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D D Los factores principales que ejercen influencia en la elasticidad del sistema de la línea aérea de contacto, 1.- Junto al poste, son los siguientes:

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7 Los factores principales que ejercen influencia en la elasticidad del sistema de la línea aérea de contacto, 1.- Junto al poste, son los siguientes: * la tensión de tendido del hilo de contacto * la longitud entre las péndolas próximas a las suspensiones * la inclinación y masa del brazo de atirantado. 2.- En la mitad de la longitud del vano, la influencia principal la tienen: * la longitud del vano a * la tensión del hilo de contacto LA ELASTICIDAD EN EL VANO

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12 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS CONDUCTORES 1.-Elasticidad por tracción: Por efecto de una fuerza de tracción el incremento de longitud está dado por 2.-Dilatación lineal Al incrementar la temperatura un cuerpo incrementa sus dimensiones en forma aproximada a la dimensión original y a la variación de temperatura. Variación de longitud: Longitud final : 3.- Variación de la sección por alargamiento: 4.- Coeficientes de dilatación: Cu Acero Al

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14 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS CONDUCTORES Resistencia eléctrica específica (a 20ºC) Cobre: Aluminio: Variación de la resistencia por la temperatura Donde Resistencia a 20ºC Resistencia a t ºC Coeficiente de temperatura Para el Cu Para el Al 2/m2/m 2/ m

15 CALENTAMIENTO DEL HILO DE CONTACTO 1.- Temperatura permanente. 70ºC (temperatura ambiente 40ºC y sobretemperatura 30ºC) 2.-Limitaciones de temperaturas - en agujas de cambios de vía y secciones solapadas 1ºC/seg - en 10 años de funcionamiento como máximo 140ºC durante 50 horas 120ºC durante 500 horas

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17 ENSAYO DE TRACCIÓN Probeta sin tratar

18 Probeta sometida previamente a 180ºC durante 24 horas ENSAYO DE TRACCIÓN

19 Probeta sometida previamente a 400ºC durante 3 horas

20 Ensayos mecánicos sobre probetas de HC de 110 mm 2 Tratamiento previo a los ensayos Probeta Nº 1: en estado natural Probeta Nº 2: tratada a 180º durante 24 hs Probeta Nº 3: tratada a 400 ºC durante 3 hs Probeta Nº123 Carga rotura Resistencia.tracción37,12522,5 Alargamiento S/5 d.3,4 (x)41,352,8 Estricción436874

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22 LOS SISTEMAS DE FUERZAS ACTUANTES SOBRE LA CATENARIA

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24 Pv P P Ph Viento V Hielo ESFUERZOS EXTERNOS SOBRE LOS CABLES 500 a 1000 m Alturas mayor a 1000 m V = velocidad viento A = longitud vano T = tensión del cable d = desviación producida = peso del manguito de hielo = diámetro del cable

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26 LA CAPTACIÓN DE CORRIENTE

27 CAPTACIÓN DE CORRIENTE POR PANTÓGRAFO Condiciones a cumplir por el pantógrafo 1.- Posición del plano de contacto independiente del movimiento del sistema articulado 2.- Sistema articulado de pequeña inercia. 3.- Gran estabilidad lateral 4.- Forma de suspensión del arco apropiada a las características de la catenaria 5.- Esfuerzo de contacto independiente del desarrollo (elevación) y creciente con la velocidad. La acción del resorte de trabajo asegura por el sistema articulado una fuerza de contacto al arco Fs para toda altura del pantógrafo. Condiciones de la captación 1.- Para un plano de contacto rectilíneo e indeformable el esfuerzo Fs es independiente de la velocidad 2.- La catenaria tiene un cierta flexibilidad, no es uniforme. El hilo de contacto se deforma. 3.- Toda variación de altura del hilo de contacto implica desplazamiento de masas del pantógrafo y aparición de aceleraciones.

28 PANTÓGRAFO SIMÉTRICO

29 PANTÓGRAFO ASIMÉTRICO

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31 Puntos 1 y 2 fijos y sobre ellos se articulan los segmentos 1-3 y 2-4 unidos por el 3-4 folrman el cuadrilátero deformable Prolongando 3-4 hasta el punto 5 (3-4-5 rígidos) haciendo gira º describe la curva dibujada. Si se modifica con una línea quebrada el punto 5 describe una curva asimétrica con un tramo AB sensiblemente recta Inclinando adecuadamente el eje XY el extremo de 5 recorre la línea recta

32 Las bielas 1-2, 2-4 y la parte 3-4 de la línea quebrada son un único elemento La parte 4-5 está formada por dos elementos formando una Y con 3-4 para servir de soporte al frotador El punto 5 se desplaza sobre una línea prácticamente recta y perpendicular al HC El plano del frotador debe tener un ángulo limitado alrededor de 8, lo que se logra con la biela 6- 7 que gira alrededor de 6.

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37 e = amplitud de deformación del HC Valor de la aceleración en cada punto: Esfuerzo adicional debido a la aceleración: Esfuerzo total resultante del pantógrafo sobre el HC : De aquí el interés de tener Pantógrafo de masa lo mas reducida posible Catenaria con pequeña amplitud de deformación del HC Fs = fuerza estática del pantógrafo

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39 donde R pc = Relación de pérdida de contacto H sd = Horas totales de despegue del pantógrafo e HC en el total de horas recorridas H st = Horas totales recorridas. Esta relación debe ser inferior al 3% computando despegues cuya actuación sea superior a 1/300 segundos.

40 INTERACCION PANTÓGRAFO-CATENARIA Características constructivas de la catenaria le dan: -Elasticidad -Frecuencia propia de oscilación DETERMINAN Amplitud de oscilación - Frecuencia propia de oscilación de la catenaria Donde k = coeficiente de amortigüación a = longitud del vano = sumatoria de tensiones del HC y CS = masa lineal de la catenaria - Velocidad crítica : [Km/h] Cuando el tiempo empleado para recorrer un vano corresponde al período propio de oscilación de la catenaria habrá efecto de resonancia (ese es el tiempo empleado a esa la velocidad crítica) - Velocidad de propagación Es la velocidad a la que la onda producida se propaga por la catenaria.

41 PARTICULARIDADES DE LA CATENARIA EN RECTA Y EN CURVAS

42 Apoyo dmáx = longitud máxima del zig-zag dp dp/2 dmáx. dmáx < dp/2 HC Pantógrafo dp = longitud del pantógrafo dp/2 = longitud del semipantógrafo ZONA DE FROTAMIENTO DEL PANTÓGRAFO (en recta)

43 DESVIACIÓN DEL PANTÓGRAFO EN CURVA

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46 DESGASTE DEL HILO DE CONTACTO

47 Efectos del desgaste disminución de sección resistencia eléctrica pérdidas en la línea temperatura Aumento Disminución resistencia mecánica

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49 Desgaste del HC: Causas Mecánicas Eléctricas Químicas - Naturaleza del HC - Naturaleza de los frotadores -Superficie de los Captaje defectuoso frotadores alteradas por Mala lubricación Presencia de escarcha Presión estática -Presión pantógrafo Presión aerodinámica (función de la velocidad) (depende de) Cantidad pantógrafos por tren - Pantógrafos mal regulados - Presencia de varios pantógrafos sobre el vehículo o tren - Catenaria no adecuada a la velocidad de circulación - Destrucción del pulido de frotadores - Oxidación del HC Mecánicas Eléctricas Químicas DESGASTE DEL HILO DE CONTACTO

50 Incrementos del desgaste con La velocidad La intensidad de captación Incrementos con la velocidad Desgastes mecánicos Estado de la superficie: disminuye la calidad de contacto con incremento de velocidad Presión de contacto: cambia con la mayor velocidad (presión aerodinámica) Desgastes eléctricos La calidad de contacto puede disminuir con la mayor velocidad Incrementos con la Intensidad de captación Según la naturaleza de las barras de frotamiento Según el estado de la superficies de frotamiento por producción de arcos o chispas (destrucción, a grandes intensidades resultan abrasivas) A mayores intensidades se requieren mayores presiones de contacto FACTORES QUE INCREMENTAN EL DESGASTE DEL HILO DE CONTACTO

51 MEDICIÓN DEL DESGASTE CON LASER

52 GRAFICACIÓN DEL DESGASTE

53 MEDICIÓN DE LA DESVIACIÓN DEL HC CON LASER

54 MEDICIÓN DE LA ALTURA DEL HC CON PANTÓGRAFO ESPECIAL

55 DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE PÉNDOLAS EN CATENARIA DE PENDOLADO UNIFORME H = encumbramiento a = vano X = distancia de la péndola al centro del vano T = tensión del CS L = longitud de la péndola


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