Continuidad eléctrica de los railes

Espartacus escribió:

Dvorak escribió:

Hola a todos.

La corriente eléctrica circula por la catenaria, pasa al pantógrafo, y el retorno a la subestación de tracción (SET), vuelve normalmente por los railes, aunque una parte nada desdeñable, del 30-40% lo hace por el suelo, a distintas profundidades.

Dvorak

Si así fuera a 1500-3000 V y con locomotoras de más de 4000 CV de potencia todo el que tocara la vía moriría electrocutado. La mayor parte de las vías convencionales están sin vallar y las estaciones rurales están llenas de pasos peatonales a nivel con tablones sobre la vía. Moriría muchísima gente cada año electrocutada.

Lo lógico es conectar las vías a tierra. Además así se simplifica y reduce el coste del circuito eléctrico ya que no hace falta conectar las vías a la subestación. Basta con conectar un polo de la subestación a la catenaria y otro a una toma de tierra.

Las conexiones entre raíles tendrían el sentido de conectarlos entre una toma de tierra y la siguiente. De este modo el 100% (y no el 30-40%) de la corriente “circula por el suelo”. Realmente no circula, ya que al ser infinita la sección del conductor (el planeta Tierra) entonces la intensidad de corriente es nula y todos los puntos del terreno están al mismo potencial eléctrico o voltaje.

Cerrar los circuitos poniéndolos a tierra para ahorrarse la mitad de los conductores es normal. En los coches se hace algo parecido: uno de los bornes de la batería se conecta a la carrocería y el otro a los cables de los circuitos eléctricos. Todos los sistemas que consumen electricidad se conectan con un cable al circuito eléctrico que viene de la batería y el otro a la carrocería que cierra el circuito. Y nadie se lleva calambres al tocar la puerta o la carrocería porque se comporta análogamente a una toma de tierra. Su potencial eléctrico o voltaje es nulo y la batería se comporta elevando o reduciendo el potencial o voltaje del otro borne en relación al valor nulo de la carrocería. En el caso del ferrocarril la subestación hace lo mismo, al poner una diferencia de potencial eléctrico en la catenaria en relación al potencial o voltaje eléctrico nulo del terreno.

Si estoy equivocado por favor corregidme. Un saludo

Hola, Espartacus.

Disculpa, pero no estoy de acuerdo con tu argumento. Que haya una circulación de corriente, no quiere decir, que haya una diferencia de potencial. Las aves se posan sobre los conductores eléctricos aéreos, que carecen de aislante, y no se electrocutan (salvo que tocaran simultáneamente dos fases o una fase y una parte metálica conectada a tierra).

Básicamente, el circuito eléctrico ferroviario está formado por:
- Fuente de alimentación (subestación eléctrica).
- Catenaria (conductor de "ida")
- Vehículo ferroviario con pantógrafo.
- Vía (conductor de "retorno").

La vía está está al potencial de la tierra física y por tanto, si está al mismo potencial que la tierra física que pisamos, puedes tocarla tranquilamente y nunca te daría la corriente.

Pero no olvidemos que el suelo (o la tierra, hablando con propiedad), está en paralelo con los railes, y por tanto siempre que tengamos dos resistencias en paralelo (los raíles y la tierra), va a circular corriente por ambos, aunque lógicamente circulará más corriente por los raíles porque tienen menos resistencia que la vía. La corriente que circule por la tierra va a depender de factores ambientales, como tipo de suelo, humedad, etc.

Pero en corriente continua, además, y contrariamente a lo que yo pensaba, la vía no está conectada a tierra, para evitar la presencia de "corrientes vagabundas"... pero aun así hay corriente que circula por la tierra. En corriente alterna (que además, la tensión es mucho más alta que en corriente continua), sí que está conectada la vía a tierra, para mejorar la equipotencialidad de la vía respecto al suelo.

Atentamente:

Dvorak.

ignacio escribió:

Cuando se instala la vía con carril continuo se le da previamente a éste una tensión intermedia entre las contracciones y dilataciones máximas previstas. Las posteriores fuerzas de contracción y dilatación quedan anuladas por el gran peso del conjunto carril-traviesa. Por eso no se utilizan traviesas de madera en este tipo de vía, pues su ligereza sería incapaz de anular tensiones, dando lugar a la aparición de los conocidos como "garrotes", una deformación violenta de la vía bien en el plano horizontal o en el vertical. No obstante, en condiciones extremas de calor pueden aparecer estos "garrotes" en vías equipadas con traviesas de hormigón.

Creo que confundes densidad (kg/m3) con resistencia mecánica (N/m2). La resistencia puede ser además diferente a tracción y a compresión. Son propiedades físicas de los materiales que no tienen nada qué ver.

El hormigón es muy pesado, y tiene una alta resistencia mecánica a comprensión y una resistencia casi nula a tracción.

El acero también es muy pesado y tiene resistencia mecánica muy alta y casi igual tanto a tracción como a comprensión (y superior a la resistencia a compresión del hormigón), aunque tiene problemas de pandeo en piezas esbeltas (elevada longitud en relación a su anchura) sometidas a esfuerzos de compresión. Los principales defectos del acero como material son su elevado cambio de volumen con la temperatura (dilatación) y su pérdida de resistencia a temperaturas altas (por lo que en contra de lo que se cree su comportamiento en incendios es peor que el de la madera).

Por eso el hormigón armado combina la alta resistencia a compresión del hormigón en piezas anchas sin problemas de pandeo con la alta resistencia a tracción del acero.

La fuerza que hace el acero al dilatarse es altísima. Es difícil anular esta fuerza y evitar las deformaciones recurriendo a elementos estructurales rígidos por muy resistentes que sean.

Por su parte la madera es un material ligero con alta resistencia a compresión y algo menor a tracción, aunque menor que el acero y el hormigón. Y sus principales virtudes son 1) que su relación resistencia/peso es superior al acero y el hormigón, 2) que no se dilata con la temperatura como el acero, 3) que es aislante térmico y 4) que no pierde resistencia al calentarse como el acero. Y sus principales problemas son 1) que cambia de volumen entre el 3% y el 33% de humedad, 2) el comportamiento anisótropo (tiene diferente resistencia mecánica en sus tres planos y también se deforma diferente con la humedad en cada uno de los tres planos), 3) su combustibilidad (aunque su velocidad de combustión es lenta) y 4) sus problemas de durabilidad a la intemperie según la especie si no está debidamente tratada. Por ello su comportamiento frente al fuego es mejor que el acero, pues mientras que este último pierde resistencia al calentarse y las estructuras colapsan rápidamente la madera mantiene su resistencia y sufre una lenta pérdida de sección al quemarse por lo que sus estructuras siempre terminan colapsando pero lo hace al cabo de mucho tiempo.

Otro problema de la madera es su falta de estandarización. Es un material natural con nudos y pudriciones cuyas propiedades no son homogéneas como el de materiales producidos en fábricas en condiciones estables, uniformes y controladas. No obstante, existen métodos de clasificación fiables para adjudicar clases resistentes a las piezas.

En España existe un gran desconocimiento y desconfianza en la madera, por lo que su uso estructural es menor que en los países nórdicos y centroeuropeos.

Otro aspecto por el cual la madera es injustamente tratada es la falsa creencia de que su uso causa deforestación, lo cual en países desarrollados con buenos sistemas de gestión forestal es falso. De hecho la utilización de la madera tiene un impacto ambiental muy inferior al acero, el hormigón y al plástico ya que su fabricación no requiere materias primas no renovables como áridos, hierro o carbón, su fabricación no consume energía ni residuos, su uso es un sumidero de carbono y como residuo es totalmente biodegradable.

ignacio escribió:

Cuando se instala la vía con carril continuo se le da previamente a éste una tensión intermedia entre las contracciones y dilataciones máximas previstas. Las posteriores fuerzas de contracción y dilatación quedan anuladas por el gran peso del conjunto carril-traviesa. Por eso no se utilizan traviesas de madera en este tipo de vía, pues su ligereza sería incapaz de anular tensiones, dando lugar a la aparición de los conocidos como "garrotes", una deformación violenta de la vía bien en el plano horizontal o en el vertical. No obstante, en condiciones extremas de calor pueden aparecer estos "garrotes" en vías equipadas con traviesas de hormigón.

Creo que confundes densidad (kg/m3) con resistencia mecánica (N/m2). La resistencia puede ser además diferente a tracción y a compresión. Son propiedades físicas de los materiales que no tienen nada qué ver.

El hormigón es muy pesado, y tiene una alta resistencia mecánica a comprensión y una resistencia casi nula a tracción.

El acero también es muy pesado y tiene resistencia mecánica muy alta y casi igual tanto a tracción como a comprensión (y superior a la resistencia a compresión del hormigón), aunque tiene problemas de pandeo en piezas esbeltas (elevada longitud en relación a su anchura) sometidas a esfuerzos de compresión. Los principales defectos del acero como material son su elevado cambio de volumen con la temperatura (dilatación) y su pérdida de resistencia a temperaturas altas (por lo que en contra de lo que se cree su comportamiento en incendios es peor que el de la madera).

Por eso el hormigón armado combina la alta resistencia a compresión del hormigón en piezas anchas sin problemas de pandeo con la alta resistencia a tracción del acero.

La fuerza que hace el acero al dilatarse es altísima. Es difícil anular esta fuerza y evitar las deformaciones recurriendo a elementos estructurales rígidos por muy resistentes que sean.

Por su parte la madera es un material ligero con alta resistencia a compresión y aún mayor a tracción, aunque menor que el acero y ligeramente superior al hormigón. Y sus principales virtudes son 1) que su relación resistencia/peso es superior al acero y el hormigón, 2) que no se dilata con la temperatura como el acero, 3) que es aislante térmico y 4) que no pierde resistencia al calentarse como el acero. Y sus principales problemas son 1) que cambia de volumen entre el 3% y el 33% de humedad, 2) el comportamiento anisótropo (tiene diferente resistencia mecánica en sus tres planos y también se deforma diferente con la humedad en cada uno de los tres planos), 3) su combustibilidad (aunque su velocidad de combustión es lenta) y 4) sus problemas de durabilidad a la intemperie según la especie si no está debidamente tratada. Por ello su comportamiento frente al fuego es mejor que el acero, pues mientras que este último pierde resistencia al calentarse y las estructuras colapsan rápidamente la madera mantiene su resistencia y sufre una lenta pérdida de sección al quemarse por lo que sus estructuras siempre terminan colapsando pero lo hace al cabo de mucho tiempo.

Otro problema de la madera es su falta de estandarización. Es un material natural con nudos y pudriciones cuyas propiedades no son homogéneas como el de materiales producidos en fábricas en condiciones estables, uniformes y controladas. No obstante, existen métodos de clasificación fiables para adjudicar clases resistentes a las piezas.

En España existe un gran desconocimiento y desconfianza en la madera, por lo que su uso estructural es menor que en los países nórdicos y centroeuropeos. En Suecia y Finlandia las líneas eléctricas de alta tensión se hacen con estructuras de madera.

Sospecho que la sustitución de la madera por el hormigón en traviesas de ferrocarril en España también se debe a la desconfianza errónea en la madera como material.

Otro aspecto por el cual la madera es injustamente tratada es la falsa creencia de que su uso causa deforestación, lo cual en países desarrollados con buenos sistemas de gestión forestal es falso. De hecho la utilización de la madera tiene un impacto ambiental muy inferior al acero, el hormigón y al plástico ya que su fabricación no requiere materias primas no renovables como áridos, hierro o carbón, su fabricación no consume energía ni residuos, su uso es un sumidero de carbono y como residuo es totalmente biodegradable.

ignacio escribió:

Cuando se instala la vía con carril continuo se le da previamente a éste una tensión intermedia entre las contracciones y dilataciones máximas previstas. Las posteriores fuerzas de contracción y dilatación quedan anuladas por el gran peso del conjunto carril-traviesa. Por eso no se utilizan traviesas de madera en este tipo de vía, pues su ligereza sería incapaz de anular tensiones, dando lugar a la aparición de los conocidos como "garrotes", una deformación violenta de la vía bien en el plano horizontal o en el vertical. No obstante, en condiciones extremas de calor pueden aparecer estos "garrotes" en vías equipadas con traviesas de hormigón.

Creo que confundes densidad (kg/m3) con resistencia mecánica (N/m2). La resistencia puede ser además diferente a tracción y a compresión. Son propiedades físicas de los materiales que no tienen nada qué ver.

El hormigón es muy pesado, y tiene una alta resistencia mecánica a comprensión y una resistencia casi nula a tracción.

El acero también es muy pesado y tiene resistencia mecánica muy alta y casi igual tanto a tracción como a comprensión (y superior a la resistencia a compresión del hormigón), aunque tiene problemas de pandeo en piezas esbeltas (elevada longitud en relación a su anchura) sometidas a esfuerzos de compresión. Los principales defectos del acero como material son su elevado cambio de volumen con la temperatura (dilatación) y su pérdida de resistencia a temperaturas altas (por lo que en contra de lo que se cree su comportamiento en incendios es peor que el de la madera).

Por eso el hormigón armado combina la alta resistencia a compresión del hormigón en piezas anchas sin problemas de pandeo con la alta resistencia a tracción del acero.

La fuerza que hace el acero al dilatarse es altísima. Es difícil anular esta fuerza y evitar las deformaciones recurriendo a elementos estructurales rígidos por muy resistentes que sean.

Por su parte la madera es un material ligero con alta resistencia a compresión y aún mayor a tracción, aunque menor que el acero y ligeramente superior al hormigón. Y sus principales virtudes son 1) que su relación resistencia/peso es superior al acero y el hormigón, 2) que no se dilata con la temperatura como el acero, 3) que es aislante térmico y 4) que no pierde resistencia al calentarse como el acero. Y sus principales problemas son 1) que cambia de volumen entre el 3% y el 33% de humedad, 2) el comportamiento anisótropo (tiene diferente resistencia mecánica en sus tres planos y también se deforma diferente con la humedad en cada uno de los tres planos), 3) su combustibilidad (aunque su velocidad de combustión es lenta) y 4) sus problemas de durabilidad a la intemperie según la especie si no está debidamente tratada. Por ello su comportamiento frente al fuego es mejor que el acero, pues mientras que este último pierde resistencia al calentarse y las estructuras colapsan rápidamente la madera mantiene su resistencia y sufre una lenta pérdida de sección al quemarse por lo que sus estructuras siempre terminan colapsando pero lo hace al cabo de mucho tiempo.

IMG_6620.jpeg

Otro problema de la madera es su falta de estandarización. Es un material natural con nudos y pudriciones cuyas propiedades no son homogéneas como el de materiales producidos en fábricas en condiciones estables, uniformes y controladas. No obstante, existen métodos de clasificación fiables para adjudicar clases resistentes a las piezas.

En España existe un gran desconocimiento y desconfianza en la madera, por lo que su uso estructural es menor que en los países nórdicos y centroeuropeos. En Suecia y Finlandia las líneas eléctricas de alta tensión se hacen con estructuras de madera.

Sospecho que la sustitución de la madera por el hormigón en traviesas de ferrocarril en España también se debe a la desconfianza errónea en la madera como material.

Otro aspecto por el cual la madera es injustamente tratada es la falsa creencia de que su uso causa deforestación, lo cual en países desarrollados con buenos sistemas de gestión forestal es falso. De hecho la utilización de la madera tiene un impacto ambiental muy inferior al acero, el hormigón y al plástico ya que su fabricación no requiere materias primas no renovables como áridos, hierro o carbón, su fabricación no consume energía ni residuos, su uso es un sumidero de carbono y como residuo es totalmente biodegradable o se puede valorizar energéticamente quemándola (en cuyo casos las emisiones netas de gases de efecto invernadero son negativas)