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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

“PROPUESTA DEL MANTENIMIENTO DEL MÓDULO ONDULADOR EMPLEADOS EN LOS CONVOY NM-79

DE STC”

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO ELECTRICISTA

P R E S E N T A

JULIO CÉSAR BECERRIL DE LOS SANTOS

VÍCTOR ANDRÉS GONZÁLEZ CELIS

ASESOR: ING. DOMINGO ALMENDARES AMADOR

ASESOR: ING. VALENTINA CASTILLO LÓPEZ

MÉXICO, D. F. 2012

LA TRACCIÓN ELECTRICA y EL CONVERTIDOR ESTÁTICO.

SISTEMA DE CONVERSIÓN ESTÁTICO DE POTENCIA CES.

..;; T T --- TT LI É CNICO NAC '"' ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LÓPEZ MATEOS"

TEMA DE TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO ELECTRICISTA

POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN TESIS Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

DEBERA(N) DESARROLLAR VICTOR ANDRES GONZÁLEZ CELIS JULIO CESAR BECERRIL DE LOS SANTOS

"PROPUESTA DEL MANTENIMIENTO DEL MÓDULO ONDULADOR EMPLEADOS EN LOS CONVOY NM-79 DE SCT"

OBJETIVO DEL TEMA:

Realizar un manual de mantenimiento preventivo y correctivo para el módulo ondulador (inversor de puente completo) empleado en el CES ALSTHOM de los trenes modelo NM 79, para reducir la preparación del personal de nuevo ingreso y servir de apoyo para el personal actual.

PUNTOS A DESARROLLAR:

~ INTRODUCCIÓN .

~ ANTECEDENTES

~

~ METODOLOGíA ACTUAL EN EL MANTENIMIENTO DE MÓDULO ONDULADOR.

PROPUESTA DE MANUAL DE MANTENIMIENTO PARA MÓDULO ONDULADOR.

~ CONCLUSIONES

MEXICO D.F., A 12 DE SEPTIEMBRE DEL 2013.

ASESOR

ARTAMENTO L"1'-'L"1.....,..L~Y" DE INGENIERÍA ELÉC

Víctor Andrés González Celis

DEDICATORIA

A mis amados padres Andrés y Araceli

a los cuales les debo no solo la vida,

sino todo lo que soy y quienes me han dejado de herencia

él legado del conocimiento y la educación,

a mis hermanos Gerson y Anel

los cuales no dejan de ver en mi un ejemplo a seguir,

él presente trabajo es dedicado a ustedes, a su gran esfuerzo y sacrificio

mi amada familia la base de todos mis esfuerzos y

mi más grande propulsor en la

vida

Víctor Andrés González Celis

AGRADECIMIENTOS

Es sin lugar a dudas uno de los retos más importantes en mi vida el lograr plasmar en

un proyecto todos los conocimientos adquiridos durante mi tiempo de estudio para obtener

el beneficio de más de uno en esta sociedad. Sin embargo el realizar un trabajo de tal

envergadura no es un logro del cual puedo presumir a ver realizado sin el apoyo de

grandes personas y grandes instituciones. Es para mí un gran orgullo y una gran muestra

de aprecio el agradecer a todas aquellas personas que me proporcionaron su apoyo para

el desarrollo del presente trabajo, pues de no a ver sido por ello este trabajo no podría a

verse realizado con tal pluralidad y objetividad. Por ello:

Compañeros de clases y amigos

Agradezco sus puntos vista, su apoyo emocional y moral, sus bromas, la manera en que

me permitieron desarrollarme de una mejor manera y la forma en que me enseñaron a ser

más plural y tolerante en mi toma de decisiones.

Profesores, Técnicos, Ingenieros, Maestros y Doctores

Gracias por la manera en que me permitieron desarrollarme como profesional, por

todos aquellos consejos que me permitieron forjar una identidad profesional, por esa

manera tan amable en la compartieron sus conocimientos, por esos regaños que me

permitieron aprender aun mas, por esas tareas que siempre tenían sentido, por aquellas

preguntas que hacían despertar mi imaginación y creatividad.

Centro de Estudios Tecnológicos Industriales y de Servicios 145

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco

Sistema de Transporte Colectivo (Metro)

Es simplemente imposible el expresar en unas líneas el agradecimiento que siento por a

ver me proporcionado lugares donde adquirir, desarrollar y poner en práctica el

conocimiento necesario para lograr plasmas el conocimiento necesario para lograr una

aportación significativa a la sociedad.

Julio César Becerril De Los Santos

DEDICATORIA

Dedicado con todo mi amor a mi madre Luz del Carme, a mis abuelos Bernardino y

Graciela, y a mi hermana Claudia.

Julio César Becerril De Los Santos

AGRADECIMIENTOS

Agradezco infinitamente a las personas que me han apoyado de manera incondicional a lo

largo de mi trayectoria como estudiante, a mi madre Luz Del Carmen que fue un padre y

madre a la vez y enseñarme que en esta vida la perseverancia es la clave del éxito, a mi

abuela Graciela por ser una madre para mí, criarme e inculcarme la educación que ahora

tengo, a mi abuelo Bernardino, a mi hermana Claudia por su apoyo incondicional, a mis

tíos Bernardino y Araceli por darme su apoyo y consejos a lo largo de mi carrera

estudiantil, a Brenda por estar conmigo en todo momento y nunca darme la espalda a

pesar de todas las adversidades, a Oscar Granados y familia a Irwin Ibarra, Andrés

González, Eliud Morales, Rubén Alfaro, Luis Alberto Enríquez, Alejandro Tovar a mi

querida ESIME ZACATENCO y al INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL porque es un

orgullo pertenecer esta gran casa de estudios.

A todos ellos muchas gracias.

ÍNDICE

PLANTEAMIENTO DE LA PROBLEMÁTICA. i

OBJETIVO ii

RESUMEN iii

JUSTIFICACIÓN iv

ALCANCES v

INTRODUCCIÓN vi

ANTECEDENTES viii

CAPITULO I. La tracción Eléctrica y el Convertidor Estático

1.1 Antecedentes históricos de la tracción eléctrica 3

1.1.1 Tracción eléctrica en el mundo 3

1.1.2 La tracción eléctrica en México 5

1.1.2.1 Tranvía 6

1.1.2.1.1 Historia del tranvía 7

1.1.2.2 Trolebús 9

1.1.2.2.1 Historia del trolebús 9

1.1.2.2.2 Desarrollo del trolebús en la Ciudad de México 10

1.1.2.3 Tren ligero 11

1.1.2.3.1 Antecedentes históricos del tren ligero en México 11

1.1.2.4 Sistema de Transporte Colectivo 12

1.1.2.4.1 Características del material rodante (Trenes) 18

1.2 Distribución de la energía eléctrica en el Metro 18

1.3 Convertidor de potencia 19

1.3.1 Convertidor estático 19

1.3.1.1 Principio de funcionamiento 20

1.3.1.2 Construcción y descripción del sistema 20

1.3.1.2.1 Filtro 20

1.3.1.2.2 Chopper 21

1.3.1.2.3 Inversor 21

1.3.1.2.4 Transformador 21

1.4 Convertidores estáticos de potencia 22

1.4.1 Convertidores de Corriente Alterna- Corriente Directa 22

1.4.2 Convertidores de Corriente Alterna-Corriente Alterna 22

1.4.3 Convertidor de Corriente Directa-Corriente Directa o Conversor 23

1.4.4 Convertidor de Corriente Directa-Corriente Alterna 23

CAPITULO II. Sistema de Conversión Estático de Potencia CES

2.1 Convertidor estático CES 27

2.1.1 Descripción del sistema 28

2.1.2 Principio de operación del CES 28

2.1.3 Diodos de potencia 29

2.1.3.1 Introducción 29

2.1.3.2 Características de los diodos 30

2.1.3.3 Características de la recuperación inversa 31

2.1.3.4 Diodos de uso general 31

2.1.3.5 Diodos de recuperación rápida 32

2.1.3.6 Diodos de Schottky 32

2.1.4 Tiristores de potencia 33

2.1.4.1 Característica de los tiristores. 33

2.1.4.2 GTO (Gate Turn-Off Thyristor) 35

2.1.5 Transistores de potencia 35

2.1.5.1 Transistor de Unión Bipolar BJT 36

2.1.5.2 Transistor de Efecto de Campo Metal-Oxido-Semiconductor MOSFET 38

2.1.5.3 Transistor Bipolar de Compuerta Aislada IGBT 39

2.1.5.4 Comparaciones entre el BJT, MOSFET e IGBT 41

2.1.6 PWM (Modulación por Ancho de Pulso) 41

2.2 Filtro de entrada 42

2.3 Sistema de protección 42

2.4 Modulo Chopper 43

2.4.1 Descripción del sistema 43

2.4.2 Control de convertidores de cd-cd 44

2.4.3 Principio de operación del sistema 46

2.5 Módulo Ondulado 49

2.5.1 Generalidades 50

2.5.2 Principio de Operación 50

2.5.2.1 Modulación por Ancho de Pulso. 52

2.5.3 Tipos de Onduladores 54

2.5.4 Módulo Ondulador del CES 54

2.6 Fuente de Carga 55

2.7 Transformador de potencia 56

2.8 Modulo de carga. 56

2.9 Sistema de control (Lógica) 57

CAPITULO III. Metodología Actual en el Mantenimiento del Módulo Ondulador

3.1 Fallas en el modulo ondulador 61

3.1.1 Fallas por vibración mecánica 62

3.1.2 Fallas en el transductor 63

3.1.3 Fallas en los transistores IGBT: 65

3.1.4 Fallas en las tarjetas de disparo 65

3.1.5 Fallas por sobrecorriente 66

3.1.6 Transformador de control abierto 67

3.1.7 Transistor MOSFET en corto circuito 67

3.1.8 Resistores quemados (RB59 33Ω, RB59 3Ω9) 67

3.1.9 Fallas por falta de mantenimiento preventivo 68

3.1.10 Fallas por tiempo de operación del equipo 69

3.2 Procedimiento actual de mantenimiento del modulo ondulador 69

3.2.1 Limpieza del equipo 70

3.2.2 Inspección visual 71

3.2.3 Detección de elementos dañados pruebas con multímetro digital 71

3.3 Pruebas en CES 74

CAPITULO IV. Propuesta de Manual de Mantenimiento para Módulo Ondulador

4.1 Manual de mantenimiento para modulo ondular 79

4.1.1 Desmontaje del modulo ondulador en CES 79

4.1.2 Limpieza del modulo ondulador 81

4.1.3 Inspección del modulo ondulador 83

4.1.4 Desmantelamiento del modulo ondulador 84

4.1.5 Reparación de las tarjetas de disparo de IGBT´s 89

4.1.5.1 Inspección visual 89

4.1.5.2 Verificación del transductor 91

4.1.5.3 Transistor BJT 94

4.1.5.4 Prueba transistor MOSFET 95

4.1.5.5 Transformadores de control 97

4.1.5.6 Prueba a Diodos 98

4.1.6 Reparación del circuito de potencia 98

4.1.6.1 Pruebas en capacitores 99

4.1.6.2 Prueba en transistores de potencia IGBT 99

4.1.6.3 Mantenimiento y pruebas en el circuito Snubber 101

4.1.7 Armado del modulo ondulador 103

4.1.8 Pruebas en CES 108

4.1.9 Limpieza del CES 109

4.2 Análisis Costo Beneficio 110

4.2.1 Presupuesto 110

4.2.2 Tiempo de capacitación del personal 112

4.2.3 Tiempo de reparación del Modulo Ondulador 112

4.2.4 Disminución del deterioro en equipos a prueba 113

4.2.5 Tiempo de operación del modulo en CES 114

4.2.6 Existencia del equipo 114

CONCLUSIONES 115

GLOSARIO DE TÉRMINOS 118

REFERENCIAS 121

ÍNDICE DE FIGURAS

CAPITULO I. La tracción Eléctrica y el Convertidor Estático

Figura 1.1 Locomotora eléctrica para la Exposición Industrial de Berlín de 1879. 5

Figura 1.2 Este dibujo muestra claramente dos de los medios de transporte de la época el carruaje y el tranvía tirado por

mulas, fuera de lo que fue la Estación de Buenavista del F.C. 7

Figura 1.3 PCC, construido por St. Louis Car en los Estados Unidos. En la histórica foto aquí mostrada, se aprecia el

momento en que salió el primer tranvía PCC de los Talleres de Indianilla, para prestar servicio urbano. Foto cortesía

del Servicio de Transportes Eléctricos del D.F. 8

Figura 1.4 Pequeño tranvía Brill de la serie 24 denominado “cero”. 9

Figura 1.5 Primer Trolebús 10

Figura 1.6 Distribución e identificación de carros por convoy 18

Figura 1.7 Diagrama a bloques de un sistema de conversión estático 20

Figura 1.8 Filtros de armónicas inductivos 21

Figura 1.9 Rectificador de onda completa monofásico toma central. 22

Figura 1.10 Circuito básico de un convertidor de ca-ca monofásico. 23

Figura 1.11 Circuito básico de un convertidor de cd-cd 23

Figura 1.12 Circuito básico de un inversor. 24

CAPITULO II. Sistema de Conversión Estático de Potencia CES

Figura 2.1. Funciones y ubicación del CES 27

Figura 2.2. Principio de funcionamiento del CES 29

Figura 2.3. Símbolo de diodo y unión pn 30

Figura 2.4. Características v-i del diodo 31

Figura 2.5. Diodos de uso general. 32

Figura 2.6. Diodos de recuperación rápida 32

Figura 2.7. Diodo Schottky 33

Figura 2.8. Símbolo del tiristor y tres uniones pn. 34

Figura 2.9. Curva de características v-i del tiristor 34

Figura 2.10. Composición interna del GTO. 35

Figura 2.11. Interruptor genérico 36

Figura 2.12. Composición interna de un BJT (configuración pnp y npn) 37

Figura 2.13. Regiones de operación del BJT 37

Figura 2.14. Símbolo eléctrico del MOSFET canal N. 38

Figura 2.15. Composición interna del MOSFET canal N y P. 38

Figura 2.16. Regiones de operación del MOSFET relación Tensión-Corriente. 39

Figura 2.17. Símbolo eléctrico del IGBT canal N. 40

Figura 2.18. Composición interna del IGBT canal N. 40

Figura 2.19. Curva de operación de operación del IGBT 40

Figura 2.20. Forma física de un IGBT. 40

Figura 2.21. Señal de control de un dispositivo de conmutación 41

Figura 2.22. Filtro de entrada 42

Figura 2.23. Diagrama eléctrico del sistema de seguridad del CES 43

Figura 2.24. Sistema convertidor cd-cd 44

Figura 2.25. Convertidor básico de cd-cd 44

Figura 2.26. Grafica de tensión de salida donde se aprecia la tensión promedio Vo. 45

Figura 2.27. PWM a) diagrama de bloques b) comparador de señales 46

Figura 2.28. Circuito de un Chopper básico 47

Figura 2.29. Energía transferida sin pérdida. 48

Figura 2.30. Tensión E y corriente i en el inductor L 49

Figura 2.31. Diagrama básico de un modulo ondulador. 50

Figura 2.32. Inversor de medio puente. 51

Figura 2.33. Forma de onda de operación de los interruptores Q1 y Q2 51

Figura 2.34. Forma de onda de la tensión y corriente en un inversor con carga inductiva. 52

Figura 2.35. Cuadrantes de operación de un inversor 52

Figura 2.36. Comparación de la señal sinusoidal con la señal de onda triangular 53

Figura 2.37. Resultado de la comparación entre las formas de onda triangular y sinusoidal. 53

Figura 2.38. Inversor de puente completo monofásico 54

Figura 2.39. Inversor de puente completo trifásico. 54

Figura 2.40. Modulo Ondulador 55

Figura 2.41 Diagrama a bloques de la función de la fuente de carga 55

Figura 2.42. Diagrama del transformador de potencia en el CES 56

CAPITULO III. Metodología Actual en el Mantenimiento del Módulo Ondulador

Figura 3.1. Modulo ondulador montado en el CES 61

Figura 3.2. Deformación de vías férreas en la línea A del STC a causa de un temblor 63

Figura 3.3 Transductor de efecto Hall. 64

Figura 3.4 Circuito Snubber conectado en las terminales del IGBT 64

Figura 3.5. Circuito de potencia del Modulo Ondulador. 65

Figura 3.6 Tarjetas de disparo y circuito de potencia. 66

Figura 3.7. Módulo ondulador sin mantenimiento 68

Figura 3.8. Campana de extracción de polvos y gases. 70

CAPITULO IV. Propuesta de Manual de Mantenimiento para Módulo Ondulador

Figura 4.1 Ubicación de los tornillos de sujeción del modulo ondulador 80

Figura 4.2 Vistas del modulo ondulador desplazado en forma horizontal 81

Figura 4.3 Zona de limpieza de equipo 82

Figura 4.4 Equipo se seguridad 83

Figura 4.5 Desmontaje de Capacitores de entrada 85

Figura 4.6 Circuito snubber 85

Figura 4.7 Tarjeta de control y ubicación de sus tornillos de sujeción 86

Figura 4.8 Torque empleado para retirar los IGBT 87

Figura 4.9 Limpieza del disipador del módulo ondulador 88

Figura 4.10 Tarjeta de disparo 91

Figura 4.11 Diagrama a bloques de la operación del Transductor de efecto Hall dentro del módulo ondulador 91

Figura 4.12 Manera correcta de abrir el encapsulado del transductor con la ayuda del cúter 93

Figura 4.13 Circuito integrado del transductor 94

Figura 4.14 Transistores BJT 94

Figura 4.15 Configuración de un transistor BJT 1) Emisor 2) Base 3) Colector 94

Figura 4.16 Vista de la configuración de los transistores BJT en la tarjeta de disparo 95

Figura 4.17 Transistor MOSFET 96

Figura 4.18 Vista superior de las terminales del transformador de control 98

Figura 4.19 Circuito equivalente de un IGBT 100

Figura 4.20 Prueba de diodo en IGBT 100

Figura 4.21 Diagrama físico de medición de alta impedancia 101

Figura 4.22 Código de colores para lectura de valores de resistencia en ohms 102

Figura 4.23 Puntos de mediciones en pistas 103

Figura 4.24 Ensamblado de IGBT´s en disipador 104

Figura 4.25 Torque máximo en montaje de IGBT 104

Figura 4.26 Montaje de la tarjeta de control 105

Figura 4.27 Conexión del circuito de control y potencia 106

Figura 4.28 Conexión emisor-colector entre IGBT´s 106

Figura 4.29 Conexión de capacitores en paralelo 107

Figura 4.30 Conexión del circuito de potencia a las termínales de salida 107

Figura 4.31 Convertidor Estático de Potencia CES 109

Figura 4.32 Grafica de comparación de horas hombre. 113

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Modelos de convoy empleados en el STC, características y líneas donde se utilizan 13

Tabla II. Valores de tensión nominal en la entrada del convertidor estático 27

Tabla III. Parámetros de salida en el convertidor estático. 28

Tabla IV Tabla de comparaciones de dispositivos de estado sólido. 41

Tabla V. Precio total del proyecto 110

Tabla VI. Inversión en capacitaciones 111

Tabla VII. Ganancia 111

Víctor Andrés González Celis & Becerril de los Santos Julio César i

PLANTEAMIENTO DE LA PROBLEMÁTICA.

Los convertidores de corriente directa (cd) a corriente alterna (ca) o módulos inversores

serie TRV1044081 utilizados en los convertidores estáticos (CES) de la marca ALSTHOM

encargados de proporcionar tensiones de 220 Vca y 75 Vcd a los trenes NM-79 empleados

en las líneas 1, 3, 7, 8 y 9 del Sistema de Transporte Colectivo (STC) son uno de los

equipos que se presentan para su mantenimiento correctivo en la Sección de CHOPPER Y

CES, ubicado en el taller de Mantenimiento LA PAZ, en Santa Isabel Tola, Ticomán en

este lugar el mantenimiento correctivo del equipo sólo se realiza por personal ampliamente

relacionado con el mismo a través de los años, imposibilitando que otra persona de la

Sección pueda realizar esta labor debido a la ausencia de un manual que permita la

detección de fallas y proporcione una metodología de reparación y pruebas. Lo anterior

conlleva a que los tiempos de puesta en servicio de los módulos inversores dependan de las

actividades a realizar por un personal limitado y que su mantenimiento sea lento en caso de

ser realizado por otra persona o ineficiente en caso de ser realizado por personal nuevo, fijo

o temporal.

Becerril de los Santos Julio César & Víctor Andrés González Celis ii

OBJETIVO

Realizar un manual de mantenimiento preventivo y correctivo para el módulo ondulador

(inversor de puente completo) empleado en el CES ALSTHOM de los trenes modelo NM-

79, para reducir la preparación del personal de nuevo ingreso y servir de apoyo para el

personal actual en el STC.

Víctor Andrés González Celis & Becerril de los Santos Julio César iii

RESUMEN

El presente trabajo de tesis es un esfuerzo realizado en conjunto con el apoyo de profesores,

ingenieros, técnicos y alumnos que presenta una ayuda a una problemática muy común en

el Sistema de Transporte Colectivo la reparación de equipos antiguos, dicha actividad es

realizada solo por personal ampliamente relacionados con los mismos y que por ende han

desarrollado conocimientos empíricos que les permiten desarrollar la relación pertinente,

sin embargo esto conlleva a una problemática que cada vez se hace más notoria ya que solo

el personal relacionado con un equipo puede realizar el mantenimiento del mismo de una

manera rápida y eficiente estos son los únicos encargados de realizar estas actividades

dando como resultado que su ausencia en el área de trabajo provoca un serio atraso en los

mantenimientos y reparaciones, por ello se propone una solución particular a esta

problemática general con el diseño de un manual de mantenimiento para módulos

onduladores que se reparan en la Sección de CHOPPER Y CES, ubicado en el taller de

Mantenimiento la PAZ, cuya importancia radica en ser implementados en 33 trenes del

STC empleados en los convoy NM-79. También se cuenta con información que permite

formar una panorámica con respecto a la importancia de los medios de transporte eléctricos

y su impacto en la sociedad razón por la cual el CAPITULO 1 abordara de manera general

el desarrollo de la tracción eléctrica en el mundo y en México, Distrito Federal

describiendo los transportes eléctricos utilizados a través del tiempo y profundizando en el

de mayor relevancia el STC Metro y describiendo los cuatro principales Convertidores

estáticos, en el CAPITULO II presenta un descripción del principio de funcionamiento del

Sistema de Conversión Estático y los equipos que lo conforman así como su función.

Mientras que el CAPITULO III presenta las fallas más comunes en el módulo ondular y de

manera detallada la metodología que se sigue actualmente para realizar su mantenimiento y

las pruebas que se le realizan para verificar su correcta operación en los CES, el

CAPITULO IV desarrolla un propuesta de metodología para el mantenimiento de módulo

ondulador empleando nuevas técnicas de limpieza y mantenimiento, así como las ventajas

que se obtienen de la realización de dicho manual, este trabajo finaliza con algunas

conclusiones que pueden proporcionar al lector la gran aportación que este trabajo realiza al

STC.

Becerril de los Santos Julio César & Víctor Andrés González Celis iv

JUSTIFICACIÓN

Uno de los retos más grandes en nuestro desarrollo académico correspondió al estudio de la

electrónica y electrónica de potencia, sin embargo estas áreas de la ingeniería eléctrica es la

que más nos despertó interés, razón por la cual hemos enfocado el estudio de este trabajo a

desarrollar un manual de mantenimiento para el módulo ondulador (convertidor estático de

cd a ca) empleado en los CES del convoy NM-79 del Sistema de Transporte Colectivo,

proporcionándonos la oportunidad de reafirmar los conocimientos adquiridos en los cursos

de electrónica y electrónica de potencia, adquirir conocimientos nuevos y prácticos en la

aplicación de la electrónica de potencia en los sistemas de conversión de energía y con la

finalidad de realizar una aportación de conocimientos y equipos de prueba que beneficie a

la par, tanto a una institución como a la sociedad en general después de todo “la técnica al

servició de la patria”.

Víctor Andrés González Celis & Becerril de los Santos Julio César v

ALCANCES

El presentar un trabajo en el cual se aborde la historia del transporte eléctrico en el mundo y

México y concluya con un manual de mantenimiento para técnicos del Sistema de

Transporte Colectivo, tiene en su a ver el lograr ser un escrito que despierte el interés del

lector en el desarrollo de los medios de transporte eléctricos, la importancia que a tenido la

electricidad en su tal avance y que pueda conocer la importancia de le electrónica de

potencia en la transformación de la energía eléctrica para aplicaciones de tracción para el

transporte público, enfocado en lograr que personal del STC pueda reducir los tiempos de

mantenimiento en el módulo ondulador de los convoy NM-79, sin embargo este trabajo

tiene como alcances el lograr no solo ser una herramienta de mantenimiento sino un

instrumento que permita el reducir los tiempos de preparación del personal de nuevo

ingreso a la Sección de CHOPPER Y CES, que pueda ser un material de estudio para los

alumnos de los cursos de tracción eléctrica y electrónica de potencia, proporcionando los

conocimientos básicos para poder desarrollarse en estas aéreas del conocimiento de una

manera más sencilla.

El más grande de los alcances de este trabajo consiste es crear un conciencia de realizar

actividades técnicas que proporcionen una solución económica y eficaz a problemas

cotidianos que afectan de manera grave a la sociedad.

Becerril de los Santos Julio César & Víctor Andrés González Celis vi

INTRODUCCIÓN

El Sistema de Transporte Colectivo (STC) que transporta a diario 4.5 millones de personas

en la zona conurbada de la ciudad de México y parte del estado de México, es sin lugar a

dudas uno de los transportes eléctricos de mayor importancia en nuestro país, razón por la

cual una falla en el sistema provoca caos vial y así como el retraso de miles de usuarios en

sus actividades.

En la actualidad la mayoría de las líneas del STC están formadas por convoys con más de

30 años en servicio, tal es el caso del material rodante NM-79 empleado en las líneas 1,3,7,

8 y 9, en las que día con día se reportan fallas en los trenes con respecto al equipo de

electrónica de potencia, el cual se encarga de suministrar la energía eléctrica a las vagones

en dos niveles de tensión (220 Vca y 75 Vcd), este equipo es conocido como convertidor

estático CES.

El CES está formado por diversos módulos (Chopper, carga, ondulador, etc.) y

componentes que son indispensables para el funcionamiento del tren, uno de los módulos

que llega de manera frecuente a los talleres en la Sección de CHOPPER Y CES, ubicado en

el taller de Mantenimiento LA PAZ, en Santa Isabel Tola, Ticomán es el módulo

ondulador. Sin embargo para realizar el mantenimiento de dicho equipo no se cuenta con

un manual, lo cual implica que el mantenimiento sea realizado únicamente por personal

ampliamente relacionado con el mismo, razón por la cual el presente trabajo tiene como

objetivo principal el desarrollar un manual de mantenimiento para éste equipo, basados en

la información referente al desarrollo de los transportes eléctricos, el STC, experiencia

laboral en dicha sección y el conocimiento de la metodología actual de mantenimiento del

módulo ondulador se presenta una nueva metodología de reparación empleando nuevas

técnicas.

Dentro de éste trabaja se encontrará información referente al desarrollo de la tracción

eléctrica en el mundo y México, conocerás los medios de trasporte eléctricos que se

emplean en la ciudad de México, DF. detallando el desarrollo del STC, donde conocerás la

importancia de los convertidores estáticos y la descripción del CES empleado en los

convoy, donde se abordan temas como su principio de funcionamiento y la descripción de

Víctor Andrés González Celis & Becerril de los Santos Julio César vii

cada uno de los equipos que lo conforman haciendo una mención específica con respecto al

módulo ondulador ya que de éste equipo se presenta una metodología de mantenimiento

que permitirá realizar esta actividad garantizando mejores tiempos de operación de los

módulos onduladores en convoy una vez que se ha realizado su manteamiento y aumentará

los tiempos de vida de los elementos y dispositivos sustituidos durante su relación.

Becerril de los Santos Julio César & Víctor Andrés González Celis viii

ANTECEDENTES

El estudiar en el Instituto Politécnico Nacional en la Escuela Superior de Ingeniería

Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco nos a proporcionado los conocimientos suficientes

para el desarrollo de las habilidades necesarias para ser un excelente Ingeniero Electricista

sin embargo para el desarrollo del presente trabajo se pueden resaltar en general algunas

cursos en particular los cuales permiten presentar este trabajo con tal pluralidad y

conocimientos aplicados como: Electrónica I, Electrónica II, Electrónica III, a demás de

ello se tiene conocimiento adquirido durante la práctica debido a que la actividad de

mantenimiento correctivo sobre los equipos que componen al CES ALSTHOM del STC

fue realizado durante un periodo de seis meses como parte de nuestro servicio social razón

por la cual fue de nuestro interés desarrollar un manual para el módulo ondulador o

inversor (Convertidor estático de cd a ca) del cual solo existe un escrito con la descripción

de cada uno de los equipos que lo conforman y un plano correspondiente al sistema de

potencia, otro tópico que fue de gran apoyo para tener un conocimiento de ingeniería acerca

del tema fue el cursar las optativas de electrónica de potencia y tracción eléctrica en la

ESIME ZACATENCO, la cual nos brindo una panorámica más amplia acerca del

funcionamiento de los convertidores de potencia, su principio de operación y sus tipos de

control, alguno da las bibliografías que manejamos para el estudio de dicho curso

corresponde a: Muhammad H. Rashid, “Electrónica de Potencia”, Edit. Prentice Hall,

Tercera edición, Joaquín Velasco Ballano, “Sistemas Electrónicos de Potencia Electrónica

de regulación y control de potencia”, Edit. Thomson, 1998, Stephen J. Chapman,

“Maquinas eléctricas”, Edit. Prentice Hall, Tercera Edición, Theodore Wildi, “Maquinas

Eléctricas y Electrónica de Potencia”, Edit. Pearson, Sexta edición y Ned Moha, Tore M.

Undeland y William P. Robbins, “Electrónica de Potencia convertidores, aplicaciones y

diseño”, Edit. Mc Graw Hill, Tercera edición. Donde podemos resaltar que la información

más relevante para desarrollar el presente trabajo correspondió a la lectura de manuales

existentes en el STC durante nuestro servicio social, así como libros, visualización de

planos y la forma en que los técnicos del área de CES Y CHOPPER nos enseñaron a

realizar actividades técnicas.

CAPÍTULO I La tracción Eléctrica y el Convertidor

Estático

Víctor Andrés González Celis & Becerril de los Santos Julio César 3

El presente capitulo describe los acontecimientos que marcaron el desarrollo de la

tracción eléctrica en la sociedad, mencionado sus primeras aplicaciones en minas

Alemanas, hasta los medios de tracción eléctrica de mayor importancia empleados en la

actualidad de igual forma se incluye una descripción sintetizada de los medios de transporte

eléctrico empleados en el Distrito Federal (DF) y se menciona el principio de

funcionamiento y diseño de un convertidor estático así como, las topologías existentes

detallando la topología del convertidor de corriente directa a corriente alterna (cd-ca).

1.1 Antecedentes históricos de la tracción eléctrica

La necesidad del ser humano por transportarse a sido parte inherente de su desarrollo,

desde los nómadas que viajaban buscando su propia sobrevivencia, hasta los tiempos

actuales, donde uno puede transportarse de un continente a otro en solo unas cuantas horas,

sin lugar a duda el transportarse es y será una necesidad vital en el desarrollo de la

humanidad, donde el desarrollo de la tracción eléctrica establece las bases para el desarrollo

de los medios de transporte eléctricos siendo estos más sofisticados y de menor impacto

ambiental, estribando en ello una ventaja sobre los de funcionamiento con hidrocarburos a

pesar de su mayor costo, donde parte fundamental de su funcionamiento radica en la

conversión de corriente alterna a corriente directa (ca-cd) en cualquier etapa de su sistema

de funcionamiento.

1.1.1 Tracción eléctrica en el mundo

La tracción definida en física como la acción de tender a mover un cuerpo del punto de

donde procede el esfuerzo; y en ingeniería mecánica, como la acción y efecto de arrastrar

vehículos, dentro del campo de las comunicaciones y servicios a tenido un desarrollo de

gran impacto el más notable corresponde a la tracción eléctrica, en la cual podemos

distinguir tres periodos en su avance: [6]

A finales del siglo XVIII y principios del XIX marcan el primer periodo distintivo

caracterizado por la aparición del motor eléctrico de corriente directa, por lo tanto se dio la

autonomía de la locomotora eléctrica muy semejante a la de vapor, su energía se acumulaba

en una especie de “tender” donde se sitúan las pilas o acumuladores de alimentación.

Becerril de los Santos Julio César & Víctor Andrés González Celis 4

El desarrollo del transformador eléctrico de corriente alterna caracterizo al segundo

periodo, el cual posibilita corrientes a tensiones elevadas.

El tercer periodo inicia antes de la segunda guerra mundial, con la aparición de los

rectificadores o convertidores de ca-cd. [6]

Sin embargo el hablar acerca del desarrollo histórico de la tracción eléctrica no sería

comprensible si se dejan afuera los descubrimientos que se dieron dentro de la electricidad

y el magnetismo; siglo XVIII el italiano Volta inventa la pila y durante el XIX el Danés

Oerstedt, el americano G. Henry y el francés Ampere realizan grandes descubrimientos y

progresos en el campo del electromagnetismo. En 1983 Faraday demuestra la generación de

corrientes inducidas por el movimiento relativo de un campo magnético respecto a un

conductor eléctrico; cada uno de estos descubrimientos dieron el origen de las primeras

maquinas eléctricas rotativas y la aplicación de las mismas en la tracción ferroviaria. [06][6]

La construcción de las primeras locomotoras eléctricas que transportaron viajeros fueron

diseñadas por Moses Gerrish Farmer y Thomas Hall, siendo Hall el precursor de la idea de

tomar la corriente directamente del carril. Por otro lado en Europa Swear y Majo Alexander

Bessolo posibilitan el uso de un sistema muy similar al actualmente denominado trolley.

[6][10]

El hablar del verdadero nacimiento de la tracción eléctrica nos remonta al año de 1879 a

la Exposición Industrial de Berlín, cuando la sociedad Siemens y Halske presentan una

pequeña locomotora eléctrica, está fue construida en Alemania con fines de uso en minería

la cual ya tomaba la corriente para su funcionamiento de un carril especial situado en el eje

de la vía. [6]

Como se puede apreciar en la Figura 1 la locomotora presentada en la exposición por la

sociedad Siemens y Halske aún era muy lejana a las actuales tecnologías de tracción

eléctrica, sin embargo fue un avance notorio para este tiempo. [6][9][10]


Figura 1.1 Locomotora eléctrica para la Exposición Industrial de Berlín de 1879.

1.1.2 La tracción eléctrica en México

Los primero registros de la aplicación de la tracción eléctrica en México datan de finales

del siglo XIX en donde se comienza por la autorización del cambio de la fuerza de tracción

animal por la fuerza de tracción eléctrica, en un circuito de provisional en el que se

realizaron pruebas necesarias para su aprobación, de ésta nueva tecnología, dando como

resultado mayores ventajas en cuanto a menor tiempo de duración de los viajes, limpieza en

las calles y vías, así como un mejor servicio al usuario que cada vez más necesitaba de un

transporte público de calidad. [7]

La compañía Limitada de Ferrocarriles del Distrito que hasta entonces era la encargada

de los ferrocarriles de tracción animal, cambia su razón social a la de Compañía Limitada

de Tranvías Eléctricos, realizando una restructuración en sus accionistas y empleados para

una mano de obra calificada en las próximas necesidades que se iban a requerir. [7]

Para el año de 1900 se da la inauguración de la primera línea que partía de Tacubaya a

Mixcoac con tranvías de doble piso, así también se promulga el primer reglamento de

tranvías eléctricos, para ese entonces se contaba con 37 coches de primera clase, 179 de

segunda clase y 315 de tercera clase, para el año de 1903 estos números aumentaron debido

a que la compañía Limitada de Tranvías Eléctricos estaba totalmente subsidiada por capital


inglés cambiando su nombre a Tranvías Eléctricos de México, esto dio origen a una mayor

expansión de nuevas líneas de tranvías como: las líneas con dirección Tacubaya a

Azcapotzalco y la primera línea de doble sentido en la ciudad la cuál fue construida en la

calzada de Tlalpan, para el año de 1907, la compañía de Tranvías Eléctricos de México se

consolidó en toda la ciudad hasta ese momento en el ramal Tlalnepantla y las colonias

Roma, Condesa y Santa María. [7] [8]

Debido a problemas con los trabajadores el gobierno toma el control total de la

Compañía de Tranvías Eléctricos terminando con dichos problemas y siendo a partir de

entonces una empresa mexicana, para el año de 1922 el transporte eléctrico se convierte en

el transporte principal de la ciudad de México usado por todas las clases sociales y para

todo tipo de eventos. [8]

A mediados del siglo XIX el presidente en turno Manuel Ávila Camacho declaró la

creación de la compañía de Transportes Eléctricos debido al incumplimiento de las

obligaciones de la compañía de Tranvías Eléctricos, siendo disuelta y otorgando todos sus

derechos a la nueva compañía. [7]

En este apartado se presentó una introducción histórica del desarrollo de la tracción

eléctrica, a continuación se describirán los medios de trasporte que basan su

funcionamiento en ella.

1.1.2.1 Tranvía

El tranvía es uno de los primeros medios de tracción eléctrica desarrollados, siendo un

medio de transporte en un principio de carga, después evoluciono a transporte de pasajeros,

el cual se caracterizó por ser un vagón o una unión de varios vagones que se transportaba

sobre rieles, en áreas urbanas, sin separación aparente del resto de las vías o sector privado.

Sin lugar a dudas este es uno de los medios de tracción eléctrica más pintoresco del

transporte urbano, es lamentable que hoy en día este tipo de transporte ya no sea utilizado

como lo era anteriormente, sin embargo aun existen ciudades donde circulan tranvías con

su trazado de líneas originales (sobre todo en algunas ciudades europeas). [13][14]


1.1.2.1.1 Historia del tranvía

El 15 de Enero de 1900 La Compañía De Ferrocarriles del Distrito Federal inauguró la

primera línea electrificada recorriendo del Zócalo a Tacubaya y posteriormente a Tlalpan.

En Agosto 1905 se inicio la construcción del tramo San Antonio Abad a Churubusco y fue

culminada en Huipulco, en una segunda etapa que termino hasta Junio de 1910. El 1° de

junio de 1906 nació la compañía de Tranvías de México. El 23 de diciembre de 1924 se

crea la Alianza de Tranvías de México. [8][14]

Figura 1.2 Este dibujo muestra claramente dos de los medios de transporte de la época el

carruaje y el tranvía tirado por mulas, fuera de lo que fue la Estación de Buenavista del F.C.

El 19 de Abril de 1947 con la creación del Servicio de Transporte Eléctrico del D.F. se

iniciaron los planes para la renovación del servicio de tranvías. Dentro de los planes de

restructuración y renovación se adquirió un nuevo tranvía el cual se llamo PCC que dio

servicio hasta la década de los ochenta, siendo este el antecesor inmediato del tren ligero.[6]


Figura 1.3 PCC, construido por St. Louis Car en los Estados Unidos. En la histórica foto aquí

mostrada, se aprecia el momento en que salió el primer tranvía PCC de los Talleres de Indianilla,

para prestar servicio urbano. Foto cortesía del Servicio de Transportes Eléctricos del D.F.

Para 1976 la red de tranvías contaba con 156 km, sin embargo la construcción de los ejes

viales provocaron la reducción a tan solo 3 líneas de tranvías y 16 trolebuses, la inevitable

reducción de vías de tranvías, entonces los servicios del tranvía fueron normales solo hasta

finales de los 70´s. [8][14]

Los sucesos mencionados con anterioridad provocaron que solo el reconstruido tranvía

Brill de la seria 24 denominado “cero”, realizara solo algunos recorridos turísticos y los

tranvías PCC ofrecieron servicios a Tlalpan y Xochimilco hasta la década de los 80´s, año

en que desaparecieron totalmente. [8][14]


Figura 1.4 Pequeño tranvía Brill de la serie 24 denominado “cero”.

1.1.2.2 Trolebús

El trolebús es uno de los primeros transportes que se innovaron a partir del

descubrimiento de la tracción eléctrica, siendo este el sucesor del tranvía ya que opera bajo

los mismo principios de alimentación y diseño eléctrico, sin embargo el trolebús cuenta con

una innovación que es la aplicación de neumáticos en lugar de ruedas férreas lo cual le dio

mayor movilidad al trolebús en sus trayectorias llevando los servicios de transporte a

lugares en los que sería más costoso la creación de líneas férreas a continuación se

menciona de manera breve el descubrimiento e impacto que a tenido el trolebús como

medio de transporte. [8][14]

1.1.2.2.1 Historia del trolebús

El trolebús es un vehículo eléctrico que fue desarrollado por Ernst Werner M. von

Siemens a finales del siglo XVIII en Berlín Alemania, su aplicación impulsó el desarrollo

de este vehículo en lugares en los que la energía eléctrica era más fácil de transportar que

los combustibles utilizados en esa época como el carbón y el diesel, rápidamente comenzó

a hacerse popular en Europa y posteriormente en el resto del mundo; a principios del siglo

XIX sólo las ciudades del primer mundo como Paris, Berlín y Nueva York contaban ya con

este tipo de transporte.


Figura 1.5 Primer Trolebús

1.1.2.2.2 Desarrollo del trolebús en la Ciudad de México

La evolución natural del tranvía en la historia fue el trolebús el cual circulaba ya por las

calles (en el entendido que utilizaba llantas) y a pesar de no poder rebasar a otros trolebuses

presentaba la ventaja de librar obstáculos en su camino gracias a la utilización de un doble

trole que le permitía recibir tanto la tensión eléctrica negativa como positiva en forma de

líneas aéreas, sin embargo en una ciudad como el Distrito Federal esto no evito que este

medio de transporte de velocidad moderada, a un precio muy accesible.[17]

Sin lugar a dudas la base de la renovación del STE radico en el empleo de los trolebuses,

donde su primer lote de trolebuses se formaba de 20 unidades tipo Westram compradas a

una empresa en New York en piezas y armadas en los talleres de Indianilla en 1946. Las

primeras pruebas se llevaron un circuito experimental entre las calles de Villalongín y

Sullivan. Sin embargo, fue hasta el viernes 9 de Marzo de 1951 cuando se inauguró el

servicio formal en la línea Tacuba - Calzada de Tlalpan , demostrando que era más eficiente

que el tranvía eléctrico transporte público con el que se contaba hasta ese momento en la

Ciudad de México, debido a su mayor movilidad en las trayectorias establecidas,

velocidad y seguridad por la aplicación de neumáticos en lugar de líneas férreas, con el

paso de los años la expansión de mayores líneas de trolebús fueron necesarias debido al

incremento en la demanda de transporte público; en la actualidad el trolebús sólo se utiliza


en algunas partes de la Ciudad de México como: el eje Central Lázaro Cárdenas, Avenida

División del Norte y Avenida Municipio Libre entre otras. Actualmente el trolebús está

siendo sustituido por transportes como el Microbús y Metrobús. [17]

1.1.2.3 Tren ligero

El tren ligero es un sistema de transporte eléctrico que utiliza el mismo material rodante

que el tranvía. Su capacidad es menor que el tren o el metro y mayor que el tranvía quizá

una de sus principales desventajas es el compartir segmentos totales y paralelos con el

tráfico. [15]

1.1.2.3.1 Antecedentes históricos del tren ligero en México

Mucha de la historia referida al tren ligero está ligada de manera directa a la del tranvía

y trolebús razón por la cual solo se comentara lo sucedido partir de 1976 después de la

construcción de los ejes viales y la eminente desaparición del tranvía surgió la idea del

empleo de un nuevo medio de transporte en la ciudad del Distrito Federal el tren ligero

cuya primer línea se desplazaba de Tasqueña a Xochimilco. [6][7][8]

La primera flota asignada a esta línea estaba compuesta originalmente por 17 trenes que

fueron construidos a partir de la de realización de algunos cambios a los tranvías PCC todas

estas modificaciones fueron realizadas con asesoramiento extranjero; sin embargo esta línea

era muy ineficiente presentaba fallas de manera constante proporcionando un servicio

irregular, la razón principal de esto se debió a fallas y a partir del año 1990 se retiraron de

servicio estos equipos y se adquirieron una flota de nuevos trenes. [8]

A la fecha cuenta con una línea de 13.04 km, con trenes articulados de piso alto con

rodadura férrea y con pantógrafo en la parte superior (alimentación a 600 Vcd), cuyo color

distintivo es el azul. [15]

En esta parte final podemos analizar de manara más clara el desarrollo de los distintos

medios de transportes eléctricos a través del tiempo y su desarrollo en nuestro país pero sin

lugar a dudas es momento de iniciar a dar una dirección determinada al presente trabajo de


tesis el cual enfila sus estudios hacía el sistema de transporte eléctrico más importe en la

Ciudad de México el Sistema de Transporte Colectivo.

1.1.2.4 Sistema de Transporte Colectivo

Para la década de los 60´s la ciudad de México contaba con un escueto sistema de

transporte masivo el cual se basaba en: tranvía, trolebús y camiones mientras Madrid y

Buenos Aires ciudades semejantes a México, ya contaban con un sistema de trenes

subterráneos, sin embargo este panorama en el sistema de transporte urbano se modifico

durante el sexenio en la presidencia de Gustavo Díaz Ordaz y la regencia de la ciudad al

cargo de Alfonso Corona del Rosal se aprobó la propuesta realizada por el Ingeniero

Bernardo Quintana, la creación de un tren subterráneo en la ciudad de México, el

financiamiento de esta obra se llevo a cabo con el apoyo de general Francés De Gaulle el

cual aporto solamente la parte electromecánica, mientras que México se comprometió

aportando toda la ingeniería civil, las mediciones entre ambos países estuvieron a cargo de

Alexander Beger amigo de Quintana y reconocido banquero Francés, teniendo de antesala

las negociaciones con el gobierno Francés en junio de 1967 se inicia la construcción del

tren subterráneo justo en el cruce de Chapultepec y Bucareli. [11][18]

Una vez realizado el desarrollo de toda la ingeniería civil y de suelos solo se necesitaba

de los trenes los culés arribaron al puerto de Veracruz una gran flota de trenes de color

naranja que fueron traslados a la ciudad de México y el 4 Septiembre de 1969 se inauguro

el STC para el 20 de noviembre de 1970 se concluye la primera etapa de la red, las

primeras 3 líneas del STC. A los 6 años de funcionamiento, el 19 de octubre de 1975 se

produce la primera y única catástrofe del STC, un convoy de la línea 2 le dio alcance a otro

detenido en la estación Viaducto, este incidente tuvo como consecuencia la muerte de 27

personas y decenas de heridos, después de este suceso se reforzaron los recursos de

seguridad con la implementación de un Puesto de Control Central (PCC), se empleo el

Pilotaje Automático (PA) y otras medidas de seguridad. Para el sexenio de Luis de

Echeverria se suspendió toda obra en el STC a pesar de la insistencia del Ing. Quintana, sin

embrago la segunda etapa de construcción del STC comenzó en 1977 con una considerable

velocidad de desarrollo, donde se puede mencionar: la línea 4 con la cual comenzó la


solución de metro elevado, mientras que con la línea 7 se exploraron las grandes

profundidades la cual se concluyo en 1985, con la línea A terminada en 1991 el metro salió

de la ciudad de México hacía el sur del estado de México, y para 1999 con la construcción

de la línea B el metro se había expandido ya hacia el noroeste del estado de México. [18]

Actualmente el metro de la ciudad de México ocupa el cuarto lugar en el mundo por su

capacidad de transporte solo después de Moscu, Tokio y París, transportando a diario a un

promedio de 4.5 millones de personas, en la actualidad existen 11 líneas y una más que se

encuentra en prueba próximamente a entrar en servicio, 167 estaciones de las cuales 21 son

elevadas, 43 superficiales y 103 subterráneas; en lo correspondiente al material rodante se

puede mencionar: se cuenta con 355 trenes de los cuales 322 son de rueda neumática y 33

de ruedas férreas.[18] [19]

El STC está conformado en total por doce modelos de trenes o convoy de los cuales 10

son de rodaduras neumáticas y 2 de rodaduras férreas, a continuación se presenta una tabla

obtenida de la página wed oficial del STC donde se describen cada uno de los 12

modelos.[19]

Tabla I. Modelos de convoy empleados en el STC, características y líneas donde se utilizan

MODELO MP-68R93

PROCEDENCIA Francesa

FABRICANTE ALSTHOM

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

26 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES

Rodadura neumática y Sistema de Tracción-Frenado

controlado electromecánicamente (JH)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 5,7 y B

MODELO MP-68R96B


FABRICANTE ALSTHOM

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

28 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



LÍNEAS EN QUE

OPERAN B


MODELO MP-68R96C


FABRICANTE ALSTHOM

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

4 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



LÍNEAS EN QUE

OPERAN 1

MODELO NM-73AR

PROCEDENCIA Mexicana

FABRICANTE CONCARRIL

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

9 (9 CARROS)

2 (6 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



LÍNEAS EN QUE

OPERAN 5 Y 6

MODELO NM-73BR



CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

5 (9 CARROS)

27 (6 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



LÍNEAS EN QUE

OPERAN 4, 6 Y 7

MODELO NM-73B



CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

2 (6 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES


controlado electromecánicamente

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 4 Y 6


MODELO NM-79



CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

58 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES


controlado electromecánicamente con semiconductores tipo

tiristores(CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 1, 3, 7, 8 Y 9

MODELO NC-82

PROCEDENCIA Canadiense

FABRICANTE BOMBARDIER Y CONCARRIL

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

20 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES


controlado electromecánicamente con tiristores(CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 9

MODELO NC-82R


FABRICANTE ALSTHOM Y CONCARRIL

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

2 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



tiristores (CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 8

MODELO MP-82


FABRICANTE ALSTHOM Y CONCARRIL

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

23 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



tiristores(CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 8


MODELO NM-83A



CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

30 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



tiristores(CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 1, 3 Y 7

MODELO NM-83B



CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

25 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES



tiristores(CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 1

MODELO FM-86



CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

2 (9 CARROS)

16 (6 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES

Rodadura Férrea y Sistema de Tracción-Frenado controlado

electromecánicamente con semiconductores tipo

tiristores(CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN A

MODELO FM-95A


FABRICANTE BOMBARDIER, CAF Y ALSTHOM

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

13 (6CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES

Rodadura Férrea y Sistema de Tracción-Frenado controlado

electromecánicamente con semiconductores tipo IGBT'S

(VVVF)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN A


MODELO NE-92

PROCEDENCIA Española

FABRICANTE CAF

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

16 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES


controlado electromecánicamente con tiristores(CHOPPER)

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 1

MODELO NM-02


FABRICANTE BOMBARDIER Y CAF

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

45 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES

Rodadura neumática, Sistema de Tracción-Frenado


IGBT'S (VVVF) y Pasillos de Intercirculación

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 2 y 7

MODELO FE-07


FABRICANTE CAF

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

9 (9 CARROS)

CANTIDAD DE

PRINCIPALES

Rodadura Férrea, Sistema de Tracción-Frenado controlado


(VVVF) y Pasillos de Intercirculación

LÍNEAS EN QUE

OPERAN A

MODELO FE-10


FABRICANTE CAF

CANTIDAD DE

TRENES

(FORMACIÓN)

30 (7 CARROS)

en proceso de aprovisionamiento

CANTIDAD DE

PRINCIPALES

Rodadura Férrea, Sistema de Tracción-Frenado controlado


(VVVF) y Pasillos de Intercirculación, Carros Remolque con

Cabina y Circuito Cerrado de Televisión

LÍNEAS EN QUE

OPERAN 12 (En pro de construcción)


1.1.2.4.1 Características del material rodante (Trenes)

El material rodante del STC se encuentra compuesto por grupos de tres carros que

forman elementos, a su vez cada tren puede componerse de dos maneras dependiendo de la

línea y el flujo de pasajeros estos pueden estar compuestos por dos o tres elementos esto es,

un total de seis carros por tren o nueve carros, los cuales se encuentran conformados por

carros identificados característicamente con las letras M, R, N y PR donde los extremos se

identifican con la letra M siendo estos carros motrices con la características de contar con

una cabina de manejo, también se cuenta con carros de tipo remolque identificados con la

letra R y uno identificado con las letras PR el cual se trata de un remolque con la diferencia

de que en él se encuentra ubicado el equipo de control de pilotaje automático (PA).y el

resto de ellos identificados con la letra N. [19]

Figura 1.6 Distribución e identificación de carros por convoy

1.2 Distribución de la energía eléctrica en el Metro

El manejo del tema principal el cual compete a este trabajo debe considerar sin lugar a

duda el tema de distribución de la energía en corriente directa (cd) y su conversión a

corriente alterna (ca) para el uso de la tracción del STC; la interrogante es ¿de dónde se

toma esta energía? y ¿cómo se distribuye hasta el convertidor de cd a ca? Son dos

incógnitas que no pueden quedar sin repuesta.

La energía eléctrica que se utiliza en el STC es proporcionada por la Comisión Federal

de Electricidad (CFE) en dos niveles de tensión, uno en niveles de subtrasmisión

correspondiente a 85 kV de ca y otro en media tensión de 23 kV de ca, ambos niveles de

tensión se distribuyen a una frecuencia de 60 Hz de manera trifásica. En lo correspondiente


al sistema trifásico de 85 kV perteneciente al anillo que rodea la ciudad está tensión para su

distribución en la red eléctrica del STC se reduce a 15 kV. Entonces la distribución de

energía de corriente alterna dentro de las instalaciones del STC se realizan a los niveles de

media tensión correspondientes a 23 kV y 15 kV de corriente alterna, estas tensiones son

controladas por interruptores de alta tensión que se encargan de la apertura y cierre hacia

las Subestaciones Rectificadoras las cuales se encargan de convertir las tensiones antes

mencionadas en corriente continua a un nivel de 750 V de cd que se emplea para alimentar

a los trenes esto se lleva a cabo mediante el empleo de las barras guía alimentadas por lo

general en paralelo. La toma de energía de los trenes se realiza a través de escobillas que

rozan con estas barras guías y esta tensión colectada es la que llega hasta los convertidores

estáticos de potencia abreviados en adelante como CES (por sus siglas del Francés para

referirse a este equipo). A continuación se describirá de manera sintetizada información

referente a los convertidos estáticos de potencia.

1.3 Convertidor de potencia

Uno de los grandes avances que dio los inicios de la electrónica de potencia fue el

descubrimiento de los convertidores estáticos de potencia, los cuales en un inicio eran

máquinas rotatorias encargadas de la transformación de la tensión de corriente continua la

cuál tiene una polaridad ya sea positiva o negativa de frecuencia cero a una tensión de

corriente alterna que opera a un valor establecido frecuencia con una tensión promedio

constante en el tiempo, esto dio grandes avances en la transmisión, distribución y consumo

de la energía eléctrica.

Los convertidores de potencia han ido evolucionando en los últimos 40 años a partir del

descubrimiento de los semiconductores, creándolos menos robustos y altamente eficientes,

aplicándolos en infinidad de dispositivos que van desde un simple cargador de baterías

hasta la complejidad de un convertidor estático de potencia. [6]

1.3.1 Convertidor estático

El convertidor estático es un dispositivo que opera sin movimientos mecánico- físicos,

con componentes electrónicos como diodos de potencia, transistores de potencia,


capacitores etc, que en conjunto realizan la transformación de una tensión de entrada a una

tensión de salida distinta en diversos parámetros como pueden ser su magnitud, frecuencia

y su forma de onda en el que se tienen la transformación de cd-cd, ca-cd, ca-ca y cd-ca los

cuales serán analizados posteriormente en particular.

1.3.1.1 Principio de funcionamiento

El convertidor estático de potencia es un equipo electrónico capaz de transformar

señales de tensión, corriente y frecuencia en valores o magnitudes establecidas en la salida

del convertidor estático, para lograr esto se requiere de diversos componentes que en

conjunto cumplen con la finalidad del convertidor, en la actualidad la operación de estos

equipos se basa principalmente en la electrónica de potencia desde la aplicación de

semiconductores como diodos, transistores y otros componentes eléctricos hasta la

programación de microcontroladores y dispositivos de protección, todo esto en conjunto es

la base fundamental del principio de operación del convertidor estático.

1.3.1.2 Construcción y descripción del sistema

Por medio de un diagrama a bloques se muestra la composición de un sistema

conversión estático convencional empleado en algunos equipos de tracción eléctrica.

Figura 1.7 Diagrama a bloques de un sistema de conversión estático

1.3.1.2.1 Filtro

Dispositivo que se encarga de eliminar el rizado de un sistema alimentado por lo general

con tensión de corriente directa, en el que se elimina toda la distorsión armónica que se ha

generado a partir de la transformación de una corriente alterna a una corriente directa.

Filtro Chopper Inversor Transformador

Tensión cd

Tensión

monofásica

Tensión

trifásica

Tensión

cd


Dividiéndose estos filtros en activos y pasivos dentro de los cuales se tienen filtros

capacitivos e inductivos. [2]

Figura 1.8 Filtros de armónicas inductivos

1.3.1.2.2 Chopper

El chopper o troceador es un convertidor de cd-cd que reduce o aumenta el nivel de

tensión de corriente directa a una tensión de corriente directa variable, en donde también se

utiliza como un compensador de caídas de tensión dentro de todo el sistema que se esté

alimentado con respecto a la tensión de salida deseada.

1.3.1.2.3 Inversor

Dispositivo que se encarga de invertir o transformar una señal de tensión de corriente

directa a una tensión simétrica de corriente alterna (cd-ca) con una magnitud y frecuencia

deseada, de igual forma también se le conoce como otro tipo de convertidor ya que al igual

que el convertidor de cd-cd este también puede ser diseñado con transistores de potencia

como el MOSFET e IGBT.

1.3.1.2.4 Transformador

Es una máquina eléctrica estática que se encarga de transformar la energía eléctrica de

un circuito a otro bajo el principio de inducción electromagnética, en donde esta clase de

dispositivo es utilizado en cualquier sistema eléctrico. [3]


1.4 Convertidores estáticos de potencia

Como ya hemos visto el convertidor estático de potencia es un equipo que se usa

principalmente en equipos de tracción eléctrica, sin embargo ante el desarrollo de la

electrónica de potencia se han innovado nuevas clases de convertidores estáticos, por lo

cual serán mencionados los más importantes por su aplicación.

1.4.1 Convertidores de Corriente Alterna- Corriente Directa

Los convertidores de corriente alterna a corriente directa o rectificadores, son

caracterizados por transformar de una tensión de entrada alterna a una tensión directa,

aplicada en sistemas monofásicos y trifásicos, es la clase de convertidores más comunes y

sencillos de diseñar en la actualidad ya que su aplicación va desde equipos electrónicos

domésticos hasta la industria de transportes que requieren de la tracción eléctrica como

energía de alimentación para generar el movimiento de esta clase de vehículos, este tipo de

convertidores operan bajo diversos arreglos de diodos semiconductores.

Figura 1.9 Rectificador de onda completa monofásico toma central.

1.4.2 Convertidores de Corriente Alterna-Corriente Alterna

A partir de una tensión de entrada de corriente alterna se obtiene una señal de corriente

alterna a la que se la ha modificado la amplitud, frecuencia o ambos, para el caso de que se

modifica únicamente la amplitud, tenemos que el convertidor es un regulador o controlador

de tensión alterna y para el caso en que se modifica la frecuencia se tiene un ciclo

convertidor.


Figura 1.10 Circuito básico de un convertidor de ca-ca monofásico.

1.4.3 Convertidor de Corriente Directa-Corriente Directa o Conversor

Es el que convierte las tensiones de corriente directa a corriente directa a un nivel

distinto al de entrada teniéndose elevadores o reductores, esta clase de convertidores son

utilizados comúnmente en equipos que requieren de tensiones de corriente directa variable

para su operación como el control de motores de directa que se utilizan para equipos de

tracción eléctrica.

Figura 1.11 Circuito básico de un convertidor de cd-cd

1.4.4 Convertidor de Corriente Directa-Corriente Alterna

También llamados inversor u ondulador, la función de un inversor es cambiar una

tensión de entrada de corriente directa a una tensión de salida de corriente alterna simétrica,

con una magnitud y frecuencia deseada, este tipo de convertidores son usados en sistemas


de respaldo eléctrico como fuente de sistema de alimentación interrumpible (SAI) y en

sistemas de tracción eléctrica.

Figura 1.12 Circuito básico de un inversor.

CAPÍTULO

II Sistema de Conversión Estático de

Potencia CES


Este capítulo redacta de manera clara y concreta la información relacionada con el CES,

mencionando su ubicación en el tren, cada uno de los módulos y sistemas que lo conforman

así como una descripción abreviada del funcionamiento de cada uno de ellos y la función

general del mismo, incluyendo información detallada sobre el módulo ondular.

2.1 Convertidor estático CES

El convertidor estático utilizado en los convoy modelos NM-79, se encuentra localizado

en cada uno de los carros remolque identificados con la letras R y PR, este se encarga de la

alimentación del sistema de alumbrado del tren, ventilación de pasajeros, alimentación

electrónica y preexcitacion y ventilación de equipos de tracción.

En la figura 2.1 se puede apreciar de manera más clara la ubicación del CES y las

funciones que realiza por bloques en cada convoy.

Figura 2.1. Funciones y ubicación del CES

A continuación se muestran algunos datos técnicos de operación del CES.

Tabla II. Valores de tensión nominal en la entrada del convertidor estático

Tensión de entrada nominal 750 Vcd

Variación de tensión nominal 600-900 Vcd

Valores máximos de variación de tensión en la

entrada para mantener la tensión nominal

400-1000 Vcd

Tensión nominal de batería 75 Vcd.

Variación de tensión en la batería 35-80 Vcd

Víctor Andrés González Celis &Becerril de los Santos Julio César 28

Tabla III. Parámetros de salida en el convertidor estático.

Parámetros de salida

Salida Monofásica

Salida en cd Salida Trifásica

Capacidad 17.5 KVA 4.4 KW 11 KW

Tensión de salida 220 V 75 Vcd 230 V

Regulación de tensión de salida

600-900 V 400-600 V 900-1000 V

600-900 V 900-1000 V 400-600 V

600-900 V 400-600 V 900-1000 V

Frecuencia 60 Hz - 6-60 Hz

Tolerancia de frecuencia

±5% - ±5%

Forma de onda Senoidal - Rectangular

Factor de distorsión 10% Max. - -

2.1.1 Descripción del sistema

Este equipo es un convertidor IGBT el cual posee un sistema chopper- inversor que

recolecta una tensión de alimentación en corriente directa por medio de un sistema de

escobillas ubicadas en la parte inferior del convoy, esta tensión se encuentra fluctuando

debido a que proviene de un proceso de rectificación no controlada, razón por la cual el

CES cuenta con un sistema de protección encargado de sacarlo de funcionamiento si existe

una sobretensión y un conjunto de captores que conectados al sistema de control cumplen

la misma función, un convertidor de cd-cd o chopper encargado de convertir la tensión de

entrada de ±750 Vcd a una tensión de intermedia de 420 Vcd , un módulo ondulador o

inversor encargado de entregar una tensión de 350 Vca, un transformador que entrega una

dos tensiones una de 220 Vca y otra que es rectificada entregando 75 Vcd.

2.1.2 Principio de operación del CES

La transformación de la energía eléctrica dentro del sistema chopper-inversor (CES) se

basa principalmente en dispositivos de estado sólido de conmutación controlada los cuales

tienen la ventaja de operar de manera eficiente y de estar libres de mantenimiento hasta el

momento de su sustitución por un nuevo elemento de las mismas especificaciones técnicas.


En la figura 2.2 se puede apreciar el principio de operación del CES por medio de un

diagrama a bloques.

Figura 2.2. Principio de funcionamiento del CES

Dentro del CES su cuenta con tres convertidores estáticos: chopper, inversor y

rectificador, los cuales junto con los demás equipos que conforman el sistema, serán

descritos de una manera más concreta en los apartados siguientes, sin embargo es

importante conocer el comportamiento de cada uno de los elementos que componen a

dichos equipos, razón por la cual se estudiaran los dispositivos de estado sólido como:

diodos, transistores y tiristores de potencia y su modo de control.

2.1.3 Diodos de potencia

2.1.3.1 Introducción

Los diodos semiconductores de potencia se consideran en su funcionamiento como un

interruptor ideal el cual no presenta perdida alguna, siendo muy similares a los diodos de

unión np. Sin embargo estos presentan mayores capacidades en el manejo de la energía, sus

principales aplicaciones en los circuitos de potencia son: en rectificadores, como diodos de

marcha libre en los reguladores conmutados, inversión de carga de capacitores y

transferencia de energía entre componentes, aislamiento de voltaje, retroalimentación de la

energía de la carga a la fuente de energía y recuperación de la energía atrapada. [1]


A pesar de considerarse ideales éstos difieren de las características de fabricación y

tienen ciertas limitaciones.

2.1.3.2 Características de los diodos

Un diodo de potencia es un dispositivo de estado dolido de unión pn de dos terminales

formada por aleación, difusión y crecimiento epitaxial.

Cuando la tensión en el ánodo es positiva con respecto al cátodo, el diodo se encuentra

en estado de polarización directa y permite el flujo de energía a través de él, presentando

una caída de tensión relativamente pequeña en rangos de 0,3 a 0,7 V, si la tensión en el

cátodo es positiva con respecto al ánodo, el diodo se encuentra en polarización inversa y no

permite el flujo de energía, a pesar de ello existe una pequeña corriente que fluye a través

de él denominada corriente de fuga. [1]

En la figura 2.3 se muestra el símbolo del diodo y la unión pn del mismo conectado en

polarización directa.

Figura 2.3. Símbolo de diodo y unión pn

Las características de operación de un diodo pueden ser estudiadas mediante su curva la

cual presenta los parámetros de funcionamiento.

En la figura 2.4 se muestra la grafica de características de tensión y corriente de un

diodo.


Figura 2.4. Características v-i del diodo

2.1.3.3 Características de la recuperación inversa

Cuando diodo de potencia entra en funcionamiento dentro de un circuito sin importar su

función específica (polarización inversa o directa), sufre un desorden en su estructura

atómica para que el diodo regrese a su estado neutro debe transcurrir un cierto tiempo. Este

tiempo en el cual los elementos atómicos vuelven a su estado neutro se conoce como

tiempo de recuperación inversa del diodo. [1]

Los diodos de potencia pueden clasificarse en tres categorías, sus aplicaciones dependen

de sus características y limitaciones de diseño.

Diodos de uso general

Diodos de recuperación rápida

Diodos Schottky

2.1.3.4 Diodos de uso general

Este tipo de diodos presentan un tiempo de recuperación relativamente alto, típicamente

de 25 µs, utilizados en aplicaciones donde el tiempo de recuperación no es crítico, como en

convertidores de baja frecuencia de entrada y convertidores conmutados en línea. Estos

diodos cubren especificaciones muy variadas tanto en corriente como en tensiones que van

desde uno a miles de amperes y de 50 hasta alrededor de 5 kV.


Figura 2.5. Diodos de uso general.

2.1.3.5 Diodos de recuperación rápida

Es define como diodos de recuperación rápida a los diodos que cuentan con un tiempo

recuperación bajo, éste valor se encuentre generalmente debajo de 5,0 µs. son utilizados en

circuitos donde los tiempos de reparación son de importancia crítica como lo son los

convertidores de cd-cd y cd-ca. Estos diodos cubren especificaciones de unos cuantos de

amperes hasta cientos y niveles de tensión de 50 V hasta 3 kV los diodos de recuperación

rápida se pueden fabricar por difusión y epitaxiales, siendo estos últimos capases de

alcanzar tiempos de recuperación de hasta 50 ns. [1]

Figura 2.6. Diodos de recuperación rápida

2.1.3.6 Diodos de Schottky

Los diodos de tipo Schottky presentan la ventaja de poder minimizar o eliminar el

problema de almacenamiento de carga en las uniones pn. Esto es posible debido a que en su

diseño se crea una “barrera de potencial” con un contacto material conductor (metal) y un


semiconductor. Esta característica hace que este tipo de diodos además de presentar un

tiempo de recuperación muy bajo, presente corrientes de fuga mayores en comparación a

los de unión pn, esto limita su aplicación a sistemas donde la tensión máxima permisible

sea aproximadamente de 100 V y sus especificaciones de corriente varían de 1 a 300 A.

Éste tipo de diodo son empleados en fuentes de alimentación de alta corriente y de baja

tensión en cd y fuentes de alimentación de baja corriente para una eficiencia mayor .

Figura 2.7. Diodo Schottky

2.1.4 Tiristores de potencia

Este tipo de dispositivos de estado sólido presentan la venta de poder controlar sus

tiempos de activación, siendo operados como conmutadores biestables. Pueden ser

considerados como conmutadores o interruptores ideales, sin embargo presentan ciertas

características y limitaciones en sus aplicaciones. [1]

2.1.4.1 Característica de los tiristores.

Los tiristores son dispositivos semiconductores fabricados por difusión conformados por

la unión de cuatro capas de estructura npnp con tres uniones pn. Tienen tres terminales

denominadas ánodo, cátodo y compuerta. [1]


Figura 2.8. Símbolo del tiristor y tres uniones pn.

Existen dos maneras de activar un tiristor la primera consiste en aplicar un nivel de

tensión donde la tensión en el ánodo es positiva respecto al cátodo, si esta tensión se

increménta hasta alcanzar niveles por arriba de la tensión de ruptura directo, el tiristor

entrara en conducción y se comportara como un diodo y se mantendrá así hasta que la

tensión disminuya por debajo de la tensión de ruptura, sin embrago este procedimiento

puede ser destructivo en la práctica, el otro método consiste en aplicar un tensión positiva

en entre la compuerta y el cátodo, una vez activado el dispositivo se mantendrá así mientras

que la corriente que fluya por él se mayor a una corriente denominada de mantenimiento.

Un tiristor es un dispositivo de enganche. [1]

Figura 2.9. Curva de características v-i del tiristor

De manera general la activación de un tiristor se logra incrementando la corriente de

ánodo.


2.1.4.2 GTO (Gate Turn-Off Thyristor)

Los tiristores de potencia son otra clase de dispositivo semiconductor que se utilizan en

circuitos donde se requiere el manejo de altas potencias comúnmente en corriente directa, a

diferencia de los transistores, los tiristores pueden manejar mayores niveles de potencia y

tener menores perdidas en su operación de encendido, uno de los tiristores más utilizados

en los circuitos que requieren del manejo de alta potencia son los tiristores GTO, una clase

de tiristor utilizado normalmente en inversores de tensión debido a sus características de

operación en las cuales se requiere de un gran pulso de disparo para su encendido en la

compuerta (0.8 Icompuerta), para mantenerlo encendido se requiere por lo menos del 1.0% de

la corriente de encendido lo cual lo hace un tiristor confiable en su estado de operación, a

diferencia de tiristores como el SCR que requiere de pulsos positivos menores que los

pulsos de activación para apagar al dispositivo, el GTO es apagado por medio de pulsos

negativos que fluyen en sentido inverso a la corriente de encendido los cuales son logrados

por medio de un circuito de apagado diseñado específicamente para el control del GTO de

acuerdo a sus parámetros de operación especificados por el fabricante. [1]

Figura 2.10. Composición interna del GTO.

2.1.5 Transistores de potencia

Son dispositivos de estado sólido que operan bajo principios físico-químicos que pueden

manejar niveles de baja y media tensión que entres sus distintas aplicaciones se pueden

utilizar como reguladores, amplificadores, interruptores y otros que permiten el desarrollo


de una operación o tarea determinada dentro de un sistema eléctrico, dentro de los cuales

tenemos BJT(Transistor de Unión Bipolar), MOSFET(Transistor de Efecto de Campo

Metal-Oxido-Semiconductor) y el IGBT(Transistor Bipolar de Compuerta Aislada), siendo

este el último el utilizado dentro del CES, a continuación se muestran algunas

características en común de los transistores como interruptor. [2][1]

Bloquea tensiones y corrientes inversas cuando el interruptor se encuentra en estado de

no conducción.

Permite el paso de corrientes cuando el interruptor está en estado de conducción o

encendido.

El interruptor puede pasar de un estado de conducción a no conducción y viceversa

cuando el interruptor está operando por una tensión de disparo.

El interruptor siempre necesita de una pequeña potencia para controlar el nivel de

disparo deseado.

Figura 2.11. Interruptor genérico

Las características mencionadas son ideales ya que los transistores presentan pérdidas

por calor dependiendo del diseño mismo de estos y de la operación que estén realizando,

por lo que es importante tener en cuenta las pérdidas que pudiese tener un transistor ya que

este tipo de fenómenos puede causar un daño en el dispositivo. [1]

2.1.5.1 Transistor de Unión Bipolar BJT

Este tipo de transistores se operan bajo la corriente que fluye por la base en donde

siempre tiene que existir un flujo de corriente si se desea que el transistor permanezca en

estado de conducción, la ganancia del transistor depende de la corriente de base y de


colector en la que esta última depende de (VCE) tensión colector emisor que se maneje en

saturación, debido a que VCE es relativamente pequeña (1,0 a 2,0 V) aproximadamente, las

pérdidas de potencia por conducción en el BJT a ésta tensión son pequeñas. [2][1]

Figura 2.12. Composición interna de un BJT (configuración pnp y npn)

Figura 2.13. Regiones de operación del BJT

Formula de la ganancia de un transistor de Unión Bipolar

(1)

Siendo:

Ganancia en corriente directa del transistor

Corriente de base

Corriente de colector


El BJT de potencia es un transistor que puede trabajar a una tensión máxima de 1400 V

y a una corriente de 700 A máximo con un tiempo de conmutación aproximado de 100ms

lo cual lo hace un transistor utilizado en operaciones donde se requiere de una pequeña

potencia y en donde las pérdidas por calor tienen que ser bajas. [1]

2.1.5.2 Transistor de Efecto de Campo Metal-Oxido-Semiconductor MOSFET

Para que este tipo de transistor pueda operar en su estado de conducción, se requiere de

pulsos continuos de tensión entre la compuerta G y la fuente S por lo cual el MOSFET

opera como interruptor siempre y cuando la tensión sea mayor a la barrera de potencial

del mismo la cual depende directamente de la región óhmica del transistor , de manera

que si aumenta y disminuye, los tiempos de conmutación del transistor son de

hasta 10 nanosegundos lo cual lo hace el transistor con la mayor frecuencia de

conmutación. [1]

Figura 2.14. Símbolo eléctrico del MOSFET canal N.

Figura 2.15. Composición interna del MOSFET canal N y P.


Figura 2.16. Regiones de operación del MOSFET relación Tensión-Corriente.

Formula de la relación de corriente de drenador

(2)

Corriente de drenador

Tensión entre drenador y compuerta

Valor óhmico del MOSFET

El MOSFET tiene un rango de operación de tensión de hasta 1000 V y corrientes

máximas de 100 A por lo cual a pesar de tener tiempos de conmutación mayores que los de

BJT esta clase de transistor maneja potencias menores que el BJT. [2]

2.1.5.3 Transistor Bipolar de Compuerta Aislada IGBT

El IGBT reúne características del MOSFET y del BJT, ya que al igual que el MOSFET

opera con pulsos de tensión en la compuerta y tiene una alta resistencia óhmica la cual

requiere de un pequeño pulso de tensión de 1,0 a 2,0 V aproximadamente para que el IGBT

se encuentre en estado de conducción, el tiempo de conmutación entre el estado de

conducción y no conducción es de aproximadamente 1μs lo que lo hace más rápido en

comparación con el BJT, otra ventaja es que es el transistor que puede operar a una mayor

potencia manejando niveles de tensión de hasta 2000 V y niveles de corriente de hasta 1200

A, por lo cual para el CES utilizado en los trenes del STC el IGBT es el dispositivo ideal

para utilizarse en los módulos inversores que requieren de tiempos de conmutación no

mayores de 75kHz. [2][1]


Figura 2.17. Símbolo eléctrico del IGBT canal N.

Figura 2.18. Composición interna del IGBT canal N.

Figura 2.19. Curva de operación de operación del IGBT

Figura 2.20. Vista física de un IGBT.


2.1.5.4 Comparaciones entre el BJT, MOSFET e IGBT

Tabla IV. Tabla de comparaciones de dispositivos de estado sólido.

Encendido Estado de

conducción Apagado

Tensión [V]

Corriente [A]

Frecuencia de conmutación

BJT

Aplicar corriente en

la base superior a la

región de corte

Mantener la corriente en la región de

corte del elemento

Interrumpir la corriente

de base 1000 700

1kHz≤f≤10kHz

MOSFET

Aplicar tensión en

la compuerta

Mantener la tensión de

alimentación

Interrumpir la tensión de

entrada 1000 100 100kHz≤f≤1MHz

IGBT

Aplicar tensión en

la compuerta

Mantener la tensión de

alimentación

Interrumpir la tensión de

entrada 2000 1200 11kHz≤f≤75kHz

2.1.6 PWM (Modulación por Ancho de Pulso)

Para la manipulación de transistores de potencia como transistores se utiliza la

Modulación por Ancho de Pulso en donde por medio de una señal de referencia y una

forma de onda establecida de entrada se obtienen parámetros de salida nuevos de acuerdo a

la comparación de estas dos señales, en los convertidores de cd-ca es muy utilizado este

método ya que con este se controlan los tiempos de conmutación del transistor a utilizar. [1]

Figura 2.21. Señal de control de un dispositivo de conmutación


Como se puede observar en la figura la forma de onda de tipo diente de sierra es la que

establece la frecuencia de operación del interruptor, dicha frecuencia será la misma durante

todo el periodo de conmutación del interruptor cambiando únicamente el tiempo en que el

interruptor se encuentra en estado de encendido y apagado dentro del mismo, la frecuencia

de operación de una modulación por ancho de pulso puede ser desde cientos de Hertz hasta

miles de Hertz. [1]

Para el CES se tiene una modulación por ancho de pulso establecida en el inversor y en

el chopper los cuales bajo el principio de PWM se encargan de la manipulación de los

transistores y tiristores respectivos para sus tensiones de salida, los cuales se describirán en

los siguientes temas de este capítulo.

2.2 Filtro de entrada

El filtro de entrada corresponde a una inductancia conectada en serie con el circuito de

potencia del CES el cual tiene la función reducir las componentes alternas provenientes del

proceso de rectificación en las SR.

El filtro de entrada (LENT) se diseña para conducir 60 amperes y tiene una inductancia de

18 mH. La figura 2.22 muestra la manera en que éste elemento se encuentra conectado con

el circuito de potencia.

Figura 2.22. Filtro de entrada

2.3 Sistema de protección

El sistema de protección del CES se encarga de evitar daños a causa de sobretensiones

en el sistema de alimentación, este se encuentra conformado por un capacitor en paralelo

que permite mantener un nivel de tensión de entrada regulada y un sistema anti-retorno

encargado de evita que corrientes de falla viajen del CES al sistema de alimentación, de


igual manera se cuenta con un captor de tensión (CT) que se encuentra conectado con el

sistema de control el cual se encuentra censando los niveles de tensión de entrada que en

caso de ser considerado fuera del nivel de operación, suspenderá el suministro de energía al

CES por medio de un conjunto de contactores. Un nivel de tensión adecuado es indicado

por una lámpara piloto.

Figura 2.23. Diagrama eléctrico del sistema de seguridad del CES

2.4 Módulo Chopper

2.4.1 Descripción del sistema

Como se ha visto el CES tiene la función de entregar parámetros de tensión y corriente

distintos a los parámetros de entrada, para llevar a cabo dicha función, dentro del CES se

realizan diversas transformaciones de la energía eléctrica recolectada por las escobillas del

tren, el primer cambio realizado es la transformación de la tensión de entrada de 750Vcd a

una tensión de salida controlada de 420Vcd, dicha conversión es realizada por medio del

módulo chopper el cual es una clase de convertidor de dc-dc tipo reductor, este módulo

cuenta con un tiristor de potencia GTO el cual es controlado por medio de una señal PWM

que se encarga de los tiempos de cierre y apertura del tiristor para el control y reducción al

nivel de tensión nominal utilizado, esta transformación de energía es vital para todo el

sistema del CES debido a que una de las funciones del chopper es compensar las caídas de


tensión dentro del CES así como proteger todo su sistema de las variaciones de tensión que

se pudiesen presentar en la red de alimentación del tren.

Figura 2.24. Sistema convertidor cd-cd

2.4.2 Control de convertidores de cd-cd

Los convertidores de cd-cd como se menciono con anterioridad nos pueden proporcionar

una tensión de salida promedio de una magnitud mayor o menor a la de la entrada, sin

embargo el presente trabajo se enfocará solo en la reducción en la tensión de entrada, la

manera de lograr obtener una tensión promedio de cd menor a la de la entrada se obtiene

variando los tiempos de encendido y apagado (tencendico y tapagado) del dispositivo de

conmutación usado como interruptor. Para ejemplificar de una manera clara lo expuesto se

considera el convertidor básico de la figura 25. [5]

Figura 2.25. Convertidor básico de cd-cd

Se tiene que el voltaje promedio que se obtiene en la salida Vo dependerá de la velocidad

de cierre y apertura del interruptor. La modulación de ancho de pulso (pulse-width

modulation, PWM) que permite controlar la tensión promedio de salida empleando la

modulación a una frecuencia constante (Ts= tencendido + tapagado) y el ajuste de la duración de

encendido del interruptor. [5]

Tensión de ca

3F Rectificación

no controlada

750VcdFiltro

750Vcd Modulo Chopper

cd-cd

420Vcd

Tensión

controlada

V control


Figura 2.26. Grafica de tensión de salida donde se aprecia la tensión promedio Vo.

En la conmutación de PWM con frecuencia de conmutación constante, la señal de

control del interruptor que es encargada de manipular los tiempos de encendido y apagado

se generan por medio de la comparación de una tensión de control en el nivel de señales

vcontrol (ver figura a) con una forma de onda repetitiva (señal de diente de sierra). La señal de

tensión de control se obtiene del error generado entre la tensión de salida medida y su valor

esperado (error absoluto). Esto es cuando la tensión de diente de sierra es mayor que la

tensión obtenida de amplificar el interruptor se mantiene abierto mientras que cuando la

tensión periódica se hace menor que la tensión del error entonces el interruptor se cierra.

Ver figura 27. [5]


Figura 2.27. PWM a) diagrama de bloques b) comparador de señales

Donde la relación de trabajo del interruptor se expresa como:

(3)

Así mismo este tipo de convertidores pueden operar tanto en modo continuo (su

corriente y tensión nuca es cero) como discontinuó (donde su tensión y corriente pasan por

cero). [5]

2.4.3 Principio de operación del sistema

Para analizar el funcionamiento del convertidor reductor de cd-cd (chopper) su

explicación se basara en el circuito más elemental y básico. Supóngase que tenemos una

tensión de cd elevada la cual denominaremos Es y se desea obtener una tensión promedio

de salida menor denominada Eo. Una alternativa consiste en colocar una inductancia entre


ambas fuentes y entre Es y la inductancia un interruptor el cual abrirá y cerrara de manera

constante o repetitiva. [4]

Figura 2.28. Circuito de un Chopper básico

Ahora supóngase que el interruptor se cierra durante un periodo de tiempo denominado

ton, durante este periodo de tiempo la tensión que aparecen el inductor estará dada por (Es-

Eo) el inductor acumula volt-segundos (V.s) y así vez demandará una corriente que

aumentara de manera constante en función de la expresión. [4]

(4)

Entonces la corriente total antes de que el interruptor se habrá estará dada por la

expresión:

(5)

Donde ia es la corriente después de un tiempo T1 cuando el interruptor está a punto de

abrirse. La energía magnética almacenada en el inductor será:

(6)

Al abrir el interruptor la corriente tiende a cero y se genera una sobretensión en el

inductor el de magnitud negativa con respecto a la que se tenía durante el tiempos que el

interruptor se encontraba cerrado, esto indicando que el inductor se está descargando con


rapidez, a pesar de ello algo de la tensión de Es es transferida a Eo, sin embargo de esta

manera un gran cantidad de energía se pierde en el momento que el interruptor se abre, esto

se puede evitar agregando un diodo en paralelo con la fuente y en polarización inversa con

respecto de la tensión que alimenta la función a cumplir de este diodo corresponde a evitar

que el inductor se descargue súbitamente al abrirse el interruptor y permitir que la tensión

en la carga corresponde a la tensión en el inductor ( ) mientras que la corriente se

reduce de manera constante como lo expresa la siguiente función: [4]

En la figura 2.29 se puede apreciar claramente la manera en la que es colocado el diodo

en el circuito para evitar la pérdida de la energía en la transferencia de la inductancia a la

carga.

Figura 2.29. Energía transferida sin pérdida.

(7)

Donde la corriente se volverá cero después de un tiempo . Esté tiempo se puede

calcular considerando que los V.s de carga = V.s de descarga entonces tenemos: [4]


Figura 2.30. Tensión E y corriente i en el inductor L

(8)

(9)

Por lo tanto:

(10)

El tiempo empleado para disminuir el tiempo de descarga de los V.s es conocido como

diodo de camino libre porque comienza a conducir automáticamente cuando el interruptor

se abre y deja de conducir en el momento que el interruptor se cierra. [4]

El interruptor corresponde a un IGBT controlado por una tensión de base-colector (VBC)

correspondiente al circuito de un convertidor Buck. [4]

2.5 Módulo Ondulado

El módulo ondulador es el equipo encargado de cambiar una tensión de entrada de

corriente directa a una tensión de salida sinusoidal en corriente alterna en el que su

magnitud y frecuencia pueden ser controladas.


Figura 2.31. Diagrama básico de un módulo ondulador.

2.5.1 Generalidades

Sabemos que dentro del CES se realizan varias transformaciones de tensión que son

necesarias para obtener los valores nominales de tensión de salida de éste, el módulo

ondulador o inversor es el equipo que opera con la tensión intermedia dentro del sistema

eléctrico del CES, dicha operación es realizada con la tensión de salida del chopper de 420

Vcd y es invertida a un valor de tensión de 350 Vca la cual posteriormente tiene otras

transformaciones para que finalmente se obtengan los parámetros de salida establecidos en

el CES, por lo tanto el inversor es el equipo que interactúa con los parámetros de entrada y

de salida y es de gran importancia que este equipo siempre este en optimas condiciones

para el funcionamiento optimo del sistema eléctrico del CES.[18][5]

2.5.2 Principio de Operación

Para facilitar el análisis del principio de operación del ondulador nos basaremos en un

ondulador del tipo medio puente en el cual consideraremos que la tensión de salida ha

pasado por un filtro capacitivo que nos proporciona una tensión con forma de onda

sinusoidal que está alimentando a una carga resistiva, como se puede apreciar en la figura X

cuando la tensión y la corriente van de 0 a T0/2 éstas son positivas y cuando van de T0/2 a

T0 sus magnitudes son negativas, de tal forma el transistor Q1 sólo opera durante el

intervalo de T0/2 por lo que la tensión instantánea en la carga es V0/2, cuando el transistor

Q2 se enciende en el intervalo T0/2 la tensión instantánea en la carga será –V0/2, esto

condiciona a que los 2 transistores no puedan operar al mismo tiempo por lo tanto cuando

60 Hz

ca

Diodo

Rectificador

Filtro

Capacitivo

Interrupciones

del Proceso

de Inversión


uno de estos se encuentra en el estado de polarización inversa la tensión en el elemento es

igual a la tensión en la entrada de cd Vs [18][5]

Figura 2.32. Inversor de medio puente.

Figura 2.33. Forma de onda de operación de los interruptores Q1 y Q2

Por otra parte cuando la carga es inductiva, la corriente en el inversor se comporta de la

siguiente manera, cuando la potencia po=vo*io fluye por los intervalos 1 y 3 la potencia

fluye desde el lado de cd al lado de ca correspondiendo a la operación del propio inversor,

por otro lado la potencia es negativa cuando ésta pasa por los intervalos 2 y 4 y esta a su

ves fluye de manera inversa, es decir proviene del lado de corriente directa al lado de


corriente alterna en la cual el inversor opera como un rectificador por lo tanto el inversor

debe estar diseñado para poder operar en cada uno de los cuatro ciclos de operación de la

salida.

Figura 2.34. Forma de onda de la tensión y corriente en un inversor con carga inductiva.

Figura 2.35. Cuadrantes de operación de un inversor

Cuando el inversor se encuentra operando con cargas altamente inductivas, como en el

control de motores eléctricos éste debe contar con un diodo de camino libre por cada

interruptor de estado sólido, esto es para permitir el paso de la corriente que está en atraso

con la tensión y que sigue circulando por los elementos que han terminado su ciclo de

operación.

2.5.2.1 Modulación por Ancho de Pulso.

Para el control de la tensión de salida del inversor se es necesario aplicar la técnica

PWM la cual ya ha sido estudiada en éste mismo capítulo, en donde la modulación por


ancho de pulso es aplicada directamente al circuito de control de los interruptores, para

poder determinar la magnitud de la tensión y la frecuencia deseada, es necesario comparar

una señal sinusoidal con el nivel de frecuencia deseado de salida en el inversor con una

señal triangular la cual determinará la frecuencia de conmutación de los interruptores como

se puede apreciar en la figura 2.35.[5]

Figura 2.36. Comparación de la señal sinusoidal con la señal de onda triangular

Figura 2.37. Resultado de la comparación entre las formas de onda triangular y sinusoidal.

Vcontrol.- Es la señal de control que se utiliza para modular la relación de operación de

interrupciones en los interruptores de estado sólido en donde se cuenta con una frecuencia

f1 la cual es la frecuencia fundamental deseada en la salida del inversor.

Vst.- Es la forma de onda triangular que determina la frecuencia de operación de los

interruptores y a su vez determina que interruptores operarán.

Las condiciones de operación son las siguientes:


Sí Vcontrol > Vst solamente Q1 está encendido y será igual a

Sí Vcontrol < Vst solamente Q2 está encendido y será igual a

2.5.3 Tipos de Onduladores

En los onduladores se cuenta principalmente con dos tipos que son de medio puente y

puente completo, en el cual un inversor en puente completo puede ser monofásico o

trifásico y el inversor de medio puente se aplica como un inversor monofásico.

Figura 2.38. Inversor de puente completo monofásico

Figura 2.39. Inversor de puente completo trifásico.

2.5.4 Módulo Ondulador del CES

El módulo ondulador empleado en los remolques de los trenes NM-79 es un ondulador o

inversor del tipo puente completo monofásico el cual cuenta con cuatro transistores de


potencia IGBT para la transformación de la tensión de 420Vcd a 320 Vca, en donde la

señal PWM proviene directamente de las tarjetas lógicas del CES y a su vez esta pasa por

las tarjetas de disparo que se encuentran en los extremos del ondulador para posteriormente

entrar en la parte de control de cada IGBT. [18]

Figura 2.40. Módulo Ondulador

2.6 Fuente de Carga

La fuente de encarga es el equipo que se encarga de alimentar los circuitos de control de los

módulos de carga, ondulador y chopper mediante el control de la tensión 75 Vcc

proporcionada por la batería del tren.

Figura 2.41 Diagrama a bloques de la función de la fuente de carga

Bateria

75 Vcc

Fuente de

Carga

75 Vcd

Control

Modulo

Ondulador

Control

Modulo

Chopper

Control

Modulo

de Carga


2.7 Transformador de potencia

Una vez concluido el proceso de inversión de la señal de corriente directa (cd) a

corriente alterna (ca) es necesario mejorar la calidad de la señal en ca, la cual no es

puramente senoidal si no un conjunto de pulsos tanto positivos como negativos que tienen

forma de una señal senoidal, para mejorar la calidad de está obtenida del módulo inversor

se utiliza un transformador de potencia tipo seco el cual cumple con la función entregar una

señal senoidal que a pesar de presentar algunas discontinuidades es más cercana a una

puramente senoidal, esté recibe la tensión proveniente del módulo ondulador y entrega dos

niveles de tensión de los cuales uno es filtrado para mejorar aun más la calidad de la

tensión alterna para ser utilizado en equipos que funciona con ca dentro del convoy y el

otro nivel de tensión es convertido de ca a cd empleando el módulo de carga.

Figura 2.42. Diagrama del transformador de potencia en el CES

2.8 Módulo de carga.

El módulo de carga es un convertidor de ca-cd que se encarga de recibir la tensión de ca

proveniente de uno de los devanados secundarios del transformador y entregar una tensión

de salida de 75 Vcd, la cual es utilizada para realizar la carga de batería, la alimentación de

la fuente conmutada de altas frecuencias y los sistemas de control que son alimentados con

tensión directa.


2.9 Sistema de control (Lógica)

Este sistema es un conjunto de tarjetas electrónicas a las cuales llegan todas las señales

provenientes de los transductores de tensión y corriente, de cada uno de los módulos que

conforman el CES y además se encarga de generar cada una de las señales necesarias para

el control de los módulos, simplificando es el encargado de controlar la operación de CES

evaluando cada una de las señales de entrada para generar a partir de ello señales de

activación y control de equipos.

CAPÍTULO

III Metodología Actual en el

Mantenimiento del Módulo Ondulador


En este capítulo se mencionan las fallas que se presentan de manera frecuente en los

módulos onduladores o inversores, se realizara una breve descripción de cada una de ellas

para posteriormente abordar de manera directa el tipo de metodología de reparación y

mantenimiento que se realiza en la actualidad para la puesta en servicio del módulo

ondulador, detallando dicho proceso desde la limpieza del equipo antes de realizar el

mantenimiento, hasta la prueba del equipo en CES para la verificación de un correcto

funcionamiento, de igual forma se aborda el tema de los tiempos empleados en dicho

método y los tiempos de los equipos en servicio después de a ver realizado su reparación.

3.1 Fallas en el módulo ondulador

Debido a que los 36 convoy NM-79 operan de manera diaria para satisfacer las

necesidades de transporte de miles de usuarios del STC es normal que algunos de los

equipos que conforman al convoy presenten algún tipo de falla.

Cualquier falla por más pequeña que esta pueda ser implicara un mal funcionamiento en

el convoy, y como consecuencia un atrasó en la línea donde se encuentre funcionando, lo

cual implicara el tener que sacar de servicio dicho convoy. Dentro del amplio margen de

fallas que un convoy puede presentar, se analizan las fallas que se presentan en los módulos

onduladores ubicados en los CES de cada uno de los carros tipo remolque. Dichos equipos

están encargados de entregar una tensión alterna para el funcionamiento de los equipos de

alumbrado, ventilación de pasajeros, alimentación electrónica, preexcitacion y ventilación

(equipos de tracción) por bloque.

Figura 3.1. Módulo ondulador montado en el CES


Este módulo es uno de los que presentan mayor incidencia de fallas en los CES, debido a

distintos factores que serán abordados en temas subsecuentes.

A continuación se presentan las fallas que son reportadas con mayor frecuencia en los

módulos onduladores o inversores.

3.1.1 Fallas por vibración mecánica

La vibración mecánica presentada en los trenes es inevitable por diversos factores como

el simple hecho de ser un móvil, un mal ajuste en las uniones mecánicas del tren,

deformaciones en las vías que se han presentado por movimientos telúricos y el desgaste

producido en las pistas de rodamiento por el uso diario, dichos fenómenos someten al tren y

a todos sus equipos a vibraciones constantes, esto produce que el tiempo de vida del

módulo ondulador se reduzca por lo cual el mantenimiento correctivo tiene que ser

constante y preciso, haciendo hincapié en la fijación de cada pieza que es removida del

equipo para su inspección. Las fallas por vibración mecánica se presentan en los equipos

que ya han tenido intervenciones previas de mantenimiento correctivo, durante dicha

operación el personal encargado del mantenimiento tiene que retirar el dispositivo afectado

del circuito electrónico por medio de un cautín tipo lápiz que produce el calor suficiente

para poder manipular la soldadura que se encuentra en el punto de conexión entre las

terminales del dispositivo y la pista del circuito electrónico esto produce que las

propiedades físicas del circuito electrónico se vean reducidas, como la pérdida del barniz

aislante que recubre la superficie de la tarjeta, la perdida de conducción eléctrica de la pista

electrónica la cual produce una alta resistencia óhmica entre la conexión del dispositivo con

el circuito eléctrico y el desprendimiento de la propia pista de dicha tarjeta, las fallas en el

aislamiento de los dispositivos electrónicos provocan quemaduras severas en el perímetro

del dispositivo afectado lo cual también genera la perdida de las propiedades de la tarjeta,

todo esto genera múltiples puntos de falla en los que la vibración mecánica afecta en cada

uno de los dispositivos que conforman a las tarjetas de disparo.


Figura 3.2. Deformación de vías férreas en la línea A del STC a causa de un temblor

3.1.2 Fallas en el transductor

Las tarjetas de disparo del módulo ondulador cuentan cada una con dos transductores de

efecto Hall el cual cumple con la función de aislar las señales del circuito de potencia con

el circuito de control, debido a su tiempo de operación dentro de los trenes NM-79 de

aproximadamente 35 años los dispositivos electrónicos que conforman al transductor llegan

a su tiempo de vida útil provocando las siguientes fallas por elemento:

Pérdida de continuidad en las bobinas eléctricas-En donde las bobinas sufren la pérdida

de continuidad de su circuito eléctrico y también pueden perder la unión eléctrica de las

terminales de la bobina con la placa electrónica del transductor.

Ruptura en la unión pn de los diodos semiconductores- La perdida de la ruptura pn de

los diodos se da porque esta llega a su tiempo de vida útil, por lo cual el dispositivo pierde

sus propiedades de conducción.

Ruptura en la unión pn y np de los transistores-Al igual que los diodos semiconductores,

las uniones pn y np de los transistores que conforman al transductor pierden la propiedad

de conducción por el tiempo largo tiempo de operación en el que se han encontrado.

Pérdida de resistencia de aislamiento en el circuito integrado-En donde la resistencia que

se tiene en las terminales de salida del circuito integrado tiene que ser mayor a 2,0 MΩ y

esta se ve reducida por sobretensiones en la entrada del transductor y su propio tiempo de

vida útil.


Figura 3.3 Transductor de efecto Hall.

Contaminación en las propiedades del gel refrigerante del transductor, dicho gel se

contamina cuando el transductor es intervenido por primera vez para su reparación, lo cual

lo hace perder sus propiedades físico-químicas que son las de enfriar y mantener al circuito

del transductor en una temperatura adecuada para que este se encuentre operando en

condiciones normales.

Las fallas mencionada son relacionadas en los circuitos de protección de los transistores

de potencia IGBT los cuales cuentan con un circuito tipo snubber que está conectado en

serie con dos diodos emisores de luz en paralelo de color rojo y verde, de acuerdo a la

experimentación realizada en los talleres de la Paz por el personal de mantenimiento cada

vez que el ondulador se encuentra conectado al CES con carga los diodos de color verde y

rojo parpadean cuando existe una falla en el transductor por lo cual es necesario revisar

cada elemento que conforma al dispositivo de manera detallada.

Figura 3.4 Circuito Snubber conectado en las terminales del IGBT


3.1.3 Fallas en los transistores IGBT:

Dentro del circuito de potencia del módulo ondulador los transistores IGBT son los

dispositivos que más se dañan, los cuales fallan principalmente por la pérdida de

aislamiento en sus terminales de conmutación y por el calentamiento excesivo debido a las

pérdidas de potencia cuando este se encuentra en operación, a su vez también el calor

interno del CES producido por la operación de todos los dispositivos semiconductores que

lo componen y que no cuentan con un sistema de enfriamiento interno. De acuerdo al

personal de mantenimiento el IGBT está en buenas condiciones sí la resistencia entre las

terminales es mayor a 2,0 MΩ por lo cual esta es la única que prueba que se realiza para

comprobar el estado del transistor.

Figura 3.5. Circuito de potencia del Módulo Ondulador.

3.1.4 Fallas en las tarjetas de disparo

Las fallas en las tarjetas de disparo comúnmente se aprecian cuando la tarjeta se

encuentra literalmente carbonizada en el perímetro de algún dispositivo, esto se produce

por las sobrecorrientes internas existentes en el circuito interno de las tarjetas electrónicas

en donde los elementos más susceptibles a este fenómeno son las resistencias limitadoras

de corrientes que impiden el paso de una corriente mayor a la nominal y terminan

calcinándose, por lo cual únicamente se localiza el punto de falla y no el porqué de la falla,

otra falla que se encuentra dentro de estas tarjetas es la ruptura de alguna de las uniones de

los diversos transistores que la conforman las cuales serán mencionadas más adelante y en

donde se realizan pruebas sencillas para comprobar el estado de cada transistor, después del


IGBT la tarjeta de disparo es el elemento que se somete a pruebas de mantenimiento

correctivo cada vez que un elemento de la tarjeta falla, por lo que si no se tiene cuidado en

la realización de dicho mantenimiento, las fallas en la tarjeta podrían aumentar y la

detección del elemento fallado original podría llegar a convertirse en un problema de mayor

grado de dificultad que en un inicio.

Figura 3.6 Tarjetas de disparo y circuito de potencia.

3.1.5 Fallas por sobrecorriente

Este tipo de fallas se presentan por el tiempo continuo de operación del módulo

ondulador (ocho horas diarias) en donde todos los dispositivos que conforman a éste,

además de realizar sus diversos propósitos como rectificar, elevar, comparar y manipular

tensiones y corrientes, pasan a ser una carga más conectada al propio sistema eléctrico

generando pérdidas mínimas por efecto Joule por cada elemento que conforma al módulo,

otro aspecto importante es la falta de refrigeración del inversor debido a que éste sólo

cuenta con una disipación de calor natural por medio de disipadores internos y el aire

producido por el propio movimiento del tren, por lo que el calor excesivo que no es

liberado de manera natural dentro del sistema del ondulador propicia a que el tiempo de

manifestación de una falla por sobrecorriente sea menor que a una temperatura de

operación nominal, estas sobrecorrientes se manifiestan en el fusible de protección que se

encuentra ubicado en la entada de la tarjeta de disparo, el cual se encarga de la interrupción

de la tensión de entrada en caso de corto circuito y sobrecorriente dentro de la tarjeta, por

otra parte también se sabe que con el tiempo las sobrecorrientes llegan a afectar las uniones


pn y np de los transistores, los diodos y las resistencias limitadoras de corriente que están

dentro de la tarjeta lo cual provoca que estos se encuentren en un estado inservible

imposibilitando su operación y a su vez la de la tarjeta en general.

3.1.6 Transformador de control abierto

El transformador de control se encuentra ubicado dentro de las tarjetas de disparo, cada

IGBT cuenta con dos tarjetas transformadores, normalmente estos dispositivos no tienden a

fallar, sin embargo el factor que afecta su operación es su propio tiempo de vida y

operación que tienen dentro del módulo inversor por lo que es importante verificar que este

dispositivo se encuentre en condiciones de operación y descartar de una falla general en el

ondulador a causa de éste, por lo cual sólo es necesario verificar que el circuito eléctrico del

transformador se encuentre integro para poder determinar la condición del transformador.

3.1.7 Transistor MOSFET en corto circuito

Dentro de la gama de transistores que componen a la tarjeta de disparo, el MOSFET es

uno de los elementos que falla por la pérdida de resistencia de aislamiento en las entradas

del dispositivo, este se ve afectada directamente por las sobrecorrientes ya mencionadas

con anterioridad y por los tiempos de operación constante debido a la propia necesidad de

uso del inversor, por lo que se ve afectado la unión pn y np del MOSFET provocando

estados de corto circuito o apertura en dichas uniones, estas fallas son detectadas por medio

de un multímetro como se mencionará más adelante.

3.1.8 Resistores quemados (RB59 33Ω, RB59 3Ω9)

Normalmente a la salida de cada transistor y diodo se cuenta con resistores limitadores

de corriente los cuales se encargan de proteger a los dispositivos de estos fenómenos en el

sistema, como ya se ha visto, las sobrecorrientes dentro del sistema se presentan por la

propia carga del sistema y su uso constante aunado a la elevación de temperatura dentro del

propio sistema del ondulador, la respuesta natural de estos dispositivos es limitar el paso de

la corriente hasta el máximo valor de la corriente nominal permitida en la operación del

elemento a proteger, sea un transistor o un diodo, cuando esta corriente va más allá de los

límites de operación de diseño del elemento resistor, la composición interna del elemento


que en un inicio comenzó a disipar las pérdidas en forma de calor debido a las propias

condiciones de diseño del resistor, llega a un punto en el que el elemento se satura llegando

a sus límites de operación y provocando que éste se incinere cada vez que una falla de este

tipo se presenta, por lo que el dispositivo es remplazado inmediatamente por un nuevo

elemento.

3.1.9 Fallas por falta de mantenimiento preventivo

El mantenimiento preventivo en el módulo inversor es una operación que se realiza

prácticamente a la par del mantenimiento correctivo, esto es cuando el personal repara una

parte del inversor y detecta la falta de mantenimiento en otras partes del equipo, la falta de

dicho mantenimiento se debe a que el personal del STC sólo tiene contacto con el equipo

cuando este se encuentra descompuesto o cuando se verifica el estado general de un CES,

por otra parte debido al número reducido de inversores en el almacén es muy difícil retirar

módulos solo para una inspección general sin previo aviso de falla ya que en cualquier

momento se pueden presentar fallas en otros módulos onduladores los cuales tienen que ser

remplazados inmediatamente, todo es un factor para que los componentes del módulo

ondulador que requieren de un mantenimiento preventivo para aumentar su tiempo de vida,

tiendan a fallar por malos puntos de conexión, una mala continuidad en las pistas

electrónicas y la falta de limpieza en general de tarjetas y dispositivos.

Figura 3.7. Módulo Ondulador sin mantenimiento.


3.1.10 Fallas por tiempo de operación del equipo

El desgaste a través de los años de operación del módulo ondulador es uno de los

factores que más afecta al equipo, por otra parte las jornadas de operación de

aproximadamente 12 horas diarias provocan que diversos factores como las sobrecorrientes

y temperatura incidan en varios elementos como puntos de falla, los cuales provocan

desgaste en los elementos manifestándose en diversas formas, desde una simple

interrupción en el sistema hasta la incineración de uno o varios dispositivos que conforman

la inversor, por lo que el personal de mantenimiento se enfrenta a un problema en el que

tiene que realizar una inspección general de todo el equipo para poder determinar las fallas

que se presentaron y la reparación o sustitución de los elementos fallados.

3.2 Procedimiento actual de mantenimiento del módulo ondulador

Una vez que el módulo ondulador fue identificado como la razón de la falla en el CES

éste es transportado a los talleres de mantenimiento mayor en Ticomán, debido a que se

asume una posible falla en el módulo la cual es indicada de manera común mediante la

asignación de una etiqueta en la cual se menciona el elemento dañado o el comportamiento

anormal del mismo, la primera actividad que se tiene al momento de recibir el equipo es

verificar la fecha en la cual este fue montado en el CES y la persona encargada de su

mantenimiento.

Una vez que se tienen los datos, el encargado del mantenimiento debe anotar en una

bitácora la fecha de entrada del módulo a la sección de CHOPPER Y CES y la causa de la

supuesta falla por la cual se retiro el equipo de operación del CES, esto debe ser registrado

de manera adecuada para poder llevar el control de los equipos que fallan y conocer si

algún equipo en particular presenta averías de manera constante para poder deducir las

posibles causas de su deterioro, con esta información se puede hacer una comparación entre

el módulo puesto en operación y el retirado por avería, de tal manera que si el módulo que a

sido puesto en operación recientemente presenta un mal funcionamiento en un tiempo

relativamente corto de operación en el CES, esto puede ser indicio de que algún otro

elemento pueda ser la causa de la mala operación y este a su vez provoque el mal

funcionamiento del módulo ondulador hasta afectarlo por completo.


3.2.1 Limpieza del equipo

El primer paso consiste en llevar el módulo ondulador al cuarto de limpieza en donde el

equipo es sometido a flujos de aire a presión para retirar contaminantes (residuos metálicos

y polvo) que se encuentran adheridos en toda la superficie del equipo, dicho cuarto cuenta

con un sistema de extracción de aire mediante el empleo de una campana y un extractor,

este sistema se encargan de recopilar las partículas que son retiradas de la superficie del

módulo mediante el sometimiento del equipo a dicho proceso de limpieza. Dicha actividad

debe realizarse con el equipo adecuado de seguridad para evitar poner en riesgo la

integridad física del personal, como lo es el empleo de:

Guantes. Para evitar lesiones al momento de mover el quipo en el cuarto de

limpieza.

Lentes de protección. Se utilizan con la finalidad de evitar que alguna

partícula sólida afecte la visión del encargado de realizar la limpieza del equipo al

emplear aire comprimido en dicho proceso.

Audífonos contra ruidos exteriores. Los audífonos son empleados para evitar

alguna lesión auditiva debido a que el cuarto es una área cerrada en donde la

campana extractora de sólidos funciona con un motor de corriente alterna que

genera una cantidad considerable de ruido, aunado a esto el aire a presión que se

utiliza para limpiar los equipos es otro factor que genera ruido al momento de ser

empleado.

Figura 3.8. Campana de extracción de polvos y gases.


Mascarilla contra polvo: Ésta se emplea para evitar que alguna partícula o gas

pueda provocar algún problema respiratorio

Una vez realizada la limpieza del módulo éste debe ser colocado en el área de trabajo en

la cual se realizará la siguiente actividad que consiste en realizar una inspección visual.

3.2.2 Inspección visual

El realizar una inspección visual detallada del módulo ondulador permite al personal

encargado del mantenimiento conocer el estado actual del equipo esto es: sí algún elemento

se encuentra en mal estado (presencia de algún golpe, flameo, desoldado, fracturado, etc.),

sí el módulo presenta la ausencia de algún elemento y si no presenta falla aparente de

elementos.

En caso de encontrar algún elemento dañado a tal grado que no sea necesario realizar

alguna prueba para verificar su estado como: elementos semidestruidos o parcialmente

destruidos, al realizarse la inspección visual, se realiza la sustitución de dicho elemento y sí

se trata de alguna desconexión de conductores o elementos estos son resoldados de

inmediato.

Una vez concluida la inspección visual, se realizan pruebas con el empleo de un

multímetro digital para conocer el estado real de cada uno de los elementos eléctricos y

electrónicos que componen el módulo.

3.2.3 Detección de elementos dañados pruebas con multímetro digital

Lo primero que se realiza es desmantelar el módulo ondulador, para dicha actividad se

requiere de la siguiente herramienta:

Matraca o maneral (con su respectiva extensión)

Dados de 7 mm, 10 mm y 13 mm.

Extensión para la matraca

El desmantelamiento del módulo ondulador se realiza de la siguiente manera:


1. Con el empleo de la herramienta mencionada y los dados de 10 mm y 13 mm se

retiran las placas de aluminio que sostienen a los capacitores, las encargadas de realizar la

conexión entre los IGBT´s. y las que se utilizan para la conexión del módulo a las señales

de entrada y salida.

2. Empleando el dado de 7 mm se retira el circuito amortiguador lo cual permitirá

desconectar los cables provenientes de la tarjeta de control para la activación de los IGBT´s

3. De igual forma, se retiran los tornillos que se encargan de sujetar las tarjetas de

control y deslizando estas de sus estructuras de soporte son retiradas del módulo ondulador.

4. Los últimos elementos en ser retirados son los IGBT´s los cuales se desprenden de la

placa de aluminio encargada de ser la base del módulo y fungiendo la labor de disipador de

calor.

Los primeros elementos a los cuales se les realiza una medición con el multímetro son

los de potencia IGBT´s y capacitores, en el caso de los transistores de potencia se verifica

que no presenten una falla total en su funcionamiento lo cual se verifica con una prueba de

continuidad entre las terminales del emisor y colector del mismo donde no debe existir

continuidad alguna, otro parámetro a evaluar es la resistencia óhmica del dispositivo la cual

debe ser mayor de 2,0 MΩ, si el elemento no pasa alguna de las pruebas realizadas es

sustituido por uno nuevo, mientras que la pruebas que se realizan a los capacitores consiste

en verificar que la capacitancia de dichos elementos se encuentre dentro de los parámetros

de funcionamiento adecuado tal y como lo indica su encapsulado.

Una vez analizados los elementos de potencia deben analizarse los elementos de la

tarjeta de control la metodología para el análisis de dicha tarjeta consiste en:

1. Retirar los transductores y transformadores de la tarjeta de control.

2. Verificar el buen estado de los transformadores, verificando la existencia de

continuidad entre las boninas que los conforman y midiendo su resistencia eléctrica.

La falla más frecuente en dichos elementos consiste en presentar un devanado

abierto (secundario o primario). Todo transformador que presenta falla es sustituido

por transformadores de otras tarjetas de disparo que ya no son utilizadas.


3. Los transductores son abiertos mediante métodos rudimentarios empleado

una navaja, una vez descubiertos son despojados de un gel refrigerante

cuidadosamente mediante el empleando la navaja y retirando los restos de residuos

de gel empleando una brocha y thinner. Una vez que se retiro todo residuo del

elemento se realiza una inspección visual para verificar que ningún elemento de

superficie se encuentre visualmente dañado, posteriormente se realizan mediciones

de parámetros eléctricos (resistencia, continuidad, capacitancia, etc.) para

corroborar el buen estado de los elementos de estado sólido y pasivos (bobinas) si

algún elemento se encuentra dañado es sustituido por uno similar de algún otro

transductor en (stock) existencia debido a que no se cuenta con uno en inventario.

Realizada dicha actividad, se procede a realizar un resoldado con estaño de los

elementos de superficie para sustituir la soldadura anterior para garantizar que la

continuidad entre elementos sea la correcta.

4. Una vez realizado lo estipulado en el paso tres se debe volver a colocar el gel

refrigerante sobre los elementos de contactos y sellar el transductor mediante el

empleo de algún silicón o adhesivo. Comprobado el correcto funcionamiento o

realizadas las reparaciones correspondientes de transformadores y transductores,

estos son soldados una vez más a las tarjetas de control.

5. Se realiza la medición de los parámetros eléctricos correspondientes para

cada uno de los elementos de estado sólido y pasivos con los que cuenta la tarjeta de

control, si algún elemento no cumple con los parámetros de operación correctos es

sustituido. La medición de dichos elementos se realiza desmontados de la tarjeta de

control ya que el realizar mediciones con los elementos conectados puede arrojar

medicines erróneas por la conexión del elemento en la tarjeta.

6. La revisión del estado del circuito de amortiguamiento consiste en verificar

el buen estado de los diodos emisores de luz (LED), capacitores y resistencias que

lo conforman. Empleando el multímetro y realizado la prueba de diodos en los

LED, la medición de capacitancia y resistencia, respectivamente. Una manera muy

practica de verificar el buen estado de los diodos emisores de luz es empleando el

multímetro en prueba de diodo y conectar de manera directa el diodo con respecto al


multimetro, si el LED se encuentra en buen estado encenderá de lo contrario

permanecerá apagado.

7. Realizado el procedimiento anterior se debe volver a montar cada uno de los

componentes que conforman al módulo ondulador.

El montaje de cada uno de los elementos debe realizarse de manera cuidadosa y

ajustando cada uno de los elementos de manera correcta, cuidando de no exceder los limites

en los torques (pares) al momento de colocar los tornillos de sujeción ya que esto puede

provocar el degollamiento de dichos elementos. Los pares aplicados a dichos elementos no

son conocidos por los técnicos, razón por la cual son colocados a criterio del encargado del

mantenimiento.

Errores comunes al realizar el ensamblado del módulo ondulador.

Colocar mal direccionados los IGBT´s sobre el disipador de calor

Colocar las tarjetas de control de manera inversa con respecto a su ubicación

en el módulo esto es la tarjeta del lado derecho en el lado izquierdo y viceversa.

Conectar de manera inversa los cables de disparo provenientes de las tarjetas

de control en los IGBT´s

Antes de llevar el equipo al cual se le realizó el mantenimiento a tren, es necesario

realizarle pruebas para corroborar que el mantenimiento ha sido el apropiado y el equipo se

encuentre en condiciones de entrar en operación.

3.3 Pruebas en CES

En el taller se cuenta con un sistema conformado por un banco de control, cargas y un

CES ALSTHOM el cual permite realizar pruebas del equipo sometido a mantenimiento, el

primer paso consiste en montar el módulo ondulador en el CES asegurándose de conectarlo

de manera correcta con el sistema sin energía eléctrica, una vez realizado el montaje se

procede de la siguiente manera.

1. Se energiza el CES con baja tensión.


2. Comprobar que en el módulo ondulador todos los LED de color rojo se

encuentren encendidos. De lo contrario indicara una falla en dicho módulo.

3. Si los LED rojos se encuentran encendidos alimentar el CES con alta tensión

y colocar cargas.

4. Una vez que se encuentra en pleno funcionamiento mediante el empleo de

un martillo de goma provocar vibraciones en el módulo golpeándolo para verificar

que ningún elemento se encuentre mal ajustado y provoque falsos contactos.

5. Dejar en prueba dicho módulo por un tiempo aproximado de 8 horas.

Si el equipo supera satisfactoriamente el procedimiento de pruebas se anotado en él una

nota donde se autoriza su montaje en convoy y es llevado al cuarto de refacciones o stock.

En caso de que el módulo ondulador presente alguna falla durante el periodo de pruebas

se revisa de manera general todo el módulo una vez más.

CAPÍTULO

IV Propuesta de Manual de Mantenimiento

para Módulo Ondulador


El presenta capítulo tiene en su a ver el presentar un manual de mantenimiento para el

módulo ondulador utilizado en el convoy NM-79 el cual desarrollara una metodología de

mantenimiento basada en los conocimientos empíricos obtenidos atreves de los años y

algunas tecnologías que a pesar de no encontrarse con el nivel actual de desarrollo,

permiten realizar un mantenimiento de una manera más adecuada y eficaz, de igual manera

se presentara un análisis de las razones por la cual es mejor realizar el mantenimiento de

dicho equipo que diseñar uno nuevo.

4.1 Manual de mantenimiento para módulo ondular

Una de las actividades que todo técnico del STC tiene que tener en cuenta consiste en

conocer la forma adecuada en la que éste tiene que retirar un equipo en convoy, razón por

la cual se presenta a continuación la manera en la que se tiene que retirar el módulo

ondulador del CES una vez que se ha establecido que éste no se encuentra operando de

manera correcta.

4.1.1 Desmontaje del módulo ondulador en CES

El desmontaje del módulo ondulador para ser trasladado a los talleres de mantenimiento

no es una actividad que no presenta mayor nivel de dificultad sin embrago tienen que

existir un conjunto de normas que se tiene que seguir para evitar riesgos y accidentes al

momento de realizar dicha actividad.

Para poder retirar el equipo de funcionamiento se debe de seguir el siguiente

procedimiento:

1. El CES tiene que encontrarse sin alimentación de cd para evitar que cualquier

contacto con el equipo pueda provocar una descarga eléctrica sobre el técnico

encargado de retirar el quipo.

2. La persona encargada de realizar dicha actividad tiene que contar con el quipo

mínimo de seguridad como: botas dieléctricas, guantes, lentes de protección y

bata.


3. Empleando la matraca y el dado de 10 mm se deben retirar los tornillos de

sujeción del módulo ondulador estos tornillo deben se girarse en sentido

contrario de las manecillas del reloj. En la figura 4.1 se muestra la ubicación de

dichos tornillos y el sentido de giro para retirarlos.

Figura 4.1 Ubicación de los tornillos de sujeción del módulo ondulador

4. Una vez que se retiraron los tornillos se desplaza el módulo ondulador de una

posición vertical a horizontal en dicha posición utilizando la matraca y el dado de

13 mm se debe desconectar el módulo tanto de la salida de ca como de la entrada

de cd y las entradas de control de ambas tarjetas de control. En la figura 4.2 se

muestra la manera en que debe desplazar el módulo ondulador y el lugar del cual

se tiene que desconectar el equipo para ser retirado del CES.

5. Se retira el módulo ondulador del CES y se coloca en su lugar uno en buenas

condiciones de operación para mantener la continuidad del servicio del convoy y

llevar el módulo dañado a mantenimiento. Se debe verificar que el módulo de

sustitución funcione de manera correcta una vez que ha sido puesto en servicio.

6. Se registra en el módulo ondulador la razón de la posible falla o la causa de su

mala operación en el CES y se transporta a los talleres de mantenimiento.

Tornillos de sujeción


Figura 4.2 Vistas del módulo ondulador desplazado en forma horizontal

4.1.2 Limpieza del módulo ondulador

Una de las actividades que se deben realizar en todo equipo antes de realizar un

mantenimiento en él consiste en realizar una limpieza del mismo para facilitar las

actividades de reparación como mediciones de parámetros eléctricos y detección de

elementos de superficies dañados. A continuación se presenta la manera mediante la cual se

realiza dicho proceso.

1. Utilizando guantes y un carro de carga se debe transportar el módulo ondulador al

cuarto de limpieza de la sección.

2. Una vez ubicado en el cuarto de limpieza se debe colocar el equipo debajo del

extractor de gases y sólidos del cuarto. En la figura 4.3 se muestra el área en donde

se debe de colocar el equipo para su primera etapa de limpieza.

3. Se coloca el equipo en el área correcta para su limpieza y verifica que exista

suministro de aire a presión, de lo contrario será necesario el encender el compresor.

Ver figura 4.3.

Entradas y salidas

del módulo

ondulador en cd y

ca respectivamente

Entradas de Control

Desplazamiento del módulo


Figura 4.3 Zona de limpieza de equipo

Donde:

I: Extractor tipo campana

II: Interruptor de encendido y apagado del extractor

III: Área donde se coloca el equipo a ser sometido a limpieza

IV: Válvula tipo pistola conectado al sistema de aire a presión

4. Antes de comenzar las actividades de limpieza es necesario que el encargado de

dicha actividad se encuentre utilizando el equipo de seguridad adecuado, el cual

corresponde al empleo de: guantes, mascarilla de seguridad, lentes de seguridad y

audífonos contra ruidos exteriores.

I

IV

III

II


Figura 4.4 Equipo se seguridad

5. El proceso de limpieza general del equipo consiste en cubrir el equipo con el

dielectrol por medio de un trapo limpio después encender el extractor y mediante la

válvula de aire a presión someter el equipo a flujos de aire para retirar suciedad y

polvo metálico que el equipo ha acumulado durante su tiempo en servicio en el

convoy.

6. Una vez que se retiraron todos los contaminantes sólidos y metálicos de la

superficie del módulo ondulador se procede a apagar el extractor y a realizar una

limpieza general del equipo empleando dieléctrico solvente.

7. Una vez realizado el paso 6 se procede a llevar el módulo ondulador al lugar donde

se llevara a cabo la reparación.

4.1.3 Inspección general del módulo ondulador

Antes de realizar cualquier actividad de reparación en el módulo ondulador es conveniente

que se realice una inspección visual del mismo para detectar fallas que pueden ser muy

obvias, sin embargo en caso de ser detectadas después de haber retirado algún elemento o

realizada alguna actividad de reparación sobre el módulo ondulador, puede llegar a ser muy

complicado el detectarlas, como lo puede ser la ausencia de algún elemento de superficie en

las tarjetas de control, en algún circuito snubber o el que algún cable se encuentre

desconectado y la detección de elementos semidestruidos y parcialmente destruidos puedan

ser difíciles de detectar.


En caso de encontrar algún cable o elemento desconectado este debe de soldarse de

inmediato antes de continuar con la reparación, lo mismo aplica en el caso de detectarse

elementos parcialmente destruidos y semidestruidos debido a que dichos elementos ya no

se encuentran en condiciones de operación a pesar de que al realizarles pruebas, estos

indiquen parámetros dentro de los rangos de funcionamiento.

Nota: Todo elemento nuevo que será empleado para sustituir a otro debe ser probado

ya que en ocasiones algunos de estos a pesar de ser nuevos como: diodos, capacitores,

resistencias, transistores, etc., no cumplen con sus características y esto puede causar

problemas futuros en la detección de la razón de la falla.

En ésta parte del proceso es conveniente revisar si no existe algún elemento que no se

encuentre fijo de manera adecuada moviendo piezas y elementos para descartar las fallas

por vibración.

4.1.4 Desmantelamiento del módulo ondulador

El módulo ondulador puede dividirse en dos partes fundamentales, el circuito de control y

de potencia, el circuito de control corresponde a las tarjetas de control y los 4 snubber,

mientras que el de potencia está formado por el puente tipo H con transistores IGBT y los

dos capacitores en paralelo con la tensión de entrada en cd. Para llevar a cabo el proceso de

reconocimiento de elementos dañados es necesario el realizar un desmantelamiento del

módulo ondulador y hacer pruebas a cada uno de los elementos que componen los circuitos

de control y potencia, de tal forma que éstas pruebas sean correctas y no existan elementos

que por encontrarse conectados o insertados en algún circuito proporcionen mediciones

erróneas o parámetros de funcionamiento falsos. La manera en que se debe desmantelar el

módulo ondulador consiste en lo siguiente:

1. Retirara el sistema de filtros de cd del módulo ondulador el cual está conformado

por dos capacitores de 1000 V a 20 A empleando la matraca o maneral con su

respectiva extensión y el dado de 10 mm. En la figura 4.5 se muestra la ubicación

de los tornillos a retirar y el sentido de giro correcto.


Figura 4.5 Desmontaje de Capacitores de entrada

2. Realizado el desmontaje de los capacitores de entrada es necesario retirar las tarjetas

de control sin embargo para realizar esta acción se deben desconectar primero los

snubber, estos circuitos se encuentran ubicados sobre cada uno de los IGBT y se

retiran empleando la matraca o maneral con su extensión correspondiente y el dado

de 7 mm haciendo girar sus tornillos de sujeción en sentido contrario de las

manecillas del reloj. Ver figura 4.6.

Figura 4.6 Circuito snubber


3. Retirados los circuitos snubber es posible retirar las tarjetas de control para ello es

necesario retirar los tornillos que se encargan de mantener fijas las tarjetas estos se

retiran empleando el dado de 7mm y la matraca o maneral, aplicando un torque en

sentido contrario de las manecillas del reloj hasta que estos sean retirados,

posteriormente los conductores que van de las tarjetas a los IGBT deben ser

desplazados en la abertura que permite su acceso hasta que se encuentren entre la

tarjeta de control y la lámina lateral de montaje de las tarjetas permitiendo su

desplazamiento para poder ser retiradas.

Figura 4.7 Tarjeta de control y ubicación de sus tornillos de sujeción

4. El desmontaje de los cada IGBT se realiza empleando la matraca o maneral con su

extensión correspondiente y el dado de 7 mm aplicando un torque en sentido

contrario de las manecillas del reloj hasta lograr retirar cada uno de los tornillos que

sujetan al dispositivo al disipador, una vez retirados los tornillos se puede retirar el

dispositivo en caso de no desprenderse del disipador a causa de encontrarse

adherido por una pequeña capa de silicón es conveniente aplicar un golpe solido con

un martillo de goma. Ver figura 4.7.

Tornillos de 7 mm


Figura 4.8 Torque empleado para retirar los IGBT

5. Antes de comenzar con la reparación del módulo ondulador es necesario limpiar

perfectamente la superficie del disipador ya que este no tiene que presentar

impurezas en su superficie para mejorara la disipación del calor en el mismo y para

mejorar la transmisión de calor de cada uno de los IGBT al disipador de aluminio, a

ello se retiran las láminas que sujetan las tarjetas de control. Ver figura 4.8. Para

pulir el disipador se debe utilizar dieléctrico solvente y una lija de grano fino.


Figura 4.9 Limpieza del disipador del módulo ondulador


Una vez que se ha desmontado por completo el módulo ondulador y realizado la

limpieza y pulido del disipador es momento de comenzar a realizar las pruebas necesarias a

cada uno de los elementos desmontados para verificar su correcto funcionamiento y

detectar elementos dañados para ser sustituidos.

4.1.5 Reparación de las tarjetas de disparo de IGBT´s

4.1.5.1 Inspección visual

Una vez que se han desmontado las tarjetas de control de disparo de IGBT´s es

importante realizar una inspección visual de los elementos que la conforman verificando

ambos lados de la tarjeta esto es, verificar las terminales de los dispositivos electrónicos

con las pistas eléctricas y donde se ubican los dispositivos eléctricos y de estado sólido.

Para dicha inspección es importante contar con una lámpara tipo lupa la cual ayudara a

tener una mejor visión de la tarjeta, al momento de realizar esta actividad es importante

inspeccionar los siguientes puntos correspondientes al lado en el que se encuentran los

dispositivos electrónicos, los cuales son:

1) Corroborar que en el perímetro de los elementos o éstos no se encuentren

carbonizados o quemados

2) Cerciorarse que no existan acumulaciones de polvo metálico y contaminantes entre

los dispositivos electrónicos

3) Verificar que los elementos se encuentren firmemente soldados a la tarjeta, esto se

realiza aplicando fuerza con el dedo índice con los elementos que se encuentran

quemados o en los cuales se tiene registros de que han sido removidos

recientemente ya que pueden existir indicios de que el elemento no haya sido

soldado correctamente.

Para las pruebas correspondientes a las pistas eléctricas se debe realizar el siguiente

procedimiento:

1) Certificar que la conexión entre las terminales de cada elemento con las pistas

eléctricas no se encuentre dañada a causa del calor o que presenten indicios de

flameo.


2) Verificar que ninguna pista se encuentre desprendida de la tarjeta.

3) Realizar pruebas de continuidad en todos los puntos de conexión en especifico los

que han sido intervenidos, cuenten con un ojillo metálico que van dentro de cada

punto de conexión a manera de pequeños cilindros huecos en los que se introduce

una terminal de cada elemento a la pista de acuerdo al lugar de conexión y sirven

para tener una mejor conexión eléctrica, un buen fijamiento del dispositivo y

disminuir la resistencia óhmica entre la pista y las terminales del semiconductor.

Después de realizar la inspección visual y de verificar cuales elementos presentan

algunas de las condiciones mencionadas se procede a limpiar las pistas, con la ayuda del

liquido limpiador de circuitos eléctricos dieléctrico solvente, se agrega el líquido de manera

abundante en un trapo limpio y seco el cual una vez que se encuentra totalmente empapado

por el líquido se frotara en las pistas y conexiones eléctricas hasta lograr dejar la libre de

todo tipo de contaminantes especialmente en los puntos de conexión, para facilitar la

adherencia de la soldadura en los elementos.

Con los elementos dañados identificados plenamente se procederá a retirarlos y

sustituirlos por nuevos.

Para la realización de pruebas en los elementos y dispositivos que componen las tarjetas

estos son retirados de la misma y evaluados, para verificar que se encuentren en buen

estado y puedan seguir operando, en caso que cumplan con los parámetros correctos en sus

evaluaciones de funcionalidad estos elementos son reinstalados en la tarjeta después de una

limpieza general, de lo contrario se deben emplear nuevos elementos.


Figura 4.10 Tarjeta de disparo

A continuación se presentan los elementos y dispositivos que son puestos a prueba y la

metodología que se sigue.

4.1.5.2 Verificación del transductor

Una vez que se han se ha realizado la inspección visual de toda la tarjeta, las pruebas en

los transistores y resistencias y estas están en condiciones de operación, se procede a la

medición en el transductor de efecto hall.

El transductor de efecto Hall es el elemento que funge como amplificador y comparador

de la tensión de control que alimenta a las tarjetas de disparo y control del módulo

ondulador, cuando está tensión no está dentro del valor nominal de operación el transductor

no opera y por consecuentemente el módulo ondulador también.

Figura 4.11 Diagrama a bloques de la operación del Transductor de efecto Hall dentro del módulo

ondulador

Bateria del Tren

75 VccFuente de Carga

Transductor de

Efecto Hall

Circuito de

Control IGBT

Salida a IGBT


Para la verificación de este dispositivo primero se comienza con la extracción de éste de

la tarjeta de disparo una vez que ésta ha sido aseada, para facilitar la extracción del

transductor es necesario contar con las siguientes herramientas.

Cautín Tipo Lápiz de temperatura regulable no mayor a una potencia de 25 watts

Extractor de soldadura tipo lápiz

Sujetador de tarjeras

Pasta para soldar circuitos eléctricos

Soldadura de estaño aleación 60/40 de 1 mm de diámetro con centro de resina

Una navaja o cúter

Una vez que se tienen toda la herramienta necesaria se procede con la extracción del

transductor.

1) Se coloca la tarjeta en el sujetador de tarjetas a manera de que las pistas se

encuentran hacia arriba.

2) Se coloca un poco de pasta para soldar en el punto de conexión de las terminales del

transductor con las pistas.

3) Se coloca la punta del cautín tipo lápiz en la parte más alta del punto de soldadura

que se encuentra en la conexión eléctrica en un tiempo aproximado a 10 segundos,

esto se debe de realizar de manera precisa ya que si la punta del cautín toca

directamente a la pista eléctrica en un tiempo constante ésta se puede desprender de

la tarjeta dejándola inservible.

4) Una vez que han pasado los 10 segundos se retira el cautín e inmediatamente se

coloca el extractor de soldadura lo más cercano posible al punto de conexión,

retirando parcialmente todo el estaño del punto de conexión.

5) Los pasos anteriores se repiten para cada uno de las cinco terminales con las que se

encuentra conectadas el transductor de efecto Hall a la tarjeta de disparo.

Una vez que el transductor se ha retirado de la tarjeta se procede a su inspección por lo

cual se tiene que retirar de su cubierta protectora para esto se inserta la punta del cúter entre

la unión de la tapa del transductor con el encapsulado, removimiento ligeramente la unión

hasta que el transductor salga completamente. Ver figura 4.12


Figura 4.12 Manera correcta de abrir el encapsulado del transductor con la ayuda del cúter

Ya que se ha retirado el transductor del encapsulado se retira todo el gel refrigerante que

protege al elemento con la ayuda del cúter, la función de dicho gel es la de mantener al

transductor en una temperatura nominal de operación por lo que es importante retirar este

gel de la manera más higiénica posible depositándolo dentro del propio encapsulado

mientras el transductor es intervenido.

Después de haber retirado todo el gel el transductor éste tiene que ser limpiado con el

líquido dieléctrico solvente de la misma manera que como se limpiaron las tarjetas de

disparo, una vez que se ha aseado el transductor se procede con los siguientes puntos de

medición.

Para las mediciones eléctricas es necesario utilizar un multímetro digital que cuente con

la función probador de diodos.

1) Se mide la continuidad en las bobinas eléctricas del transductor, para esto se pone el

multímetro en función de continuidad y se colocan las puntas de éste en las dos

terminales de cada bobina, sí existe continuidad entre el punto inicial y final de la

bobina, ésta es declara en buen estado, si no se tiene que cambiar del circuito del

transductor por una bobina que esté en buen estado.

2) El circuito del transductor cuenta con 4 capacitores los cuales la única prueba que se

recomienda hacer es la prueba de continuidad para comprobar que estos no se

encuentren en corto circuito a si como medir su valor de la capacitancia.

3) También el circuito cuenta con dos transistores pnp los cuales tiene que se probados

con el multímetro mediante la prueba de diodos, colocando la punta común del

multímetro en la parte n del transistor que será la terminal intermedia del elemento


y desplazando únicamente la otra terminal del multímetro entre las dos terminales

externas, el rango de operación de estos transistores será entre 0,8V y 1,4V cuando

estos se encuentren en buen estado, si no tendrán que ser remplazados por otro

elemento que se encuentre dentro de los rangos de operación mencionados.

4) Finalmente el transductor cuenta con un circuito integrado al cual únicamente se le

medirá su resistencia de aislamiento entre las terminales 1-5 y 4-8 en donde este

valor de tendrá que ser mayor a 2,0 ΜΩ. Ver figura 4.13

Figura 4.13 Circuito integrado del transductor

4.1.5.3 Transistor BJT

La tarjeta de control cuenta con 6 transistores BJT para cada circuito de control de un

IGBT esto es doce transistores por tarjeta de disparo, para determinar el estado de estos

transistores se realiza una prueba de diodos a cada uno de ellos, distinguiendo 3 transistores

por su configuración pnp y 3 npn como se muestra en la figura 4.16.

Figura 4.14 Transistores BJT

Figura 4.15 Configuración de un transistor BJT 1) Emisor 2) Base 3) Colector

1

2

3


Figura 4.16 Vista de la configuración de los transistores BJT en la tarjeta de disparo

Para realizar la medición se utiliza en multímetro en su función de prueba de diodos y se

realizan los siguientes pasos sin quitar el elemento de la tarjeta.

a) Para los transistores npn se coloca el punto común del multímetro en la base del

transistor y la otra terminal del multímetro se coloca en el emisor y después en el

colector comprobando que los niveles de tensión en ambos puntos sea

aproximadamente de 0,6 a 1,0 V sí se este valor se cumple, el transistor en

considerado en buen estado.

b) Para los transistores pnp se realiza el paso anterior solo que ahora el punto común

del multímetro se coloca en las terminales emisor y colector y la terminal positiva

de éste se coloca en la base de del transistor, de la misma manera los niveles de

tensión en el transistor deberán ser de 0,6 a 1,0 V para establecer que el transistor se

encuentra en buen estado.

Si los transistores se encuentran en mal estado se tienen que remplazar por un nuevo

transistor, el cual antes de ser instalado tiene que pasar por la prueba mencionada en este

punto.

4.1.5.4 Prueba transistor MOSFET

Cada circuito de disparo cuenta con dos transistores MOSFET para verificar su estado se

realizan dos pruebas, de aislamiento y de cierre y apertura, estás pruebas se realizan

directamente en el MOSFET conectado a la tarjeta de disparo.

npn

pnp

npn

pnp

npn

pnp


1) Prueba de aislamiento

Para este prueba se necesita un multímetro en función de óhmetro, en donde se mide

la resistencia que existe entre las terminales drenador (D) y fuente (S), sí el valor de

aceptación de la resistencia es mayor a 2,0 MΩ, el aislamiento del MOSFET se

encuentra en buen estado, si el valor de medición es menor a 2,0 MΩ el MOSFET

deberá ser remplazado ya que su resistencia de aislamiento se encuentra disminuida.

Ver figura 4.17

Figura 4.17 Transistor MOSFET

2) Prueba de conmutación

Para esta prueba se requiere de un multímetro con función de prueba de diodos, con

esta medición se comprobará el funcionamiento de cierre y apertura del transistor y

se realiza de la siguiente manera:

a) Se coloca la punta común del multímetro en la terminal D del transistor y la

punta roja o positiva se coloca en la terminal S, al realizar esto el multímetro

arrojará un valor de tensión entre 0,5V y 1,0 V el cual indica que el transistor

está en buen estado.

b) Posteriormente se deja la terminal común del multímetro en la terminal D y las

terminal positiva se cambia a la terminal G del transistor, cuando esto suceda el

valor de tensión en el multímetro será de apenas 0,1V, posterior a esto se

regresa la terminal positiva del multímetro a la terminal S y el valor de tensión

obtenido entre las terminales D y S tendrá que ser aproximadamente cero, esto

indica que el transistor se encuentra en su estado de apertura por lo tanto el valor

de resistencia en sus terminales es infinito y el valor de tensión cero.


c) Al realizar los pasos a y b se comprueba que el transistor está funcionando de

manera correcta como interruptor, por lo cual se declara al transistor en buen

estado, para regresar al transistor a su estado normal se conecta la terminal

común del multímetro en la terminal S y la terminal positiva en la terminal D

con lo cual se estará regresando al MOSFET a su estado inicial de cierre en el

que la resistencia es idealmente cero y el valor de tensión es de mayor 0,5V

Si el transistor cumple con ambas pruebas se determina que el transistor MOSFET se

encuentra en buen estado, de lo contrario se tendrá que remplazar por un transistor que

cumpla con las pruebas anteriores.

Para el remplazo del MOSFET se requiere de un dado de 3 mm tipo hexagonal, ya que

el transistor aparte de estar soldado a la tarjeta se encuentra sólidamente conectado a ésta

por medio de un tornillo el cual tendrá que ser removido para posteriormente ser retirado

con un cautín y extractor de la misma manera como se ha realizado con todos los demás

elementos, para el ensamble del nuevo transistor por medio de un torqui metro se aplicará

un par máximo al tornillo de 1,1 N*m.

4.1.5.5 Transformadores de control

Dentro de cada circuito de control se cuenta con un transformador de control el cual

para verificar su estado se tiene que retirar de la tarjeta de disparo. Una vez que se ha

retirado se tiene que verificar que exista continuidad por medio del multímetro en las

siguientes terminales.

a) En las terminales 1-2, 2-3 y 3-1 tiene que existir continuidad y su valor óhmico

entre terminales tendrá que ser entre 0,5Ω y 1,5Ω

b) En las terminales 4 y 5 tiene que existir continuidad y su valor óhmico tiene que ser

entre 0,5Ω y 1,5Ω. Ver figura 4.18


Figura 4.18 Vista superior de las terminales del transformador de control

Si ambas condiciones se cumplen el transformador se declara en buen estado, de no

cumplirse el transformador tendrá que ser remplazado por un elemento que se encuentre en

condiciones nominales de operación.

4.1.5.6 Prueba a Diodos

La tarjeta de disparo cuenta con 4 diodos de unión pn para poder ver el estado en el que

se encuentran solamente se realizar un prueba de diodos a cada elemento, obteniendo

valores de tensión de 0,6 V a 1,0 V.

Con todos los elementos de estado sólido: evaluados, valorados y en su caso sustituidos

colocados en su ubicación correspondiente y soldados de manera correcta se procede a

diagnosticar el circuito de potencia.

4.1.6 Reparación del circuito de potencia

El circuito de potencia se encuentra conformado por un inversor monofásico tipo H

conformado por IGBT`s y dos capacitores de potencia. De estos elementos los que suelen

fallar con mayor frecuencia corresponde a los IGBT, debido a diversos motivos suelen

perder sus propiedades rápidamente o ponerse en corto circuito lo cual no solo evita el

correcto funcionamiento del módulo ondulador si no que también provoca daños en otros

elementos.

1

2 3

4

5


4.1.6.1 Pruebas en capacitores

Las pruebas que se deben realizar a los capacitores para verificar su correcto

funcionamiento son las siguientes:

I. Prueba de corrientes de fuga: Empleando el multímetro digital en función de

óhmetro medir entre las terminales del capacitor la resistencia del mismo la cual

tiene que partir de algún valor inicial e ir incrementando hasta que su resistencia

marque infinito. Esta lectura indica que le capacitor se encuentra en buen estado y

no presenta corrientes de fuga eléctricas.

II. Medición de capacitancia: utilizando el multímetro en función de medidor de

capacitancia, este se conectará entre las terminales del capacitor dejando pasar un

tiempo prudente en el cual el equipo tiene que proporcionar una lectura en Farad, la

cual debe tener un valor dentro de la tolerancia permitida del 10% para el capacitor

en cuestión.

En caso de alguna de las pruebas anteriores no se satisfactoria, esto indicará que el

capacitor no se encuentra ya en condiciones de operar correctamente razón por la cual

dicho elemento tendrá que ser sustituido.

4.1.6.2 Prueba en transistores de potencia IGBT

Los IGBT son elementos de estado sólido que por sus características de diseño no pueden

ser rapados, razón por la cual si éste elemento presenta un mal funcionamiento debe ser

sustituido, las pruebas que se realizan para corroborar el buen estado de dicho elemento son

las siguientes:

I. Prueba de diodo: El circuito equivalente de un IGBT establece que entre la

terminales del emisor y colector existe un diodo en antiparalelo (ver figura 4.19),

razón por la cual se debe emplear un multímetro para realizar la prueba de diodo

colocando la terminal positiva del aparato de medición en la compuerta y la

terminal común en emisor, si el dispositivo se encuentra en buen estado el aparto de

medición debe proporcionar una lectura de 0,5 a 0,7 V. ver figura 4.20. si el


elemento se encuentra en corto circuito no existirá diferencia de potencial en las

terminales del IGBT y la prueba no será satisfactoria.

Figura 4.19 Circuito equivalente de un IGBT

Figura 4.20 Prueba de diodo en IGBT

II. Alta impedancia de entrada: para verificar si un IGBT se encuentra en buen estado

éste debe presentar una alta impedancia de entrada, la cual se determina empleando

el multímetro en función de óhmetro colocando la terminal positiva en el emisor y

la terminal común el colector como se muestra en la figura 4.21. la lectura del

multímetro tiene que encontrarse en el rango de 1,5 a 2,0 MΩ.


Figura 4.21 Diagrama físico de medición de alta impedancia

III. Prueba con carga: Las pruebas anteriores permiten determinar fallas totales en los

IGBT, sin embargo es necesario realizar una prueba con carga para corroborar que

no existen daños parciales en el elemento, éste tipo de daño no es observable

realizando las pruebas anteriores y al no ser detectado puede provocar el mal

funcionamiento del módulo cuando este se encuentra en funcionamiento, para ello

es necesario someter el dispositivo a una tensión y corriente de operación

provocando su activación mediante un sistema de control que lo activará aplicando

una tensión de emisor a base para medir las pérdidas en el elemento durante un

periodo de prueba de 24 horas continuas realizando una medición al inicio del

periodo, a la mitad y al final esto permitirá determinar si éste se encuentra en

condiciones de operación y no presenta fallas durante su funcionamiento en CES.

Si los IGBT de potencia no cumplen con las pruebas anteriores los elementos no se

encuentran en condiciones optimas razón por la cual se procede a realizar el remplazo de

los elementos por nuevos a los cuales se les deben realizar por igual las pruebas para

confirmar que a pesar de ser elementos que no han sido utilizados cumplen con las

condiciones para ser colocados en servicio.

4.1.6.3 Mantenimiento y pruebas en el circuito Snubber

Las pruebas a realizar en el circuito snubber consisten en medir los parámetros eléctricos de

los elementos que lo conforman (diodos emisores de luz, resistencias y capacitores) y su


mantenimiento consiste en la sustitución de algún elemento dañado, verificar la continuidad

entre pistas y el resoldar cada elemento para sustituir la soldadura degradada.

La metodología en el mantenimiento del circuito snubber consiste en:

1. Medir el valor en ohms de las resistencias las cuales deben corresponder a lo

indicado en su código de colores y encontrándose en la tolerancia establecida en los

mismos. Los valores establecidos tienen que corresponder a 1,0 kΩ y 2,2 kΩ.

En la figura 4.22 se puede apreciar la manera en que se debe realizar la lectura del

código de colores de una resistencia.

Al realizar la medición es conveniente que la resistencia se encuentre fuera del

circuito para evitar lecturas erróneas por la interferencia de algún otro elemento del

circuito. En caso de que dicho elemento no se encuentre en los parámetros

establecidos por su código de color éste debe ser remplazado.

Figura 4.22 Código de colores para lectura de valores de resistencia en ohms

2. Tomar una medición de la capacitancia de los capacitores los cuales tiene que tener

valores según lo establecido en sus datos de diseño.


3. Realizar la prueba de diodo a cada uno de los diodos emisores de luz (LED) los

cuales tiene que proporcionar valores de 0,3 a 0,7 V, en caso de tener alguna duda

con el multímetro en polarizar cada LED de manera directa y verificar que estos

enciendan.

4. Corroborar que exista continuidad entre las pistas del circuito empleando el

multímetro en función de continuidad, las mediciones se realizan en cada uno de los

puntos donde comienza y termina un pista. En la figura 4.23 se muestra algunos de

los puntos para realizar dichas mediciones.

Figura 4.23 Puntos de mediciones en pistas

5. Retirar la soldadura degrada del circuito y sustituirla en cada uno de los puntos que

les corresponda para mantener las mejores condiciones de las conexiones eléctricas

en dicho circuito. Para identificar los puntos que pueden ser sustituidos.

4.1.7 Armado del módulo ondulador

Concluidas las pruebas para corroborar el estado de cada uno de los elementos que

constituyen el módulo ondulador y sustituido todo aquel elemento de estado sólido, activo

y pasivo, el siguiente paso a seguir es el volver a ensamblar el equipo esté procedimiento

debe ser realizado con extremo cuidado para evitar conexiones erróneas de cualquier tipo o

el ensamble de cualquier elemento en forma equivocada lo cual puede provocar la

destrucción de elementos o fallas en el equipo al ser probado en CES.

El procedimiento a seguir a para ensamblar el módulo ondulador consiste en lo siguiente:


1. Sobre la superficie pulida a espejo del disipador de calor y base del módulo ondulador

colocar los IGBT´s como se muestra en la figura 4.24 colocando un delgada capa de

silicón grasado entre el disipador y el IGBT durante este procedimiento debe cuidarse

el no utilizar demasiado silicón grasado y realizarse con extremo cuidado para no

ingresar impurezas al material de adición entre el dispositivo y disipador.

Figura 4.24 Ensamblado de IGBT´s en disipador

2. Ajustar los dispositivos de estado sólido a la base con un torque de 3,0 N*m.

Figura 4.25 Torque máximo en montaje de IGBT


3. Colocar las tarjetas de control en su base correspondiente introduciendo primero los

cables de control por los orificios ubicados en las bases en dirección del exterior hacia

el interior (en dirección de los IGBT´s) posterior se coloca la tarjeta en la base y se

atornilla a ella empleando un torque de 2,0 N*m en los tornillos de 7 mm.

Figura 4.26 Montaje de la tarjeta de control

4. Introducidos los cables de control y atornillada la tarjeta se colocan los snubber sobre

los IGBT´s en las terminales indicadas con las letras E y B en los transistores donde el

cable de color rojo se conecta a la terminal E y el cable blanco a la terminal G del

snubber el torque necesario para este procedimiento es de 2,0 N*m. Ver figura 4.27.


Figura 4.27 Conexión del circuito de control y potencia

5. Una vez colocados los 4 circuitos snubber se procede conectando los IGBT´s entre sí

conectando emisor-colector por pares como se muestra en la figura 4.28, donde los

tornillos de 10 mm se ajustan con un torque de 3,0 N*m en solo las terminales que se

muestran en un principio.

Figura 4.28 Conexión emisor-colector entre IGBT´s


6. Realizada la primera conexión se procede a instalar el par de capacitores el cual te

atornilla a los IGBT’s como se muestra en la figura 4.29 empleando un torque de 3,0

N*m.

Figura 4.29 Conexión de capacitores en paralelo

7. Para concluir se deben conectar las terminales restantes con otro par de placas de

aluminio las cuales van de las terminales de los IGBT´s sin atornillar hacia las salidas

del módulo ondulador con un torque de 3N*m.

Figura 4.30 Conexión del circuito de potencia a las termínales de salida


8. Inspeccionar visualmente que ningún elemento del módulo ondulador se encuentre sin

conexión y reafirmar que no exista ningún dispositivo o elemento que no se encuentre

fijo adecuadamente.

Al realizar el ensamblado del módulo ondulador se pueden cometer errores que pueden

provocar la destrucción de dispositivos razón por la cual es importante no cometer errores

de ensamblado como lo pueden ser:

Colocar en exceso silicón entre IGBT y placa disipadora de aluminio.

Invertir la posición de los IGBT´s.

Conectar de manera inversa los cables de control en los circuitos snubber.

Insertar las tarjetas de control en lados opuestos o de manera inversa.

4.1.8 Pruebas en CES

Para cerciorarse que el mantenimiento ha sido realizado correctamente se debe realizar una

prueba de funcionamiento real, ésta se realiza colocando el módulo ondulador en el CES

ALSTHOM para verificaciones y pruebas de equipos primeramente se sebe montar el

equipo en CES realizándole una prueba en baja tensión en la cual se corrobora que todo el

sistema de conversión estático encienda y no presente ninguna anomalía, posteriormente se

verifica en el módulo ondulador que todos los LED’s de color rojo se encuentren

encendidos si esto es correcto se procede a realizar la prueba del equipo con carga y se

confirma que los diodos emisores de luz enciendan alternadamente y el CES opere de

manera correcta dejando este en operación por un tiempo de 16 horas (dos días laborales)

para confirmar su correcto funcionamiento.

Una vez que el módulo ondulador a sido probado se debe etiquetar con la fecha de termino

de reparación y el nombre del técnico encargado del mantenimiento, para ser almacenado

en el cuarto de refacciones y equipos reparados.


Figura 4.31 Convertidor Estático de Potencia CES

4.1.9 Limpieza del CES

Sabiendo que la limpieza es uno de los factores más importantes dentro del mantenimiento

preventivo, se propone se realice la limpieza interior y exterior del CES y de ser posible

también la de todos los dispositivos electromecánicos que se encuentran en la parte inferior

del tren, proponiendo una metodología para establecer la limpieza de los equipos que

permita garantizar que esta sea efectiva sin ensuciar otras partes del sistema, debido a toda

la suciedad que rodea al tren por diversos factores como son el carbón producido por la

combustión de gasolinas, la propia exposición de los trenes al aire libre y otros factores.

Esta limpieza determinará que el tren esté fuera de servicio de manera parcial, es decir que

se encuentre energizado y operando, esto con la ayuda del líquido dieléctrico solvente,

recomendable para operar con circuitos energizados teniendo una constante dieléctrica de

25000 volts, evitando dejarlos fuera de servicio de manera general y tiempos muertos en la

transportación de los trenes hasta los talleres de mantenimiento.

Para conocer las ventajas que proporciona el contar con un manual es conveniente para

un equipo se incluye a continuación un apartado con información referente a los beneficios

obtenidos.


4.2 Análisis Costo Beneficio

Este nos proporciona un margen de referencia del cual se pueden obtener las ventajas en la

aplicación que tendrá emplear dicho manual en la reparación del módulo ondulador y

ahorros económicos.

4.2.1 Presupuesto

Para poder ejemplificar las ganancias obtenidas en la realización de dicho manual se

presenta una tabla en la cual se puede apreciar el costo total del proyecto. Ver tabla V.

Tabla V. Precio total del proyecto

CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL

SALARIO DE

INGENIEROS 2 $ 10,000.00 $ 20,000.00

SALARIO DE

TÉCNICOS 2 $ 8,000.00 $ 16,000.00

EQUIPO DE

COMPUTO LAPTOP

VAIO VPCSB

1 $ 17,000.00 $ 17,000.00

LIBRO DE TEXTO

ELECTRÓNICA DE

POTENCIA

CIRCUITOS,

DISPOSITIVOS Y

APLICACIONES

3RD EDICIÓN

1 $ 500.00 $ 500.00

SOFTWARE

AUTOCAD 2012

ENGLISH

1 $ 15,000.00 $ 15,000.00

MANUAL DE

CAPACITACIÓN DE

ELECTRÓNICA DE

POTENCIA

1 $ 3,000.00 $ 3,000.00

SUBTOTAL $ 51,500.00

IVA 16% $ 8,240.00

TOTAL $ 59,740.00

INVESTIGACIÓN 30%

DEL VALOR TOTAL $ 17,922.00

INVERSIÓN TOTAL

DEL PROYECTO $ 77,662.00

A continuación se presenta una tabla de costos teniendo en cuenta la inversión necesaria

que realiza el Sistema de Transporte Colectivo al capacitar a un técnico en el área de

Chopper y CES. Ver tabla VI.


Tabla VI. Inversión en capacitaciones

CONCEPTO CANTIDAD PRECIO UNITARIO PRECIO TOTAL

CURSO DE

ELECTRÓNICA DE

POTENCIA

1 $ 15,000.00 $ 15,000.00

CURSO DE

CONVERTIDORES

ESTÁTICOS

1 $ 12,000.00 $ 12,000.00

CURSO DE

CONTROL

ELÉCTRICO

1 $ 10,000.00 $ 10,000.00

SUELDO BASE DEL

TÉCNICO DE

NUEVO INGRESO

POR 12 MESES

1 $ 6,000.00 $ 72,000.00

INVERSIÓN TOTAL $ 109,000.00

Realizando una comparativa entre el costo total del manual de mantenimiento y la inversión

mínima necesaria para la capacitación de un técnico de nuevo ingreso se obtuvo la siguiente

ganancia en un periodo de 12 meses. Ver tabla VII

Tabla VII. Ganancia

INVERSIÓN

TOTAL

PRECIO DEL

MANUAL GANANCIA

$ 109,000.00 $77,662.00 $ 31,338.00

La ganancia es el ahorro que se obtiene en la capacitación de un técnico de nuevo ingreso

en comparación con la metodología actual de preparación del personal de nuevo ingreso en

un periodo de 12 meses.


4.2.2 Tiempo de capacitación del personal

Cuando llega personal nuevo a la sección de Chopper y CES en los talleres de la Paz, el

personal no cuenta con conocimientos básicos en electrónica y electricidad por lo que la

única forma de aprender a desarrollarse dentro de dicha sección es en base a varios años de

experiencia sin tener en cuenta los principios básicos de la electrónica de potencia, por

medio de esta tesis el personal de nuevo ingreso tendrá la facilidad de obtener información

clara y concisa sobre el funcionamiento y la operación de cada uno de los equipos que

operan dentro del CES y en especifico del módulo ondulador, lo cual proporciona al

personal de mantenimiento un amplio panorama del funcionamiento de los equipos y de

cómo estos operan dentro del CES.

Otro aspecto muy importante, es la descripción de la metodología que se lleva a cabo en la

reparación del módulo ondulador la cual es revisada previamente por el personal de

mantenimiento para después tener una capacitación de parte de personal de mantenimiento

calificado, esto acorta los tiempos de aprendizaje del nuevo personal así como también

facilita su aprendizaje y desarrollo dentro del área de Chopper y CES.

4.2.3 Tiempo de reparación del Módulo Ondulador

Como primer punto se comparó el tiempo estimado en que tarda el personal sin experiencia

en la reparación del módulo ondulador con la gente ya experimentada, podemos apreciar

que una persona con experiencia se tarda de 8 a 16 horas en la reparación del equipo

dejándolo en buenas condiciones para su operación en el CES, mientras que una persona

sin experiencia tarda de 16 a 32 horas en la reparación del módulo con una tendencia a que

el equipo no quede reparado al 100% en su primera intervención y que este tenga que ser

intervenido nuevamente.


Figura 4.32 Grafica de comparación de horas hombre.

4.2.4 Disminución del deterioro en equipos a prueba

Cuando un módulo ondulador no ha sido reparado correctamente y éste se somete a las

pruebas ya mencionadas en este equipo, el módulo opera de manera correcta durante sus

primeras horas, posteriormente el ondulador manifiesta las fallas que no han sido

corregidas al 100% lo cual somete instantáneamente al equipo a condiciones máximas de

operación que desgastan los dispositivos que ya han sido reparados o sustituidos

provocando incluso una nueva intervención en todo el módulo para comprobar que la falla

no afecto a los demás componentes.

Por otra parte los equipos que han sido intervenidos con la metodología que ofrece ésta

tesis, operaran de manera correcta al principio de la prueba en CES garantizando que

durante toda la prueba no existirá ninguna falla alterna a la reparada que desgaste al equipo,

si el equipo no se repara correctamente éste fallara en los primeros lapsos de la prueba

0

1

2

3

4

5

6

Ho

ras

de

Tra

baj

o

Comparación de Horas-Hombre

Técnico con Experiencia

Técnico sin Experiencia

Técnico + Manual


permitiendo que la falla no se manifieste hasta que el equipo se encuentre desgastado

parcialmente.

4.2.5 Tiempo de operación del módulo en CES

Los equipos reparados por el personal que aun no está plenamente capacitado para la puesta

en mantenimiento del módulo ondulador tienen un tiempo de vida de operación en CES de

1 a 6 meses lo cual provoca que un tren tenga que ser retirado del servicio activo para que

este pueda ser revisado por el personal de electrónica y sustituir el módulo por un equipo en

optimas condiciones de operación, cuando se ha determinado que el equipo con falla es el

módulo ondulador.

Los equipos reparados por el personal calificado más las innovaciones propuestas en ésta

tesis garantizan la operación de un módulo ondulador dentro del CES de 24 a 60 meses lo

cual disminuye la puesta en mantenimiento correctivo en los trenes a causa de las fallas de

éste equipo.

4.2.6 Existencia del equipo

Al tener equipos con mayor tiempo de vida dentro de los convertidores estáticos, la

existencia de equipos listos para ser remplazados por equipos que se encuentre deteriorados

aumenta, lo cual provoca la disminución de atrasos en la reparación de un CES cuando se

ha determinado que el equipo que ha fallado es un módulo ondulador y que en el momento

de dicha reparación no se cuente con ningún equipo en optimas condiciones para ser

remplazado dentro del CES.


CONCLUSIONES

En la actualidad el transporte público más importante en la ciudad de México por la

cantidad de gente que transporta de manera diaria es el Sistema de Transporte Colectivo

(metro) el cual se encuentra en funcionamiento desde 1969, en la actualidad la mayoría de

los convoy que se encuentran funcionando han sido rehabilitados por ingenieros y técnicos

mexicanos debido a su antigüedad.

Una de las líneas más antiguas en funcionamiento corresponden a las líneas 1 y 3 en las

cuales circulan actualmente los convoy NM-79 en donde se encuentran en operación desde

mediados de los años 80´s estos trenes fueron diseñados y fabricados por la empresa

francesa ALSTHOM, razón por la cual los equipos que componen actualmente dicho

convoy no puede ser sustituido por uno nuevo ya que es muy caro solicitar el diseño de un

equipo igual o semejante, resultando más factible el realizar mantenimientos correctivos,

sin embrago muchos de estos mantenimientos son realizados solo por personal que tiene

años de experiencia trabajando los equipos debido a que no existen manuales de

mantenimiento para ellos; el manual presentado como propuesta viene a resolver las

carencias definidas anteriormente, el cual proporciona información a los técnicos

encargados mejorando los tiempos de realización de dichos mantenimientos y que por lo

tanto se mejora la eficiencia de dichas actividades además de ser una herramienta de

capacitación para personal de nuevo ingreso y personal no relacionado con el equipo.

El desarrollo de un manual de mantenimiento para el módulo ondulador empleado en el

CES de los convoy NM-79 proporcionó una base de conocimientos técnicos para el

personal que cuenta con conocimientos básicos en electricidad y electrónica y que a su vez

está ampliamente relacionado con el módulo, así también es una guía de capacitación para

todo personal de nuevo ingreso en el área de CHOPPER y CES, este personal muchas

veces no cuenta con los conocimientos básicos de la electrónica de potencia, por lo cual,

estas personas tiene que estar en constante capacitación para poder desarrollar un buen

manejo de los conceptos del principio de operación y composición de los equipos que

conforman al CES.


Por lo tanto se puede concluir que el manual de mantenimiento para un equipo que es

intervenido para reparación o mantenimiento, puede reducir los tiempos de dicha actividad

hasta en un 50% para todo personal de nuevo ingreso, siempre y cuando éste sea aplicado;

además de permite reducción el tiempo total en su capacitación y preparación, así también

proporciona una base sustentable de conocimientos que permitirán asimilar de una mejor

manera cursos posteriores para su capacitación, logrando una mejor preparación óptima en

personal.

En consecuencia el tener un manual de mantenimiento de un equipo de gran antigüedad trae

consigo que el mantenimiento se realice de una manera rápida y eficiente por cualquier

personal de la SECCION evitando fallas en convoy a causa de dicho equipo en un tiempo

mínimo de 2 años posterior a su reparación, lo cual implicaría pérdidas económicas y

atrasos a los usuarios en la línea afectada.

Por otra parte la limpieza regular en los equipos del CES es un concepto que no se maneja

dentro del mantenimiento preventivo del equipo lo cual reduciría el número de fallas de

todos los equipos que conforman a éste siendo más confiable el servicio en general del tren.

Entonces la conjunción de conocimientos teóricos y prácticos relacionados con la tracción

eléctrica no solamente proporcionaron una propuesta al mantenimiento del módulo

ondulador sino una guía de estudio para estudiantes de electrónica de potencia, tracción

eléctrica, manual de mantenimiento de módulo ondulador para técnicos del STC, un ahorro

económico en la capacitación de técnicos, disminución en la incidencia de fallas en el CES

y reducción de tiempos de mantenimiento con un mayor índice de eficiencia y calidad.


NOMENCLATURA

A: Amperes unidad de intensidad de corriente

ca: Corriente alterna

cc: Corriente continua

cd: Corriente directa

CES: Convertidor estático de potencia

Hz: Unidad de ciclos por segundo Hertz

M: Motriz de conducción

N: Motriz intermedia

NM: Nuevo Material

PCC (tranvía): Conferencia de los Presidentes del Comité

pn: Unión metalúrgica de dos cristales del tipo p y n

PR: Remolque con pilotaje automático

R: Remolque

SR: Sub estación rectificadora

STC: Sistema de Transporte Colectivo

UPS: Fuente de alimentación interrumpible..

V: Unidad de tensión volts

Vs: Volts por segundo

W: Watts


GLOSARIO DE TÉRMINOS

Aislamiento: Propiedad eléctrica que se opone al flujo de corriente en un dispositivo

eléctrico

Amplitud: Medida de la variación máxima del desplazamiento de una señal eléctrica que

varía periódica en el tiempo.

Ánodo: Electrodo o parte de un diodo cargado normalmente de impurezas tipo n

Armónicos: Distorsiones de la forma de onda de tensión o corriente

Base: Parte de un transistor desde la cual pasa un flujo de corriente

Batería: Dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos

electroquímicos para usar esa energía posteriormente

Bitácora: Lista o libro en la cual se lleva un registro de acciones o intervenciones

realizadas en un equipo

Capacitor: Dispositivo eléctrico capaz de almacenar energía eléctrica en forma de campo

eléctrico

Cátodo: Parte de un semiconductor cargada normalmente de impurezas tipo p

Conexión Anillo: Tipo de conexión eléctrica en la que la carga cuenta con 2 opciones

(preferente y emergente) para el suministro de energía eléctrica

Conmutación: Operación de cierre y apertura de un interruptor

Corriente: Flujo de electrones que varia con respecto al tiempo en un conductor eléctrico

expresado en Amperes.

Corto Circuito: Falla eléctrica que sucede en un sistema eléctrico cuando la impedancia

entre 2 fases, es cero

Desenergizar: Interrumpir la tensión eléctrica a una línea o equipo.

Emisor: Parte de un transistor por la que sale un flujo de corriente que ha sido manipulado

previamente

Epitaxial: Es uno de los procesos en la fabricación de circuitos integrados.

Equipo: Término general que incluye dispositivos, aparatos y productos similares

utilizados como partes de ó en conexión con una instalación eléctrica


Escobillas: Dispositivo eléctrico que recolecta energía eléctrica de manera mecánica.

Falla eléctrica: Anomalía en una red eléctrica que provoca el deterioro o suspensión del

flujo de corriente en esta.

Fasor: Representación gráfica de la magnitud y fase de una oscilación.

Filtro: Dispositivo eléctrico que se encarga de eliminar señales parásitas de un sistema

eléctrico

Frecuencia: Tiempo de operación de una señal dada en ciclos por segundo.

Ganancia: Relación de operación de un dispositivo de acuerdo a la señal de entrada con

respecto a la de salida.

Interruptor: Dispositivo eléctrico capaz de manipular el flujo de corriente en una red

eléctrica.

Línea de Baja tensión: Línea cuya tensión eléctrica es menor de 1000 V.

Línea de Media tensión: Línea cuya tensión eléctrica de operación está entre 1000 y

34500 V.

Microcontrolador: Circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas

en su memoria

Multímetro: Instrumento de medición eléctrico capaz de medir distintos tipos de variables

eléctricas.

Pérdidas: Fenómeno producido en un sistema eléctrico que cuenta con ineficiencias en

distintos puntos de su composición.

Polarización Directa: Cuando el flujo de corriente a través de un diodo es de la misma

polaridad que éste.

Polarización Inversa: Cuando el flujo de corriente a través de un diodo es de polaridad

contraria en la entrada éste.

Potencia: Relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la

cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado.

Resistor: Dispositivo eléctrico capaz de impedir el paso de la corriente

Rieles: Un tendido especial de vías eléctricas a través de las cuales el vagón recibe la

energía eléctrica para moverse.


Rizado: Es la pequeña componente de corriente alterna que queda tras rectificarse una

señal a corriente directa

Semiconductor: Es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante

dependiendo de los factores bajo los que se encuentre.

Senoidal: Es la función matemática del tipo y=sen(x) que representa a la función seno

como función en una gráfica.

Sistema Monofásico: Sistema eléctrico que se encuentra conectado por un sólo fasor de

tensión.

Sistema Trifásico: Sistema eléctrico que se encuentra conectado por 3 fasores de tensión

separados cada uno 120 grados eléctricos

Sobre Carga: Funcionamiento de un equipo excediendo su capacidad nominal, de plena

carga, o de un conductor que excede su capacidad de conducción de corriente nominal.

Tender: Espacio en el que se acumula una conexión especial de un banco de baterías.

Tensión de Ruptura: Valor máximo de tensión que puede soportar un semiconductor o

conductor en operación.

Tensión eléctrica: Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, expresada en volts.

Topología: Se refiere a la clasificación de los convertidores según su operación

Vibración mecánica: movimiento de un cuerpo que oscila alrededor de una posición de

equilibrio.


REFERENCIAS

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pag. 166 Y 167.

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y control de potencia”, Edit. Thomson, 1998, pág. 48,66 y76

[3] Stephen J. Chapman, “Maquinas eléctricas”, Edit. Prentice Hall, Tercera Edición, pág.

61.

[4] Theodore Wildi, “Maquinas Eléctricas y Electrónica de Potencia”, Edit. Pearson, Sexta

edición, Pag.525,526

[5]Ned Moham, Tore M. Undeland y William P. Robbins, “Electrónica de Potencia

convertidores, aplicaciones y diseño”, Edit. Mc Graw Hill, Tercera edición, Pag.142.

[6] INTRODUCCIÓN HISTÓRICA –TRACCIÓN ELÉCTRICA recuperado el domingo

25 de marzo 2012

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[8] Antecedentes del tren ligero. Recuperado el domingo 25 de marzo 2012

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[9] Tracción Eléctrica (capitulo xii). Recuperado el domingo 25 de marzo del 2012

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[10] "Electric Railway Engineering" . Recuperado el día martes 10 de abril del 2012.

archive.org/stream/ElectricRailwayEngineering/TXT/00000012.txt a las 10:25 pm

[11]El medio de transporte más eficaz de D.F.. Recuperado el día Miércoles 11 de abril del

2012 http://www.excelsior.com.mx/index.php?m=nota&id_nota=765991 a las 11: 44 .

[12] Tranvía. Recuperado el domingo 15 de abril de 2012

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[13] Definición de tranvía. Recuperado el 15 de abril de 2012

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Tranvías... Recuperado el domingo 15 de abril de 2012

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[18] (1985) La historia del sistema de transporte colectivo-metro en la ciudad de México.

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http://www.youtube.com/watch?v=j6JUhRzx-G8&feature=relmfu

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instituto politÉcnico nacional - dspace...

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