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24 de julio de 2020

Gemelos digitales y maniobras sin conductor: El futuro es ahora. Desarrollos recientes en conducción autónoma en ferrocarril

Empresas

Redacción Crónica Ferroviaria

La empresa Alstom informa sobre la conducción autónoma, más conocida por los expertos como ATO ("Operación Automática del Tren"), permite al sector ferroviario ahorrar energía al regular los esfuerzos de tracción y frenado y, por lo tanto, aumentar la capacidad de la red al reducir el margen de horario.

Según Alstom, "esto conduce a una operación más confiable y a un mayor tráfico. Si bien la ATO ya está en uso en el sector del metro, así como en las líneas principales urbanas, como en París, esta tecnología se ha utilizado poco para el transporte de carga y el transporte de pasajeros en líneas principales no urbanas".


Asimismo, para la empresa Alstom "el entorno de las líneas ferroviarias requiere un enfoque diferente y estándares diferentes que las líneas de metro. El monitoreo y control operativo de todo el tráfico es más complejo. Las líneas principales tienen horarios de trenes complicados con diferentes operadores ferroviarios. Si un tren se retrasa, esto afecta a todas las demás conexiones. La mayoría de las líneas principales han combinado el tráfico de pasajeros y carga, así como una gran variedad de material rodante, lo que dificulta el monitoreo".

Por último, manifiestan que "los operadores ferroviarios, los propietarios de infraestructura y la industria se encuentran actualmente en la fase de exploración para probar diferentes casos de uso. Junto con los operadores, Alstom está explorando qué innovaciones son adecuadas para qué modos de operación para desarrollar una hoja de ruta para la automatización ferroviaria".

¿Qué pensarán los gremios de conductores de trenes sobre el sistema ATO?

31 de julio de 2019

Investigadores medirán los beneficios de usar trenes eléctricos en el NOA

Nota de Opinión

Por Daniela Orlandi (Universidad Nacional de Tucumán)

Un coche eléctrico necesita hoy de 10 a 20 kilovatios/hora para recorrer 100 kilómetros, lo que supone un costo apenas superior a los U$S 2, frente a los casi U$S 9 necesarios para que un coche de gasolina recorra la misma distancia.

Este ahorro compensaría con creces el costo mayor de la batería de los vehículos eléctricos, respecto de los convencionales. Algo similar ocurre con los trenes eléctricos frente a las locomotoras Diesel. Sin embargo, en el norte del país no existe ningún estudio sobre la conveniencia de invertir en un sistema eléctrico de trenes -de pasajeros o de carga-, y se desconoce si, a partir de los desniveles geográficos del paisaje, podría recuperarse parte de esa energía.

Alrededor del mundo se sabe de las ventajas del sistema eléctrico ferroviario; entre otras: consume menos energía y esta proviene de una fuente renovable (eólica, hidráulica, solar, biomasa), reduce la emisión de gases de efecto invernadero y genera menor ruido que el de los motores de combustión. Investigadores tucumanos medirán ahora cómo se manifiestan las virtudes del sistema ferroviario eléctrico, específicamente en el NOA. Pretenden que los datos obtenidos brinden información útil, tanto al Estado o como a las empresas privadas, que estén interesadas en invertir en el sistema.

Mauricio Rivero Garcé y María de los Ángeles Gómez López en la sala de máquinas eléctricas de la FACET

El equipo es liderado por María de los Ángeles Gómez López y codirigido por Mauricio Rivero Garcé, ambos del Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Vehículos Eléctricos de la Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de Tucumán. Junto a ellos trabaja un equipo muy numeroso de profesionales, entre ellos están Humberto Agliano, Fernando Flores Blasco, Guillermo Díaz Romero, Carlos Sueldo, Miguel Valdez y Carlos Albaca.

El equipo medirá las dos tecnologías disponibles en transportes ferroviarios. Primero construirá una dresina o unidad eléctrica móvil, a la que adicionarán un sistema convertidor de tracción para alimentar los motores eléctricos que la impulsarán. También instalará una central de baterías recargables, que darán autonomía al vehículo para desplazarse. Y finalmente construirán los circuitos de medición del ahorro energético.

La investigadora mencionó que para las mediciones se adoptará inicialmente un trayecto de vía de ferrocarril que une San Miguel de Tucumán con Santiago del Estero. Y que a futuro se irán incorporando nuevos trayectos interprovinciales hasta armar un mapa de ahorro energético en todo el NOA. Detalló que la unidad móvil eléctrica estará equipada con un GPS, que además de medir las coordenadas de latitud y longitud cuantificará la cota sobre el nivel del mar de distintos puntos del recorrido. “Esta información permitirá definir los segmentos de camino que cuenten con descensos y actuar sobre el control del sistema de regeneración para recuperar la energía de las baterías”, contó.

Un 30% menos de energía

Rivero Garcé explicó que con esta investigación buscan optimizar el transporte para que mejore la calidad de vida de la gente que utilice ese servicio, generar puestos de trabajo y reactivar la infraestructura del tren. “Vale la pena activar este sistema. Sabemos que un vehículo eléctrico es más barato, porque ahorra un 30% el consumo de energía respecto del sistema de combustible fósil. Y además puede recuperar la energía sobrante en el descenso o durante el frenado”, precisó.

En los países europeos más desarrollados el tren eléctrico es hoy un vehículo esencial para los pasajeros y para el sistema productivo. Actualmente, los trenes eléctricos se abastecen de energía por medio de tres fuentes: catenarias (sistema con cables aéreos de alimentación), sistema de tercer riel, y por un dispositivo de almacenamiento a bordo, como baterías, baterías inerciales o pilas de combustible.

La medición de la energía que consume y ahorra un tren eléctrico en el NOA podría servir a las autoridades del municipio de Tafí Viejo que presentaron recientemente un proyecto para implementar una red de trenes eléctricos elevados para el área metropolitana. La iniciativa del intendente Javier Noguera pretende incluir a siete municipios y contempla utilizar un sistema de catenarias o de tercer riel, para abastecer de energía a las locomotoras. Noguera evaluó como positivo el proyecto que desarrollan en la UNT y señaló que consultarían a los profesionales sobre su estudio con la idea de obtener asesoramiento para la iniciativa.

Ariel Espinoza periodista, trabajador ferroviario y mecánico de locomotoras, celebró que se involucre la UNT en el proyecto de trenes eléctricos y agregó que deberían sumarse otros sectores como el poder político Provincial y Nacional, las otras universidades como la Tecnológica Nacional, la Santo Tomás y la San Pablo y la Federación Económica de Tucumán. "El problema del transporte en Tucumán es gravísimo, debe convocarse a los profesionales idóneos para eso, porque tenemos el capital humano para planificar y pensar el Tucumán que queremos para varios años en adelante", sintetizó.

23 de febrero de 2018

Talleres Ferroviarios Tafí Viejo: Se encuentra en revisión y alistamiento el Tren Argentino 2 "Eva Perón"

Actualidad

Redacción Crónica Ferroviaria

Hace una semana ingresó a la nave de vagones de los Talleres Ferroviarios Tafí Viejo (Provincia de Tucumán) la formación Tren Argentino 2 "Eva Perón", uno de los trenes sanitarios del Ministerio de Desarrollo Social de la Nación, el otro es el Tren Argentino 1 "Dr.Ramón Carrillo" de trocha ancha .





Apenas realizado el ingreso al interior de los talleres, se procedió a la revisión e intervenciones de alistamiento de los ocho (8) vehículos de la formación (tracción, frenos, bogies). Por su parte, el personal técnico y operativo del Ministerio de Desarrollo Social de la Nación realiza los aprestos en los interiores de los vehículos, donde se úbican los consultorios de las distintas especilidades médicas y atención de la cartera de salud nacional.




El Tren se prepara para iniciar su campaña para el año 2018.

21 de septiembre de 2016

Talgo: Presentó hoy en Innotrans 2016 su nuevo tren de cercanías y regionales

Empresas

Redacción Crónica Ferroviaria

* Talgo EMU aumenta la capacidad sin reducir el espacio para los viajeros
* Recorta la factura energética y los costes de operación de las empresas ferroviarias
* Talgo está presente en el Stand nº 105, Hall 4.2, de Innotrans

La empresa Talgo presentó hoy en Innotrans (la mayor feria del ferrocarril que celebra su undécima edición del 20 al 23 de septiembre en Berlín) su nuevo producto Talgo EMU. Este nuevo desarrollo, que estará listo en 2017, es el más reciente de Talgo y su primera solución para el segmento de trenes de cercanías y regionales, un mercado al que la compañía española líder en diseño, fabricación y mantenimiento de trenes ligeros de alta velocidad espera dirigirse.


Talgo EMU es una plataforma completamente flexible y adaptable que puede circular hasta 160 km/hora y cuenta con la tecnología única de Talgo. Ofrece dos ventajas competitivas cruciales: es la solución con mayor accesibilidad del mercado y la plataforma de menor consumo energético de su categoría. La compañía considera que estas dos características permitirán a las operadoras reducir el desequilibrio crónico entre ingresos y costes y maximizar la capacidad en líneas que ya están saturadas o que van camino de estarlo en los próximos años.

El tren más accesible y eficiente

Talgo EMU es el único tren del segmento capaz de ofrecer la máxima capacidad con piso bajo continuo en toda su longitud y a solo 550 milímetros de altura respecto la cabeza del carril, lo que garantiza una accesibilidad óptima. Los viajeros pueden embarcar y desembarcar al mismo nivel que el andén, con lo que se reduce drásticamente el tiempo de espera entre las estaciones, y pueden además moverse por toda la longitud del tren sin escalones interiores, lo que a su vez ayuda a repartir mejor la carga y a equilibrar su ocupación durante la hora punta.

Además, el objetivo de Talgo con este nuevo producto es que las empresas de transporte de viajeros puedan recortar el consumo energético y rebajar el coste de mantenimiento del material rodante y de la infraestructura, capítulos ambos que tienen un peso decisivo en la cuenta de resultados operativos. Para lograr la máxima eficiencia, Talgo EMU reduce al mínimo imprescindible el tiempo que las pestañas de la rueda están en contacto con el interior del carril, minimizando el desgaste de ambos componentes de la interfaz y el gasto en tracción. Eso comporta no sólo unos menores costes de explotación y mantenimiento, sino también una mejor relación peso-potencia.

Con este nuevo desarrollo, Talgo se dirige directamente al corazón del segmento de trenes de cercanías y regionales, en el que se calcula que se producirán licitaciones entre 2017 y 2019 por un valor estimado de 12.000 millones de euros a nivel global. 

Desarrollo tecnológico sostenible

En el marco de la feria Innotrans 2016, que cada dos años concentra las novedades del sector ferroviario, Talgo ha presentado su tren de muy alta velocidad y muy alta capacidad AVRIL, en cuyo desarrollo ha invertido más de 50 millones de euros y que recientemente recibió todas las certificaciones necesarias para su homologación. 


La innovación tecnológica va de la mano del cuidado del medio ambiente en los nuevos desarrollos del fabricante español. Por eso, Talgo AVRIL es más rápido, eficiente, ligero y adaptable a las necesidades del operador y cuenta con soluciones técnicas nunca antes aplicadas y probadas en un tren de alta velocidad, como son: la tecnología de cambio de ancho de la rodadura, que le permite circular tanto por vías de alta velocidad de ancho estándar europeo como por vías convencionales de ancho ibérico, y unos coches más anchos que los que circulan por Europa, lo que le dota de un espacio útil para los viajeros muy superior al de cualquier tren de un solo piso, sin reducir la comodidad.

La certificación de Talgo AVRIL y la presentación de Talgo EMU son dos de los grandes hitos para Talgo, pero también para la industria española, al ser trenes desarrollados y fabricados íntegramente en España. Ambos productos se suman así al desarrollo tecnológico que ha acompañado a la compañía durante sus más de 70 años de vida.

Internacionalización

El fabricante español viene recorriendo en las últimas décadas un sólido camino de internacionalización con el que ha conseguido situarse como un actor global de referencia en la construcción y el mantenimiento de trenes de alta velocidad para viajeros, actuando a menudo como punta de lanza de la expansión de la tecnología española en todos los segmentos del ferrocarril.

Esta estrategia le ha abierto las puertas a la compañía a nuevos mercados tan diversos como Estados Unidos, Arabia Saudí, Rusia, Uzbekistán o Kazajistán, donde ha llevado su tecnología única, adaptándola a las diversas condiciones geográficas e incorporando estas experiencias a su know how, manteniendo así su carácter innovador con la mejora permanente de sus productos.

Talgo está presente en el Stand nº 105, Hall 4.2, de Innotrans, que ha decorado con la estética interior del tren AVRIL para que los visitantes puedan acceder y conocer el interior de este nuevo tren.

28 de abril de 2016

Materiales avanzados para la mejora del comportamiento del sistema tribológico catenaria-pantógrafo

Informe Técnico

E. Martín, J.A. Picas, M.T. Baile, S. Menarques, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Centro de Diseño de Aleaciones ligeras y tratamientos de superfície (CDAL)

En este artículo se presenta un resumen de la situación actual de la problemática del sistema catenaria-pantógrafo, indicándose los materiales que se utilizan o plantean utilizar. Este trabajo es un compendio de lo presentado en el pasado Smart City Expo World Congres celebrado en Barcelona en noviembre de 2015, dentro del espacio BcnRail de la Plataforma Tecnológica Ferroviaria Española.

El sistema catenaria-pantógrafo es un conjunto de elementos que tienen como finalidad la alimentación eléctrica de los trenes que circulan por nuestras vías. Como tal sistema, está sometido a una serie de requerimientos que permitan garantizar su correcto funcionamiento. Estos requerimientos son básicamente de dos tipos: mecánicos y eléctricos, y serian la transmisión de energía eléctrica con el mínimo de perdidas, minimizar el desgaste de los elementos hilo de contacto y cabezal colector o frotador, así como minimizar los costes de mantenimiento de las instalaciones fijas y móviles. Un condicionamiento adicional es la participación en el sistema de diferentes empresas, con intereses aparentemente opuestos. De los distintos elementos que configuran este sistema nos centraremos en el hilo de contacto (lo que coloquialmente denominamos catenaria) y en el cabezal frotador del pantógrafo (Figura 1).

Figura 1. Esquema del sistema catenaria-pantógrafo.

A algunos de estos elementos les estamos requiriendo una elevada resistencia mecánica, con valores de resistencia a tracción de como mínimo 530 MPa, y valores de dureza superiores a los 120 HV. Esta resistencia el material tiene que ser capaz de mantenerla hasta en un 90% a 300 oC durante 2 h. También les demandamos una baja resistividad eléctrica, con conductividades superiores a 80% IACS (46,4 MS·m-1). La variabilidad es mayor si atendemos a diferentes regiones geográficas (Japón y Europa, por ejemplo), con intensidades eléctricas y fuerzas de contacto catenaria-pantógrafo muy distintas, lo que hace que los estudios ofrezcan resultados aparentemente contradictorios y las soluciones sean diferentes en cada caso. Incluso en una misma área nos encontramos con sistemas muy diferentes como son líneas de corriente continua o de corriente alterna, líneas de alta velocidad o de velocidad convencional, zonas de ambiente marino y/o de ambiente industrial, etc. La complejidad de la explotación ferroviaria tiene que decidir en cada caso el compromiso óptimo de propiedades a satisfacer.

El problema

De todos estos requerimientos hay dos que ofrecen soluciones en principio antagónicas. El desgaste de los elementos en contactos depende directamente, entre otros factores, de la distancia recorrida y de la fuerza aplicada para garantizar el mantenimiento del contacto, y este desgaste es también inversamente proporcional a la dureza de los materiales. Ante todo esto hay que optar por materiales de elevadas resistencia a tracción y dureza. Por otro lado, la necesidad de transmitir la energía eléctrica con el mínimo de pérdidas nos obliga a optar por materiales de baja resistividad eléctrica.

Las contradicciones se plantean cuando analizamos los mecanismos de incremento de la resistencia mecánica (característica ambicionada) y de incremento de la resistividad eléctrica (característica no deseada). En esta competición de propiedades (tabla 1) habrá que optar por un equilibrio, a veces difícil de establecer por las consecuencias para las empresas gestoras de las infraestructuras (propietarias de la catenaria) y las empresas operadoras (propietarias del pantógrafo).

Mecanismos de incremento de la resistencia mecánica (y la dureza)

* Solución sólida (aleaciones)
* Límite de grano (grano pequeño)
* Endurecimiento por precipitación
* Transformaciones martensíticas
* Endurecimiento por deformación
* Endurecimiento por dispersión.
* Endurecimiento por fibras

Mecanismos de incremento de la resistividad eléctrica

* Solución sólida (aleaciones)
* Endurecimiento por precipitación
* Transformaciones martensíticas
* Endurecimiento por deformación
* Límite de grano
* Endurecimiento por dispersión
* Endurecimiento por fibras

Tabla 1. Las contradicciones en los requerimientos.

Como podemos observar, los mecanismos de incremento de resistencia mecánica van en detrimento de la conductividad eléctrica, aunque afortunadamente no con la misma intensidad. Así, por ejemplo, los límites de grano, que incrementan mucho la resistencia mecánica, no incrementan tanto la resistividad eléctrica. En las gráficas siguientes se puede observar el efecto de los elementos aleantes y del trabajo en frío en las propiedades del cobre (Figura 2).

Figura 2. Efecto de los elementos aleantes y del trabajo en frío en la resistencia a tracción y en la conductividad de las aleaciones de cobre.

 ¿La solución?

En esta competición, y por motivos económicos (facilidad de mantenimiento), se sacrifica el frotador (menor dureza) con respecto al hilo de contacto (mayor dureza). La reducción del desgaste comporta la necesidad de trabajar con sistemas lubricados, viéndose enormemente afectada esta lubricación por los materiales y las condiciones de servicio (intensidad de la línea).

Para el hilo de contacto, la solución genérica ha sido la utilización de aleaciones de cobre, endurecidas básicamente por dispersión y por deformación (Figura 3). Dado el régimen de trabajo de este hilo, con incrementos importantes de su temperatura en servicio, se hace necesario evitar el crecimiento de grano al calentarse, por lo que es preciso añadirle inhibidores del crecimiento de grano. También hay que conseguir una estabilización de la microestructura, haciendo que esta no varíe con estos calentamientos y que en consecuencia sus propiedades mecánicas no disminuyan con el tiempo de servicio.

Para el frotador se utilizan materiales de baja dureza y buena lubricación, aunque en la actualidad ya se utilizan también materiales de dureza media.

Figura 3. Conductividad vs. dureza para diferentes aleaciones metálicas.

Materiales para la catenaria

La catenaria es un elemento sujeto a fuertes solicitaciones mecánicas: la propia al tensado fijo de la instalación, el empuje vertical del pantógrafo, las fuerzas de arrastre del pantógrafo en deslizamiento, así como las resultantes del medio ambiente (lluvia, viento, etc.). Es de destacar que la tendencia progresiva al incremento de velocidad supone también un incremento de la fuerza a la que se somete la catenaria. También es el elemento encargado del trasporte de energía eléctrica hasta los vehículos rodantes, por lo que se le exige una buena conductividad eléctrica. Como se ha visto anteriormente, los materiales basados en el cobre son los que reúnen el compromiso óptimo de propiedades para su utilización en los hilos de contacto. Su buen comportamiento ante la corrosión es otro de los factores que determinan su uso. Dado que el cobre como elemento metálico tienen unas propiedades mecánicas relativamente bajas, se utilizan aleaciones de este material, utilizando para ello diferentes elementos de aleación que le mejoran propiedades concretas. En general, se buscan aleaciones con bajo contenido de elementos aleantes, con la finalidad de no disminuir en exceso la conductividad, y entre estos elementos aleantes destacan el Mg, Sn, Ag, Cd, Cr o Zr.

El Mg es capaz de proporcionar al cobre una buena resistencia mecánica hasta los 400 oC, pudiendo estabilizarse su conductividad mediante tratamientos de recocido. Estas aleaciones con Mg pueden endurecerse notablemente mediante deformación en frio [1], pudiéndose obtener durezas de hasta 170 HV y conductividades de 90 IACS para un 0,2% de Mg [2]. Su utilización en líneas de alta velocidad ha permitido la consecución de velocidades de 400 km/h. España, al igual que Alemania, ha optado por estas aleaciones Cu-Mg para las líneas de alta velocidad, mientras que en Francia se utiliza el Cu-Cd.

El endurecimiento por deformación, notable en todas las aleaciones de cobre, proporciona un incremento más importante de la resistencia mecánica al alearlo con elementos con estructura BCC como el Fe, el Cr y el Nb, manteniendo la conductividad eléctrica [3].

Otro mecanismo de incremento de resistencia son los tratamientos de precipitación. Estos tratamientos, con una deformación previa de la pieza (tratamiento termomecánico), pueden garantizar una buena conductividad [4]. Elementos de aleación que posibilitan la realización de este tipo de tratamientos son, entre otros, el Cr, el Zr, el Be o la Ag.

La Ag es susceptible de mejorar el comportamiento del cobre mediante tratamientos térmicos. La adición conjunta de elementos como la Ag y el Mg tienen un efecto sinergético importante en los procesos de maduración, logrando duplicar la resistencia mecánica (Figura 4).

Figura 4. Evolución de la dureza con el tiempo de maduración, a 180 oC, para diferentes aleaciones de Cu con Mg y/o con Ag [5].

El Cr y el Zr, además, estabilizan el grano, limitando su crecimiento con el incremento de temperatura (incremento de la temperatura de recristalización). Su adición conjunta permite incrementar las propiedades mediante tratamientos de precipitación [6,7], permitiendo la substitución de las aleaciones Cu-Mg. Estas aleaciones Cu-Cr-Zr son también de las que presentan mayor resistencia a la corrosión de entre las aleaciones de cobre.

Las aleaciones Cu-Ag-Zr o Cu-Ag-Cr endurecidas por precipitación presentan mucha mayor resistencia al desgaste que las Cu-Ag, tanto al desgaste erosivo como al adhesivo y al desgaste por arco, como lo demuestra su uso en Japón en tramos experimentales.

El Cd incrementa la resistencia al ablandamiento del Cu a elevadas temperaturas y al mismo tiempo, gracias a la película de óxido de cadmio superficial que se forma, incrementa la resistencia a la erosión.

Hay que insistir, no obstante, que la adición de todos estos elementos al Cu, si bien mejoran el comportamiento mecánico, no por ello no dejan de empeorar el comportamiento eléctrico (Figura 5). En esta gráfica se incluye también el material compuesto Cu-62%Grafito.

Figura 5. Variación de la conductividad y de la dureza del cobre con algunos elementos aleantes.

Con el fin de minimizar estos efectos negativos en la conductividad del Cu, en su momento se optó por analizar el efecto sinergético de los diferentes elementos, y diseñar aleaciones de Cu microaleado. Dos patentes son importantes en este sentido.

Por un lado, la patente de 2002 de Kilpinen Antti y Salonen Timo (patente WO200272901A1). Esta patente cubre un Cu OF microaleado con un 0,25% de Sn y un 0,12 % de Mn.

Por otro lado, una patente más reciente y en principio más prometedora, es la presentada en 2013 por la empresa española La Farga Lacambra (patente US20130264093A1). Este material cuenta con la presencia, en cantidades inferiores al 0,05% de cada uno de los elementos Zn, Ni, Pb, As, Sb, o Ag, y cantidades de hasta el 0,6% de Sn y 0,4% de Mg.

Los retos pendientes son conseguir materiales con mayor temperatura de recristalización, materiales más ligeros (composites Cu- fibras de grafito), obtención de recubrimientos super hidrofóbicos así como disminuir el tamaño de grano.

Materiales para el pantógrafo

El pantógrafo es el sistema por el que cualquier vehículo ferroviario recibe la energía eléctrica que le proporciona la fuerza de tracción. Como tal sistema, ha sufrido una notable evolución con los años, mucho más importante que la sufrida por la catenaria. Los diseños han ido combinando distintas geometrías con diferentes tipos de materiales, adaptándose a los distintos sistemas ferroviarios de una forma notable. De entre los elementos del pantógrafo, el frotador es el que más innovación ha desarrollado desde el punto de vista de los materiales utilizados. Dado que este es un elemento considerado de sacrificio, se busca minimizar el inevitable desgaste del mismo.

Los mecanismos de desgaste son variados, e influyen de manera desigual en los distintos tipos de frotadores. De los generales de flasheo, o erosión por arco, que implica la necesidad de mantener el contacto con la catenaria para evitarlo, la delaminación en el caso de los materiales metálicos, la fusión también para los materiales metálicos y el particular de la oxidación, muy importante en el caso del grafito.

En cuanto a configuraciones físicas podemos hablar de platinas de metal uniforme, frotadores con láminas contiguas y alternadas de Cu-grafito (frotadores TAF y frotadores Kasperowsky) y también frotadores de grafito [8]. Estas diferentes configuraciones pueden mostrar coeficientes de fricción (Tabla 2) y tasas de desgaste muy diferentes, siendo la configuración Kasperowsky la que ofrece una mayor tasa de desgaste para el pantógrafo y menor para la catenaria.

Frotador                    Coeficiente de fricción

Cu sin lubricante         0,76
Cu con lubricante        0,21
TAF                              0,43
Grafito                         0,36
Kasperowski                0,21

Tabla 2. Coeficientes de fricción para diferentes frotadores, valores medios.

Como frotadores metálicos se utilizan mayoritariamente diferentes aleaciones metálicas, siendo el cobre el material utilizado de forma preferente, pero con diversas configuraciones de composición. Así, se disponen aleaciones de cobre, configuraciones mixtas Cu-grafito, metales sinterizados y materiales compuestos metal-grafito e incluso polímero-grafito (en estudio).

El grafito está teniendo cada vez más importancia en estas configuraciones, ya siendo el material básico y soporte o como material de impregnación en aleaciones metálicas de cobre, de aluminio o incluso de titanio. Esta impregnación tiene como finalidad reducir el coeficiente de fricción del par tribológico, logrando disminuir el desgaste de estos elementos manteniendo una buena conductividad. Un inconveniente en este sentido es la demanda comercial de velocidades cada vez mayores, y que implican un fuerte incremento de la temperatura del contacto y una pérdida acelerada de la resistencia mecánica y la oxidación de los contactos. El incremento de las intensidades eléctricas compensa en parte este inconveniente, al actuar como lubricantes del sistema.

Como materiales base cobre podemos destacar las aleaciones Cu-Cr-Zn, el cobre electrolítico y las aleaciones Cu-Ni-Fe-Sn, aunque hoy día se está prestando una atención muy especial a los materiales de cobre electrolítico o a las aleaciones anteriores, pero siempre con impregnación de grafito. Otras aleaciones metálicas que se están analizando actualmente son las basadas en el aluminio, como la aleación Al-Ag-Si-Fe-Mg-Zn, ya sea como material de contacto o como material de soporte para otro tipo de materiales, fundamentalmente el grafito, o formando materiales multicapa aluminio-cobre-grafito. Todas estas aleaciones también se están analizando para su utilización como materiales de metalizado de otros, como el propio grafito.

Aunque hoy día no dejan de ser materiales experimentales para estas aplicaciones, no por ello no hay que mencionar materiales como son los compuestos, o composites. Muy avanzados están ya los materiales compuestos Cu-grafito, que mejoran notablemente la resistencia al desgaste de las aleaciones metálicas. El grafito como fase dispersa en la aleación metálica mejora el coeficiente de fricción en más de un 10% manteniendo la conductividad del conjunto. El recubrimiento de este material con Zn aún mejora notablemente su comportamiento al desgaste (Figura 6).

Figura 6. Velocidad de desgaste para el material compuesto Cu-grafito (GCCS) y el mismo material recubierto de Zn (ZGCCS) en función de la intensidad de corriente [9].

Actualmente también se están estudiando otros tipos de materiales compuestos basados en el cobre o el aluminio, así como materiales compuestos renovables. A título de ejemplo de estos últimos podemos destacar los materiales poliméricos reforzados con fibras naturales, como es el caso de la poliimida reforzada con fibras modificadas de cáscaras de frutos secos (Figura 7). Si bien estos materiales presentan tasas de desgaste mucho más elevadas actualmente no por ello hay que descartarla en un futuro.

Figura 7. Velocidad de desgaste para fibras modificadas de frutos secos (YM-PMPCS) y el material compuesto de poliimida reforzada con fibras modificadas de frutos secos (PI/YM-PMPCS), en función de la intensidad de corriente [10].

Referencias

[1] K. Valdés León, M.A. Muñoz-Morris, D.G. Morris. Optimisation of strength and ductility of Cu–Cr–Zr by combining severe plastic deformation and precipitation. Materials Science and Engineering A 536 (2012) 181– 189.

[2] A. Ma et alt. Grain Refinement and High-Performance of Equal-Channel Angular Pressed Cu-Mg Alloy for Electrical Contact Wire. Metals, 4 (2014), 586-596.

[3] G. Bao et alt. Microstructure and properties of cold drawing Cu-2.5Fe-0.2%Cr and Cu-6% Fe alloys. Appl. Phys. & Eng., 16(8), (2014), 622-629.

[4] J. Su et alt. Research on aging precipitation in a Cu–Cr–Zr–Mg alloy. Materials Science and Engineering A 392 (2005) 422–426.

[5] G. Itoh et alt. Effects of a small addition of magnesium and silver on the precipitation of T phase in an Al-4%Cu-1.1%Li-O.2%Zr alloy. Materials Science and Engineering A213, (1996), 128-137.

[6] S. Jia et alt. Sliding wear behavior of copper alloy contact wire against copper-based strip for high-speed electrified railways. Wear 262 (2007) 772–777.

[7] A. Gaganov et alt. Effect of Zr additions on the microstructure, and the mechanical and electrical properties of Cu-7 wt% Ag alloys. Materials Science and Engineering A 437 (2006) 313–322.

[8] G. Bucca, A. Collina. A procedure for the wear prediction of collector strip and contact wire in pantograph-catenar system. Wear, 266 (2009), 46-59.

[9] C. J. Tu et alt. Improving the tribological behavior of graphite/Cu matrix self-lubricating composite contact strip by electroplating Zn on graphite. Tribol.Lett., 31 (2008), 91-98.

[10] C. Tu, Z. Chen, J. Xia. Thermal wear and electrical sliding wear behaviors of the polyimide modified polymer-matrix pantograph contact strip. Tribology International, 42 (2009), 995-1003.

Fuente: Interempresas.net

23 de octubre de 2015

Brasil: La empresa Alstom cuenta con una pista de pruebas de tranvías

Empresas

Redacción Crónica Ferroviaria

La fábrica de tranvías Citadis de Alstom ubicada en Taubaté, en el estado de São Paulo, Brasil, está equipada con una pista de pruebas para realizar demostraciones de estáticas y dinámicas en los tranvías antes de la entrega al cliente.

Esta es la primera fábrica de tranvías de Alstom en América Latina en estar equipada con una pista de pruebas. Los primeros tranvías que ensayaron se destinan a la ciudad de Río de Janeiro, que ordenó la compra de 32 tranvías Citadis de Alstom en 2013 y deben entrar en servicio comercial a partir del año 2016.


La pista de pruebas en cuestión, de aproximadamente 400 metros de largo, se alimenta a través de catenarias [1], lo que permite que los tranvías Citadis puedan funcionar a velocidades de 40 km / h.

Los elementos de los tranvías que se están probando son: la tracción y frenado, sistema de Ecopack (supercondensadores), aire acondicionado y confort acústico para garantizar que el tranvía sea seguro, fiable, eficiente y capaz de insertarse sin problemas en el entorno urbano. Los tranvías probados recorren unos 10 kilómetros en un período de cuatro días. Seis empleados de Alstom están totalmente dedicados a esta tarea.

"Con las pruebas que ahora se llevan a cabo, donde se producen los tranvías, podemos garantizar una entrega más rápida a nuestros clientes, así como la reducción de la fase de pruebas en la línea de tranvía del cliente," dice Michel Boccaccio, vicepresidente senior de Alstom Transporte en Latinoamérica . 

Alstom ha invertido alrededor de 15 millones de euros en la instalación de su fábrica de Taubaté, que fue construida para atender mejor a las necesidades de movilidad de Brasil y, en un futuro próximo, los de América Latina.

El tranvía es una solución relevante para las ciudades medianas y grandes que enfrentan los aumentos de población, la congestión y la contaminación. Un tranvía utiliza cuatro veces menos energía que un autobús y 10 veces menos energía que un coche  [2], así como problemas de interconexión con otros modos de transporte.

Lástima que los distintos gobiernos provinciales y municipales de la Argentina y de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires sólo miren como solución para el transporte de personas en el automotor.

Qué fuerte pisará en Argentina el lobby automotor que hace que los gobernantes de las grandes ciudades de nuestro país sólo miren el Metrobus, por ejemplo, y no piensen en la contaminación (ambiental y sonora) que ellos producen.

Gobernantes de mente muy chiquita.

[1]  750 voltios [2] KWh / pasajero sentado

12 de noviembre de 2013

SE FUNDIERON LAS VÍAS Y EL TREN MITRE SUFRIÓ GRANDES DEMORAS

ACTUALIDAD

Fue por un incendio en una formación. En la hora pico, la espera llegó a los 30 minutos.

Esta vez le tocó al Mitre. Ayer, una formación del ramal Tigre se incendió cerca de la estación San Isidro y las ruedas se fundieron con las vías, generando una patinada que provocó temor entre los pasajeros. Hubo personas varadas en la formación y otras que se arrojaron sobre las vías para salir caminando, incluso sobre los rieles electrificados. Ocurrió pasadas las 13.30 en sentido a Tigre, pero las demoras duraron toda la tarde. Desde la unidad de gestión que administra la línea dijeron que la formación “sufrió problemas en la tracción y se quedó trabada en el lugar”, y agregaron que fue trasladada a los talleres y que “los trenes siguieron circulando, pero a menor velocidad de lo normal”.


Mientras duraron los trabajos de remoción en las vías, los servicios que unen Retiro con Tigre partían igual de las dos cabeceras, pero usando la misma vía, hasta cerca de las 15. Esto generó, una vez más, demoras y malestar entre los usuarios. La situación se mantuvo incluso durante la hora pico del regreso, aún cuando, según la operadora, “para responder la demanda de la tarde se sacaron a rodar las formaciones chinas” que funcionan con locomotoras a gasoil. Pasadas las 18.30, por ejemplo, entre un tren y otro había 30 minutos de espera para los pasajeros.

El 8 viernes pasado hubo un episodio similar con un chispazo que obligó a evacuar una formación en la estación Urquiza del ramal Suárez. “Los chispazos siempre se ven, tenemos reportes seguido, y solo demuestran que todos estos anuncios de obra son superficiales. En las horas pico hay demoras de hasta 40 minutos y también cancelaciones”, dijeron desde Vías Mitre, una organización de usuarios que releva el estado de estaciones y los trenes de la línea.Clarín