electrotecnia - yul

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

Yupanqui Urco Luis

FACULTAD : FIMAAS

CURSO : ELECTROTECNIA II

TEMA : VEHICULOS FERROVIARIOS ELECT.

ALUMNO : YUPANQUI URCO LUIS

PROFESOR : JULIO BALDEON BLANCO

TURNO : NOCHE

2010


Yupanqui Urco Luis

AUTOMOTOR

En un automotor eléctrico, los motores de tracción eléctricos son alimentados a través de

una fuente de energía externa (catenaria o tercer riel) o interna (baterías). La mayor

diferencia que poseen estos vehículos con respecto a las otras clases de automotores es

que no poseen un motor diésel como fuente de generación de energía.

Los automotores presentan diversos beneficios, tales como permitir el acople entre sí de

varios conjuntos de vehículos remolques o autopopulsados, permitiendo ampliar la

cantidad de plazas disponibles para el pasajero. También proporciona un ahorro en el

consumo de combustible, ya que en varios casos, la potencia sumistrada por una

locomotora diésel o eléctrica es más que la necesaria para remolcar trenes de pasajeros,

consumiendo más combustible del necesario. La distribución de la propulsión entre los

coches - además de prolongar la vida útil de los mismos - permite la marcha

ininterrumpida del automotor, ya que no depende de una sola unidad propulsora, que

puede sufrir averías.

http://es.wikipedia.org/wiki/Catenaria

http://es.wikipedia.org/wiki/Tercer_riel

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor

http://es.wikipedia.org/wiki/Combustible

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Tren


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Catenaria (ferrocarril) En ferrocarriles se denomina catenaria al sistema que trasmite potencia eléctrica a las locomotoras u otro material motor. Las tensiones de alimentación más comunes van desde 600 V a 3 KV en corriente continua, o entre 15 y 25 kV en corriente alterna. La mayor parte de las instalaciones funcionan con corriente (continua o alterna) monofásica, aunque existen algunas instalaciones trifásicas. Algunos autores prefieren utilizar el término "Línea Aérea de Contacto" o abreviadamente L.A.C., que puede incluir los sistemas denominados "Línea Tranviaria", "Línea Trolebús", "Catenaria Flexible" y "Catenaria Rígida". Existen otros sistemas de alimentación eléctrica para ferrocarriles que no deben ser considerados como catenarias; los más importantes son el "tercer carril" y la levitación magnética Pantógrafo Ferroviario En las líneas aéreas, normalmente el polo positivo de la instalación es la catenaria y el negativo son los carriles sobre los que circula el tren. Las corrientes provenientes de la subestación (transformadora o rectificadora de la tensión de la red general) llegan al tren por la catenaria a través del Pantógrafo y vuelven a la subestación a través de los carriles de la vía férrea. Una excepción a esta norma son las líneas aéreas de contacto para Trolebuses, donde al no existir carriles, la corriente de retorno circula hacia la subestación por un segundo cable paralelo al primero, y en contacto con el vehículo por un segundo trole. El nombre de catenaria proviene de la forma geométrica característica de la curva que forma un hilo flexible sometido a su propio peso, que es la que tiene el cable del que cuelga la verdadera línea de alimentación, que debe quedar casi perfectamente paralela al plano de los carriles. No obstante, se denomina comúnmente así a todo el conjunto formado por los cables alimentadores, apoyos y elementos de tracción y suspensión de los cables que transmiten la energía eléctrica. Tipos de catenaria Hay varios sistemas de alimentación eléctrica para ferrocarriles: · Línea Tranviaria · Líneas de Trolebús · Catenaria aérea flexible · Catenaria aérea rígida · Sistema de alimentación por tercer carril


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Línea Tranviaria La línea tranviaria es la más sencilla de las aplicaciones de este tipo. Consiste en un hilo de contacto suspendido en apoyos consecutivos sobre la vía férrea. El tren toma energía de este hilo a través de un Pantógrafo o de un Trole. La diferencia entre un pantógrafo y un trole consiste en que el pantógrafo tiene una pletina que "frota" el hilo por la parte inferior de este, mientras que el trole tiene una polea o Roldana que rueda bajo el hilo. La línea tranviaria tiene el inconveniente de que la flecha del hilo (distancia vertical entre el apoyo y el punto más bajo del hilo) es grande (cuadráticamente proporcional al vano). La introducción de un cable sustentador disminuye esta flecha mediante el uso de péndolas. (Ver catenaria Flexible) La velocidad que puede alcanzar un vehículo alimentado por Línea Aérea de Contacto, depende de la regularidad de la altura del hilo y de la uniformidad en la elasticidad de la línea, por lo cual la Línea Tranviaria solo esta aconsejada para velocidades bajas. Se emplea comúnmente en tranvías, metros ligeros, estaciones de carga, etc. Líneas de Trolebús Las líneas de trolebús son una derivación de las líneas tranviarias, consistiendo su diferencia fundamental de las mismas en que debe existir un segundo hilo, paralelo al primero, para el retorno de corriente. Al carecer los vehículos de dispositivos de guiado, la línea debe ser capaz de absorber grandes desviaciones laterales que puede transmitir la roldana del trole hacia la misma, Para ello la suspensiones de la línea disponen de un sistema flexible que permite el "balanceo" del hilo de contacto en sentido transversal en un rango muy amplio. Catenaria Aérea flexible La catenaria flexible consiste en dos cables principales, el superior tiene aproximadamente la forma de la curva conocida como catenaria y se llama "Sustentador"; en algunos países hispanohablantes puede llamarse también "Cable Portador". Mediante una serie de elementos colgantes (péndolas) sostiene otro cable, el de contacto, llamado hilo de contacto, de modo que permanezca manteniéndose en un plano paralelo al plano de las vías. A veces hay un tercer cable intermedio para mejorar el trazado del de contacto, este cable se suele llamar "falso sustentador" o "sustentador secundario".


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Las catenarias con un segundo sustentador en todo lo largo de su recorrido se suelen llamar catenarias compuestas o "compound". El hilo de contacto no es propiamente lo que se conoce como cable, con varios hilos o alambres enrollados en varias capas, sino un trefilado, es decir, un alambre macizo de una sola pieza. Este sistema de cables tiene una geometría compleja, que va variando a lo largo de la línea en función de los requerimientos que se exigen en cada punto. Los parámetros geométricos más importantes que definen esta geometría son los siguientes: · Vano. · Altura del hilo de contacto. · Altura de catenaria. · Elevación. · Flecha de los hilos. · Longitud del cantón. · Descentramiento. Catenaria Aérea rígida La Catenaria Rígida se distingue de las otras en que el elemento que transmite la corriente eléctrica no es un cable sino un carril rígido. Lógicamente para mantener este carril rígido paralelo a la vía, ya que su peso es muy grande, no basta tensarlo o suspenderlo de otro cable con más flecha, sino que además el número de apoyos en los que hay que suspenderlo debe ser mucho más elevado. Como ejemplo diremos que para suspender una catenaria rígida se usan vanos (distancia entre apoyos) de 10 ó 12 m, mientras que el vano para catenarias flexibles está en torno a los 50 ó 60 m. Dicha limitación restringe su uso a los túneles, estructuras o sitios de muy escaso gálibo donde otros sistemas se muestran ineficaces. El origen del sistema parte de una idea básica, y es solucionar el principal inconveniente del tercer carril, que es la peligrosidad de los contactos directos. Todos hemos visto películas del Metro de Nueva York (Con tercer carril) donde algún individuo muere al tocar el tercer carril (y la tierra o el negativo obviamente). ¿Cual fue la solución?, pues muy sencillo, en vez de poner el tercer carril abajo donde se puede tocar, lo ponemos arriba. La solución en principio se practicó con el mismo carril (de acero) pero enseguida se desarrollaron carriles más avanzados, con menor peso y mayor conductividad. El carril empleado actualmente consiste en una barra de aluminio que lleva en su parte inferior un hilo de contacto de cobre. La transmisión de energía se realiza por el aluminio y el cobre, pero solo el cobre debe entrar en contacto con el pantógrafo. Sistema de alimentación por tercer carril El sistema de alimentación por tercer carril consiste en un conductor (perfiles de acero laminado) sobre apoyos en traviesas. En un principio se utilizó el mismo carril que se usa para la vía pero, al igual que sucede con la catenaria rígida, el carril ha ido evolucionando hacia aleaciones más ligeras y con mejor conductividad, sobre todo aleaciones de aluminio. El tren alimentado de esta manera dispone de un captador en la parte baja del mismo que hace contacto con este carril, de igual manera que un pantógrafo lo hace con la línea aérea. Sus ventajas incluyen la rigidez, la fácil captación, su facilidad de colocación y su bajo costo, pero la tensión de la línea no puede ser muy elevada por su proximidad a tierra, no siendo de esta forma segura ni eficiente.


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El sistema de alimentación por tercer carril implica más subestaciones eléctricas, debido al menor voltaje, y por lo tanto aumenta el coste de la instalación y el coste energético, lo cual contrarresta el bajo coste del montaje de la línea. Además obliga a los coches a tener un sistema de alimentación autónoma por un determinado tiempo, ya que la catenaria aérea siempre está, pero el tercer carril a veces debe faltar (ej: aparatos de vía, áreas de paso a nivel, etc.). También se ve muy afectada por los agentes atmosféricos, al estar muy próxima a tierra.

AALLIIMMEENNTTAACCIIOONN EELLEECCRRIICCAA DDEELL TTRREENN EELLEECCTTRRIICCOO LLIIMMAA

El sistema de alimentación eléctrica comprende:

Línea de Transmisión 60 KV

Sub Estación 60/20 KV

Cabinas eléctricas

Sub-Estaciones de Rectificación

Cables de línea

Planta Térmica de Emergencia

Grupos Electrógenos

Alumbrado

Diagrama general de alimentación de tracción eléctrica del sistema

Línea de Transmisión 60 KV.

La Línea de trasmisión de unos 7 km es la encargada de transportar la energía eléctrica desde la Subestación San Juan, de Luz del Sur hasta el Patio Taller, con una tensión de 60 KV, es de una sola terna trifásica, de conductor de aluminio. Constituido por 31 Postes de sección cónica de 115 pies y 70 pies de altura, con cadena de aisladores de tipo de porcelana, antiniebla.


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SUB ESTACIÓN 60/20 KV. La Subestación de transformación de 60/20KV está situada en el Patio Taller, es la encargada de recibir la energía en 60KV mediante dos transformadores de potencia de 20 MVA alimenta en 20 KV a las Sub Estaciones Rectificadoras y Cabinas eléctricas de las Estaciones. La SE 60/20 KV tiene previsto 2 alimentaciones independientes

Está constituida por:

Un Patio de Llaves.

Una cabina interior. CABINAS ELÉCTRICAS.

Las cabinas de transformación, están ubicadas en las Estaciones de Pasajeros y Patio Taller.

Estas son alimentadas en cascadas desde la Subestación Rectificadora 01 del Patio Taller, con una tensión de 20KV y proveen a través de dos grupos de transformación de 160 Kva., 20/0.38 – 0.22 KV la alimentación de todos los servicios auxiliares de la Estación.

Similarmente provee de energía eléctrica a los servicios del Patio Taller mediante dos transformadores de 1000 KVA.

Para garantizar la continuidad del servicio en caso de falta de energía eléctrica por parte del concesionario durante el periodo de arranque de los grupos electrógenos se tiene en cada cabina Bancos de Baterías siendo de las siguientes características: bancos de 192 celdas de 2 V del tipo plomo ácido de 380 VCC, 100 AH 10h.


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SUBESTACIONES DE RECTIFICACIÓN.

Las Subestaciones sirven para alimentar a la línea de contacto a una tensión de 1500 voltios en corriente continua, además por medio de dos transformadores de 20/0.38 – 0.22 KV de 100 KVA alimentan a todos los servicios auxiliares de la Subestación (alumbrado y tomacorrientes).

Interior de la SER 01 - Patio taller. A la izquierda grupo de 3 rectificadores de silicio y a la derecha batería de interruptores extra rápidos. Las sub-estaciones de conversión están distribuidas a lo largo del recorrido de los trenes para suministrar energía eléctrica a 1500 Vcc al sistema de tracción.

Cada una sub-estación está principalmente constituida por:

a) Sistema de alimentación de 20 KV de la red eléctrica. b) Sistema de conversión y distribución de la energía eléctrica a 1500 Vcc tensión de la línea de tracción. c) Conjunto de servicios aptos a garantizar sea la fiabilidad del sistema de alimentación que la señalización de todas las eventuales averías y/o deficiencias. Las Subestaciones de conversión son las siguientes:

No 01 Patio Taller No 03 El Sol No 05 Villa María No 08 Atocongo


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CABLES DE LÍNEA.

Son las que se utilizan para la alimentación de las subestaciones y cabinas Eléctricas tienen las siguientes características:

Cables de potencia que son de cobre aislado en XLPE 12/20 KV tipo N2XSY con grado de aislamiento de 32 KV cubierta de PVC color rojo.

Cables de mando y control son de cobre con aislamiento en PVC 0.6/ 1 KV tipo THW con grado de Aislamiento de 4 KV.

PLANTA TÉRMICA DE EMERGENCIA

Se cuenta con una Planta Térmica con los cual se dotará de energía eléctrica en forma automática a los trenes en caso de una interrupción del suministro público La planta Térmica tiene una capacidad de 5.4 MW esta compuesta por tres grupos electrógenos cada uno de 1800 KW, 1800 RPM, 4.16 KV, 60Hz así como de un sistemas de sincronización protección y control y todos los sistemas auxiliares mecánicos y eléctricos necesarios para su funcionamiento. La energía producida por los grupos electrógenos es de un nivel de 4.16 KV y se eleva a 21.6 KV por medio de un transformador de 7 MVA.


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GRUPOS ELECTRÓGENOS

Se tienen 01 Grupo Electrógeno Estacionario de 330 kW y 05 grupos de 125 kW de potencia en las estaciones.

Los grupos electrógenos poseen una red de combustible que comprende una cisterna, electrobomba y tanque diario con operación automática. Con referencia al sistema de control poseen arranque y parada automática.

CABINA DE BATERÍAS

Para garantizar la continuidad del servicio en caso de falta de energía eléctrica por parte durante el periodo de arranque de los grupos electrógenos se tiene en cada cabina y subestación Bancos de Baterías siendo de las siguientes características: Son de dos tipos: Banco de 110 VCC de 55 celdas de 2 V tipo plomo ácido de 100 AH por 1h. Banco de 24 VCC de 12 celdas de 2V de plomo ácido de 100 AH por 1h.

SSIISSTTEEMMAA DDEE CCAATTEENNAARRIIAA YY LLIINNEEAA DDEE CCOONNTTAACCTTOO

Comprende:

Catenaria de Línea y

Catenaria del Patio taller.

La CATENARIA DE LÍNEA Es un sistema de captación y distribución de energía eléctrica de tensión de 1500 Vcc. La línea de contacto en la vía principal tiene una sección total de 440 mm² y se compone de: Dos cables portantes de cobre electrolítico de 120 mm² Dos hilos de contacto de cobre perfilado de 100 mm² cada uno Pendinos de alambre de cobre de 5 mm de diámetro Dos cables de aluminio de 125 mm² para el sistema de tierra. Forma parte de la línea de contacto: los postes, suspensiones, aisladores, descargadores, regulación automática, conexiones a tierra, circuito de retorno, etc


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La altura de los hilos de contacto al plano de rodamiento es: Mínima : 3,80 m Típica : 4,45 m Máxima : 4,75 m

Relación de Equipos

ITEM UBICACION DESCRIPCION CANT EST

1 Via Principal Cable portante de Cu 120 mm2 40 Km B

2 Hilo de contacto Cu perfilado 100 mm2 40 Km B

3 Cable de aluminio 125 mm2 40 Km B

4 Postes LS 10 192 B



7 Postes M 30 b 17 B

8 Suspensiones en línea 388 B

9 Suspensiones en estaciones 68 B

10 Seccionadores de cuerno 23 B

11 Regulación automática fija 9 B

12 Regulación automática móvil 52 B

13 Aisladores de sección 9 B

14 Descargadores 36 B


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LA CATENARIA DEL PATIO TALLER La línea de contacto para las vías secundarias, como la del Patio Taller tiene una sección total de 220 mm² y se compone de: Un cable portante de 120 mm² Un hilo de contacto de 100 mm² Pendinos de alambre de 5mm de diámetro Forma parte de la línea de contacto: los postes, suspensiones, aisladores, descargadores, regulación automática, conexiones a tierra, circuito de retorno, etc.

Relación de Equipos

ITEM UBICACION DESCRIPCION CANT EST

1 Patio Taller Cable portante de Cu 120 mm2 4.5 Km B

2 Hilo de contacto Cu perfilado 100 mm2 4.5 Km B

3 Postes M26 20 B

4 Postes M29b 48 B

5 Postes M30b 49 B

6 Suspensiones en línea 117 B

7 Suspensiones en taller 12 B

8 Seccionadores de cuerno 6 B

9 Regulación Automática fija 37 B

10 Regulación Automática movil 17 B

11 Aisladores de sección 21 B

12 Conmutadores 5 B

13 Seccionadores a tierra 5 B


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AAUUTTOOMMAATTIIZZAACCIIOONN

El sistema consta de instalaciones que cumplen funciones de mando y control a distancia para el Control Centralizado de Tráfico, comprende todas las actividades inherentes a las instalaciones y al sistema de automatización que el operador del Puesto Central Operativo debe realizar para una correcta regulación del tráfico y asegurar todas las funciones necesarias para dicho fin, tales como supervisión de la circulación y del estado de los elementos de la señalización, en modificación o en alternativa a las intervenciones automáticas del sistema.

PUESTO CENTRAL DE OPERACIONES (PCO)

El puesto central de Operaciones se encarga de procesar, supervisar, gestionar y

mostrar toda la información proveniente de los ACEI's, así como también enviar

telemandos para la gestión centralizada del trafico de trenes.

PUESTOS PERIFÉRICOS

Los puestos periféricos se encargan de gestionar toda la información proveniente de los ACEI's y enviarla al puesto central y al mismo tiempo procesar los telemandos que son enviados desde el PCO.


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TELECOMUNICACIONES

Comprende los siguientes sub sistemas:

Telefonía Automática La telefonía automática permite la comunicación entre los usuarios ubicados en todas las instalaciones del Metro. Cada estación cuenta también con su propia central para llamadas internas entre los locales tecnológicos. Telefonía de Emergencia La telefonía de emergencia permite la comunicación entre las cabeceras de los andenes y las SSEE con el PCO, de manera unidireccional y en caso de situaciones emergencia cuando no es posible utilizar el servicio telefónico convencional. Difusión Sonora La Difusión Sonora permite enviar mensajes desde el PCO hacia las estaciones, así como también es posible transmitir mensajes a nivel del ámbito de la estación por medio de un sistema de amplificación que hay en cada estación. Sistema digital de Grabación de Comunicaciones El Sistema Digital de Grabación de comunicaciones esta conformado por un equipo de grabación de 24 canales telefónicos que permite grabar al mismo tiempo todas las comunicaciones referidas a la circulación de trenes y al mantenimiento de las instalaciones.

Sistema de Intercomunicadores El sistema de intercomunicadores permite que el Agente de Estación se pueda comunicar con las boleterías que se encuentran en el hall de la estación. Sistema de Radio Tierra Tren El sistema de radio esta compuesto por la red de servicio. Por medio de una comunicación full dúplex es posible establecer comunicaciones entre los trenes y el PCO. El sistema cuenta con equipos fijos y equipos instalados a bordo de los trenes.


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