¿Alguna vez has viajado en tren y has visto estos pesos colgantes cerca de los postes y una extraña conexión de cables cerca de ellos? ¿Qué son y por qué no pueden utilizar un simple arreglo de cable conductor similar al sistema de transmisión de energía normal? Vamos a explorar este tema.
El problema de la tensión y el movimiento
En este caso, ambos extremos del cable están fijos. Las variaciones de temperatura causan grandes problemas en este diseño. Cuando la temperatura aumenta, el material se expande y el cable se hunde, lo cual resulta en un movimiento ondulatorio del cable.
Hay riesgo de chispas y puede llegar a atascarse el pantógrafo. Se puede intentar ajustar el cable demasiado para reducir el hundimiento en verano, pero esto hace que el cable se rompa durante el frío invierno cuando el material se contrae.
Ahora está claro por qué fijar el cable en ambos extremos no es una buena idea. Un sistema aéreo ideal siempre debe mantener el cable de contacto perfectamente recto sin romperlo.
La solución del peso y la polea
Para solucionar este problema de expansión y contracción, reemplazamos la conexión fija con una polea. Al colocar un peso en el extremo libre, se reduce considerablemente el hundimiento del cable. La tensión en el cable es igual al peso de los discos.
Esta disposición compensará cualquier cambio de temperatura. Cuanto más aumente la temperatura, más el peso tirará hacia abajo y reducirá el hundimiento del cable.
La limitación de la distancia entre postes
Aunque los pesos de concreto reducen el hundimiento del cable, nunca pueden eliminarlo por completo, especialmente cuando la distancia es demasiado larga. Incluso con un buen peso de discos, el hundimiento será considerable.
La máxima distancia permitida entre los postes es de alrededor de 50 metros. La solución es simple: introducir más soportes intermedios.
Colocamos soportes que pueden oscilar para permitir el movimiento del cable debido a las variaciones de temperatura. El último soporte es fijo para mantener la continuidad eléctrica.
El sistema completo de OHE
Para crear un sistema de OHE completo, duplicamos esta unidad y la iniciamos antes de que termine la primera unidad. Utilizamos cables flexibles para mantener la continuidad eléctrica entre las unidades. Podemos ejecutar el tren eléctrico con éxito en este sistema.
Aunque hemos logrado una buena disposición, el hundimiento del cable aún persiste en cierta medida. Para solucionar esto, agregamos otro sistema de poleas y cables ligeramente por encima del cable de contacto actual.
Estos dos cables tienen la misma forma. Al conectarlos mediante un cable más corto llamado «dropper», podemos lograr que el cable de contacto no tenga hundimiento mientras que el cable superior tenga un hundimiento perfecto en cero.
Agregando más «droppers», el cable de contacto se vuelve aún más recto. Estos «droppers» también absorben las vibraciones causadas por la interacción entre el pantógrafo y el cable de contacto.
Podemos simplificar este sistema conectando los extremos de ambos cables a una polea común y manteniendo la misma tensión en los cables. Para lograr esto, utilizamos una disposición de poleas que proporciona una gran ventaja mecánica, de modo que una fuerza de 2 newtons en la polea produce una tensión de 3 newtons en cada cable.
Con este sistema, el pantógrafo siempre se mantiene en contacto con el cable de contacto. Hemos logrado desarrollar un sistema completo de OHE para trenes eléctricos.
Detalles adicionales y conclusiones
Los cables de catenaria se mantienen a la misma tensión que los cables de contacto para evitar la pérdida de energía innecesaria. Si hay algún daño en el cable de contacto, el sistema no fallará.
Los cables flexibles pasan a través de los cables de catenaria, lo que significa que la energía se suministra a través de ellos. Este diseño asegura un suministro de energía confiable para los trenes eléctricos.
Gracias por leer este artículo. ¡Hasta la próxima!
