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Electrificación ferroviaria: averías frecuentes y su resolución

El sistema de electrificación de una línea ferroviaria debe asegurar la alimentación del material móvil de tracción eléctrica y para ello es necesario realizar un mantenimiento periódico y diferentes reparaciones. A continuación repasamos las reparaciones más efectuadas.

El sistema de electrificación es aquel que provee de energía a las locomotoras de tracción eléctrica y por tanto es clave para el funcionamiento de la línea. Los principales sistemas de alimentación actuales se dividen en sistemas de toma de corriente por contacto (línea aérea de contacto, tercer carril y carril conductor aéreo) y en sistemas de tracción sin toma de corriente por contacto (levitación magnética).

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De todos ellos, el más empleado es la alimentación por línea aérea de contacto, y será en el que nos centraremos a continuación.

En este sistema se compone de todo el cableado aéreo, incluyendo las catenarias, los hilos de contacto, cables de retorno, cables de tierra, cables de protección contra rayos, feeders de línea y feeders de refuerzo colocados sobre los apoyos, carriles conductores aéreos, cimentaciones y estructuras, y componentes de soporte.

Entre las incidencias más comunes e importantes que se producen en las líneas de electrificación ferroviaria podemos encontrarnos las siguientes:

  • Fallos en el sistema de aislamiento de la línea
  • Esfuerzos mecánicos sobredimensionados en aisladores
  • Averías en los descargadores de antenas
  • Utilización de piezas o materiales no adecuados
  • Rotura o corte de cables en compensación
  • Rotura del pantógrafo

A continuación se recogen los procedimientos habituales para reparar este tipo de incidencias.

 

Derivación o rotura de aisladores

Para evitar estas averías será necesario realizar revisiones periódicas y limpiar la suciedad que exista, verificando que no existen fisuras. Antes de realizar un montaje o sustitución de los aisladores será necesario que se realice un control de calidad exhaustivo, asegurándose la adecuada calidad de los materiales.

La derivación del aislador supone su rotura mecánica, descolgándose las partes de la línea que sujeta, y cayendo sobre las vías con circulación de trenes.

La reparación de una avería por derivación de aislador se procederá de manera diferente en función de la ubicación del aislador (de cola de anclaje, de punto fijo, de seccionador y de conjunto atirantado).

Averías en los descargadores de antenas

En el caso de la rotura en el descargador, para restablecer la normalidad lo antes posible, es necesario cortar o desmontar el cable que se une a la catenaria, dejando montado sobre la ménsula el descargador y los cables de tierra si no interceptan el gálibo, con una inversión de tiempo inferior a los cinco minutos.

El acondicionamiento definitivo, con la sustitución de los elementos averiados, se realizará durante el tiempo programado para las operaciones de mantenimiento.

Si la unión entre el descargador y el sustentador no es muy fiable (solo un cable de 95 milímetros cuadrados, con uno o dos aprieta hilos), podrá suceder que se corte el sustentador en el punto de unión con el cable que va al descargador, produciéndose la rotura de la línea, incluso podría provocar el arrollamiento de los cables por el primer tren que circule.

 

Corte de hilo de contacto sin arrollamiento del mismo


Los cortes del hilo de contacto se cortan por las siguientes causas:

  • Bajada intempestiva del pantógrafo estando la máquina consumiendo corriente
  • Empalme de hilo de contacto mal ejecutado

La reparación de este tipo de incidencias se realiza uniendo nuevos hilos de contacto mediante una grifa preferiblemente de tornillería. Cuando el corte afecta a los dos hilos, para evitar la concentración puntual de masas que supone la grifa de unión de cada uno de los hilos se pondrán distanciadas entre sí un metro, aproximadamente. En este tipo de avería muchas veces es necesario sanear los hilos de contacto por haber sido arrollados por el pantógrafo o por que se presente una pérdida de masa que puede afectar a su resistencia a la tracción mecánica, siendo necesario cortar los dos hilos quitando las partes que se encuentren en mal estado y añadir la longitud de hilo cortado.

La aproximación de las dos puntas de los hilos de contacto se realizará con el elemento de tracción adecuado a través de la clema de conexión, rana tensora o eslinga adecuada a la sección del hilos e contacto, con la precaución de asegurar el apriete de la eslinga mediante uno o dos aprieta hilos en el caso de que el hilo de contacto está muy desgastado.

 

Corte de sustentador sin arrollamiento


El corte del cable sustentador se produce como consecuencia de la derivación de los descargadores de antenas, derivación en los aisladores de suspensión y por falta de cables de unión de la suficiente sección y número entre el sustentador y los hilos de contacto, en decir, empleando péndolas no equipotenciales.

Cuando se rompe este tipo de cables se descompone la catenaria. La reparación no es complicada ya que solo hay que sanear el cable, cortando las puntas en mal estado, reponiendo la longitud que se haya cortado y se une mediante empalmes por deformación de masas.

La problemática de este tipo de averías es que una vez que se ha producido el corte del sustentador es posible que las puntas queden aisladas de tierra y los hilos de contacto sin cortarse.
La inspección de los puntos dañados con la sustitución de estos elementos, evita que se produzcan este tipo de averías.

 

Avería con arrollamiento de cables

En las averías producidas en la catenaria existe la posibilidad de que el pantógrafo corte los cables (sustentador o hilos de contacto), siendo arrollados por la máquina y por el resto de vehículos.

Cuando se produce este tipo de incidencias el tren tendrá que ser remolcado por máquinas de tracción diesel y una vez que esto ocurra se realizarán los trabajos de reposición de la línea. Hasta que es retirado el tren los servicios de mantenimiento tendrán que utilizar:

  • Apartar cables encima de la vía
  • Comprobar el estado del pantógrafo
  • Evaluar daños en ménsulas, conjuntos de suspensión, hilos de contacto y sustentador
  • Retirar el tren con máquina de tracción diesel

El procedimiento seguido para reponer la catenaria dañada es el mismo que el que se sigue en el montaje de la catenaria nueva, pero el inicio del tendido podrá ser a mitad del seccionamiento realizándose la unión mediante el empalme apropiado y que el Pendolado provisional se realizará mediante retenciones de cable de cobre.

 

Utilización de piezas o materiales no adecuados


Como es el caso de la rotura de pantógrafo por golpearse con el brazo atirantado producida por soltarse o romperse la tornillería por estar oxidada, tener la rosca pasada, apriete inadecuado, etc.

Similar tratamiento correspondería a la utilización de elementos o piezas en aplicaciones que no son las suyas.

También es importante utilizar las eslingas adecuadas al tipo de hilo a unir, de la sección y tipo adecuado. Si el cable ha disminuido de sección no se puede utilizar esta eslinga como si el cable fuese nuevo. No se deben de utilizar si el cable tuviera grasa o estuviera sucio, antes se deberán de limpiar y se deben seguir siempre las indicaciones de montaje para estos elementos.

Los cables de acero utilizados en la línea se deben de montar siempre mediante los correspondientes guardacabos, que evitan que las venas del cable se corten y en consecuencia el desprendimiento de la instalación que sujetan.

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Rotura o corte da cables en equipo de compensación


La rotura por frotamiento inadecuado del cable que sujeta los conductos de compensación de la línea, produce la caída sobre la vía de la catenaria así como de las pesas en el lado donde se corta el cable. En el lado opuesto se produce una variación al soportar de forma parcial el punto fijo las tensiones mecánicas de la línea.

Los sistemas de detección de cortocircuito detectan este tipo de incidencias y provocan la desconexión automática de la tensión.

A la hora de reparar este tipo de averías se analizará inicialmente si la polea se puede seguir utilizando y si se dispone in situ de los materiales necesarios para reparar o reponer los elementos dañados. Si se dispone de los materiales, se levantan las pesas con la trócola, se fija la polea, a continuación se coloca el tractel entre la línea y la polea y se recoge la línea hasta llevarla a su situación inicial. Después se va aflojando la trócola que soporta las pesas y cuando estas se encuentren cargando en la polea se retira la pieza que fijaba la polea.

Cuando la polea se ha deteriorado o no se dispone de todos los cables de acero que es necesario remplazar, se desmontará la polea y fijará la línea directamente sin compensar sobre el poste. Para ello mediante un elemento de tiro, tractel o similar, se recuperará de una sola vez toda la línea (hilos de contacto y sustentador), anclando todo el conjunto de cables en el mismo poste que anteriormente estaba.

 

Rotura de pantógrafo


Un pantógrafo que trabaja en mal estado puede ocasionar problemas en la catenaria. Las causas más comunes por las que un pantógrafo puede producir daños sobre la catenaria son:

  • Pletinas de frotamiento gastadas en exceso, del continuo frotar de los hilos de contacto sobre las pletinas, llegando a desgastarse por completo, cortándose por el centro.
  • Excesiva presión en el pantógrafo, produciendo una excesiva elevación de la línea de contacto, desgastándola y aumentando el peligro que corre el pantógrafo al pasar las agujas aéreas. Además se produce un arqueo en la mesilla del pantógrafo, curvando sus pletinas de frotamiento.

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Para evitar estas incidencias es necesaria la revisión de los pantógrafos de forma periódica, sustituyendo los elementos que se encuentren en mal estado y en especial las pletinas de frotamiento así como el plano de frotamiento y la presión con la que el pantógrafo empuja la línea.

 

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