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DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS E INSTALACIONES DE ELECTRIFICACIÓN A
1500 Vcc DE LA LÍNEA 2-B DEL METRO DE SANTO DOMINGO
1. ESQUEMA ELÉCTRICO DE LA LÍNEA 2-B
El esquema eléctrico para la línea aérea de la Línea 2-B del Metro de Santo Domingo
se recoge en el plano correspondiente al Anexo C-28, Sectores de alimentación y
distribución de feederes.
En el Proyecto Básico de Subestaciones de esta Línea se ha determinado que es
necesaria una subestación en la Estación No. 24. A su vez es necesario
reacondicionar la subestación de la Estación No. 20 (Eduardo Brito).
Para llegar a esta determinación se han realizado simulaciones utilizando una línea
aérea de características eléctricas similares a la que se define en este documento.
Ambas Subestaciones Eléctricas tendrán dos sectores de salida de feederes, cada
uno para un tramo colateral de la Línea. Quedan por lo tanto definidos los siguientes
sectores de tracción considerando la línea configurada en T:
SUBESTACIÓN ESTACIÓN 20
Estación No. 19 (Julio de Peña) – Estación No. 20 (Eduardo Brito)
Estación No. 20 (Eduardo Brito) – Estación No. 22
SUBESTACIÓN ESTACIÓN 24
Estación No. 22 – Estación No. 24
Estación No. 24 – Fondo de Saco y ( ampliación futura)
La Subestación de la Estación No. 24 dispondrá del equipamiento necesario para
alimentar un tercer sector, perteneciente a la futura Línea 3, desde el inicio de la línea
hasta la Estación No. 3, incluido el tunelillo de enlace entre la L2-B y la L3.
Se instalarán seccionadores de línea aérea en todas las subestaciones y en las
fronteras de los sectores eléctricos definidos. El suministro y la instalación de estos
equipos no es parte de este proyecto básico; sin embargo, el cable de feeder asociado
sí lo es.
El estado de los seccionadores intermedios permite modificar la sectorización de la
línea y alimentarla bien en T, bien en paralelo.
Para seccionar la línea aérea propiamente dicha se utiliza un elemento denominado
aislador de sección. Este elemento da continuidad mecánica al hilo de contacto pero
no eléctrica, de manera que el pantógrafo del tren pase de un sector a otro de manera
suave. A la alimentación eléctrica se le da continuidad a través del paso de los cables
de feeder por el seccionador.
Asociados a los aisladores de sección se encuentran los imanes situados en la vía
cuya función es activar el dispositivo del tren que interrumpe la alimentación de
tracción, de forma que se evita la formación de arcos importantes entre frotadores y
las piezas del aislador de sección.
La frontera del sector no se establece en el mismo punto en las dos vías, sino que los
aisladores de sección se instalan en el piñón de manera que, según el sentido de
circulación de la línea, el tren está frenando a su paso por dicho elemento. Así se
reduce el desgaste y las posibilidades de arco en el aislador.
Como se aprecia en el plano correspondiente al Anexo C-28 las dos vías se alimentan
siempre en paralelo. Además de puentearse con los seccionadores se deben realizar
compensaciones eléctricas aproximadamente cada 500 metros.
2. CABLES DE ALIMENTACIÓN Y RETORNO.
Los cables de alimentación conducen la energía eléctrica de tracción a la línea, donde
se unen a una placa de positivos.
Los cables de retorno o negativo unen las placas de negativos con la barra de
negativos de la subestación, y de esta manera cierran el circuito. Discurren por
galerías visitables, pozos de conexión, canalizaciones entubadas y/o por el túnel.
Para cada recorrido de cables será necesario estudiar la mejor manera de
canalizarlos. Podrán utilizarse soportes metálicos con recubrimiento plástico (perchas
y fichas), bandejas, canalizaciones enterradas, etc.
Los cables son de cobre, de 1x240 mm2 de sección, cubiertos para una tensión
nominal de 1.8/3 kV, utilizándose la misma clase de cable tanto para positivos como
para negativos, tal como se indica en el plano correspondiente al Anexo C-29.
Los cables de negativo o retorno se unen en una placa de negativos conectada a los
carriles de ambas vías, mediante cable de cobre de 1x150 mm2, cubierto para una
tensión nominal de 1.8/3 kV. La forma de conexionar estos cables deberá estudiarse
teniendo en cuenta el sistema de señalización que finalmente se instale.
En la Línea 2-B del Metro de Santo Domingo se instalará catenaria rígida, salvo el
tramo del puente sobre el río Isabela, donde se instalará catenaria convencional.
En los apartados siguientes se hace una descripción de la catenaria de ambos tipos.
3. LÍNEA AÉREA DE CONTACTO: CATENARIA RÍGIDA TIPO SICAT SR
Para el interior de los túneles, la catenaria rígida presenta las siguientes ventajas
frente a la catenaria convencional.
No son necesarios feederes de acompañamiento debido a la gran sección
conductora del conjunto carril – hilo de contacto.
Bajo coste de mantenimiento
Mayor desgaste admisible en el hilo de contacto al no estar tensionado.
Facilidad y simplicidad en el montaje.
Se puede instalar en prácticamente cualquier sección de túnel aunque el
espacio libre para su implantación sea muy pequeño.
El perfil elegido tipo SICAT SR, tiene un comportamiento estático y dinámico superior
al de otros carriles conductores de aluminio, permitiendo fijar los soportes cada 12
metros a velocidades comerciales del entorno de los 80 km/h, reduciendo así los
costes de materiales y de instalación.
3.1 Estructuras para el soporte y suspensión de la catenaria rígida.
Los soportes empleados en la instalación de la catenaria rígida son los siguientes:
Ménsula para conjunto de suspensión en túnel.
Ménsula para conjunto de suspensión en estación.
Pórtico en zona de agujas, bretelles y túnel entre pantallas con losa a gran
altura.
El conjunto de ménsula en túnel tiene como función soportar el carril de catenaria
rígida permitiendo la regulación del conjunto de suspensión. El conjunto presenta tres
grados de libertad admitiendo regulación en horizontal, altura y ángulo. Permite que el
conjunto se adapte a las curvas y peralte del trazado, absorbiendo, a través de su
regulación, las desviaciones que en la construcción del túnel y en el montaje de la vía
se han producido y manteniendo la adecuada altura y posición del hilo de contacto
respecto al plano medio de rodadura (PMR).
El conjunto de ménsula en estación tiene como función soportar el carril de catenaria
rígida en estación. La colocación de dicho soporte exige un replanteo previo que
permita salvar la altura de la instalación. El conjunto presenta dos grados de libertad
admitiendo regulación en altura y en horizontal. Realizado en acero inoxidable se
adaptará a la estética de la estación manteniendo la adecuada altura y posición del
hilo de contacto respecto del plano medio de rodadura (PMR). Cuando estas alturas a
losas o bóvedas en las estaciones sean muy grandes, se salvarán instalando un
pórtico con tubo cuadrado de acero longitudinal a cada una de las vías, suspendido
por medio de tirantes de acero verticales. A estos pórticos, se fijarán los soportes de
suspensión de la catenaria.
El pórtico en zona de agujas o bretelles o para túnel entre pantallas tiene como función
soportar los conjuntos de suspensión que sustentan la catenaria rígida replanteada
sobre los elementos de vía indicados.
El conjunto de suspensión está formado por el soporte angular del que cuelga el
aislador de capota con su correspondiente brida de suspensión del carril conductor.
Las barras de carril conductor pueden deslizarse longitudinalmente por las
mencionadas bridas. Cuando las alturas del túnel sean reducidas, se prescindirá de
los pórticos y se instalarán directamente soportes de túnel de suspensión de la
catenaria en diagonales y bretelles.
3.2 Carril conductor y elementos de catenaria rígida.
El carril conductor de tipo SICAT SR es de 110 mm de altura y 85 mm de ancho en la
parte superior. Se suministrará en barras de 12 metros, unidas mediante bridas
atornilladas, con tornillos dinamométricos.
En estas barras se inserta el hilo de contacto siendo necesario para ello diversos
elementos auxiliares.
A. Barras de carril conductor
Las dimensiones estáticas de los perfiles, se muestran en los planos. El perfil tiene
una abertura en su parte inferior para introducir en ella el hilo de contacto. La
separación del perfil en su parte inferior es algo menor que el ancho de la garganta del
hilo de contacto, lo que proporciona la fuerza necesaria para el agarre del hilo de
contacto.
El perfil tiene en su parte inferior dos salientes para que circule por ellos el carro de
tendido del hilo de contacto. Asimismo, el perfil tiene dos ranuras en su parte inferior
para que el carro de tendido del hilo de contacto abra el carril conductor.
Los perfiles son de aleación de aluminio y se fabrican por extrusión en barras de 12 m
en el caso del perfil tipo SICAT SR.
B. Corrosión de Cobre/Aluminio
Para prevenir la posible corrosión por el contacto entre el aluminio del carril conductor
y el cobre del hilo de contacto se toman las siguientes medidas:
Cada barra está provista de cuatro huecos de ventilación en el lado inferior
para prevenir la condensación en su interior.
El hilo de contacto se engrasa durante su instalación por medio de una unidad
engrasadora especial. La grasa protege de la corrosión y facilita la circulación
de corriente entre hilo de contacto y carril conductor.
En zonas de posible humedad se protege el carril conductor con una cubierta
de plástico.
C. Valores del Carril Conductor
Las características del carril conductor tipo SICAT SR son las siguientes:
Aleación: EN AW 6101B/T6
Velocidad máxima, sin junta de dilatación [km/h]: 140
Velocidad máxima, con junta de dilatación [km/h]: 200
Cantón máximo, sección media máxima admisible [m]: 500
Vano máximo [m]: 12
Sección, sin hilo contacto [mm²]: 2,300
Sección equivalente de cobre [mm²]: 1,333
Altura [mm]: 110
Anchura de la parte superior [mm]: 85
Peso por unidad de longitud, sin hilo contacto [kg/m]: 6
Ixx; Inercia horizontal [cm4]: 348
Coeficiente de dilatación [K-1]: 23.4 x 10-6
Corriente nominal admisible, sin hilo contacto [A]: 2,900
Resistencia a 20°C [Ohm/m]: 14.3 x 10-6
Intensidad de cortocircuito [kA]: 45
Temperatura ambiente [≥ °C]: - 40
Temperatura máxima del conductor [ºC]: 90
El carril conductor, formado por el perfil de aluminio y el hilo de contacto de 150 mm²
de cobre, permite una corriente de 3500 A de forma continua.
D. Curvado de Carril Conductor
El carril conductor se instala formando radios de hasta 120 m sin necesidad de
medidas especiales. Esta curvatura se emplea para conseguir los descentramientos
requeridos respecto al eje de la vía (tanto en recta como en curva). Si en algún caso
se necesitan barras de carril conductor con menores radios se realizan directamente
en fábrica obteniendo hasta 45 m de radio de curvatura.
E. Agarre del Hilo de Contacto
La abertura inferior del perfil es inferior a la garganta del hilo de contacto para
asegurar el correcto agarre del éste una vez insertado, aun estando engrasado. Esta
fuerza es uniforme en las distintas secciones del carril conductor y proporcional a la
longitud de agarre.
F. Unión entre barras
Las barras de carril conductor en el caso del perfil SICAT SR, se unen mediante cuatro
bridas de unión.
Al tener las bridas de unión características similares a las del carril conductor, se
consigue en la unión una perfecta continuidad mecánica y eléctrica.
G. Ubicación de Soportes
Cada barra de carril conductor, por muy corta que sea, se une al menos a un soporte
mediante el correspondiente conjunto de suspensión.
Los soportes se sitúan a la distancia de 1/4 m de la longitud de la barra del punto de
unión entre barras. En puntos singulares se puede desplazar el soporte respecto a la
unión entre barras, pero sin que el desplazamiento sea acumulativo.
H. Seccionamientos de aire
Cada sector de tracción, se divide en seccionamientos de catenaria rígida. Los
seccionamientos de catenaria rígida se encuentran habitualmente cada 300-400 m. El
seccionamiento de catenaria rígida permite que el punto fijo situado a la mitad absorba
las dilataciones del carril conductor. La continuidad eléctrica entre los distintos
seccionamientos de la catenaria se establece a través de la conexión eléctrica de los
seccionamientos de aire, estos se situarán a menos de 200 m del correspondiente
punto fijo y a ser posible nunca dentro de una estación.
En cada seccionamiento de aire se sitúan dos barras finales de rampa que facilitan el
paso suave de una catenaria a la otra. Las dos barras se superponen 3 m en
condiciones normales y tienen sus ejes separados 20 cm. Cada barra se sustenta en
dos soportes situados entre sí a dos metros aproximadamente con conjuntos de
suspensión independientes, de forma que se pueda obtener una regulación de altura
precisa.
El seccionamiento de aire permite que cada barra final se mueva, en el sentido que
seguiría durante la dilatación, 25 cm sin impedimentos de ningún tipo lo que resulta en
un movimiento relativo de 50 cm.
Para dar continuidad eléctrica al seccionamiento, se sitúan 3 conjuntos de
interconexión de carriles de dos cables de cobre desnudos extraflexible de 150 mm²
cada uno.
En general se procurará que los descentramientos del hilo de contacto sean nulos en
las proximidades del seccionamiento de aire.
I.
Finales de tramo
En los finales de cada seccionamiento, se sitúan unas barras curvadas verticalmente
en su extremo, denominadas barras de rampa, para facilitar el paso suave del
pantógrafo de una catenaria a otra. La zona curvada es de un metro como máximo.
Este tipo de barras se emplea también en los extremos de la vía desviada en las
zonas de agujas.
Por razones de seguridad, el hilo de contacto sobresale 10 cm por fuera del extremo
de la barra de rampa fuera del carril conductor y se dobla hacia arriba.
J. Máquinas de instalación
Para el montaje de la catenaria rígida se emplea la siguiente maquinaria:
Tractor grúa para levantar las barras.
Plataforma de vía o tractor con castillete para el personal.
Carro de replanteo, para obtener la altura del hilo de contacto y del resto de
elementos.
Para la inserción del hilo de contacto se usa además:
Unidad de engrase del hilo de contacto.
Aparato de inserción del hilo de contacto. Carro que avanza por los salientes
inferiores del carril conductor. Este elemento abre el perfil en su parte inferior e
introduce el hilo de contacto en su posición.
Tractor portabobinas con su correspondiente elemento guiador del hilo de
contacto.
K. Hilo de contacto
El hilo de contacto insertado en el carril conductor será ovalado de cobre de 150 mm2
para conseguir más rápidamente una pequeña planitud del mismo por desgaste en la
zona de contacto con los frotadores del pantógrafo. Se inserta mediante el carro de
montaje y la unidad engrasadora.
El hilo de contacto es el elemento del que el tren toma la corriente. Al no estar
sometido a tensión su riesgo de rotura es menor y, por tanto, es mayor el nivel de
desgaste permitido.
El hilo de contacto se descentrará ± 19 cm respecto al eje de la vía en todas las
actuaciones contempladas en este proyecto. El hilo de contacto tendrá la altura
adecuada para el material móvil respecto al PMR, 4.10 m para trenes similares a los
que circulan por la Línea 1 y 2-A del Metro de Santo Domingo.
L. Punto fijo
Los seccionamientos de aire se sitúan aproximadamente cada 400 m para posibilitar
las dilataciones de la catenaria rígida. Para dirigir las dilataciones y evitar los
desplazamientos de la catenaria rígida, se sitúa en la mitad de cada tramo de barras,
un punto fijo. Las fuerzas que se deben contrarrestar son principalmente las debidas a
dilataciones del carril conductor y, en menor medida, las introducidas por fricción del
pantógrafo y componente horizontal del peso del carril.
El conjunto de punto fijo se compone de los siguientes elementos:
Brida de punto fijo, situada en el punto medio entre dos soportes.
Cables de parafil pretensado de 11 mm Φ para tensado, con sus
correspondientes terminales.
Tensores.
Ménsulas de fijación a bóveda.
Herrajes auxiliares, pasadores, tornillos, etc.
Los cables de tensado se sitúan en el plano vertical que pasa por el eje de simetría del
carril conductor; en esta misma línea se sitúan las ménsulas de anclaje. La inclinación
vertical de los cables es menor que 5º para no introducir contraflecha. A los cables se
les da un ligero tensado.
La parte inferior de la ménsula de anclaje quedará al menos a 25 cm por encima de la
parte superior del carril conductor.
En diagonales y bretelles, los perfiles de catenaria de las vías desviadas, se anclan
por medio de dos bridas a uno y otro lado de la brida de suspensión de la catenaria
rígida del soporte central de catenaria en la diagonal o bretelle. No es necesario fijar la
catenaria rígida a la bóveda, ya que los trozos de carril son cortos y por tanto las
fuerzas longitudinales pequeñas.
M. Equipo de catenaria rígida en zona de agujas
En las zonas de agujas, se disponen unas barras de carril conductor tipo rampa para
cubrir la electrificación de las vías desviadas.
El paso del pantógrafo de la catenaria rígida de la vía principal a la vía desviada, se
efectúa, instalando una barra de rampa en el inicio de la aguja y dirigida hacia la vía
desviada, solapándola con el perfil de catenaria rígida de la vía principal en el punto de
aguja. A partir de esta barra de rampa se van instalando barras de catenaria rígida de
12 m por el trazado de la vía desviada.
En la zona de agujas se disponen conjuntos de interconexión de carriles, mediante dos
cables de cobre desnudos extraflexibles de 150 mm² necesarios para dar continuidad
eléctrica al conjunto.
Las barras de la zona desviada se fijan a los soportes, mediante las correspondientes
bridas de suspensión.
N. Aisladores de sección
La pieza denominada "aislador de sección", a instalar en la zona de catenaria rígida, al
igual que el perfil de catenaria, será tipo SICAT SR. Estas piezas se colocan en los
piñones de entrada de todas las estaciones.
Las barras de carril conductor, permiten la fijación del aislador a la catenaria rígida y la
suspensión de todo el conjunto.
El patín central, tiene la función de asegurar el paso suave del pantógrafo.
Los apagachispas son intercambiables y tienen la función de dirigir el posible arco de
corte evitando que se deterioren los carriles o los patines.
4. LÍNEA AÉREA DE CONTACTO: CATENARIA CONVENCIONAL
En la zona al aire libre, el viaducto o puente, Francisco del Rosario Sánchez, sobre el
río Ozama se instala una catenaria convencional formada por dos cables
sustentadores y un hilo de contacto.
La geometría del sistema viene determinada por el tipo de material móvil que circulará
por la línea. Los parámetros más importantes para trenes tipo 8000 son los siguientes:
Altura del hilo de contacto: 4.1 m
Descentramiento: ±19 cm
Además se establece un vano máximo (distancia entre postes) en recta de 55 metros.
De esta manera en la mayoría de los casos los postes quedarán sobre los pilares de la
estructura tipo viaducto.
Para un vano de 55 metros se elige una altura de catenaria (distancia entre el
sustentador y el hilo de contacto medido en vertical en el apoyo) de 1400 mm. Con
este valor y manteniendo una distancia entre el eje de vía y el eje de poste superior a
2.5 metros las ménsulas se pueden montar.
4.1 Hilos, cables y conductores
La configuración de la línea aérea (por vía) es la siguiente:
Cables sustentadores: 2x120 Cu-ETP (Tensión 2x10 kN).
Hilo de contacto: 1x120 Ri120 (Tensión 12 kN).
4.2 Criterios mecánicos de diseño
El Metro de Santo Domingo considera que todos los elementos de la línea aérea
deben estar diseñados para soportar vientos de hasta 250 km/h. La geometría del
sistema deberá ser apta para circular con vientos de hasta 100 km/h.
Como norma general se aplicarán los siguientes coeficientes de seguridad en el
diseño:
MATERIAL
hilo de contacto gastado en un 20 %
hilo de contacto gastado en un 30 %
otros cables
aisladores, a tracción
aisladores, a flexión
anclajes en hormigón u obras de fábrica
COEFICIENTE DE
SEGURIDAD
2.3
2.0
3.0
3.2
3.2
3.0
estructuras metálicas
estructuras de hormigón, a tracción
estructuras de hormigón, a compresión
1.5
2.7
1.75
4.3 Distancias mínimas del sistema
Las distancias de aislamiento entre tierra y las partes no aisladas en tensión de la
línea de contacto deberán definirse para limitar los daños del sistema de la línea de
contacto o infraestructuras puestas a tierra y por motivos de seguridad. Esta distancia
será de 200 mm como mínimo.
Este valor puede reducirse o incrementarse de acuerdo a los valores de diferentes
factores, como por ejemplo la humedad absoluta, la variación de la temperatura
ambiente, la contaminación ambiental, etc.
Todas las partes metálicas bajo tensión, inclusive aisladores deberán estar ubicadas
por encima del hilo de contacto siempre que sea posible.
Para la instalación de cualquier elemento de la línea aérea se considerará que no
debe invadir el gálibo dinámico del material móvil aplicando una distancia de seguridad
de 100 mm.
4.4 Postes y anclajes
Definición de los postes
Los postes serán de perfiles HEB, viga europea de ala ancha. Este tipo de sección
presenta la ventaja de requerir poca distancia de instalación en la dirección transversal
a la vía.
En los planos se recoge que la altura de los postes de vía general será de 5.8 metros.
Se ha supuesto que la base del poste queda a la misma cota que la cabeza del carril
(ver plano de Sección Tipo correspondiente al Anexo C-30). De no ser así esta
longitud deberá ser modificada para mantener los 5.8 metros desde la cota del carril a
la cabeza del poste.
Para que en el ambiente salino de Santo Domingo los postes no sufran corrosión se
suministrarán galvanizados y pintados. La pintura será de dos capas que se aplicarán
tras una imprimación (protección duplex).
Fijación de los postes
La fijación de los postes se hará con placa. En el correspondiente plano
correspondiente al Anexo C-30, se ven la disposición de los pernos y su métrica. Se
utilizarán tuerca y contratuerca para poder así aplomarlos. Frente al poste embutido
directamente en el hormigón este método permite cambiar el poste sin necesidad de
realizar una nueva cimentación y además una mejor regulación de la flecha en cabeza.
Cuando el poste va fijado sobre el terreno se utilizará un macizo de fundación tipo
RENFE. Cuando el poste va fijado sobre el viaducto se deberán dejar unas esperas
acordes a las placas cuando se hormigone la losa.
Los postes en entrevía se aplomarán sin flecha en sentido longitudinal y transversal de
la vía. En el caso de poste lateral será necesario darle en cabeza la contraflecha
transversal adecuada para que, una vez aplicadas todas las cargas, el poste quede
con flecha cero.
Replanteo de los postes
La posición de los postes la determina el contratista en la fase de ejecución de obra.
En el presente proyecto básico se fijan los criterios que debe de aplicar a la hora de
replantear los apoyos.
Como ya se indicó en esta memoria el vano máximo en recta es de 55 metros.
Tirantes y placas de anclaje
Cuando la catenaria se interrumpe es necesario instalar un tirante que sujete al poste
en sentido longitudinal, ya que los los perfiles H en esa dirección no ofrecen suficiente
resistencia para soportar el tiro de conductores.
Los tirantes serán de barra de acero, galvanizados y pintados. La longitud de los
tirantes se determina en cada caso una vez ejecutadas las cimentaciones del poste y
su anclaje o bien ejecutadas las correspondientes esperas.
En la zona a nivel se podrán anclar al terreno con un cupón de anclaje embebido en
un macizo de fundación o con una placa de anclaje. En la zona de viaducto se
colocará una placa de anclaje atornillada a las esperas que se hayan previsto. Dicha
placa deberá llevar un taladro de manera que la horquilla del tirante se sujete con un
pasador a su amarre con la dirección adecuada en cada caso.
4.5 Ménsulas
Debido a las condiciones ambientales en Santo Domingo se ha optado por ménsulas
de aluminio, ya que estas son más resistentes frente al ambiente salino que las de
acero o fibra aislante.
Las ménsulas serán triangulares de tubo. Tanto el diámetro como el espesor de cada
tubo es distinto según los esfuerzos a los que se ve sometido, pero iguales para la
misma función en todas las ménsulas:
Tipo de tubo
Tirante
Ménsula
Atirantado
Arriostramiento
Diámetro (mm) Espesor (mm)
55
6
70
6
42
4
42
4
Atirantado dentro: El esfuerzo de atirantado es hacia el lado opuesto al poste.
Atirantado fuera: El esfuerzo de atirantado es hacia el poste.
Estos dos tipos de ménsula llevan brazo de atirantado.
Cuando en un semieje una catenaria está elevada, es decir, que el pantógrafo ya no la
toca a su paso, la ménsula es de cola elevada o elevación. Estas ménsulas no llevan
brazo de atirantado.
Cada ménsula de tubo tiene cierta regulación ya que la posición de los giros en el
poste es variable y las rótulas permiten girar los tubos. Sin embargo, la mejor solución
tanto para minimizar los esfuerzos como por la estética de la instalación, es alinear en
la misma horizontal el tacón de la ménsula con el hilo de contacto. Para que siempre
sea posible construir la ménsula se ha determinado que el tacón quedará unos 200
mm por debajo del hilo de contacto.
Es necesario que el contratista calcule las diferentes longitudes de tubo según la altura
de la catenaria, la distancia horizontal entre la cara del poste y los hilos de contacto y
el descentramiento que se quiera dar en el apoyo. Este cálculo deberá realizarse para
cualquier perfil cuyos datos sean distintos a todos los anteriores, ya que la longitud de
los tubos variará.
4.6 Pendolado
Las péndolas serán equipotenciales, es decir, transmitirán la corriente eléctrica entre el
sustentador y los hilos de contacto. De esta manera no es necesario poner
alimentaciones entre dichos conductores.
Las longitudes de las péndolas de un vano dependen principalmente de la altura de
catenaria en los apoyos y de la longitud del vano. Deberán calcularse para cualquier
vano distinto.
4.7 Seccionamientos. Atirantados. Agujas aéreas.
Seccionamientos
Al estar la línea aérea de contacto formada por cables, conductores del calor y de la
electricidad, sometidos a una determinada tensión mecánica y tener que soportar las
variaciones climatológicas, se producen variaciones de su longitud por efecto de la
dilatación lineal y de su elasticidad.
Para mantener constante la tensión mecánica de los hilos de contacto y del
sustentador se utilizan los denominados equipos de compensación mecánica,
formados básicamente por una polea y unos contrapesos, según aparece en el plano
correspondiente. Los contrapesos tienen una longitud de recorrido, que dividida por la
relación de la polea, determinan la dilatación máxima que se puede absorber. Este
valor nos indica la distancia máxima entre equipos de compensación. Además es
necesario que las ménsulas puedan girar.
Entre dos equipos de compensación se instala un punto fijo, coincidiendo
aproximadamente con la mitad del cantón. En este punto a la ménsula no se le permite
el giro, de manera que las dilataciones se van absorbiendo entre este punto y las
poleas. En este caso de aplicación, como la longitud de catenaria convencional a
instalar es menor, se recomienda una configuración en semicantones, de tal forma que
se ejecutarán sus anclajes fijos en las inmediaciones de las entradas/salidas de los
túneles.
Para las condiciones ambientales de Santo Domingo y la geometría del sistema se
considera que la distancia de semicantón máxima admisible es de 450 metros.
Para garantizar la geometría del sistema no basta con compensar mecánicamente los
hilos de contacto, sino que también debe mantenerse la tensión constante en el
sustentador, ya que si no, frente a las variaciones de temperatura el pendolado no
trabajaría correctamente.
Los seccionamientos se harán en tres vanos, con eje (Ver planos del grupo 2.2,
Diseño básico de la catenaria). En el semieje el hilo de contacto se encuentra elevado
respecto del punto de frotamiento del pantógrafo. El valor de esta elevación tiene un
límite superior e inferior. El límite superior viene dado por la curva natural que presenta
un cable tensado apoyado en dos puntos a distinta altura. Si superamos esa elevación
el hilo de dicha catenaria levanta el brazo de atirantado del perfil anterior. El valor
inferior debe ser aquel que garantice que cuando el pantógrafo a su paso levante los
hilos de la catenaria que se encuentra a nivel no alcance el tubo de atirantado a donde
se encuentran amarrado el hilo elevado.
Siempre que sea posible los seccionamientos y puntos fijos de las dos vías se
replantearán enfrentados.
Las transiciones entre catenaria rígida y catenaria convencional se harán de manera
simple con un elemento de transición de catenaria rígida, que permite anclar la
catenaria aérea hacia la nueva configuración en túnel.
Atirantados
Para posicionar el hilo de contacto se utilizan brazos de atirantado. Están formados de
tubo con un gancho en un extremo que le permite adoptar cualquier ángulo respecto
de la pieza soporte de atirantado (Ver plano correspondiente del grupo 2.2). En
estática el ángulo es tal que el brazo de atirantado se alinea con los esfuerzos que le
transmite el hilo de contacto.
El ángulo de atirantado tiene un valor óptimo, que es aquel que dada la geometría de
un brazo mantiene el hilo de contacto de forma que la ranura se encuentre en el eje
vertical. Es además importante que dicho ángulo sea lo más constante posible
(positivo o negativo, atirantado dentro o fuera) para que el hilo de contacto no gire
sobre sí mismo, ya que esta circunstancia siempre deteriora el contacto pantógrafocatenaria.
Al paso del pantógrafo el hilo se levanta y el brazo de atirantando gira respecto al
gancho. La distancia libre que debe poder subir el brazo sin golpear al tubo de
atirantado o bien será suficiente para garantizar que no se produce esta circunstancia
o bien se colocará un tope mecánico en el soporte de atirantado que eleve al brazo
solidario con el tubo de atirantado.
Si no es necesario no se utilizarán vientos o pendolillas para sujetar el brazo de
atirantado al tubo de atirantado.
La grifa de atirantado, dado que los vanos son pequeños y por lo tanto los esfuerzos
de atirantado altos, será de tornillo.
Para garantizar la unión eléctrica de toda la ménsula, como el contacto brazo-soporte
no es bueno, se pondrá un latiguillo de conexión entre ellos (Ver plano
correspondiente al Anexo C-18).
El hilo de contacto no será ovalado como en el tramo de catenaria rígida sino circular.
Justamente porque el ángulo de atirantado no es idéntico en todos los apoyos se opta
por un hilo circular, que adaptará su desgaste para corregir esta irregularidad.
4.8 Feederes de acompañamiento
Los feederes de cobre se llevarán en la canalización de energía. Dicha canalización
discurrirá paralela a la vía por un lateral del viaducto. Para alimentar la línea aérea del
lado opuesto se cruzarán estos cables por los huecos dejados ad hoc.
Para evitar tramos de paralelismo entre los cables de señales y de comunicaciones,
antes de implantar la vía la obra civil deberá disponer de los esquemas de cableado de
todas las instalaciones, y en especial la electrificación, para realizar los cruces de
cables en los puntos óptimos
En un punto intermedio del puente, los ocho feederes se puentearán (compensación
eléctrica). Para ello se deberán utilizar termoretractiles que garanticen el mismo
aislamiento que la cubierta del cable.
Cada máximo 100 metros se realizarán las correspondientes alimentaciones de feeder
a sustentador. No serán necesarias conexiones sustentador-hilos de contacto ya que
las péndolas serán equipotenciales. Para ello se derivará el cable de feeder
correspondiente y se subirá a la cabeza del poste en tubo de acero grapado al perfil H.
Las derivaciones tendrán las mismas características de aislamiento que las
compensaciones.
4.9 Tierra y protecciones
Cable guarda y puesta a tierra de estructuras
En el tramo en viaducto se aprovechará que la mayoría de los postes coincidirán con
una pila y la armadura de dicha pila habrá sido puesta a tierra. Se dejará en las
cartelas de la placa de asiento un taladro para conectar con un terminal un cable de
cobre desnudo que se unirá a la tierra de la pila.
Cuando un poste no coincida con una pila (por el replanteo de una curva o de un
aparato de vía), se podrá tener un cable de guarda hasta los apoyos colaterales que sí
estén a tierra.
Si medida la tierra en un apoyo del viaducto la resistencia es superior a 10 ohmios se
podrá puntualmente tender cable guarda hasta lograr reducir el valor por debajo del
límite máximo.
Descargadores de antenas
En algunas circunstancias como las descargas atmosféricas se producen
sobretensiones en la línea para las que su aislamiento eléctrico no está dimensionado,
por lo que se debe proteger a la línea para esta situación.
El elemento que protege a la línea aérea de corriente continua es el descargador de
antenas, también denominado pararrayos de línea. La misión de estos equipos es
disminuir el valor de la sobretensión mediante la generación de un arco eléctrico entre
sus antenas. Este arco se producirá cuando la tensión de la línea respecto a la de
tierra supera un valor previamente determinado mediante la mayor o menor
separación entre sus electrodos o antenas, denominándose al valor de esta
separación distancia de ruptura (Ver plano correspondiente al Anexo C-31).
Las antenas del descargador se conectan una a tierra y otra a la catenaria.
Descargadores de intervalo
Para la protección de las personas y las instalaciones contra las sobretensiones se
utilizan los denominados descargadores de intervalos. Son dispositivos cuya principal
característica es que se convierten en conductores cuando la tensión supera un
determinado valor, funcionando como aisladores para tensiones inferiores.
Los carriles están aislados y por ellos circula la corriente de retorno a la subestación.
Existe por tanto una diferencia de tensiones entre tierra y carril. Deberán por lo tanto
ser polarizados (sensibles al sentido de la caída de tensión) y rearmables, para que
una vez descargado por tierra el carril éste vuelva a estar aislado.
Adicionalmente la subestación incluye la protección de fallos a estructura, que protege
contra sobretensiones negativo-tierra y derivaciones a tierra. La tensión a la que se
taren los descargadores deberá coordinarse con la citada protección de la subestación
y debe ser inferior, de manera que ante tensiones superiores a lo admisible en el
descargador pero inferiores a las que hacen abrir los extrarrápidos de la subestación,
la sobretensión en el carril se descargue por tierra y no se interrumpa la tracción.
5. DESARROLLO DE LOS TRABAJOS.
En el presente proyecto básico se define la instalación de electrificación para la Línea
2-B del Metro de Santo Domingo. Estos trabajos se podrán ejecutar en el horario que
se considere y con los turnos que se juzguen más convenientes para el desarrollo de
la obra.
Los trabajos de enlace entre el tramo en explotación/pruebas y el tramo en ejecución
deberán hacerse en horario reducido y con corte de tensión.
Igualmente la electrificación del tunelillo de enlace con la futura Línea 3, se realizará
parcialmente, con el fin de no condicionar posteriormente el servicio a viajeros al
realizar las obras de la Línea 3
Una vez concluidos los trabajos por el instalador, el Metro de Santo Domingo
procederá a la recepción de la instalación. Serán la Dirección de Obra y la Propiedad
quienes determinen las pruebas de recepción a realizar.