Continuidad eléctrica de los railes

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.

Para asegurar la continuidad eléctrica de los railes, cuando éstos se unen mediante bridas o eclisas, como las uniones mecánicas no deben ser eléctricas, se suelda un cable, de forma que aunque los tornillos se aflojasen, no se comprometería el paso de la corriente en la unión entre dos railes, como podemos ver en esta foto:

BRIDA_CABLE.jpg (58.85 KiB) Visto 4710 veces

Un amigo me ha enviado esta foto, donde se puede ver que a pesar de estar los railes soldados, han puesto un cable, y me pregunta cuál es la función del cable:

A priori, mediante la soldadura de los dos railes, es innecesario "puentear" la soldadura con el cable (nunca había visto el cable en carriles soldados), y me pregunto (por encontrar alguna explicación), si quizá el cable está puesto, por si se rompiese o fisurase la soldadura, que la corriente pudiese circular sin problemas, a pesar de la soldadura... pero no me convence mucho este razonamiento, que lo veo poco consistente, porque si así fuera, todos los railes soldados tendrían el puente mediante el cable, y no es así, es la primera vez que veo algo como en esta foto.

¿Sabría darme alguien una explicación?

Muchas gracias.

Dvorak

[pacheco]

Hola Dvorak, al estar soldada la unión de los dos carriles y ser eliminada la brida de unión entre ambos, NO ES NECESARIO dar continuidad eléctrica al circuito de vía mediante esta conexión con cable, ya que la corriente pasa sin pérdidas a través de la soldadura como si fuese carril continuo.
La explicación es sencilla, han soldado la junta y y a su vez han dejado la conexion, que ya no es necesaria sin quitar, esto suele ser más habitual de lo que parece.
Saludos

Gracias, Pacheco.

Tu explicación es muy coherente.

Un saludo.

Dvorak.

Muy interesante, Dvorak.
Ahora, me sorprende que tanto retorno sea por tierra. Imagino que es por el tema de seguridad eléctrica. Creo que cada cierto número de metros se instala una pica. Además el trafo ( ó rectificador, según sea el caso ) deberá tener uno de los extremos conectado a tierra.

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Hola, Cadelo.

En efecto, se llama "corrientes vagabundas", a las que no circulan por donde se espera. En "paralelo" a la vía tenemos el suelo. Está claro que el raíl tiene una menor impedancia (resistencia, a nuestros efectos), pero el suelo, tiene una resistencia que no es tan grande como se espera, y parte de la corriente pasa del raíl a la tierra.

Imagínate que tienes una resistencia R1 de valor óhmico bajo (los railes), y en paralelo pones una resistencia R2 de un valor óhmico mayor (pero no muchísimo mayor). La mayor parte de la corriente de retorno de tracción, va a circular por la resistencia R1, pero habrá una pequeña corriente, que circulará por la resistencia R2.

Atentamente:

Dvorak.

A mi me asalta la duda de como interfieren estos "puentes" con el sistema de detección de trenes por shuntado de carriles. ¿Solo se asegura la continuidad eléctrica de uno de los dos railes ?

Saludos

luisma2494 escribió:

A mi me asalta la duda de como interfieren estos "puentes" con el sistema de detección de trenes por shuntado de carriles. ¿Solo se asegura la continuidad eléctrica de uno de los dos railes ?

Saludos

Depende de la tecnología. En las que se inyecta corriente al carril para detectar el tren hay dos opciones:
- Detección por circuitos de vía (CV) de 50Hz (se inyecta una señal alterna no senoidal a cada CV). Los CV están separados físicamente con una junta aislante que separa los carriles (de madera o materiles plásticos). Para dar continuidad a la corriente de tracción de retorno se montan unos lazos en estas juntas que sí permiten el paso de CC pero no de la CA de detección. Este sistema está desapareciendo porque implica meter discontinuidades físicas en la vía con más frecuencia de la que permiten la técnica de carril soldado.

- Detección por circuitos de vía de audiofrecuencia (se inyecta una señal con modulación FM a cada CV). Aquí los CV no están separados físicamente y es completamente compatible con la vía con carril soldado. Aquí no es necesario dar continuidad a la corriente de tracción...porque no existe un corte en el carril y no existe discontinuidad. Para separar los CV, cada CV tiene por un lado una frecuencia asignada distinta y por otro lado se monta un lazo (distinto al explicado anteriormente) que forma un filtro, de tal forma que quedan separados los CV.

Los puentes que aparecen en las imágenes de los post anteriores suelen ser normalmente porque aunque exista una discontinuidad física, el CV realmente abarca el siguiente tramo de vía también; o se ha modificado la detección de 50Hz a Audiofrecuencia y hay que mantener la continuidad eléctrica de la vía. Suelen ponerse puentes en cada junta a puentear, aunque hay casos en los que los cortes no están en el mismo punto para los dos carriles (hay una imagen de un desvío que han puesto antes y es uno de los casos).

Espero haberme explicado bien.

GMG escribió:

Depende de la tecnología. En las que se inyecta corriente al carril para detectar el tren hay dos opciones:
- Detección por circuitos de vía (CV) de 50Hz (se inyecta una señal alterna no senoidal a cada CV). Los CV están separados físicamente con una junta aislante que separa los carriles (de madera o materiles plásticos). Para dar continuidad a la corriente de tracción de retorno se montan unos lazos en estas juntas que sí permiten el paso de CC pero no de la CA de detección. Este sistema está desapareciendo porque implica meter discontinuidades físicas en la vía con más frecuencia de la que permiten la técnica de carril soldado.

- Detección por circuitos de vía de audiofrecuencia (se inyecta una señal con modulación FM a cada CV). Aquí los CV no están separados físicamente y es completamente compatible con la vía con carril soldado. Aquí no es necesario dar continuidad a la corriente de tracción...porque no existe un corte en el carril y no existe discontinuidad. Para separar los CV, cada CV tiene por un lado una frecuencia asignada distinta y por otro lado se monta un lazo (distinto al explicado anteriormente) que forma un filtro, de tal forma que quedan separados los CV.

Los puentes que aparecen en las imágenes de los post anteriores suelen ser normalmente porque aunque exista una discontinuidad física, el CV realmente abarca el siguiente tramo de vía también; o se ha modificado la detección de 50Hz a Audiofrecuencia y hay que mantener la continuidad eléctrica de la vía. Suelen ponerse puentes en cada junta a puentear, aunque hay casos en los que los cortes no están en el mismo punto para los dos carriles (hay una imagen de un desvío que han puesto antes y es uno de los casos).

Espero haberme explicado bien.

Entendido, gracias

OK Dvorak. Veo que es un sistema parecido a las puestas a tierra sistema TT. El trafo del CBT tiene el neutro a tierra. La pica de la vivienda o local también. Si hay defecto, hay fuga a través de la tierra, por la cual se cierra el circuito.

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Lo de las señales que van por la vía a la vez que la corriente de tracción se entiende. Pueden compartir varias frecuencias un mismo medio, y leerlas, aplicando un filtro adecuado para cada una. Aunque tengan amplitudes muy dispares.
Lo que no acabo de entender es una cosa más sencilla. Cuando era niño y jugabamos sobre las vías notaba que había separación entre ellas. Un profesor nos dijo que era necesario, ya que con el calor se dilataban, y si se dejaban sin separación podrían provocar un desastre si venían días de intenso calor ya que se levantarían o harían eses. Esos huecos provocaban los molestos ruidos en marcha. Luego veías los puentes de los que hablabais y veías la logica de la continuidad eléctrica.
Un embargo con los carriles soldados se elimina esa separación. ¿Como se evitan los problemas de dilataciones ahora?

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Cadelo escribió:

Lo de las señales que van por la vía a la vez que la corriente de tracción se entiende. Pueden compartir varias frecuencias un mismo medio, y leerlas, aplicando un filtro adecuado para cada una. Aunque tengan amplitudes muy dispares.
Lo que no acabo de entender es una cosa más sencilla. Cuando era niño y jugabamos sobre las vías notaba que había separación entre ellas. Un profesor nos dijo que era necesario, ya que con el calor se dilataban, y si se dejaban sin separación podrían provocar un desastre si venían días de intenso calor ya que se levantarían o harían eses. Esos huecos provocaban los molestos ruidos en marcha. Luego veías los puentes de los que hablabais y veías la logica de la continuidad eléctrica.
Un embargo con los carriles soldados se elimina esa separación. ¿Como se evitan los problemas de dilataciones ahora?

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Suelen decir que una imagen vale mas que mil palabras, ahí va :



Saludos

Cadelo escribió:

Lo de las señales que van por la vía a la vez que la corriente de tracción se entiende. Pueden compartir varias frecuencias un mismo medio, y leerlas, aplicando un filtro adecuado para cada una. Aunque tengan amplitudes muy dispares.
Lo que no acabo de entender es una cosa más sencilla. Cuando era niño y jugabamos sobre las vías notaba que había separación entre ellas. Un profesor nos dijo que era necesario, ya que con el calor se dilataban, y si se dejaban sin separación podrían provocar un desastre si venían días de intenso calor ya que se levantarían o harían eses. Esos huecos provocaban los molestos ruidos en marcha. Luego veías los puentes de los que hablabais y veías la logica de la continuidad eléctrica.
Un embargo con los carriles soldados se elimina esa separación. ¿Como se evitan los problemas de dilataciones ahora?

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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.

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.

En internet también he podido encontrar estas juntas de dilatación con traviesas de hormigón. ¿Solo se ponen en líneas de alta velocidad?



Saludos

luisma2494 escribió:

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.

En internet también he podido encontrar estas juntas de dilatación con traviesas de hormigón. ¿Solo se ponen en líneas de alta velocidad?



Saludos

En las líneas convencionales también son comunes estas juntas de dilatación, sobre todo a la entrada de puentes metálicos.

Una pregunta más,
aparte de los viaductos, ¿cada cuántos metros se ponen esas piezas para absorber las dilataciones, digamos en terreno normal y túneles?

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No sólo el peso de las traviesas impide el pandeo de la vía larga soldada al subir la temperatura, es también fundamental la acción del balasto y las dimensiones de su banqueta,

Cadelo escribió:

Una pregunta más,
aparte de los viaductos, ¿cada cuántos metros se ponen esas piezas para absorber las dilataciones, digamos en terreno normal y túneles?

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Hasta donde yo se, no hace falta poner aparatos de dilatación cada X kilómetros.

fccarreno escribió:
Vamos a empezar por el origen del meollo de la cuestión. Para empezar un carril es un producto siderúrgico laminado. Su proceso de producción es más o menos como sigue:

>En los hornos altos, sitos en la factoría de Arcelor Mittal de Veriña, Asturias, se produce el arrabio, fundición líquida a más de 1500ºC. Ésto es producto de fusión a altas temperaturas de mineral de hierro, carbon de cook y otros fundentes como la caliza. Una vez desescoriado, se vierte el arrabio en el interior de los vagones torpedo.

>Una vez en los vagones torpedo, se traslada el arrabio por ferrocarril hasta la pequeña planta para el tratamiento del azufre donde insuflando calcio en su interior se elimina buena parte del azufre.

>Después ese mismo vagón torpedo trasladará el arrabio a la acería. Allí se dará el proceso siguiente: En un cubatón enorme denominado convertidor una grúa introducirá un montón de chatarra a modo de refrigerante con un cucharón alargado. Otra grúa introducirá después el arrabio en el convertidor con otra cuchara donde previamente había sido volcado por el torpedo. Una vez hechas estas operaciones, el convertidor se coloca en posición vertical y unos portones de seguridad se cierran. Bajan dos lanzas que se sumergen en el baño. Una instrumental que mide la composición del baño, y otra que insufla oxígeno. Al hacerlo provoca una reacción de combustión que reduce el porcentaje de carbono del baño reduciéndolo normalmente muy por debajo del 1%, naciendo así el acero. Éste tipo de convertidores son denominados LD y son los que hay en las acerías de Veríña y Tabaza (Avilés). Ya tenemos Acero. Ahora lo ajustamos. Éste acero líquido se transfiere a otra cuchara previo desescoriado y se lleva a una segunda etapa de la acería de tres etapas. En ésta etapa denominada metalúrgia secundaria ajustamos la composición química del acero líquido. Terminamos de eliminar el azufre (Gracias eso ya no salen burbujas bajo la pintura de los coches que se oxidaban bajo la pintura), y añadimos otros metales en polvo que puedan ser necesarios, como nikel, cadmio, cromo, vanadio, etc... Una vez logrado ésto, pasamos a la tercera etapa, la colada contínua. Mediante éste proceso se moldea el acero líquido colada tras colada. Para ello se vierte cada colada sobre una vertedera que del que va saliendo el acero como si de una churrera se tratase. Antes de que la vertedera se vacie se rellena con la siguiente colada. Como a medida que va saliendo el acero de la vertedera se le va enfriando con duchas a la vez que se le lamina con la sección adecuada a cada uno de los tres productos que la acería produce. El Slab o desbaste se destina a laminado de productos planos como bobinas o chapa gruesa. La palanquilla se destina al laminado de alambrón y trefilería. Y por último el Bloom que es el que nos interesa se utiliza para el laminado de perfiles. Los carriles entran en esa categoría. Una vez que nuestro producto ya está suficientemente frío los robots de oxicorte que hay al final de la colada contínua los cortan en trozos de longitud determinada. Aquí las grúas los apilan y después los cargan en vagones para su traslado a la laminación en caliente que los transformará en carriles.

> Una vez en tren de laminación en caliente estructural, nuestros blooms son son colocados por las grúas en la entrada de un horno que mediante unas vigas galopantes intruducirán los blooms en su interior para salir por el lado opuesto horas mas tarde a temperatura de plasticida, es decir, al rojo vivo. Una vez retirada la cascarilla procedemos a laminarlos. El proceso de laminado lo componen tres cjas laminadoras: La desbastadora, la intermedia y la acabadora. La Desbastadora a través de sus acanaladura le va dando forma a gracias varias pasadas y volteos. En la intemedia le dan tres pasada. A la tercera pasada ya tiene la forma de carril casi definitiva. En la Acabadora se le da la pasada final que además le dá la rotulación al Alma del carril, esa que pone ENSIDESA, año, tipo de carril y algunos adtos más. Eso es posible gracias a que el cilindro de laminado lleva gravada en negativo esa rotulación. La barra resultante mide algo más de 91 mts. Una tremenda sierra radial despunta la barra aún al rojo vivo y según sea el destino se troceará en trozos o no. De ahí al enfriadero. Por ejemplo, para alta velocidad no se la trozea. Se mandan las barras a REDALSA de Valladolid en barras de 91 mts. Si es pa barra corta se la trocea en trozos de 48mts. Una vez frias las barras hay que proceder a enderezarlas en frio. Es como un proceso de laminado en frio que le da rectitud a la barra. Durante el enfriado, se producen tensiones, especialmente en la parte de la cabeza que provoca que se curve. Una vez enderezada la barra se la ausculta con ultrasonidos para verificar que no hay fisuras internas ni burbujas o defectos semejantes. Si es pa barras cortas se manda a la zona destinada a barras cortas donde se procede a taladrar el alma según pedido, y a trocearlas aún más segun pedido. Pa Barra larga solo se le corta la cola en frio. Después se cargan en los vagones de ferrocarril y a destino. Decir que para transportar barras de 91mts hacen falta conjuntos 5 vagones y que esos conjuntos, normalmente tres conjuntos de cinco vagones, es decir, 15, atraviesan sin dificultades las cerradas curvas de Pajares lo que ya puede dar una idea de la elasticidad de los carriles. Aquí es donde acaba el proceso de fabricación de los carriles. Adicionalmente, normalmente, las barras largas, que suelen tener por destino REDALSA de Valladolid, es por que allí se las suelda mdiante un proceso eléctrico, juntando normalmente tres barras, lográndose así barras largas de 270 mts. Que vuelven a ser transportadas a sus destinos por ferrocarril evidentemente. Y evidentemente se inscriben todas las barras en las curvas por las que su transporte circula.

Como bien han explicado, la curvatura del carril en la vía la da sencillamente la clavazón y las traviesas. Para ello ahora lo que se hace es lo siguiente: primero es sobre la traza de la nueva vía se extiende una capa de balasto. Sobre ellas una Vaiacar va colocando las traviesas sobre el balasto. Entre traviesas no consecutivas, por ejemplo cada 15, se coloca un par de rodillos. En la zona de la base de montaje que hay montada una vía provisional con materiales viejos sale la cola del tren carrilero empujado por la locomotora. Una especie robot llamado Robel agarra con sus brazos hidráulicos las cabezas de una pareja de carriles y las empuja hacia la cola del tren desde la cabeza del mismo. De esa manera los carriles salen por la trasera del tren y una vez en el suelo se apoyan sobre los rodillos sacando así toda la barra. La vaicar con su brazo va colocando los carriles sobre los asientos de la vía y dos operarios con sendas motoclavadoras la van fijando. Una vez que se han tendido todos los carriles del tren, éste vuelve vacío a la base para que después salga otro tren cargado de balasto que regará con más balasto la vía recién tendida. Cuando la longitud de vía sea digamos generosa, saldrá el tren BCP (Bateadora, Compactadora, Perfiladora, aunque la compactadora hoy ha sido sustituida por la estabilidadora, mucho más eficaz) Que irán bateando la vía para darle la alineación y nivelación necearias, la perfiladora, digamos colocará bien el balasto después del bateo y la estabilizadora ejercerá unas furezas mediante hidráulicos sobre la vía cuyo efecto es como si hubiesen pasado centenares de trenes cargados. El resultado es una vía estabilizada. Después se procede a los trabajos de soldadura de los carriles. recordemos que los carriles tienen longitud de 270 mts y no queremos juntas. Cada x km una pareja de soldaduras tendrá un proceso de nuetralizado de tensiones para que con las dilataciones y contracciones no se produzcan garrotes. Finalmente damos otra pasada con el BCP y rematamos con el Espeno, el tren amolador que dará una pasada con sus discos de esmeril a los carriles por la cabeza, por la zona de rodadura. Gracias a ello, cuando se viaja por las líneas como las AV no se siente siquiera la vía. En una convencional por donde el amolador no ha pasado se notan las soldaduras, aunque éstas hayan sido esmeriladas por los soldadores. No es el traqueteo de cuando había juntas embridadas, pero tiene un muy leve parecido.

Saludos de un ex trabajador de la siderúrgia, entre otras del tren de laminado estructural y actual trabajador de VV&OO de adif.


Este comentario, (mejor lección) pertenece a fccarreno, escrito hace diez años casi, 17-agosto-2011 en este foro, en el hilo "Conformado de los railes para trazado curvos", aconsejo su lectura, está también explicado que no se mejora.

Además de lo anterior, también hay que indicar que el carril, tiene unas tensiones internas, que no son despreciables, conocidas como ruidos de Van Hallen. Pero lo más interesante volviendo al tema de las dilataciones, es tener en cuanta lo siguiente para que el carril no se mueva, se han sustituido las traviesa de madera cuyo peso está alrededor de 180 kg a las de hormigón mucho más pesadas, una buena banqueta de balasto ( zona horizontal exterior de balasto desde el carril hasta que el balasto empieza su caída) , también clavar el carril a la temperatura de neutralización y lo importante tener en cuenta ,que el carril por lo que tiene que arrastrar impide su movimiento, excepto en los últimos 150 metros, por tanto solo se ubican A.D. en las zonas obligadas caso de : final de vía, los tramos metálicos ya que en estos puntos hay diferencia de dilataciones, caso de los desvíos en las estaciones si no se pueden soldar , en los cruzamientos por ser estos de acero al manganeso, si previamente no tienen el cupón de cromo níquel.

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