Sistemas de Alimentación Eléctrica para Trenes: Tipos y Componentes

Resumen

Este documento explica los sistemas de alimentación eléctrica de los trenes: el tercer carril y la línea aérea de contacto (LAC). Describe sus ventajas e inconvenientes, la compensación de las dilataciones del cobre y los elementos de la LAC: sustentador, hilo de contacto, péndolas y feeder. Un estudiante aprenderá a identificar cada componente y su función en la captación de corriente.

Puntos clave

Los dos sistemas principales de alimentación de trenes son el tercer carril y la línea aérea de contacto (LAC).
El tercer carril es un conductor activo cercano a la vía, pero es incompatible con la corriente alterna y tiene riesgos de seguridad.
La LAC mantiene la tensión fuera del alcance accidental, pero tiene un impacto visual considerable.
El pantógrafo capta la corriente de la LAC.
Las variaciones de longitud de la catenaria por el calor afectan a la tensión, por lo que se usa un sistema de compensación.
El sustentador soporta el peso del sistema, y las péndolas unen los hilos de contacto con el sustentador.
El feeder aumenta la sección de la LAC en tramos de alto consumo, sin función mecánica.

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Sistemas de Alimentación Eléctrica para Trenes

Tipos de Sistemas de Alimentación

Existen dos sistemas principales para la alimentación eléctrica de trenes:

Tercer carril: Consiste en un conductor activo situado cerca de la vía férrea y paralelo a los carriles. Ofrece ventajas como rigidez y economía de instalación. Sin embargo, presenta inconvenientes como obstrucción en estaciones, interrupciones en aparatos de vía y pasos a nivel, incompatibilidad con corriente alterna y riesgos de seguridad por la presencia de elementos en tensión sin protección.
Línea aérea de contacto (LAC): Se compone de conductores eléctricos situados a cierta altura, permitiendo que el tren circule por debajo. La captación de corriente se realiza mediante un pantógrafo. Ofrece mayor seguridad al mantener la tensión eléctrica fuera del alcance accidental, pero tiene un impacto visual considerable.

Compensación de la LAC

Debido al coeficiente de dilatación del cobre utilizado en los conductores de la catenaria, se producen variaciones de longitud por cambios de temperatura. Estas variaciones afectan la tensión del sistema e influyen en la velocidad del tren. Para evitar este problema, se utiliza un sistema de compensación que ajusta las dilataciones y contracciones de la catenaria.

Elementos Fundamentales de la Línea Aérea de Contacto (LAC)

Sustentador: Cable superior que soporta el peso del sistema (hilos de contacto y péndolas) y lo mantiene con una tensión mecánica específica. Se fabrica en cobre, acero o acero recubierto de cobre.
Hilo de contacto: Conductor de cobre, a menudo con aleaciones de plata, cadmio y magnesio, para mejorar sus propiedades. Se tiende a una altura constante sobre el plano de rodadura con un desplazamiento horizontal para minimizar el desgaste del pantógrafo. Se utilizan dos hilos en vías principales y uno en vías secundarias o electrificaciones en alterna.
Péndolas: Unen los hilos de contacto con el cable sustentador, manteniéndolos a una distancia constante del plano de rodadura. Se componen de varillas rígidas o cables de cobre y se conectan al hilo de contacto mediante una grifa.
Feeder (Alimentador): Cable que discurre junto a la LAC, conectándose a intervalos regulares (120-300 m) para reforzar la sección de la LAC sin función mecánica. Generalmente es de cobre y, en ocasiones, de aluminio con alma de acero. Su función principal es aumentar la sección de los conductores en tramos de alto consumo, sin afectar la ligereza y flexibilidad de la catenaria. También puede reforzar el circuito de retorno (feeder negativo).

Preguntas frecuentes

¿Qué es la línea aérea de contacto?

Es un sistema con conductores eléctricos situados a cierta altura, que permiten que el tren circule por debajo. El tren capta la corriente con un pantógrafo. Ofrece mayor seguridad, pero tiene un impacto visual considerable.

¿Qué es el tercer carril?

Es un conductor activo situado cerca de la vía, paralelo a los carriles. Ofrece rigidez y economía de instalación, pero tiene inconvenientes en estaciones, aparatos de vía y pasos a nivel, y es incompatible con la corriente alterna.

¿Para qué sirve el feeder?

Es un cable que discurre junto a la LAC y se conecta a intervalos de 120 a 300 m. Aumenta la sección de los conductores en tramos de alto consumo, sin afectar a la ligereza ni a la flexibilidad de la catenaria.