norma red aerea efe-ntf-31-001-00
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EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TÉCNICA FERROVIARIA RED AEREA EFE–NTF–31–001 VERSION 00 REVISADO POR: APROBADO POR: Nombre: Carlos Silva Rodríguez Nombre: Carlos Estay Herreros Cargo: Subgerente de Desarrollo Cargo: Gerente de Ingeniería Fecha: Fecha: Firma: Firma: EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado I. NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 2 de 27 INDICE DE VERSIONES DE LA NORMA TECNICA VERSION N° FECHA PAGINAS MODIFICADAS 00 26 de Septiembre de 2001 Todas II. INDICE DE VERSIONES DE LAS PAGINAS DE LA NORMA TECNICA PÁGINA N° VERSION N° FECHA 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado 20 21 22 23 24 25 26 27 III. NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA 00 00 00 00 00 00 00 00 PÁG. N° 3 de 27 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 26 de Septiembre de 2001 INDICE DE DISTRIBUCION DE NORMA TECNICA. EJEMPLAR N° VERSION Nº DESTINATARIO FECHA DE ENTREGA 00 EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 4 de 27 CONTENIDO MATERIA N° Página 1. ALCANCE ................................................................................ 6 2. APLICACION ........................................................................... 6 3. OBLIGADOS ........................................................................... 6 4. DEFINICIONES ....................................................................... 6 5. CLASIFICACIONES .............................................................. 7 6. REQUISITOS MINIMOS ......................................................... 14 6.1 Aspectos Generales ....................................................... 14 6.2 Características de la Red Aérea ..................................... 16 6.3 Red Aérea en Vía Principal ............................................. 16 6.4 Composición de la Red Aérea ........................................ 18 6.5 Abertura de la Catenaria ................................................. 18 6.6 Altura de Conductores .................................................... 19 6.7 Tensionamiento Mecánico .............................................. 19 6.8 Triángulos de Suspensión .............................................. 20 6.9 Instalación de Estructuras de Apoyo .............................. 21 6.10 Separación entre Postes de Apoyo ............................... 21 6.11 Distancia de Implantación de Postes ............................ 22 6.12 Seccionamientos ............................................................ 23 6.13 Conexiones Eléctricas ................................................... 23 6.14 Portal de 3 KV ............................................................... 24 EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 5 de 27 CONTENIDO (continuación) MATERIA 6.15 6.16 6.17 6.18 N° Página Interfaces ...................................................................... Descentramiento del Hilo de Contacto .......................... Protecciones Aisladas .................................................. Tierra de Protección ..................................................... 24 25 26 26 7. INFORMES, REGISTROS Y ARCHIVOS .............................. 27 8. REFERENCIAS ..................................................................... 27 9. VIGENCIA ............................................................................... 27 EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado 1. NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 6 de 27 ALCANCE Esta norma técnica establece los requisitos, condiciones y parámetros de diseño de las instalaciones permanentes de la red aérea para el sistema de tracción eléctrica de 3.000 volts de corriente continua de propiedad de EFE. 2. APLICACION Esta norma se aplica a la construcción, renovación y mantenimiento de la red aérea, sea ésta nueva o existente y que alimenta eléctricamente a los vehículos motores que circulan por las vías férreas electrificadas de 3.000 volts de corriente continua de propiedad de EFE. 3. OBLIGADOS La presente norma es exigible a todo Contratista y/u Operador de la Infraestructura de EFE que requiera construir, renovar o mantener la red aérea de alimentación eléctrica, ya sea en forma parcial o total. Cualquier instalación provisoria podrá diferir en algunos de los preceptos aquí establecidos, siempre y cuando sea aprobada previamente por la Gerencia de Ingeniería de EFE. 4. DEFINICIONES GALIBO: Sección transversal de la vía férrea que es, o puede ser, ocupada por el material rodante y sus respectivos pantógrafos, de modo que su contorno cinemático siempre quede situado en el interior de dicha sección incluyendo un margen de seguridad, permitiéndole circular por túneles y puentes sin producir interferencias. RED AÉREA: Conjunto de cables conductores, piezas y partes dispuestos de manera conveniente para suministrar la corriente eléctrica de tracción al pantógrafo de los vehículos motrices. PANTÓGRAFO: Dispositivo mecánico articulado con superficie de contacto conductora que, mediante el roce, permite obtener la energía eléctrica desde la red aérea, para los motores eléctricos de tracción de locomotoras y automotores eléctricos. VANO: Distancia que existe entre dos postes o apoyos consecutivos utilizados para sustentar la red aérea. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 7 de 27 CATENARIA: Curva que forma una cadena, un cable o un material completamente flexible, colgado libremente entre dos soportes y cargado uniformemente a todo lo largo. En el contexto de la materia de esta norma, el término catenaria se usa indistintamente para designar el sistema de red aérea utilizado en EFE. 5. CLASIFICACIONES 5.1 GENERAL La energía necesaria para el movimiento de los trenes de tracción eléctrica es suministrada por las líneas de alta tensión a las subestaciones eléctricas de rectificación, en puntos determinados situados a lo largo de la línea férrea. En dichos puntos, la energía eléctrica es transformada y acondicionada convenientemente para ser entregada al sistema que permitirá la toma de energía que habrá de alimentar a los motores eléctricos de tracción. Las características de este sistema de captación de corriente, y la variabilidad de la posición y velocidad que experimenta el tren durante su circulación constituye el problema fundamental de la electrificación ferroviaria. Los sistemas de captación de corriente, a cargo del proceso de transporte de la energía eléctrica desde las subestaciones rectificadoras hasta los vehículos para transformarla en energía mecánica, pueden efectuarse de la siguiente forma: Red aérea. Tercer riel. La red aérea está formada por una serie de hilos y cables que se reparten el cometido de la conducción eléctrica y la propia suspensión, pudiendo incluso tener los dos cometidos simultáneos. Su objetivo es mantener paralelo al plano de rodadura media de la vía el hilo de contacto, que constituye el elemento final de captación de corriente por roce del pantógrafo. La distancia a la cual se encuentra el hilo de contacto respecto a la vía puede variar producto de puntos singulares como: pasos a nivel, pasos superiores, puentes o túneles; sin embargo las transiciones se deben efectuar con las debidas pendientes, a fin de evitar el despegue del pantógrafo o una indebida presión de éste, por lo cual se deberá tener en cuenta la posible velocidad a su paso. El hilo de contacto se dispone: en recta formando un zig-zag, para un desgaste homogéneo del frotador del pantógrafo, y en curva de manera secante a ésta, con objeto que siga la curva y no se pierda el debido contacto del hilo con el pantógrafo. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 8 de 27 El efecto de descentramiento del hilo de contacto resultante con respecto al eje de la vía se denomina sistema poligonal. El sistema de tercer riel se caracteriza por tomar la corriente eléctrica de un perfil metálico situado al lado de la vía y paralelo a ella. Dicho perfil, que se encuentra con tensión eléctrica, se protege adecuadamente para evitar accidentes. Este sistema no es usado en EFE, ni tampoco comúnmente en aplicaciones ferroviarias, sino en aplicaciones de sistemas de metro ligero. En la presenta norma técnica se aplica el sistema de red aérea, el cual es el utilizado en EFE. 5.2 CLASIFICACION DE LA RED AEREA La red aérea se clasifica por el sistema de sustentación utilizado para mantener al hilo de contacto paralelo a la vía. 5.2.1 Suspensión directa. Este sistema es utilizado en bajas velocidades (< 50 km/h), principalmente en sistema de tranvías, en el cual el hilo de contacto es suspendido directamente de los apoyos. Este sistema se denomina Trolley. Suspensión Directa Apoyos Hilo de contacto Se incluye dentro de esta clasificación el sistema de suspensión con mensajero reducido, el cual es una variación del anterior que mejora las condiciones mecánicas por un apoyo indirecto del hilo de contacto. Este sistema es usado en algunos ferrocarriles para velocidades menores de 80 km/h. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 9 de 27 Suspensión con mensajero reducido Apoyo Mensajero reducido Hilo de contacto Cota de riel 5.2.2 Suspensión por catenaria. En este sistema se utiliza un cable sustentador o mensajero que forma una catenaria el cual sostiene al hilo de contacto por medio de suspensores, de distintas longitudes, proyectados de tal forma que el hilo se mantenga prácticamente paralelo a la vía, sin que intervenga la flecha asumida por el cable sustentador o mensajero. Base Matemática Ecuación de la catenaria: h y= ( x/h e -x/h + e ) 2 en la que h = T/P, siendo T la tensión en kg en el punto más bajo del conductor, y P la carga por metro de hilo (peso y sobrecarga). Desarrollando en serie la ecuación anterior se tendrá: x2 y= h ( 1+ x4 - 2h2 + ....... 4h4 ) En general T es cercano a mil veces mayor que P, con lo cual los términos que contienen potencias mayores e iguales a 4 para h en el denominador pueden despreciarse sin cometer un error relevante. Con esto la ecuación puede aproximarse a x2 y= h 1+ 2h2 ( EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 ) GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 10 de 27 reemplazando h se obtiene: Px2 T y= + P 2T lo que corresponde a una ecuación de parábola más un término constante. Considerando los parámetros de la catenaria indicados en la figura y tomando el punto D por origen de coordenadas, se tendrá: a T1 f D h T H y x Parámetros de la parábola P . y= x2 . 2 T Para x = a / 2 se obtendrá la flecha f, cuyo valor será: P.a2 f= 8 .T La longitud de la curva será: 8.f2 L=a+ = a+ . 3 a EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 a3.P2 24 . T 2 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 11 de 27 Las tensiones T y T1 se relacionan por la expresión: T1 – T = P . f Generalmente en las redes aéreas, la flecha es inferior al 2% de la longitud del vano (a), con lo cual el factor P . f puede despreciarse sin asignar un error importante. Con esto se considera que T = T1, es decir la tensión se mantiene constante en cada punto de la curva y ésta es igual a la tensión en el punto más bajo, para el cual la flecha es máxima. Las variaciones de temperatura influyen en la longitud del cable y, por ende, en la flecha correspondiente y también en la tensión. Un aumento de temperatura aumenta la longitud, aumentando la flecha y disminuyendo la tensión. Por el contrario, una disminución de la temperatura se reduce la flecha y aumenta la tensión. La configuración básica de la red aérea con catenaria es la siguiente: Eje del Poste Cable Mensajero Suspensor Eje del Poste Abertura Hilo(s) de contacto Cota de riel VANO ENTRE POSTES Composición de la Catenaria EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA Empresa de los Ferrocarriles del Estado PÁG. N° 12 de 27 Acciones sobre la Catenaria Presión del viento: - La presión del viento sobre el cable mensajero se expresa por la fórmula: P = 0,005 . V 2 . I . d Siendo: P V I d = Presión, en kg/m2. = Velocidad del viento, en km/h. = Longitud, en m. = Diámetro, en m. - La presión del viento sobre un hilo de contacto, por la presencia de las ranuras del mismo se expresa por la formula: P = 1,3 . 0,005 . V 2 . I . d - La presión del viento sobre dos hilos de contacto, por la existencia del traslapo al estar suspendidos alternadamente se expresa por la formula: P = 1,7 . 1,3 . 0,005 . V 2 . I . d Presión de nieve o hielo: - La presión de nieve o hielo sobre el mensajero se adopta de acuerdo a la tabla siguiente: Altitud m 0 a 500 Peso en kg/m 0 500 a 1.000 180 . √ d 1.000 o más 360 . √ d Siendo d el diámetro del conductor en mm. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 13 de 27 - La presión de nieve o hielo sobre hilo de contacto no se considera por cuanto se concentra en el mensajero. Situaciones especiales que requieran el cálculo de este efecto deberán ser claramente justificadas. Tipos de redes aéreas Las redes aéreas con suspensión por catenaria se clasifican en función de la velocidad de acuerdo a los siguientes tipos usados más comúnmente en los ferrocarriles: T Vmáxima 2 ton 100 km/h 3,6 ton 160 km/h 2 ton 200 km/h 5,5 ton ≥ 250 km/h CATENARIA SIMPLE CATENARIA SIMPLE EXTRATENSA CATENARIA SIMPLE MODIFICADA EN "Y" CATENARIA COMPUESTA EXTRATENSA Tipos de Catenaria 5.2.3 Suspensión rígida. Utilizada principalmente en puntos singulares como túneles con poco espacio disponible para instalación de una catenaria convencional. En este caso el hilo de contacto es sostenido en forma continua por un perfil EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 14 de 27 rígido de aleación de aluminio el cual se apoya en forma convenientemente espaciada mediante apoyos aislados montados en la estructura. Su uso se ha destinado principalmente a túneles. 6. REQUISITOS MINIMOS 6.1 ASPECTOS GENERALES 6.1.1 RESISTIVIDAD La resistividad a considerar para el cobre electrolítico a 40°C utilizado en electrificación es de 18,8 Ω/km . mm2, con lo que la resistencia por kilómetro de una línea en corriente continua será: 18,8 Rt = Ω/km S Siendo S = sección equivalente en cobre en mm2. La resistividad de los cables de aluminio-acero, usados eventualmente, es del orden de 28 Ω/km.mm2. Para el acero de los rieles, que se utiliza como retorno de la corriente eléctrica, la resistividad puede considerarse de 190 Ω/km . mm2, con lo que la resistencia por kilómetro para una vía (dos rieles) será: 190 Rv = 0,74 = 2 .S Ω/km Priel Siendo Priel = peso lineal del riel en kg/m. Lo anterior es aplicable para riel soldado. En caso de rieles sin soldar, la resistencia obtenida aumenta en un 25%, como consecuencia de las conexiones longitudinales. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA Empresa de los Ferrocarriles del Estado PÁG. N° 15 de 27 6.1.2 CONDICIONES AMBIENTALES b) Temperaturas Media : 12 °C Máxima : 50 °C Mínima : -5 °C : 70% Máxima de ráfagas : 120 km/h De cálculo mecánico : 90 km/h c) Humedad media anual d) Velocidad del viento 6.1.3 6.1.4 TENSIONES DE OPERACION DEL SISTEMA a) Nominal : 3.000 V cc b) Máxima : 3.300 V cc c) Mínima : 2.300 V cc VELOCIDADES Las velocidades máximas teóricas de circulación de los trenes con buena captación de corriente: EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 a) Plena vía y línea principal en estaciones : 140 km/h b) Patios, bajo redes aéreas con aislador de sección : 40 km/h GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 16 de 27 6.2 CARACTERISTICAS DE LA RED AEREA DE EFE FUNCION CONDUCTORES I. Vía Simple Principal 1 Mensajero Cu 300 MCM 2 Hilo Contacto 4/0 AWG II. Vía Doble Principal 2 x Vía Simple Principal III. Vía Principal en Estaciones Idem Vía principal IV. Vía Secundaria en Estaciones 1 Mensajero Acero o Cu 1 Hilo Contacto 4/0 AWG SECCION mm2 1 x 152 = 152 2 x 107 = 214 366 Idem Vía Simple 6.3 RED AEREA EN VIA PRINCIPAL La red aérea en vía principal será construida de acuerdo a los siguientes parámetros: 6.3.1 La red aérea principal será del tipo poligonal y de configuración simple extratensa, es decir, constituida por un cable mensajero y dos hilos de contacto. Los hilos de contacto se mantienen totalmente horizontales por medio de alambres o cables trenzados de cobre, suspendidos desde el mensajero, denominados “suspensores”. 6.3.2 La abertura máxima en los apoyos entre mensajero e hilo de contacto dependerá del módulo a utilizar, siendo de 1,70 m para módulo de 6 metros y 1,15 o 1,05 para módulo de 5 metros. 6.3.3 En condiciones de plena vía y sin restricciones de gálibo, la altura nominal del hilo de contacto sobre el riel será de 6,0 ± 0,2 m con respecto a la cota del riel. En las transiciones de altura del hilo de contacto, la correspondiente pendiente máxima no superará el 3‰ (tres por mil). 6.3.4 Se compensarán tanto el mensajero como los hilos de contacto mediante equipos de regulación automática de contrapesos, en distancias de hasta 1.500 m y se montará un anclaje a la mitad del tramo de catenaria compensada. La tensión del cable mensajero será de 1.600 kgf y de los hilos de contacto 900 kgf. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 17 de 27 6.3.5 La red aérea será sostenida mediante triángulos articulados compuestos por tubos de acero galvanizado, soportados por postes de hormigón armado, metálicos o torrecillas metálicas montadas en pórticos metálicos. 6.3.6 La separación entre postes se establece en módulos de 6 y 5 metros, correspondiendo para 6 m en tangente al valor máximo de 72 m y para 5 m en tangente al valor máximo de 60 m y en curva, para ambos casos, una distancia que permita que la cuerda máxima que forma el hilo de contacto con el eje del pantógrafo en el centro del vano, tenga una flecha no superior a 0,20 m. Las transiciones entre vanos consecutivos no tendrán diferencias superiores a dos veces el módulo. 6.3.7 Para el caso de postes metálicos, deberá instalarse un sistema de protección a tierra. 6.3.8 Se montarán seccionamientos eléctricos de láminas de aire (espacios de aire), a ambos extremos de cada estación o en puntos singulares por necesidad de la explotación, con la finalidad de poder independizar zonas de plenas vías o estaciones. Estos seccionamientos estarán comandados a través de seccionadores de cuernos, de apertura bajo carga, de una intensidad mínima de 2.000 A. 6.3.9 Las desviaciones tangenciales serán atendidas por catenarias independientes cuyas suspensiones se instalarán en el centro teórico de intersección de los ejes de pantógrafo. Las conexiones de continuidad eléctrica se efectuarán entre los hilos de contacto y entre los mensajeros. 6.3.10 En los enlaces o traspasos de vías se instalarán aisladores de sección en mensajero e hilos de contacto, que permitan separar eléctricamente las vías. 6.3.11 Las suspensiones serán del tipo triángulo articulado para vía compensada, con aisladores de vitroresina recubiertos por P.T.F.E. o cualquiera que la reemplace siempre que sea de iguales o superiores características técnicas. 6.3.12 En los puntos de suspensión donde concurran dos o más catenarias (como en deflexiones tangenciales, espacios de aire o centros de contrapeso) deberá disponerse de un triángulo por cada una de ellas, generándose así triángulos dobles y triples. 6.3.13 La unión mecánica entre los triángulos y los hilos de contacto se efectuará mediante centradores independientes, que permitan un contacto homogéneo de los pantógrafos con cada hilo de contacto. 6.3.14 Se rotularán los postes para indicar el kilómetro al cual pertenece además del número de identificación dentro de ese kilómetro. El orden de numeración de los postes será creciente de norte a sur para línea central sur y en ramales será creciente desde la estación origen del ramal en la línea central. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 18 de 27 6.4 COMPOSICION DE LA RED AÉREA La red aérea será constituida por un cable mensajero, dos hilos de contacto y suspensores articulados o equipotenciales. 6.4.1 Mensajero: El cable mensajero será de cobre electrolítico de tenor mínimo 99,9%, sección transversal de 152 mm2 (300 MCM), con 19 hebras, diámetro nominal 15,95 mm y carga de ruptura a la tracción de 5.765 kg. 6.4.2 Hilo de Contacto: El hilo de contacto será de cobre electrolítico, sección nominal de 107 mm2 (4/0 AWG), sección transversal redonda y ranurada y carga de ruptura a la tracción de 34,5 daN/mm2. 6.4.3 Suspensores: Los suspensores son fabricados con alambre de cobre N° 3 AWG deberán ser del tipo articulado, los que permiten una mayor flexibilidad de la red aérea. Si son fabricados con cable trenzado de cobre de sección 25 mm2, las prensas de unión con el hilo de contacto y el mensajero, deberán ser colocadas al suspensor a compresión. Este tipo de suspensor evita la instalación de conexiones equipotenciales, por lo que se denominan “suspensores equipotenciales”. Los suspensores serán uniformemente y alternadamente distribuidos a lo largo de uno y otro hilo de contacto, de modo que la distancia de entre dos suspensores consecutivos en un mismo hilo sea 6 m. 6.5 ABERTURA DE LA RED AEREA Distancia del hilo contacto al mensajero en el punto de fijación de éste: Catenaria en vía principal : 1,70 m para módulo de 6 metros y vano máximo de 72 metros 1,15 m y 1,05 m para módulo 5 metros y vano máximo de 60 metros. Catenaria en túnel EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 : Deberá efectuarse un estudio para cada caso específico. GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 19 de 27 6.6 ALTURA DE LOS CONDUCTORES Altura del hilo de contacto sobre la línea de rodado: Catenaria en vía principal : 6,00 m Catenaria en estaciones : 6,00 m Obras de arte (mínimo) : 4,80 m Separación de cables energizados: Suma de las flechas + 0,150 m 6.7 TENSIONAMIENTO MECANICO 6.7.1 Para efectos de compensar las variaciones que se producen en la longitud y flecha por efecto de las variaciones de temperatura, los conductores son tensionados a través de un sistema compuesto de un polipasto de relación 1 : 5 y contrapesos, denominado “equipo tensor”. 6.7.2 El equipo tensor mantiene la tensión mecánica constante, en una faja de variación de temperatura, disponiendo todavía de un margen de desplazamiento para compensar efectos secundarios de alargamientos de los conductores y tolerancias de montajes. 6.7.3 Los equipos tensores a lo largo de la vía constituyen un punto de regulación automática de la tensión mecánica de los conductores de la red aérea. El tensionamiento proviene de un conjunto de bloques de mineral de fierro recubierto por hormigón, denominados “contrapesos”. 6.7.4 Para garantizar un desplazamiento de los contrapesos estrictamente vertical, el equipo tensor está provisto de un tubo guía. 6.7.5 El polipasto deberá satisfacer los siguientes requisitos: EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 • Esfuerzo de tracción compatible con cualquier tipo de anclaje. • Poleas de duro aluminio fundido montadas en rodamientos sellados. • Piola de acero inoxidable. • Características técnicas GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 20 de 27 Cantidad de poleas : 5 Carga de ruptura : 12.000 kgf Carga máxima de trabajo : 4.000 kgf Carrera : 1.300 mm Para proyectos de nuevas electrificaciones, pueden usarse sistemas que permitan cumplir la misma función y que sean diferentes al descrito, cuyo uso esté demostrado de ser exitoso. 6.8 TRIANGULOS DE SUSPENSION 6.8.1 La suspensión de la red aérea es concebida con el doble objetivo de posibilitar el libre desplazamiento de los conductores provocado por la variación de su temperatura y también de su fijación en el sentido perpendicular a la vía. 6.8.2 Esta última condición es importante puesto que así se posibilitará el tráfico de trenes con pantógrafo activo aun en condiciones extremas, de fuerte viento. 6.8.3 Estas condiciones son atendidas utilizando un mecanismo articulado, aislado y giratorio en sus puntos de fijación en el respectivo soporte, denominado “ triángulo de suspensión”. 6.8.4 De esta manera la sustentación de la red aérea se efectúa mediante un brazo tubular inclinado orientable, con aislación próxima al punto de articulación y fijo al poste por medio de un puntal regulable, en caso de postación interior a una curva de radio menor a 405 metros, o un tirante para curvas de radio mayor a 405 metros. Este puntal o tirante es de largo regulable regulable, igualmente aislado. 6.8.5 Por otra parte, para la fijación lateral de los hilos de contacto se adiciona otro elemento tubular articulado en disposición horizontal, denominado “balancín”, provisto de dos bastones centradores, uno para cada hilo de contacto, que trabajan exclusivamente traccionados (registro). 6.8.6 Los montajes de redes aéreas regularizadas convergentes son concebidos con independencia mecánica total. 6.8.7 El mensajero deberá ser instalado en el mismo plano vertical que pasa por el medio de los hilos de contacto. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado 6.8.8 NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 21 de 27 En vías paralelas, los postes serán siempre instalados frente a frente, en una misma sección transversal, debiendo seleccionarse el zig-zag con el fin de evitar que en una misma sección transversal coexistan triángulos de suspensión con balancines en compresión instalados frente a frente. Esta medida facilitará los trabajos de mantenimiento. 6.9 INSTALACION DE ESTRUCTURAS DE APOYOS 6.9.1 Los postes utilizados para sustentación de la red aérea, son preferentemente de hormigón armado, pudiendo ser también de tipo metálico. 6.9.2 El tipo de fundación definido por el proyecto, así como el método de implantación a ser escogido, es en función de la calidad del terreno y de los esfuerzos solicitantes. 6.9.3 Los postes de la red aérea, cuando están fundados en las bases tipo, deberán ser capaces de soportar íntegramente las cargas de proyecto, no siendo necesaria estabilización transversal mediante tirantes. Se acepta estabilización en el sentido longitudinal mediante tirante, sólo cuando el poste sea utilizado como terminal de anclaje aéreo. 6.9.4 Los postes de la red aérea, podrán ser fundados directamente en el terreno o en bases de fundación de hormigón. La forma de estas bases podrá ser cilíndrica o de bloque de fundación. 6.9.5 El método de fundación de postes directamente en el suelo, podrá ser utilizado exclusivamente para postes de hormigón armado, en terreno consistente y en recta, equipados con montajes simples que atiendan una vía. 6.9.6 En caso de terrenos no consistentes, con presencia de napa de agua superficial, la fundación directa en el terreno no podrá ser utilizada. 6.9.7 Los postes serán rotulados para identificación en los planos de instalaciones de red aérea, con indicación del kilómetro de la vía a la cual pertenecen y el número correlativo que le corresponde dentro de ese kilómetro. 6.10 SEPARACION ENTRE POSTES DE APOYO La separación entre postes de apoyo se realiza de acuerdo al radio de curva de la vía férrea y al módulo considerado como base para los cálculos, según la siguiente tabla: EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA Empresa de los Ferrocarriles del Estado Módulo de 6 m PÁG. N° 22 de 27 Módulo de 5 m RADIO R (m) VANO (m) RADIO R (m) VANO (m) R > 1.620 72 R > 1.000 60 1.360 < R ≤ 1.620 66 840 < R ≤ 1.000 55 1.120 < R ≤ 1.360 60 694 < R ≤ 840 50 910 < R ≤ 1.120 54 563 < R ≤ 694 45 720 < R ≤ 910 48 444 < R ≤ 563 40 550 < R ≤ 720 42 340 < R ≤ 444 35 405 < R ≤ 550 36 250 < R ≤ 340 30 280 < R ≤ 405 30 174 < R ≤ 250 25 6.11 DISTANCIA DE IMPLANTACION DE POSTES 6.11.1 La distancia de implantación de postes “i”, se refiere a la separación entre la cara externa del poste y la cara más externa del riel más próximo, debiéndose respetar los siguientes mínimos: Recta Curva i = 1,60 m i = 1,60 m + 3 veces el peralte de la vía 6.11.2 En caso de instalación de un poste en la entrevía, ésta deberá tener como mínimo 5,50 m. 6.11.3 En los sectores donde no haya problema de ancho de faja vía, los postes se instalarán a una distancia de 3,10 m entre el eje del poste y el eje de la vía, sea en recta o en curva. 6.12 SECCIONAMIENTOS 6.12.1 Las redes aéreas de plena vía y principal de estaciones están constituidas por una serie de tramos mecánicamente independientes entre sí, donde los EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 23 de 27 extremos de dos tramos contiguos se traslapan en tres vanos consecutivos (overlap) y sus partes comunes constituyen un “seccionamiento”. 6.12.2 Cuando en un seccionamiento las redes aéreas paralelas permanecen aisladas sólo por la separación existente en las partes traslapadas, que es de 40 cm, se designa este montaje como “espacio de aire” y en el caso que ambas partes, por razones de continuidad, son conectadas eléctricamente se denomina “centro de contrapeso”. 6.12.3 La distancia máxima en vía corriente entre anclajes extremos de un tramo de red aérea es de 1.500 m con un punto fijo en la parte central. 6.12.4 Con el propósito de compatibilizar esta distribución con la instalación de equipamiento tensor para autotensionamiento de los conductores, la distancia máxima entre ejes de dos seccionamientos contiguos deberá ser aproximadamente 1.200 m. 6.12.5 Los espacios de aire deben ser instalados en ambos extremos de la estación, protegidos por las señales de entrada, esto es, entre la señal y el cambio puntero. Se instalarán en otros sectores por, motivos operacionales, sólo previo estudio acabado del caso. 6.12.6 Los espacios de aire y seccionamientos mecánicos requieren como mínimo tres vanos consecutivos para su instalación, en cuanto cuando sea necesario se puede instalar un seccionamiento corto de extensión que varía desde un mínimo de 22 m y un máximo de 42 m. 6.13 CONEXIONES ELECTRICAS 6.13.1 Las conexiones eléctricas entre los cables mensajero y los hilos de contacto deberán ser realizadas cada 120 m y también en los centros de contrapeso y puntos fijos. 6.13.2 En los anclajes de puntos fijos, serán utilizadas cuatro conexiones eléctricas con la doble finalidad de mantener la continuidad eléctrica y de trabar mecánicamente los hilos de contacto al mensajero a fin de impedir su desplazamiento. 6.13.3 En los espacios de aire, las conexiones de alimentación deberán instalarse en el poste eje del seccionamiento. 6.13.4 En las estaciones se instalarán, en la viga del pórtico rígido ubicado frente al portal de 3 kV, puentes alimentadores, con cable de cobre de 600 MCM, los que energizan las vías principales y desvíos de las estaciones. 6.13.5 Serán empleados los siguientes cables de temple blando, para ejecución de las conexiones eléctricas: EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 24 de 27 • Equipotenciales Cu 4/0 AWG – 61 hebras • Alimentador (estaciones) Al 795 o 950 MCM • Negativo 2 x 1.000 MCM 1 kV • Conexiones de alimentación 300 MCM – 91 hebras 6.13.6 Las conexiones eléctricas en ningún caso deberán impedir el libre desplazamiento de la red aérea. 6.14 PORTAL DE 3 KV 6.14.1 A fin de dar continuidad eléctrica a la red aérea de la vía principal y alimentar las vías de las estaciones, se instalan en estas últimas, portales de seccionamiento de 3 kV. 6.14.2 El portal de 3 kV puede consistir en una estructura metálica enrejada, donde están instalados los seccionadores y sus respectivos mecanismos de accionamiento. 6.14.3 En los sectores de simple vía, el portal de 3 kV puede estar constituido por dos postes de hormigón armado y dos vigas metálicas horizontales. 6.15 INTERFACES 6.15.1 GENERAL Se denomina interface a los lugares de convergencia de dos o más redes aéreas en una sola vía. Las interfaces se realizan mediante el traslado paralelo de dos o más redes aéreas, cuidando que no más de dos de ellas queden en contacto eléctrico simultáneo con el pantógrafo. La continuidad del contacto eléctrico con variación suave de fuerza de contacto que el pantógrafo ejerce sobre los hilos de contacto, es asegurada por la existencia de la zona común, esto es la extensión donde el pantógrafo toca los hilos de contacto de las redes aéreas traslapadas paralelamente. Los principales tipo de interface que contempla la red aérea regularizada son descritos a continuación. 6.15.2 DEFLEXION TANGENCIAL La interface de redes aéreas de desvíos y de enlaces con las redes aéreas que atienden vías principales, será realizada de forma tangencial, es decir, EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 25 de 27 las redes aéreas de las zonas de los desviadores de vías se desarrollan paralelamente sin cruzamientos en el plano de contacto. Este montaje típico de interface denominado “deflexión tangencial” posibilita la electrificación de desvíos y enlaces, con montajes de independencia mecánica total. Se debe cuidar que el zig-zag sea ejecutado de manera tal que el punto donde el pantógrafo deja de tocar simultáneamente las redes aéreas esté lo más alejado posible del centro del desviador. Para que en una deflexión tangencial el tren circule libremente por la vía principal en la zona de convergencia de las redes aéreas convergentes se instalarán 50 o 60 mm por encima de la red regularizada. La adopción de este tipo de montaje elimina la posibilidad de enredos de pantógrafos, cuando el tren circula a alta velocidad por la vía principal. 6.15.3 CRUZAMIENTO En las vías secundarias de patios y desvíos de estacionamiento, que no son regularizadas, las interfaces podrán ser realizadas cruzando los conductores en un mismo plano. Los hilos de contacto en un cruzamiento de líneas ancladas, se mantienen nivelados mediante el empleo de una traba del mismo material denominada “deflector”. 6.16 DESCENTRAMIENTO DEL HILO DE CONTACTO La red aérea se construye con un descentramiento en los apoyos (triángulos) con respecto al eje del pantógrafo que se denomina “zig-zag”. Este descentramiento o zig-zag tiene la finalidad que el desgaste de las planchuelas de los pantógrafos sea uniforme a través de toda la zona útil de éstos. Los valores para el zig-zag son los siguientes: • En tangente = + ó - 0,20 m -20 -20 +20 EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado • En curvas = NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 26 de 27 + ó - 0,25 m -25 -25 +25 +25 6.17 PROTECCIONES AISLADAS 6.17.1 Las condiciones que la red aérea deberá atender en las obras de trasposición de la vía férrea, son en función de su altura libre y del gálibo de la obra. 6.17.2 En el caso de viaductos y pasarelas de altura libre reducida, la postación de la red aérea debe ser adecuada de modo que este obstáculo se encuentre en el medio del vano. 6.17.3 Esto será posible en general, efectuando una adecuada transición de alturas y rebaje de la altura del plano de contacto dentro de los límites especificados. 6.17.4 Los túneles requieren de un estudio en particular para cada caso, puesto que ellos, en general, son de altura libre ligeramente superior a la mínima altura absoluta. 6.18 TIERRA DE PROTECCION Con el fin de proteger las instalaciones de la red aérea de posibles descargas atmosféricas en los postes metálicos, éstos deben protegerse mediante conexión a tierra. Para el caso de varios postes metálicos consecutivos puede usarse un cable guarda de protección de acero de 72 mm2 mínimo de sección y con puestas a tierra cada 250 m. Dependiente de la resistencia del terreno, la puesta a tierra de postes metálicos constará de uno o más electrodos, para conseguir una resistencia menor de 15 Ω. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01 EFE Empresa de los Ferrocarriles del Estado NORMA TECNICA FERROVIARIA RED AEREA PÁG. N° 27 de 27 7. INFORMES, REGISTROS Y ARCHIVOS Las unidades responsables del mantenimiento de las instalaciones deben mantener un archivo de todos los planos de las instalaciones de red aérea de su jurisdicción. Dichos planos deben estar aprobados por la Gerencia de Ingeniería quien mantendrá una copia actualizada de los mismos en el Centro de Documentación Técnica. Cualquier modificación al sistema debe ser aprobado previamente por la Gerencia de Ingeniería sobre la base de un proyecto elaborado para efectuar dicha modificación. Cualquier modificación en los planos, producto de una corrección a causa de revisiones en terreno, debe informarse a la Gerencia de Ingeniería. La aprobaciones de la Gerencia de Ingeniería son válidas sólo si existe un documento en ese tenor firmado por el Gerente. 8. REFERENCIAS Las referencias y normas complementarias consideradas para la elaboración de este documento son las que se indican a continuación. EFE-NTF-31-004 Norma técnica: Cables de acero galvanizado para mensajeros y anclajes. EFE-NTF-31-016 Norma técnica: Fundación y colocación de postes. GE-LC060-006 Especificación Técnica: Hilos y cables de cobre para red aérea. GE-LC060-007 Especificación Técnica: Hilo de contacto. GE-LC060-008 Especificación Técnica: Aisladores sintéticos para red aérea. GE-LC060-014 Especificación Técnica: Postes de hormigón armado. 9. VIGENCIA Esta norma técnica entrará en vigencia desde la fecha de aprobación y publicación hasta su eventual reemplazo que cumplirá las exigencias establecidas en el Reglamento EFE-RGF-09-001: Elaboración y Designación de Documentos de Ingeniería. EFE-NTF-31-001 Pág. Versión 00 GERENCIA DE INGENIERIA Fecha edición 26/09/01
