galvanizado
Tipología de los equipos de compensación
Retorno de tracción y protecciones
La instalación se protege ante una puesta a tierra accidental, por derivación de un
aislador por ejemplo, conduciendo la corriente de defecto al carril y a la S/E que por
medio de sus disyuntores corta la tensión inmediatamente.
En el sistema de tracción en corriente alterna, el retorno se realiza a través de los
carriles y los conductores de retorno en su mayor parte y en menor medida por tierra.
Cada 450 m el cable de retorno se conectará con el carril de referencia.
Las instalaciones adyacentes, conectadas al mismo circuito equipotencial, se
protegen ante el caso de un contacto accidental con la tensión de la línea,
conduciendo la corriente de defecto a la S/E que corta la tensión.
En el sistema de catenaria estudiado, se incluye un conductor de retorno de tracción
que une todos los postes y herrajes del sistema de catenaria y que periódicamente
está conectado a los carriles de referencia de tracción o retorno.
La protección de personal es más selectiva dado que pueden aparecer tensiones
entre carril y tierra transitoriamente al paso del tren. Para ello, independientemente de
las tierras de S/E y catenaria, cada apoyo de la catenaria va provisto de una pica de
tierra que asegura que a 1m. de distancia del apoyo, el gradiente de tensión desde el
carril al paso del tren queda dentro de los límites marcados por las Normas.
Los conductores del sistema de retorno de tracción están conectados a tierra
mediante las picas de puesta a tierra dispuestas en cada poste de catenaria.
Al tener cada cimentación una puesta a tierra mediante pica se obtiene un buen
contacto del sistema de retorno con tierra, si bien el instalador debe realizar las
pruebas necesarias y poner los medios necesarios en su caso para la mejora de la
tensión de paso y contacto.
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Características de los conductores
Los conductores están diseñados de modo que son capaces de conducir las
corrientes que se originan al paso de los trenes en las condiciones más desfavorables
sin calentamiento excesivo.
Las intensidades medias cuadráticas incluso en casos de funcionamiento degradado,
son inferiores a las admitidas en el Reglamento de Líneas aéreas.
Los conductores empleados son de cobre, bronce o aluminio-acero. Cuando cobre y
aluminio deban conectarse se hará a través de elementos bimetálicos (lámina
bimetálica) que eviten la corrosión electrolítica de los cables.
Las conexiones deberán resistir las corrientes a conducir, así como las de
cortocircuito que instantáneamente pueda circular por ellas, sin fundirse o perder sus
características eléctricas ni mecánicas.
Se ha elegido una sección de péndolas que asegure lo anterior para evitar conexiones
sustentador-hilos de contactos aislados que siempre son causa de puntos duros y
zonas de calentamiento puntual de los conductores.
Las conexiones de feeder a catenaria deben tener la sección equivalente a la suma
de secciones equivalentes de sustentador e hilo de contacto, y las conexiones de
seccionamientos y de paralelismo deben tener secciones equivalentes a las secciones
a conectar.
Se emplearán para conexiones conductores sin tensión mecánica o varillas, que
deberán tener la sujeción necesaria para que su posición esté controlada siempre
ante efectos del viento, de las vibraciones producidas por el tren o por los efectos
mecánicos de los cortocircuitos.
Aisladores
La línea aérea de contacto está formada por conductores desnudos, necesitando
estar aislada de los apoyos y tierra por medio de aisladores que normalmente son:
• Aisladores de porcelana
• Aisladores de vidrio
• Aisladores compuestos. Están formados normalmente por un núcleo de fibra de
vidrio recubierto de una capa de teflón.
• Aisladores de resina epoxi.
• Aisladores de silicona. Al igual que los aisladores compuestos, utilizan un
núcleo de fibra de vidrio recubierto en este caso por silicona.
La sujeción de los aisladores a los apoyos se realiza por medio de herrajes
complementarios.
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Todo aislador debe cumplir una serie de características tales como:
• Rigidez dieléctrica suficiente para la tensión de trabajo.
• Resistencia mecánica adecuada
• Forma adecuada a la posición de trabajo
Para esta línea en particular, los aisladores podrán ser de vidrio, de porcelana o de
composites. En cada uno de los casos los aisladores deberán haber sido probados en
todos los aspectos de acuerdo con cada norma aplicable
Autoválvulas
Si bien en la salida de las Subestaciones debe haber autoválvulas que protejan el
aparellaje y los transformadores de las sobretensiones de origen atmosférico, esta
protección no siempre es suficiente, particularmente en los puntos en que variaciones
bruscas de impedancia o la existencia de zonas aisladas (Caso de las Zonas Neutras)
pueden originar sobretensiones puntuales que podrían dañar la instalación.
Por consiguiente se instalarán autoválvulas de óxidos metálicos, para una tensión de
funcionamiento de 29 kV, en los siguientes puntos del tramo que nos ocupa:
• Catenarias auxiliares de las zonas neutras
• Puntos de puesta en paralelo de ambas vías
• Puntos de conexión de transformadores de Alimentación a Instalaciones
Complementarias.
• Vías de estación que puedan quedar aisladas en algún momento al abrir los
seccionadores.
• En los casos en que coincidan dos de los supuestos anteriores, se utilizará la
protección una sola vez, aunque en todos los casos se montará un pararrayos
para cada vía aunque teóricamente funcionen siempre en paralelo.
3.8.4.1.10.
Equipamientos
Equipamiento en estación
La electrificación de las estaciones, deberá realizarse siguiendo unos criterios tales
como:
•
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•
•
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La altura de la catenaria será variable al existir equipos de agujas aéreas y de
seccionamiento
Ha de haber una independencia mecánica de las catenarias de las vías
generales de las catenarias de las vías secundarias.
Se deberá instalar el mismo tipo de catenaria compensada en todas las vías.
No existirán zonas neutras en las estaciones en las vías generales
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•
Se realizarán las agujas aéreas en función del tipo de aparato de vía y de la
velocidad de circulación por vía desviada
• Se instalarán seccionamientos de lámina de aire a la salida y entrada de las
estaciones en coordinación con el sistema de señalización.
• No se ubicarán postes delante de los edificios de viajeros o en zonas donde
entorpezcan la circulación de viajeros
• No se colocarán tirantes en los postes situados en los andenes (en caso de
que se deban instalar).
• Se instalarán pórticos en las estaciones, cuya configuración dependerá del
número de vías que abarquen.
o para cuatro vías, se instalaran dos pórticos los cuales comparten un
poste común.
o Para dos vías se instalará un pórtico.
Equipamiento en viaductos y puentes
La electrificación en viaductos y puentes deberá realizarse siguiendo unos criterios
tales como:
•
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•
•
•
•
La altura de los hilos de contacto deberá estar entre 5,08-5,30 m
La ubicación de los postes se realizará normalmente sobre los pilares de los
viaductos y puentes, sin afectar la estructura de aquellos.
La colocación de los postes se realizará sobre bases preparadas con ejes
roscados sobre el tablero
No se ubicarán zonas neutras ni seccionamientos en puentes ni en viaductos
debido al difícil acceso en caso de incidencias y / o tareas de mantenimiento
En caso de tener que proyectar anclajes sobre puentes y viaductos, estos se
realizarán con placas montadas sobre el tablero
La longitud de los vanos en viaducto y puente dependerá de si es recto o curva
y de la velocidad del viento.
3.8.4.1.11.
Calefacción de agujas
Para garantizar el buen funcionamiento de los cambios de vía mediante agujas
durante los meses de frío, se deberá instalar un sistema de calefacción con el fin de
evitar que el hielo y/o la nieve dificulten su operatividad.
Esta calefacción se realizará mediante elementos calefactores longitudinales
adosados al propio carril de rodadura a lo largo de los espadines y corazón de los
cambios, así como en las traviesas huecas, a excepción de aquellos cambios con
corazón fijo, que no necesitan calefacción debido a que no tienen movimiento.
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Cada punto de calefacción constará de 1, 2, 3, 4 ó 5 zonas dependiendo de su
envergadura. En los puntos de dos o más zonas se ha codificado cada una de ellas
según su disposición relativa.
• Puntos de dos cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Norte (N)
• Puntos de cuatro cambios:
¾ Zona Sur (S)
¾ Zona Centro Sur (CS)
¾ Zona Centro Norte (CN)
¾ Zona Norte (N)
El funcionamiento de cada una de las zonas a lo largo de los distintos puntos es el
mismo, por tanto, se describirá el funcionamiento de forma general y será de
aplicación a todos los puntos y zonas.
Cada zona dispondrá de su propia acometida desde donde se alimentará el armario
general de mando R0. Desde este armario se tenderán seis líneas independientes en
baja tensión hasta los armarios de distribución, normalmente tres para zona sur y tres
para zona norte. Los armarios de distribución alimentaran directamente a los tubos
calefactores correspondientes.
No está prevista la protección diferencial por tratarse de circuitos conectados entre
fase y tierra, así como por tratarse de circuitos de gran extensión longitudinal de
cableado y que debido a las fugas propias no permitiría una protección de alta
sensibilidad. Por otro lado, cuando este sistema esté en servicio no podrá haber
personal en vía con lo que el riesgo es prácticamente nulo.
Sin embargo, se deberá realizar un análisis de fugas previo a la conexión del sistema
línea por línea, de tal forma que se pueda detectar en cada caso las posibles fugas en
todo el sistema y en función del nivel de estas fugas, determinar si se permite la
conexión o se prohíbe, siendo totalmente regulables estos niveles.
Todo el sistema podrá conectarse mediante cuatro modos:
•
•
•
•
Automático
Manual
Telemando
Remoto
La gestión de todos los procesos que tengan lugar será llevada a cabo por un
autómata instalado en el armario general de control de cada zona y serán indicados
mediante pilotos en el panel de control local instalado en el armario general de
control.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Alimentación
La alimentación al sistema se realizará desde el feeder negativo (-25 kV), a partir de
un centro de transformación compacto.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador motorizado de
acometida al centro de transformación, colocado en poste cercano al centro de
transformación.
Dicho centro de transformación constará de un transformador de 100, 160 o 200 kVA,
según necesidades de la instalación, que estará protegido mediante una celda de
media tensión de aislamiento integral en SF6. El transformador tendrá una salida en
baja tensión que alimentará al cuadro general de control para la alimentación del
sistema.
Desde el secundario del transformador se conectará el armario general de mando R0,
mediante cable aislado bajo tubo de acero. Dicho armario general de mando se
colocará junto al centro de transformación compacto.
3.8.4.1.12.
Suministro de energía a otras instalaciones
El alcance de esta instalación comprende: desde la conexión de catenaria en feeder
negativo hasta los cuadros de baja tensión de las casetas técnicas de BTS, PICV.
Alimentación
El sistema de alimentación para el sistema de señalización y comunicaciones se
estudia mediante un centro de transformación situado en un poste, independiente de
la catenaria, destinado para ese fin, y del tipo X-3AV P < 100 kVA o X-5AV para P >
100 kVA, alimentado desde la catenaria y con una salida en baja tensión. La potencia
del transformador será de 100 kVA para BTS/BTO y de hasta 250 kVA para PCA, con
una salida monofásica a 230 V y 50 Hz.
Se realizará la bajada en baja tensión desde el secundario del transformador
mediante cable aislado de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x240 mm2 hasta el cuadro de baja
tensión para los PCA. Para postes de acometida de BTS/BTO se dispondrán cuadros
de baja tensión con dos salidas de acometida para alimentar a la BTS y BTO
mediante conductores de cable de cobre RV-K 0,6/1kV de 1x70 mm2 y cable de cobre
RV-K 0,6/1kV de 2x185 mm2 respectivamente, discurriendo a través de las
canalizaciones existentes y bajo tubo enterrado en el último tramo, se tenderá la
acometida hasta el cuadro de la correspondiente caseta técnica.
Actualmente ya se encuentran instaladas BTS aunque no están en funcionamiento,
desconociéndose el motivo
3.8.4.2.
Telemando
3.8.4.2.1. Generalidades de la instalación a estudiar
El objetivo principal del sistema de Telemando es garantizar la explotación remota de
una instalación mejorando los niveles de calidad en el servicio conseguidos con una
explotación local de las instalaciones de campo. La ventaja principal del sistema de
control centralizado reside en la disponibilidad de una visión de conjunto de las
instalaciones que facilita su utilización con unos menores requerimientos de personal.
Por otra parte, el disponer de la información centralizada en un único punto abre las
puertas a un procesamiento de dicha información con el fin de obtener nuevos
servicios.
El sistema de Telemando tiene por lo tanto dos responsabilidades principales:
• Control de los elementos susceptibles de ser maniobrados de forma remota.
• Monitorización de los estados de los elementos que se desee se reflejen en el
centro de control para realizar una visualización remota de los mismos.
Desde catenaria y mediante cable se conectará un seccionador, manual en BTS/BTO
y motorizado en los PCA, de acometida al centro de transformación colocado en poste
cercano al emplazamiento a alimentar.
Para alimentar el transformador se tomará tensión monofásica del feeder negativo (25 kV) a través de una alimentación de cobre desnudo hasta el primario del
transformador ubicado en un poste independiente de catenaria. Se instalará una
autoválvula y un fusible en cabeza de poste para realizar la conexión desde el feeder
hacia el transformador para proteger la instalación.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Entre las funcionalidades del Telemando de Energía podríamos destacar aquellas
propias de un sistema de adquisición en tiempo real como Listas de Alarmas,
Eventos, Curvas de tendencia, Curva instantánea, Históricos, Control de accesos,
Ejecución de mandos, Bloqueos, Inhibición de alarmas, Sincronización, etc. y otras
más específicas como son:
•
•
•
•
Integración con el CRC (Centro de Regulación y Control). El sistema de
integración en tiempo real del Centro de Control de Operaciones va a ser el
encargado de intercambiar información de tiempo real con el resto de sistemas
del Centro de Regulación y Control, de forma que el Telemando de Energía
integre cierta información de otros sistemas y a su vez otros sistemas integren
información del Telemando de Energía, permitiendo que las distintas técnicas
puedan emplear la información adquirida por otros sistemas para sus procesos
lógicos. Por otra parte, la exportación de información permitirá que una
aplicación externa de integración de información represente una visión
resumida de conjunto de las instalaciones. Desde el punto de vista de las
aplicaciones nativas, estas podrán coexistir dentro de los puestos TEG y ser
invocadas desde una aplicación central que organice el conjunto de aplicativos.
Aplicación de Simulación y Aprendizaje que servirá como base para el
explotador a la hora de decidir acerca de normativa videográfica, definición de
menús de usuario, funcionalidades específicas, etc. También será utilizada
como puesto de formación para los técnicos de explotación y gestión del
Telemando de energía, analizando situaciones pasadas reales o supuestos de
incidencias diversas y por ultimo servirá para ensayar y verificar el correcto
funcionamiento de nuevas versiones o nuevas funcionalidades del Telemando
de energía, previamente a su puesta en funcionamiento
Aplicación de Reconstrucción de Eventos que está constituida por una serie de
módulos cuya función será la de reproducir cualquier acontecimiento pasado
del servidor de tiempo real que haya sido previamente almacenado
adecuadamente. La reproducción será secuencial a velocidad variable
determinada por el usuario, siendo el punto de inicio en el tiempo también
seleccionado por el usuario.
Aplicación de Monitorización Remota que debe permitir realizar operaciones de
monitorización del sistema (exclusivamente visualización, en ningún momento
se permitirá la ejecución de mandos a campo, de reconocimiento de alarmas o
de consulta de eventos históricos). El acceso remoto será posible desde
cualquier plataforma de la red de la red de tiempo cuasi real que cumpla con
los requisitos definidos para ello.
o Aplicación de Telemedida de Energía que se encargará de Analizar los
flujos de Energía y la Calidad del Suministro de la misma.
o Sistema de mantenimiento que se organiza en un centro de trabajo
compuesto por un servidor de mantenimiento y dos puestos de
mantenimiento. El servidor de mantenimiento estará conectado a la WAN,
en la que tendrá conectividad con los otros centros de mantenimiento que
existan y con los centros de control, y a su vez a la red local de
mantenimiento que le conecta a los dos puestos de mantenimiento
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Componentes del sistema
Elementos que componen el sistema de telemando a nivel genérico
•
•
•
•
•
•
Nodos de campos (NC) de tres tipos:
o Tipo A: Nodo de Campo para conexión de RL-CA exclusivamente. Se
instala un PLO para operar todos los EF-CA de la RL-CA conectada.
o Tipo B: Nodo de Campo para conexión de RL-CO exclusivamente. Se
instala un PLO para operar un EF-CO.
o Tipo C: Nodo de Campo para conexión de RL-CO y RL-CA. Se instala un
PLO para operar todos los EF-CA y EF-CO de las RL-CA y RL-CO
conectadas.
Puestos Locales de Operación (PLO), que serán instalados en los Nodos de
Campo donde se controlen Redes Locales de Consumidores (RL-CO), siendo
en nuestro caso en Casetas Técnicas (PBL´s, PICV´s).
Redes locales de consumidores (RL-CO) construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica para los Edificios Técnicos y cableadas
directamente para el resto de instalaciones.
Redes locales de catenaria (RL-CA), construidas con topología de anillo
basada en cables de fibra óptica multimodo
Equipos finales de consumidores (EF-CO)
Equipos finales de catenaria (EF-CA)
Situación actual
Actualmente existen tres nodos de campo (NC), situados en el Centro de
Autotransformación (Tardienta 58+700) en la Centro de Autotransformación (Vicien
68+150) y en el Centro de Autotransformación (Huesca 78+600).
Con el estudio que se está realizando de cuatro nuevas alternativas de trazado, será
necesario realizar una serie de trabajos en función de la ubicación de los CENTROS
DE Autotransformación actuales respecto a las alternativas de trazado.
•
En el lugar donde existe paralelismo entre la vía actual y la alternativa 4
en la zona donde hay instalado un Centro de Autotransformación
actualmente. Será necesario proceder a ampliar los PLO instalado en el
interior del Centro de Autotransformación correspondiente, para poder dar
servicio a los nuevos seccionadores que será necesario instalar.
Esta ampliación constará de nuevo equipamiento para control de
seccionadores, nuevas canalizaciones y ampliación de las RL-CO / RL- CA
para dar servicio a los nuevos EF-CA y EF-CO.
Se deberá realizar una simulación para determinar la ubicación y el número de
Centros de Autotransformación a instalar.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
3.8.4.3.
Actuaciones en la alternativa 4 (velocidad 220 km/h)
El trazado de las diferentes alternativas provoca en la catenaria de la vía de ancho
mixto actualmente instalada, una serie de afecciones, esto es debido al paralelismo
que aparece entre la plataforma existente y la plataforma de la alternativa.
Estas afecciones se resuelven procediendo al cambio de lado en la instalación de los
postes de catenaria.
Será necesario proceder al montaje de postes, con todo su equipamiento al otro lado
de la vía, sitos en oposición a los postes existente.
3.8.4.3.1. Afección de la alternativa 4 a la catenaria de ancho mixto
Descripción de la afección que aparece:
•
•
•
•
Desde el inicio P.K. 0+000 hasta el P.K. 6+060, sólo hay trazado de la
alternativa 4. No se afecta a la vía mixta actual.
Desde el P.K. 6+060 hasta el 11+700, existirá un paralelismo entre ambas
plataformas. Cada vía irá con su equipamiento correspondiente.
Desde el P.K. 11+700 hasta el 13+500 sólo hay trazado de la alternativa 4. No
afecta a la vía mixta actual.
Desde el P.K. 13+500 hasta el final ( estación de Huesca), se realizará:
o montaje de los postes de la alternativa 4 a mano derecha en sentido
creciente de kilometraje,
o montaje de los postes sitos en oposición a los postes existentes en la
plataforma de ancho mixto.
3.8.4.3.2. Alimentación del sistema a la alternativa 4
Ampliar Centro de Autotransformación existente
Se instalarán tres nuevos seccionadores en postes de catenaria de la alternativa 4,
para mantener de nivel de tensión en la catenaria diseñada para esta alternativa.
Un nuevo seccionador estará conectado al centro de autotransformación existente de
Tardienta situado en el P.K. 0+000 y deberá ser telemandado, otro centro de
autotransformación será el de Vicién situado en el P.K. 9+500 y deberá ser
telemandado, otro estará situado en el P.K. 19+800 será el centro de
autotransformación de Huesca y deberá ser telemandado
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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APÉNDICE Nº 1. DIMENSIONAMIENTO ELECTRICO
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
ÍNDICE
1. ANTECEDENTES. OBJETO DEL ESTUDIO ............................................................................... 1 2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SOFTWARE UTILIZADO ......................................................... 1 2.1 MÓDULO DE CÁLCULO DE IMPEDANCIAS ........................................................................ 2 2.2 MODULO DE GENERACIÓN DE LA MALLA DE EXPLOTACIÓN ........................................ 2 2.3 MÓDULO DE CÁLCULO ELÉCTRICO ................................................................................... 3 3. CONDICIONES DE DISEÑO PARA LA SIMULACIÓN................................................................ 4 4. CÁLCULOS ELÉCTRICOS........................................................................................................... 5 5. 6. 7. 4.1 DETERMINACIÓN DE LOS CONDUCTORES REQUERIDOS ............................................. 5 4.2 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO .......................................................................................... 5 CARACTERÍSTICAS DE LA CATENARIA, TRENES Y SE – CAT ............................................. 6 5.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS CATENARIAS UTILIZADAS................................................... 6 5.2 TREN SIMPLE (REGENERATIVO) ........................................................................................ 6 5.3 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE SE Y CAT ................................................................ 7 DESCRIPCION DEL TRAMO A ESTUDIO ................................................................................... 7 6.1 ESTACIONES ......................................................................................................................... 8 6.2 SUBESTACIONES: ................................................................................................................. 8 6.3 CENTROS DE AUTOTRANSFORMACIÓN: .......................................................................... 8 RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES ................................................................................... 9 7.1 IMPEDANCIA DE LA CATENARIA ......................................................................................... 9 7.2 SIMULACION ESCENARIO 1. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 1 ..................................... 10 7.2.1 Vía Existente ................................................................................................................. 10 7.2.2 Vía alternativa 1 ............................................................................................................ 12 7.3 7.3.1 Vía Existente ................................................................................................................. 13 7.3.2 Vía alternativa 2 ............................................................................................................ 15 7.4 ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
SIMULACION ESCENARIO 3. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 3 ..................................... 16 7.4.1 Vía Existente ................................................................................................................. 16 7.4.2 Vía alternativa 3 ............................................................................................................ 18 7.5 8. SIMULACION ESCENARIO 2. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 2 ..................................... 13 SIMULACION ESCENARIO 4. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 4 ..................................... 19 7.5.1 Vía Existente ................................................................................................................. 19 7.5.2 Vía alternativa 4 ............................................................................................................ 21 CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 23 ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
1.
2.
ANTECEDENTES. OBJETO DEL ESTUDIO
El tramo ferroviario objeto del presente proyecto es la línea de Alta Velocidad
Tardienta – Huesca.
Para dimensionar las instalaciones de suministro de energía eléctrica a la tracción, se
plantea la necesidad de realizar el presente Estudio de Dimensionamiento Eléctrico
basado en la simulación informática de la solución adoptada para sistema objeto del
presente estudio informativo, integrado en la red completa de tracción.
Por lo tanto, el objeto del presente documento es exponer los cálculos eléctricos
realizados a fin de determinar si la solución adoptada (ubicación de subestaciones y
centros asociados, sección de conductores y potencia del grupo de transformadores)
cumple con las condiciones de diseño, en cuanto a nivel de tensión entre pantógrafo y
carril y potencia demandada en los transformadores, para la explotación prevista para
dicha línea e impuesta por el Administrador de Infraestructuras Ferroviarias (ADIF).
Dicha explotación consiste en condiciones normales y a propuesta del ADIF en un
tráfico máximo de 3 trenes el tramo objeto de este estudio y con unidades de tracción
eléctrica tipo S-103 (normalizada por ADIF) en composición simple.
Para el desarrollo de la simulación se ha utilizado el programa IDOM-REPS,
desarrollado por IDOM para la simulación de líneas ferroviarias alimentadas en
corriente alterna, cuya fiabilidad está comprobada en estudios similares realizados.
A partir de estas simulaciones se comprobará que los conductores soportan las
temperaturas máximas admisibles según el material del conductor empleado en la
línea aérea de contacto viene marcada en la norma CENELEC EN 50.119 anexo B,
tabla B.1.
Material
Normal y de alta resistencia con alta conductividad
Aleación plata y cobre
Aleación cadmio y cobre
Temperatura Máxima
80 ºC
100 ºC
80 ºC
El método más eficaz para comprobar que un conductor pueda soportar determinadas
sobrecargas puntuales es realizar un cálculo térmico y comprobar que en ningún caso
se supera la temperatura máxima admisible.
El objeto de ese estudio es determinar mediante un cálculo térmico si los conductores
que forman el sistema de la línea aérea de contacto alcanzan temperaturas
superiores a las permitidas y en que zonas se alcanzan.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SOFTWARE UTILIZADO
El software utilizado se compone de cuatro módulos de cálculo interrelacionados:
•
•
•
•
•
Módulo de cálculo de impedancias
Módulo generación de la malla de explotación
Módulo de cálculo eléctrico
Módulo de cálculo de perturbaciones sobre líneas paralelas
Modulo de cálculo térmico
Los cálculos eléctricos se realizan sobre un sistema completo, de seis circuitos y doce
conductores:
1. Circuito Positivo o Catenaria de Vía 1, compuesto por el hilo de contacto, el
sustentador y el feeder positivo, en caso de haberlo de Vía 1.
2. Circuito Negativo de Vía 1, compuesto por el feeder negativo de Vía 1.
3. Circuito Positivo o Catenaria de Vía 2, compuesto por el hilo de contacto, el
sustentador y el feeder positivo, en caso de haberlo de Vía 2.
4. Circuito Negativo de Vía 2, compuesto por el feeder negativo de Vía 2.
5. Circuito de Retorno de Vía 1, compuesto por el conductor de Retorno y el carril
exterior de Vía 1.
6. Circuito de Retorno de Vía 2, compuesto por el conductor de Retorno y el carril
exterior de Vía 2.
Se pueden definir distintos sistemas con número distinto de conductores
(alimentaciones 1x25, ó alimentaciones 2x25) en distintos tramos, así como distintas
configuraciones en distintos subtramos. Las distintas configuraciones pueden ser
tanto cambios en la disposición geométrica de los conductores (posición, secciones...)
como la inexistencia de los mismos (tramos sin feeder positivo).
La discretización en el espacio y en el tiempo se genera automáticamente, siendo
ajustable por el usuario. La discretización en el espacio (malla de cálculo eléctrico) se
ajusta automáticamente en cada tramo, con la finalidad de que coincida con los
puntos kilométricos de especial relevancia eléctrica, como son las posiciones de
Subestaciones y Autotransformadores. Los tiempos discretos utilizados en las
simulaciones realizadas son a intervalos de 2 segundos mientras que los nodos de
cálculo en el espacio, de longitud variable, se sitúan en 200 m (aprox.).
En los apartados siguientes se describen las características esenciales de los
distintos módulos.
Página 1
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
2.1
MÓDULO DE CÁLCULO DE IMPEDANCIAS
A partir de la configuración geométrica de los conductores genera las matrices de
impedancias (admitancias) necesarias para el cálculo eléctrico. El módulo admite un
máximo de 12 conductores, y los agrupa en 6 circuitos, como se ha descrito en el
apartado anterior. La agrupación de los conductores en paralelo se realiza mediante
la hipótesis que están unidos en paralelo a intervalos relativamente cortos. Se
considera la influencia de tierra en los acoplamientos entre conductores mediante la
resistividad del terreno.
Las características de disposición de conductores son:
•
•
•
•
2.2
MODULO DE GENERACIÓN DE LA MALLA DE EXPLOTACIÓN
En primer lugar el módulo genera un recorrido (en cada sentido) del trayecto a
simular. La generación se realiza integrando la ecuación de movimiento, en la que
intervienen:
Las características del tren: Masa, Curva de tracción, Resistencia al avance (rodadura
y fricción aerodinámica) tanto en espacio abierto como en túnel, si es el caso.
Las características de la vía: Pendiente, Presencia de curvas (radio de la curva), o
Presencia de túneles. Restricciones de velocidad (velocidad máxima autorizada para
el tramo). Presencia de estaciones.
Resistencia eléctrica a la temperatura de cálculo
Reactancia interna del conductor
Radio del conductor (o su radio equivalente)
Coordenadas (X,Y) del centro del conductor respecto a la superficie de
rodadura del carril (Y), y respecto el eje de plataforma (X)
De forma análoga, un submódulo permite la introducción de las coordenadas de
situación y las características de conductores de vías paralelas. Así se obtienen las
matrices de impedancias correspondientes al conjunto formado por el sistema propio
y el paralelo perturbado que se utilizarán en el módulo de perturbaciones inducidas.
Como el módulo de cálculo permite definir distintos tramos con distintas
configuraciones de catenaria, se necesitan generar los cálculos de impedancia para
cada tipo de catenaria utilizada y para cada combinación de catenaria y sistema de
conductores perturbados. En todos los casos se ha considerado una resistividad del
terreno de Ω = 250 Ω•m
En el tramo objeto de simulación existe solo una configuración de catenaria de 2x25
sin feeder positivo.
Para los sistemas 2x25 el módulo calcula la matriz de impedancias de los doce
conductores, sus seis circuitos equivalentes, y la de dos circuitos equivalentes
(Positivo y Negativo). Este último valor con la finalidad de comparación con los
valores realmente obtenidos mediante el ensayo de cortocircuito lejano.
Para los sistemas 1x25 el módulo calcula la matriz de impedancia de conductores,
que pueden ser 10 si hay feeder positivo, u 8 si no lo hay, y la de los dos circuitos
equivalentes (Vía 1 y Vía 2) correspondientes a la agrupación de los conductores.
Para la verificación posterior, mediante ensayo de cortocircuito lejano, se obtiene el
equivalente bifilar (impedancia única).
Página 2
Para el tren se considera una característica de tracción general correspondiente a un
accionamiento tipo inducción vectorial, como el mostrado en la siguiente figura:
El tren puede desarrollar una tracción máxima que decrece linealmente con la
velocidad desde velocidad nula hasta una velocidad “base” Vb. Por encima de esta
velocidad puede desarrollar una tracción máxima decreciente, limitada a mantener la
potencia constante, hasta la velocidad máxima del tren.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Una vez determinado el esfuerzo tractor necesario en cada instante, y sin superar el
esfuerzo máximo, se obtiene la potencia eléctrica absorbida por el tren en ese
instante. La potencia eléctrica de catenaria invertida en tracción es el producto del
esfuerzo tractor en llanta por la velocidad incrementado por el cociente del
rendimiento de tracción, que considera las perdidas de fricción mecánica, del motor y
del convertidor estático que lo gobierna. Si a esta potencia le sumamos la de los
consumos auxiliares del tren (considerados constantes), se obtiene la potencia
(activa) en catenaria.
En caso de esfuerzo negativo (frenada), se supone que la curva de esfuerzo tractor se
mantiene inalterado (con el signo negativo). En la situación real, si la red no es
receptiva a la potencia de frenado regenerada por el tren, la tensión de la catenaria se
eleva y el tren deja el frenado regenerativo para pasar al frenado disipativo
convencional, bien sea eléctrico (resistencia), o mecánico. Esta posibilidad no se
contempla para poder desacoplar la simulación de movimiento del tren de la
simulación eléctrica. Como consecuencia, pueden simularse situaciones “no reales”
con tensiones de catenaria elevadas. Como en el caso de tracción, la potencia
eléctrica en catenaria proveniente del frenado será la potencia mecánica de frenado,
en este caso multiplicada por el rendimiento de regeneración, que tiene en cuenta las
mismas pérdidas que en el caso de tracción.
La resistencia al avance se modela mediante un polinomio de segunda grado de la
velocidad. Los coeficientes del polinomio varían en función de si la circulación se
realiza en terreno abierto o en túnel. En circulación por interior de túneles la
resistencia es mayor que en terreno abierto.
La pendiente del trazado exige un mayor o menor esfuerzo tractor, pudiendo ser
negativo (frenada). Por contra la fricción equivalente de la curva equivale a una
pendiente siempre positiva, inversamente proporcional al radio de curvatura.
En caso de presencia de estaciones en el recorrido, todos los trenes efectúan una
parada de 90 segundos. La velocidad se restringe en cada tramo a la velocidad
máxima autorizada (de diseño) del tramo. Los cambios de velocidad, bien sea por
cambio de velocidad máxima, como para la entrada/salida de estación se realizan con
aceleración constante o aceleración de confort. Valor ajustable, con valores habituales
entre 0,6 y 1,2 m/s2.
La ecuación de movimiento calcula si el tren puede seguir la consigna de velocidad
impuesta. En caso afirmativo calcula la potencia necesaria. En caso negativo, realiza
el máximo esfuerzo tractor y calcula la nueva velocidad adquirida. En caso de
frenada, siempre cumple con la velocidad impuesta, puesto que donde no llegue el
freno de regeneración llegará el disipativo, o el mecánico.
Si se quieren considerar trenes sin frenado regenerativo basta con imponer un
rendimiento nulo de regeneración.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Una vez determinados los recorridos en cada sentido, se envían trenes en cada
dirección a un intervalo de tiempo fijo, hasta alcanzar el régimen estacionario. Se
generan dos mallas de explotación, con dos intervalos (en principio distintos) para el
funcionamiento en modo normal y el funcionamiento en modo degradado
(indisposición de subestaciones). En general, en modo degradado las solicitaciones
sobre los tramos que se alimentan desde subestaciones adyacentes, así como las
propias subestaciones adyacentes sufren un incremento de demanda de potencia.
Como en muchas ocasiones este incremento de demanda no es asumible con el
intervalo normal de funcionamiento, se facilita el ajuste del intervalo mínimo necesario
en situación de gradada ensayando distintos intervalos, y analizando las tensiones y
potencias obtenidos.
2.3
MÓDULO DE CÁLCULO ELÉCTRICO
Debido al uso de convertidores estáticos de energía (electrónica de potencia) en los
accionamientos de los trenes, se modela su comportamiento como de potencia
constante. Es decir, la potencia necesaria en cada instante es absorbida de la
catenaria con independencia de la tensión presente. Así la intensidad absorbida será
menor con tensiones de catenaria elevadas que con tensiones de catenaria bajas.
Nótese que este comportamiento, tanto en la realidad, como especialmente en la
simulación, puede llevar a situaciones de “colapso” de tensión. Si las caídas de
tensión del sistema son excesivas (por exceso de demanda de potencia, o por exceso
de impedancia), la intensidad crece, con lo que las caídas aumentan, la tensión es
menor, la intensidad crece más hasta el colapso, o tensión exageradamente pequeña.
Según la tipología de tren a utilizar, sus características eléctricas son las siguientes:
•
Para pasar de la potencia activa demandada por los trenes simples en cada
instante y cada tramo a potencia aparente (activa y reactiva) se supone un
factor de potencia constante y cercano a la unidad (0,98 en nuestro caso). Se
supone que no hay distorsión armónica, de forma que para una potencia activa
máxima de tren de 10 MW la potencia aparente es de 10,2 MVA y la reactiva
de 2,03 MVar.
La malla eléctrica que se calcula asume que los circuitos positivos, los negativos y los
de retorno de ambas vías se unen sistemáticamente en cada posición de
autotransformador y subestaciones. El circuito de retorno se pone a tierra en cada
posición de subestación y autotransformador. También longitudinalmente en cada
apoyo de catenaria. En particular cada 55m de promedio en el ámbito del proyecto.
Las puestas a tierra longitudinales se realizan a intervalos menores que la malla de
cálculo, por lo que se modelizan como puestas a tierra distribuidas, que la malla
concentra en los nodos de cálculo.
El programa permite definir cargas puntuales en P.k. concretos con la finalidad de
simular trenes parados en las estaciones o servicios auxiliares. En los consumos
puntuales el factor de potencia es el del tren.
Página 3
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El módulo prevé dos posibles tipos de cálculo:
•
•
Funcionamiento en modo normal, intervalo entre trenes normal.
Funcionamiento en modo degradado, intervalo entre trenes degradado.
El cálculo en funcionamiento normal se realiza siempre. El cálculo en funcionamiento
degradado se realiza según el número de escenarios dispuestos por el usuario. En
cada escenario degradado se indisponen una/s subestaciones. Si se indispone más
de una subestación, por supuesto, que no sean adyacentes, se calculan varias
indisposiciones simultáneamente en el mismo escenario. En el estudio que nos ocupa
no se realizará funcionamiento en modo degradado al disponer de solo una
subestación.
3.
CONDICIONES DE DISEÑO PARA LA SIMULACIÓN
Las condiciones para este estudio de potencia vienen impuestas por la normativa:
•
•
EN – 50163 “Aplicaciones ferroviarias. Tensiones de alimentación de las redes
de tracción” que, junto a otros conceptos, define la tensión nominal como la
declarada para un sistema y que en este caso es de 25 KV.
EN – 50388 “Aplicaciones ferroviarias. Alimentación eléctrica y material
rodante. Criterios para la coordinación entre sistemas de alimentación
(subestaciones) y el material rodante para alcanzar la interoperabilidad” en la
que se define la tensión útil media de la que se dan una serie de valores
recomendados en pantógrafo.
Los resultados obtenidos son esencialmente los mismos en los dos tipos de cálculo:
•
•
•
•
•
Tensiones máximas, mínima y media en catenaria.
Tensiones máximas y medias, del circuito de retorno, de paso y de contacto
Intensidades (valor eficaz) en conductores
Intensidades (valor eficaz) en circuitos
Intensidades a tierra de las p.a.t. del circuito de retorno
En el funcionamiento normal, además se incluyen:
•
•
Página 4
Intensidades de cortocircuito en caso de cortocircuito Catenaria-Retorno en
cada posición de SE, de AT, y a mitad distancia entre AT y AT o SE y AT
Tensiones máximas de retorno, de paso y de contacto en los defectos
anteriormente descritos
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
4.
CÁLCULOS ELÉCTRICOS
4.1
DETERMINACIÓN DE LOS CONDUCTORES REQUERIDOS
En este apartado se proponen los conductores a utilizar así como los cálculos
justificativos de cada uno de ellos, que nos permiten determinar la composición de la
catenaria.
La configuración de catenaria debe ser capaz de transmitir las cargas requeridas para
la correcta circulación de los trenes según las condiciones de funcionamiento que se
proponen.
Por tanto, se hace necesario definir correctamente cada uno de los conductores que
forman la catenaria a lo largo del tramo estudiado y verificar que cumplen los objetivos
requeridos.
CASOS CONSIDERADOS
A la hora de seleccionar la catenaria se debe de tener en cuenta una situación:
•
Situación sin fallo en las subestaciones, en la cual cada tramo correspondiente
esta alimentado por las subestaciones contiguas.
SITUACIÓN SIN FALLO DE SUBESTACIONES:
En este caso se considera que las subestaciones están operando en situación normal
y, por tanto, alimentan desde su posición hasta las zonas neutras o finales de línea
que se encuentren a cada uno de sus lados.
Siguiendo las recomendaciones de UIC para líneas de 1ª categoría, se han realizado
las simulaciones considerando el tipo de tren de 8,8 MW y que circulan con una
frecuencia de seis minutos entre ellos y con circulaciones en los dos sentidos.
•
Tren simple: El tipo de tren considerado, con una potencia en llanta de 8,8 MW,
un consumo interno de servicios auxiliares de 1000 KW y una velocidad
máxima de 350 Km/h, con rendimiento de los motores del 95,65%, que es más
desfavorable que el impuesto por la Norma (7500 KW.)
Con estas consideraciones se han realizado los cálculos en el tramo a estudiar.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
4.2
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
Para la realización de los cálculos eléctricos se ha empleado el programa de
simulación eléctrico denominado IDOM REPS desarrollado en colaboración con el
Centro CITCEA-UPC.
Dentro de este programa de simulación se emplearan los módulos descritos en el
apartado anterior.
•
•
•
Módulo de Simulación de Tráfico: encargado de determinar la posición y los
consumos de cada uno de los trenes en cada instante.
Módulo de Simulación de Parámetros en Línea o Módulo de Cálculo de
Impedancias: determina las matrices de impedancia serie y paralelo por unidad
de longitud de conductores físicos y de conductores equivalentes.
Módulo de Simulación Eléctrica de Catenaria o Cálculo Eléctrico: calcula el
conjunto de magnitudes eléctricas (tensiones, corrientes y flujos de potencia)
de cada uno de los sectores para cada uno de los escenarios de tráfico
simulados. Además, en un segundo paso, determina las magnitudes medias
(corrientes medias cuadráticas por los conductores físicos y potencias medias
por los transformadores y autotransformadores) mediante el cálculo de medias
móviles.
En la configuración de la catenaria la composición de cables conductores que forman
los grupos de tensiones, son .los grupos de los conductores de negativo y retorno.
El procedimiento de cálculo ha consistido en la simulación de las distintas
configuraciones de catenaria hasta alcanzar una determinada y contrastar su validez.
Para admitir como válida dicha configuración de catenaria se han considerado tanto
las tensiones que aparecen a lo largo de la catenaria y que son las que van leyendo
los trenes, como las intensidades que circulan por cada uno de los conductores que la
forman.
ESTUDIO DE TENSIONES
Se ha elegido cada configuración de modo que, para las circulaciones de trenes
considerados, en ningún instante la tensión se encuentre por debajo de los valores
admisibles en ningún punto del trayecto considerado.
Se ha de destacar que en el cálculo no se considera un tren aislado, sino que se
consideran todos los trenes presentes en todo el tramo correspondiente a cada
subestación.
Página 5
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
ESTUDIO DE INTENSIDADES
Una vez admitida la configuración de catenaria para tensiones se comprueba que los
conductores considerados no conduzcan una intensidad superior a los valores
admisibles para cada uno de ellos.
En el caso de superar los valores admisibles, se repite la simulación considerando
una configuración de catenaria en la que se cambia el conductor afectado por otro
cuya sección sea mayor y por tanto mayor será la intensidad que pueda conducir.
5.
CARACTERÍSTICAS DE LA CATENARIA, TRENES Y SE – CAT
5.1
CARACTERÍSTICAS DE LAS CATENARIAS UTILIZADAS
Existe solo un tipo de catenaria a utilizar en el proyecto: 2x25, sin feeder positivo. Sus
características se detallan a continuación:
Características de los conductores del tramo 2x25 sin Feeder positivo
Tipo
r(m)
X(m)
Y(m)
R(Ω/km)
Xi(Ω/km)
Contacto
150CuMg
0.17928
0.01571
0.00725
02.5500
05.3000
Sustentador
95Cu
0.20677
0.01571
0.00648
02.5500
06.7000
FeederLA280
0.13397
0.01571
0.01090
06.6500
06.8500
Retorno
LA110
0.34401
0.01571
0.00700
05.7500
05.4000
Carril
UIC
0.02488
0.15000
0.05000
03.0500
00.0500
VALORES ADMISIBLES DE TENSIONES
Según las recomendaciones seguidas por la UIC, las tensiones de funcionamiento
para una línea de 25 kV han de estar comprendidas entre 27.5 kV de máxima y 19 kv
de mínima.
TENSIÓN (KV)
Tensión mínima no permanente (duración<2min)
17,5
Tensión mínima permanente
Tensión nominal
Tensión máxima permanente
Tensión máxima no permanente (duración<5min)
19,0
25,0
27,5
29,0
Para todas las configuraciones las características de las puestas a tierra en postes:
•
•
•
5.2
Resistencia de p.a.t. de 50 Ω cada 55 m.(4950 Ω•m)
Ratio de coeficientes contacto/resistencia (UNESA) = 0.195
Ratio de coeficientes paso/resistencia (UNESA) = 0.195
TREN SIMPLE (REGENERATIVO)
VALORES ADMISIBLES DE INTENSIDADES
Las intensidades admisibles en régimen permanente consideradas para cada uno de
los conductores empleados son las obtenidas siguiendo los criterios indicados en el
Artículo 22, densidad de corriente en los conductores, del Reglamento de Alta
Tensión, en función de la composición y sección del conductor.
Los valores son indicados en la tabla siguiente:
Los trenes utilizados en las simulaciones tienen las siguientes características:
Curva de tracción máxima y resistencia al avance:
Traccion maxima y Resistencia al avance
300
Traccion max
Res. avance max
Res. avance max tunel
250
Hilo de contacto 150 CuMg
Sustentador 95 Cu
LA-110
LA-180
LA-280
LA-380
INTENSIDAD ADMISIBLE (A)
437
400
303
426
575
712
kN
200
CONDUCTOR
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
250
300
350
km/h
Potencia maxima en pantografo
10
MW
8
6
4
2
0
0
50
100
150
200
km/h
Página 6
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Potencia máxima en llanta Px = 8,8 MW (Unidad simple)
Tracción máxima (V = 0) F0 = 283 kN
Fuerza base Fb = 251.5 kN
Velocidad máxima Vx = 350 km/h
Potencia de consumos auxiliares = 1000 kW
Factor de potencia = 0,98
Rendimiento de tracción = 95,65%
Rendimiento de regeneración en simulación con frenado regenerativo = 90%
Masa = 483 t
3.55 + 0.0333V + 0.000539V 2 (V en km/h)
Resistencia avance (kN)
Resistencia avance en túnel (kN)
5.3
3.55 + 0.0333V + 0.000711V 2
(V en km/h)
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE SE Y CAT
6.
DESCRIPCION DEL TRAMO A ESTUDIO
La vía existente consiste en una vía única, y las cuatro alternativas propuestas
también contienen la misma solución
La discrepancia entre alternativas a nivel de estudio de dimensionamiento eléctrico es
la velocidad de explotación de las mismas.
Alternativa
Velocidad
explotación (Km/h)
Alternativa 1
350
Alternativa 2
300
Alternativa 3
250
Alternativa 4
220
Transformadores:
•
SN= 30 MW
•
UN2 = 2x27.5 kV
•
UN1 = La correspondiente a la red de alimentación
•
cc = 10% (Repartida por igual entre primario y secundarios)
•
Característica de vacío y pérdidas en cobre despreciadas
Centros de Autotransformación:
•
SN= 10 MW
•
UN2 = 27.5 kV
•
UN1 = 2x27.5 kV
•
cc = 1.2%
•
Característica de vacío y pérdidas en cobre despreciadas
Puesta a tierra en subestación:
•
Resistencia de paso a tierra = 1 Ω
•
Ratio de coeficientes contacto/resistencia (UNESA) = 0.33
•
Ratio de coeficientes paso/resistencia (UNESA) = 0.04
Puesta a tierra en posiciones de autotransformador:
• Resistencia de paso a tierra = 2 Ω
• Ratio de coeficientes contacto/resistencia (UNESA) = 0.33
• Ratio de coeficientes paso/resistencia (UNESA) = 0.04
El tramo a estudio comprende desde Inicio Estudio (P.K. 0+000) hasta final estudio,
estación de Huesca (P.K. 24+000), pero debido a que para la simulación del
dimensionamiento eléctrico es necesario considerar un subsector eléctrico completo,
el estudio se completa por delante hasta la estación de Almudévar, (aproximadamente
6 Km).
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 7
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Siendo el tramo a estudio completo resultante desde la Estación Almudévar (P.K.
simulación 0+000), hasta la estación de Huesca (P.K. simulación 30+000), tanto para
la vía existente como para las tres alternativas
6.3
CENTROS DE AUTOTRANSFORMACIÓN:
Los centros de autotransformación existentes están situados en los siguientes puntos:
El tramo a estudiar está alimentado con sistema 2x25 desde la Subestación, SE
Almudévar hasta el Centro de Autotransformador CAT de Huesca.
Para la simulación es preciso situar una serie de elementos fijos a lo largo del tramo a
estudiar: subestaciones y autotransformadores.
6.1
ESTACIONES
CAT
Pk Simulación
CAT Tardienta
012+500
CAT Vicien
019+500
CAT Huesca
030+000
Los centros de autotransformación a realizar según las alternativas se sitúan en los
siguientes puntos:
La simulación se realiza considerando la parada de 90s de todas las unidades en las
estaciones, que a efectos de simulación ocupa un único P.k.
Las velocidades máximas se restringen a las máximas de diseño. En las entradas a
estación se fija en 100 km/h un kilómetro antes de la estación.
CAT
Pk Simulación
CAT 01
009+500
CAT 02
019+500
Las aceleraciones de confort se fijan en 0,8 m/s2 en los tramos de velocidad inferior a
100 km/h y 0.5 m/s2 en los de velocidad superior.
Las estaciones están situadas en los siguientes puntos kilométricos:
Nombre de la Subestación
6.2
Pk Simulación
Almudévar
000+000
Tardienta
012+000
Huesca
030+000
SUBESTACIONES:
La subestación esta situada en el siguiente punto kilométrico:
Nombre de la Subestación
SE 01 Almudévar
Página 8
Pk Simulación
000+000
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
7.
7.1
RESULTADOS DE LAS SIMULACIONES
IMPEDANCIA DE LA CATENARIA
Las simulaciones se han realizado en base a todas las consideraciones anteriormente
mencionadas, catenarias, trenes, subestaciones y centros, estaciones y explotación
en condiciones normales.
Catenaria 2x25 sin feeder positivo, feeder negativo LA-280 y retorno LA110
Matriz de impedancias de conductores (Ω/km)
ZC =1.0e+004 *
Dicha explotación en condiciones normales a propuesta del ADIF consiste en un
tráfico máximo de 3 trenes y con unidades de tracción eléctrica tipo S-103
(normalizada por ADIF) en composición simple.
Columns 1 through 8
0.0000 + 0.0001i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0001i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 10.0000 + 0.0001i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0001i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0001i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0001i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 10.0000 + 0.0001i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0001i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
Se ha definido el tráfico más restrictivo, tal que el máximo número de trenes en
circulación sea en ambas vías independientemente de la otra en los cuatro escenarios
propuestos.
Escenarios
Vía existente – Alternativa 1
Vía existente – Alternativa 2
Vía existente – Alternativa 3
Vía existente – Alternativa 4
De este modo se define un máximo de tres trenes para la vía existente, para la
alternativa 1, para la alternativa 2, para la alternativa 3 y para la alternativa 4.
Del mismo modo, el intervalo de funcionamiento que determina tres trenes, varía en
función de la velocidad de explotación y del número de estaciones, por tanto en
función de las Alternativas el intervalo varía desde 190 s a 275 s. Por ello también se
considera el más restrictivo en cada caso, esto puede llevar a que en según que
alternativa el numero de tren sea mayor a tres.
Escenarios
Vía existente –
Alternativa 1
Vía existente
Vía existente –
Alternativa 2
Vía existente
Vía existente –
Alternativa 3
Vía existente
Vía existente –
Alternativa 4
Vía existente
Alternativa 1
Alternativa 2
Alternativa 3
Alternativa 4
Velocidad explotación
(Km/h)
350
300
250
220
Intervalo de
Funcionamiento (s)
263
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
0.0000 +
190
267
197
275
212
275
275
Así mismo, en cada en cada vía, vía existente, alternativa 1, alternativa 2, alternativa
3 y alternativa 4, se ha determinado que la simulación más restrictiva y que
proporciona un consumo mayor es aquella en la cual la circulación es en P.K.
creciente, Almudévar – Huesca.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 9
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Columns 9 through 12
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0001i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0001i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i 0.0000 + 0.0000i
Z6 =
0.1458 + 0.6163i 0.0503
0.3677i 0.0492 + 0.3317i
0.0503 + 0.3695i 0.1865
0.3770i 0.0491 + 0.3088i
0.0489 + 0.3602i 0.0488
0.3317i 0.0436 + 0.3677i
0.0488 + 0.3240i 0.0485
0.3088i 0.0344 + 0.3770i
0.0436 + 0.3677i 0.0344
0.5979i 0.0558 + 0.3250i
0.0492 + 0.3317i 0.0491
0.3250i 0.1329 + 0.5979i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0001i
0.0000 + 0.0000i
7.2
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0000i
0.0000 + 0.0001i
SIMULACION ESCENARIO 1. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 1
En los apartados anteriores se han fijado las soluciones de catenaria, subestaciones,
centros e intervalos de funcionamiento en modo normal con trenes simples
regenerativos, con los conductores de retorno LA-280 y feeder negativo LA-110.
El intervalo de funcionamiento utilizado es de 190 s. proporcionando un tráfico
máximo en la vía existente de 4 trenes y de 3 trenes en la alternativa 1.
La potencia media de la subestación es de:
Vía existente
Potencia media
Subestación (MVA)
16,017
Alternativa 1
15,860
Escenarios
+ 0.3695i
0.0489 + 0.3602i
0.0488 + 0.3240i
0.0436 +
+ 0.7547i
0.0488 + 0.3240i
0.0485 + 0.3018i
0.0344 +
+ 0.3240i
0.1458 + 0.6163i
0.0503 + 0.3695i
0.0492 +
+ 0.3018i
0.0503 + 0.3695i
0.1865 + 0.7547i
0.0491 +
+ 0.3770i
0.0492 + 0.3317i
0.0491 + 0.3088i
0.1329 +
+ 0.3088i
0.0436 + 0.3677i
0.0344 + 0.3770i
0.0558 +
Vía existente –
Alternativa 1
Intervalo de
Funcionamiento (s)
190
7.2.1 Vía Existente
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
Pk Simulación
SE 01 Almudévar
000+000
CAT Tardienta
012+500
CAT Vicien
019+500
CAT Huesca
030+000
Z2 =
0.0810 + 0.2245i 0.0363 + 0.0884i
0.0363 + 0.0884i 0.1072 + 0.2751i
Página 10
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Cota relativa y Tuneles
45
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
40
35
30
Velocidad
Via1
Limite de Via
Via2
300
25
km/h
Cota relativa (m)
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
20
200
15
100
10
0
0
5
0
5
10
15
P.k.
Potencia
5
20
25
30
25
30
10
0
5
10
15
Pk
20
25
30
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 190s), obteniendo un
trafico máximo de 4 trenes sentido.
5
MW
0
0
-5
-10
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Via1
Via2
10
15
20
P.k.
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
700
30
VIA2
Contacto Sustent. Feeder+
Contacto Sustent. Feeder+
700
Feeder- Retorno Carril
600
600
500
500
400
400
Feeder- Retorno Carril
km
A
20
15
A
25
300
300
200
200
100
100
10
5
0
0
0
100
200
300
400
s
500
600
0
5
10
15
P.k.
20
25
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
700
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 11
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
30
Vmax1
Vmax2
Vmin1
Vmin2
Vmed1
Vmed2
Cota relativa y Tuneles
28
70
26
60
24
kV
50
Cota relativa (m)
22
20
30
20
18
16
40
10
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
0
0
7.2.2 Vía alternativa 1
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
SE 01 Almudévar
CAT 01
CAT 02
CAT Huesca
Pk Simulación
000+000
009+500
019+500
030+000
5
10
15
Pk
20
25
30
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 190s), obteniendo un
trafico máximo de 3 trenes sentido.
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
30
25
km
20
15
10
5
0
Página 12
0
100
200
300
s
400
500
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
30
Vmed1
Vmed2
26
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Velocidad
Via1
Vmin1
Vmin2
28
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
Limite de Via
Vmax1
Vmax2
kV
24
22
Via2
20
km/h
300
18
200
100
0
16
0
5
10
15
P.k.
Potencia
20
25
30
7.3
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
SIMULACION ESCENARIO 2. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 2
10
En los apartados anteriores se han fijado las soluciones de catenaria, subestaciones,
centros e intervalos de funcionamiento en modo normal con trenes simples
regenerativos, con los conductores de retorno LA-280 y feeder negativo LA-110.
MW
5
0
-5
-10
Via1
0
5
Via2
10
15
20
P.k.
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
30
La potencia media de la subestación es de:
VIA2
Contacto Sustent. Feeder+
700
25
Contacto Sustent. Feeder+
700
Feeder- Retorno Carril
600
Feeder- Retorno Carril
400
Vía existente –
Alternativa 2
300
300
200
200
Alternativa 2
15,358
0
100
0
5
10
15
P.k.
20
25
0
197
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
100
Intervalo de
Funcionamiento (s)
7.3.1 Vía Existente
A
400
A
500
Vía existente
Potencia media
Subestación (MVA)
16,073
Escenarios
600
500
El intervalo de funcionamiento utilizado es de 197 s. proporcionando un tráfico
máximo en la vía existente de 4 trenes y de 3 trenes en la alternativa 2.
0
5
10
15
P.k.
20
25
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Pk Simulación
SE 01 Almudévar
000+000
CAT Tardienta
012+500
CAT Vicien
019+500
CAT Huesca
030+000
Página 13
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
Cota relativa y Tuneles
45
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
40
30
Velocidad
Via1
Limite de Via
Via2
300
25
km/h
Cota relativa (m)
35
20
200
15
100
10
0
0
5
0
5
10
15
P.k.
Potencia
5
20
25
30
25
30
10
0
5
10
15
Pk
20
25
30
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 197s), obteniendo un
trafico máximo de 4 trenes sentido.
5
MW
0
0
-5
-10
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Via1
Via2
10
15
20
P.k.
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
VIA2
Contacto Sustent. Feeder+
700
Contacto Sustent. Feeder+
700
Feeder- Retorno Carril
Feeder- Retorno Carril
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
20
km
600
500
500
400
400
A
25
600
A
30
300
300
200
200
100
100
15
10
0
5
0
0
100
200
300
400
s
500
600
700
0
5
10
15
P.k.
20
25
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
800
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
Página 14
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
30
Vmax1
Vmax2
Vmin1
Vmin2
Vmed1
Vmed2
Cota relativa y Tuneles
28
70
26
60
24
Cota relativa (m)
kV
50
22
20
30
20
18
16
40
10
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
0
0
7.3.2 Vía alternativa 2
10
15
Pk
20
25
30
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 197s), obteniendo un
trafico máximo de 3 trenes sentido.
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
5
Pk Simulación
SE 01 Almudévar
000+000
CAT 01
009+500
CAT Vicien
019+500
CAT Huesca
030+000
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
30
25
km
20
15
10
5
0
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
0
100
200
300
s
400
500
Página 15
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
30
Vmed1
Vmed2
26
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
kV
24
22
20
Velocidad
Via1
Via2
300
km/h
Vmin1
Vmin2
28
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
Limite de Via
Vmax1
Vmax2
18
200
16
100
0
0
5
10
15
P.k.
Potencia
20
25
30
7.4
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
SIMULACION ESCENARIO 3. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 3
10
En los apartados anteriores se han fijado las soluciones de catenaria, subestaciones,
centros e intervalos de funcionamiento en modo normal con trenes simples
regenerativos, con los conductores de retorno LA-280 y feeder negativo LA-110.
MW
5
0
-5
-10
Via1
0
5
Via2
10
15
20
P.k.
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
30
La potencia media de la subestación es de:
VIA2
Contacto Sustent. Feeder+
700
25
Contacto Sustent. Feeder+
700
Feeder- Retorno Carril
600
Feeder- Retorno Carril
400
Vía existente –
Alternativa 3
300
300
200
200
Alternativa 3
12,528
Página 16
100
0
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
212
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
100
Intervalo de
Funcionamiento (s)
7.4.1 Vía Existente
A
400
A
500
Vía existente
Potencia media
Subestación (MVA)
14,214
Escenarios
600
500
El intervalo de funcionamiento utilizado es de 212 s. proporcionando un tráfico
máximo en la vía existente de 4 trenes y de 3 trenes en la alternativa 3.
0
5
10
15
P.k.
20
25
Pk Simulación
SE 01 Almudévar
000+000
CAT Tardienta
012+500
CAT Vicien
019+500
CAT Huesca
030+000
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Cota relativa y Tuneles
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
45
40
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Cota relativa (m)
35
30
25
Velocidad
Via1
Limite de Via
20
Via2
300
km/h
15
200
10
100
5
0
0
5
0
5
10
15
P.k.
Potencia
0
0
5
10
15
Pk
20
25
30
20
25
30
25
30
10
MW
5
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 212s), obteniendo un
trafico máximo de 4 trenes sentido.
0
-5
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
-10
Via1
Via2
10
15
20
P.k.
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
700
30
VIA2
Contacto Sustent. Feeder+
Contacto Sustent. Feeder+
700
Feeder- Retorno Carril
600
600
500
500
400
400
Feeder- Retorno Carril
km
A
20
15
A
25
300
300
200
200
100
100
10
5
0
0
0
100
200
300
400
s
500
600
700
0
5
10
15
P.k.
20
25
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
800
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Página 17
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
30
Vmax1
Vmax2
Vmin1
Vmin2
Vmed1
Vmed2
Cota relativa y Tuneles
28
60
26
50
Cota relativa (m)
kV
24
22
20
30
20
18
16
40
10
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
0
0
5
10
15
Pk
20
25
30
7.4.2 Vía alternativa 3
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 212s), obteniendo un
trafico máximo de 3 trenes sentido.
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
SE 01 Almudévar
CAT 01
CAT Vicien
CAT Huesca
Pk Simulación
000+000
009+500
019+500
030+000
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
30
25
km
20
15
10
5
0
Página 18
0
100
200
300
s
400
500
600
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
30
Vmed1
Vmed2
26
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1
kV
24
22
20
Velocidad
Via1
Via2
300
km/h
Vmin1
Vmin2
28
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
Limite de Via
Vmax1
Vmax2
18
200
16
100
0
0
5
10
15
P.k.
Potencia
20
25
30
7.5
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
SIMULACION ESCENARIO 4. VÍA EXISTENTE-ALTERNATIVA 4
10
En los apartados anteriores se han fijado las soluciones de catenaria, subestaciones,
centros e intervalos de funcionamiento en modo normal con trenes simples
regenerativos, con los conductores de retorno LA-280 y feeder negativo LA-110.
MW
5
0
-5
-10
Via1
0
5
Via2
10
15
P.k.
20
25
30
El intervalo de funcionamiento utilizado es de 275 s. proporcionando un tráfico
máximo de 3 trenes para la vía existente y la alternativa 4.
La potencia media de la subestación es de:
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
VIA2
Contacto Sustent. Feeder+
700
700
Feeder- Retorno Carril
600
600
500
500
400
400
Vía existente
Potencia media
Subestación (MVA)
11,196
Alternativa 4
11,552
Escenarios
Contacto Sustent. Feeder+
Feeder- Retorno Carril
Vía existente –
Alternativa 4
Intervalo de
Funcionamiento (s)
275
A
A
7.5.1 Vía Existente
300
300
200
200
100
100
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
0
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
0
5
10
15
P.k.
20
25
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
Pk Simulación
SE 01 Almudévar
000+000
CAT Tardienta
012+500
CAT Vicien
019+500
CAT Huesca
030+000
Página 19
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Cota relativa y Tuneles
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
45
40
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
Cota relativa (m)
35
30
25
Velocidad
Via1
Limite de Via
20
Via2
300
km/h
15
10
200
100
5
0
0
0
5
10
15
Pk
20
25
0
5
0
5
10
15
P.k.
Potencia
20
10
15
P.k.
20
30
25
30
25
30
10
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
5
MW
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 275s), obteniendo un
trafico máximo de 3 trenes sentido.
0
-5
-10
Via1
Via2
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
30
25
km
20
15
10
5
0
Página 20
0
100
200
300
400
s
500
600
700
800
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
VIA2
Contacto Sustent. Feeder+
700
500
500
400
400
Feeder- Retorno Carril
El esquema eléctrico utilizado:
SE / CAT
A
600
A
600
7.5.2 Vía alternativa 4
Contacto Sustent. Feeder+
700
Feeder- Retorno Carril
300
300
200
200
100
100
Pk Simulación
SE 01 Almudévar
000+000
CAT Tardienta
012+500
CAT Vicien
019+500
CAT Huesca
030+000
El perfil de vía y la disposición de túneles puede observarse en la siguiente figura
Cota relativa y Tuneles
70
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
60
50
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
Vmax1
Vmax2
Vmin1
Vmin2
Vmed1
Vmed2
Cota relativa (m)
30
28
26
40
30
20
24
kV
10
22
0
20
5
10
15
Pk
20
25
30
La malla de explotación para funcionamiento normal (intervalo 275s), obteniendo un
trafico máximo de 3 trenes sentido.
18
16
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1.
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ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
Malla de Explotacion. Funcionamiento Normal
30
Intensidades RMS en Conductores . Funcionamiento Normal
VIA1
25
Contacto Sustent. Feeder+
700
15
600
600
500
500
400
400
A
10
Contacto Sustent. Feeder+
700
Feeder- Retorno Carril
Feeder- Retorno Carril
A
km
20
VIA2
300
300
200
200
100
100
5
0
0
100
200
300
400
s
500
600
700
800
La integración de la ecuación de movimiento permite obtener la velocidad real de los
trenes, como se muestra en la figura.
0
Si el tren dispone de tracción suficiente sigue la consigna de restricción de velocidad,
en caso contrario realiza el máximo esfuerzo tractor posible para alcanzarla.
0
5
10
15
P.k.
20
25
0
0
5
10
15
P.k.
20
25
Tensiones en Catenaria. Funcionamiento Normal
30
Vmax1
Vmax2
Vmin1
Vmin2
Vmed1
Vmed2
28
En la grafica se muestra la superposición de los dos sentidos de circulación,
Almudévar – Huesca y Huesca – Almudévar, pero como ya se ha explicado
anteriormente, el mas restrictivo eléctricamente es el, Almudévar – Huesca, Vía 1
26
Limite de Via
kV
24
Velocidad
Via1
Via2
22
km/h
300
200
20
100
18
0
0
5
10
15
P.k.
Potencia
20
15
P.k.
20
25
30
16
10
0
5
10
15
P.k.
20
25
30
MW
5
0
-5
-10
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Via1
0
5
Via2
10
25
30
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
ANEJO Nº 3. Definición de Alternativas – 3.8. Electrificación y Telemando
8.
CONCLUSIONES
En todo momento se ha seguido las recomendaciones de la UIC, las tensiones de
funcionamiento para una línea de 25 kV han de estar comprendidas entre 27.5 kV de
máxima y 19 kv de mínima.
Se aborda una sola situación de funcionamiento normal con utilización del tren simple,
S103. Y tres escenarios de funcionamientos en modo normal.
Del mismo modo se ha simulado la configuración final con el efecto regenerativo del
freno de trenes y sin el. El efecto tiene especial relevancia desde el punto de vista
energético, pero escasa relevancia en cuanto a valores eficaces de intensidades, o
tensiones mínimas de catenarias.
Los intervalos de funcionamiento han sido los obtenidos para cumplir con el criterio de
tráfico máximo de tres trenes.
Escenarios
Vía existente –
Alternativa 1
Vía existente
Vía existente –
Alternativa 2
Vía existente
Vía existente –
Alternativa 3
Vía existente
Vía existente –
Alternativa 4
Vía existente
Alternativa 1
Alternativa 2
Alternativa 4
Velocidad explotación
(Km/h)
Intervalo de
Funcionamiento (s)
350
190
300
197
250
212
220
275
Con estos intervalos de funcionamientos las tensiones de la catenaria, potencias en
subestaciones y centros y las intensidades cumplen los requisitos establecidos en
modo normal.
Cabe recordar, que debido a que el ámbito del proyecto (P.k. 000+000 a 024+000) no
coincide con un subsector eléctrico completo, se inicia el tramo objeto de este estudio
desde la SE Almudévar, unos 6 km antes. Quedando el tramo del estudio desde P.K.
000+000 Estación Almudévar hasta el 030+000 Estación Huesca.
ESTUDIO INFORMATIVO PARA EL AUMENTO DE LA CAPACIDAD DE LA LÍNEA DE ALTA VELOCIDAD TARDIENTA – HUESCA
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