Pres Sem Ferrocarriles USB 2008 (GSIEP-REIEEE)

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR

Seminario de nuevasSeminario de nuevasSeminario de nuevas Seminario de nuevas Tecnologías en Ferrocarriles Tecnologías en Ferrocarriles gg

y Tracción Eléctricay Tracción EléctricaUSB USB –– CARACAS CARACAS –– 20082008

Profesor Gaston PesseProfesor Gaston PesseProfesor Gaston PesseProfesor Gaston Pesse

¿POR QUÉ EL TRASPORTE EN¿POR QUÉ EL TRASPORTE EN¿POR QUÉ EL TRASPORTE EN¿POR QUÉ EL TRASPORTE ENFERROCARRIL?FERROCARRIL?

VENTAJASVENTAJAS

EsEs elel mediomedio terrestreterrestre masmas eficienteeficiente enen cuantocuanto aaenergíaenergía porpor Ton/KmTon/Km oo porpor pasajero/Kmpasajero/Kmenergíaenergía porpor Ton/KmTon/Km oo porpor pasajero/Kmpasajero/Km

EsEs pocopoco contaminantecontaminante

UtilizaUtiliza menormenor derechoderecho dede víavía

LL d iód ió d ld l iiLaLa duraciónduración deldel equipoequipo eses mayormayor yy susumantenimientomantenimiento másmás económicoeconómico

COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS DE TRACCIÓN

Clase genérica

Privado Público ciudad Transp. semi rápido

Transporte rápido

Modo Auto en Auto en Bus Tranvía Bus semi- Tranvía ligero

Metro Suburbano

Características Unidad ciudad autopista RB SCR rápido SRB

LRT RRT RGR

Capacidad del vehículo

esp/veh 1,2 a 2 4 a 6 40 a 120 100 a 180 40 a 120 110 a 250 140 a 280 140 a 210

Vehículos/unid transporte

veh/TU 1 1 1 1 a 3 1 1 a 4 1 a 10 1 a 10

Capac.unidad de transporte

esp/TU 1,2 a 2 útil

4 a 6 total 40 a 120 100 a 300 40 a 120 110 a 600 140 a 2000 140 a 1800

Velocidad km/h 40 a 80 80 a 90 40 a 80 60 a 70 70 a 90 60 a 100 80 a 100 80 a 130

Frecuencia UT/h 600 a 800 1500 a 60 a 120 60 a 120 60 a 90 40 a 90 20 a 40 10 a 30Frecuencia máxima

UT/h 600 a 800 1500 a 2000

60 a 120 60 a 120 60 a 90 40 a 90 20 a 40 10 a 30

Capacidad de la línea

esp/h 720 a 1050

1800 a 2600

2400 a 8000

4000 a 15000

4000 a 8000

6000 a 20000

10000 a 40000

8000 a 35000

Veloc. de operac. normal

km/h 20 a 50 60 a 90 15 a 25 12 a 20 20 a 40 20 a 45 25 a 60 40 a 70

Veloc. de oper. a km/h 10 a 30 20 a 60 6 a 15 5 a 13 15 a 30 15 a 40 24 a 55 38 a 65pcapac. Capacidad Productiva

esp/h*km/hora

10 a 25 50 a 120 20 a 90 30 a 150 75 a 200 120 a 600 400 a 1800 500 a 2000

Ancho de una vía m 3,00 a 3,65

3,65 a 3,75

3,00 a 3,65

3,00 a 3,50

3,65 a 3,75 3,40 a 3,75 3,70 a 4,30 4,00 a 4,75

Control del manual/ man/vis man/vis man/vis man/vis man/vis man/auto/ man/auto/ vehículo visual señal señal señalDisponibilidad baja/medi

a media/alt

a baja/medi

a baja/medi

a alta alta muy alta muy alta

Seguridad baja baja/media

media media alta alta muy alta muy alta

Espaciamiento de t i

200 a 500 250 a 500 350 a 800 350 a 800 500 a 2000 1200 a 4500estaciones 4500

Costo inversión con dos vías

Miles US$/km*

0,47 a 4,47

4,47 a 35,2

0,23 a 0,94

2,35 a 4,69

7,00 a 21,1 8,22 a 28,17

18,78 a 58,70

23,47 a 58,69

COMENTARIOS ACERCA DE COSTOSCOMENTARIOS ACERCA DE COSTOS

La tracción eléctrica es mas económica si el volumen de d b t t ltcarga que se debe transportar es alto ya que se

prorratean los costos fijos de SE y catenaria.Los costos de operación son mas reducidos si la penergía eléctrica y el petróleo diesel se consideran a costos reales.El t i i t d l i lé t i b t tEl mantenimiento del equipo eléctrico es bastante menor que el diesel, por personal y repuestosLa vida útil del equipo eléctrico es por lo menos un q p p160% de la del equipo diesel

-8

COMPARACIÓN COSTOS ENTRECOMPARACIÓN COSTOS ENTRETRACCIÓN ELÉCTRICA Y DIESELTRACCIÓN ELÉCTRICA Y DIESEL ELÉCTRICAELÉCTRICATRACCIÓN ELÉCTRICA Y DIESELTRACCIÓN ELÉCTRICA Y DIESEL--ELÉCTRICAELÉCTRICA

160

80100120140160

GÍ

20406080 ENERGÍA

OPERACIÓNMANTENIMIENTO

0

TRIC

A

DIE

SEL

MANT. S/E y CATTOTAL

ELEC

D

-7

ALGUNAS CONSIDERACIONES ALGUNAS CONSIDERACIONES RESPECTO A ALTERNATIVAS DE RESPECTO A ALTERNATIVAS DE

TRASPORTETRASPORTETRASPORTETRASPORTELosLos SistemasSistemas FerroviariosFerroviarios debendeben planificarseplanificarse comocomo RedesRedesNacionalesNacionales

LosLos costoscostos comparativoscomparativos entreentre sistemassistemas vialesviales yyferroviariosferroviarios debendeben incluirincluir loslos costoscostos totalestotales dede laslas obrasobrascivilesciviles ee infraestructurainfraestructuracivilesciviles ee infraestructurainfraestructura..

LaLa operaciónoperación yy mantenimientomantenimiento debedebe incluirincluir todostodos loslosprocesosprocesos involucradosinvolucradospp

ElEl sistemasistema ferroviarioferroviario dede personaspersonas requiererequiere cambiocambio dedemodomodo enen sussus terminalesterminales (Metro,(Metro, Buses,Buses, Automóviles)Automóviles)

ElEl transportetransporte ferroviarioferroviario dede mercancíasmercancías sese realizarealiza enen“containers”“containers” concon instalacionesinstalaciones dede transbordotransbordo terminalesterminales

Breve Historia de la tecnología enBreve Historia de la tecnología enBreve Historia de la tecnología en Breve Historia de la tecnología en Tracción EléctricaTracción Eléctrica

• 1879 Primera locomotora eléctrica Siemens Halske, Potencia de 2Kw a 150 V cc

• 1920 Locomotoras de 3000 V CC. 1000 Kw 120 kmh

• 1930 Locomotoras de CA 10 Kv Motores de conmutador

• 1950 Locomotoras CA a 25 Kv con transformador y Rectificador de IgnitronesMotores CC de 1500 VMotores CC de 1500 V

1960 Locomotoras y Metros controlados con Electrónica de Potencia. Uso masivode Tiristoresde Tiristores

• 1970 Utilización de Motores de Inducción para la tracción de locomotoras, Suburbanos y Metros

1980 Utili ió i d l l t ó i l C t l1980 Utilización masiva de la electrónica para el Control ySeñalización

1990 Utilización de técnicas PWM. Motores Sincrónicos

Tipos de FerrocarrilTipos de Ferrocarril

FerrocarrilFerrocarril tipotipo METROMETRO

FerrocarrilFerrocarril LocalLocal oo InterurbanoInterurbano

FerrocarrilFerrocarril dede LargaLarga DistanciaDistancia

FerrocarrilFerrocarril dede AltaAlta VelocidadVelocidad

FerrocarrilFerrocarril dede CargaCarga EspecíficaEspecíficaFerrocarrilFerrocarril dede CargaCarga EspecíficaEspecífica

Sistema de MetroSistema de Metro

Ferrocarril Alta VelocidadFerrocarril Alta Velocidad

Ferrocarril SARVAL 250 KmhFerrocarril SARVAL 250 Kmh

Tren de ContenedoresTren de Contenedores

Con plataformas de precarga rápida y carros planos 2 pisosCon plataformas de precarga rápida y carros planos 2 pisos

Tren MetaleroTren Metalero

Mineral de Hierro Carros de 120 Ton 33 Ton/eje

Sub Sistemas de un FERROCARRILSub Sistemas de un FERROCARRIL

VÍAVÍAComprendeComprende laslas ObrasObras CivilesCiviles (Terraplenes,(Terraplenes, Viaductos,Viaductos,

Túneles,Túneles, Estaciones,Estaciones, Patios)Patios) queque lele dandan soportesoporte aa lalavíavía férreaférrea (( 6060--7575%% CostoCosto Total)Total)víavía férreaférrea (( 6060--7575%% CostoCosto Total)Total)

VíaVía FérreaFérrea.. SistemaSistema dede rieles,rieles, Cambiavías,Cambiavías, CrucesCruces

RESTRICCIONESRESTRICCIONES ALAL TRAZADOTRAZADO::

PendientePendiente << 00..0505 5050//10001000 EsfuerzoEsfuerzo TracciónTracción yyííFrenadoFrenado LímitesLímites dede PotenciaPotencia yy AdherenciaAdherencia

RadioRadio dede laslas curvascurvas >> 10001000mm <=<= velocidadvelocidad

Doble vía sobre durmientes deDoble vía sobre durmientes deDoble vía sobre durmientes de Doble vía sobre durmientes de concretoconcreto


MATERIALMATERIAL RODANTERODANTE

ComprendeComprende laslas Locomotoras,Locomotoras, VagonesVagones dedePasajerosPasajeros CarrosCarros dede CargaCargaPasajeros,Pasajeros, CarrosCarros dede CargaCarga

LocomotorasLocomotoras auxiliares,auxiliares, EquiposEquipos dedeíímantenimientomantenimiento dede lala vía,vía, VagonesVagones yy equipoequipo dede

mantenimientomantenimiento dede laslas CatenariasCatenarias

LOCOMOTORA ELÉCTRICA DE 5600 KwLOCOMOTORA ELÉCTRICA DE 5600 Kw

-9


PATIOSPATIOS YY TALLERESTALLERES

SonSon loslos sitiossitios dondedonde sese estacionaestaciona elel equipoequipo

LosLos TalleresTalleres dondedonde sese realizarealiza elel mantenimientomantenimientoyy lala reparaciónreparación

PATIOSPATIOS DEDE CARGACARGA YY DESCARGADESCARGA

ComprendenComprenden laslas instalacionesinstalaciones parapara lala cargacarga dedematerialesmateriales aa granelgranel oo mediantemediante contenedorescontenedoresgg

Sub Sistemas adicionales de unSub Sistemas adicionales de unSub Sistemas adicionales de un Sub Sistemas adicionales de un Ferrocarril ElectrificadoFerrocarril Electrificado

AlimentaciónAlimentación dede VíaVía porpor CATENARIASCATENARIASC dC d ll d td t dd t tt t llComprendeComprende loslos conductoresconductores dede contacto,contacto, loslos

conductoresconductores dede soportesoporte yy alimentadoresalimentadores dede refuerzorefuerzo eeinterruptoresinterruptores dede víavía yy seccionadoresseccionadores

ComprendeComprende elel sistemasistema dede retornoretorno dede corrientescorrientes porpor lalavíavía férreaférrea yy cablescables dede refuerzorefuerzo

SUBSUB ESTACIONESESTACIONES dede TRACCIÓNTRACCIÓNComprendeComprende lala alimentaciónalimentación primariaprimaria dede energía,energía, loslosComprendeComprende lala alimentaciónalimentación primariaprimaria dede energía,energía, loslos

transformadorestransformadores yy rectificadoresrectificadores (CC)(CC) yy loslos aparatosaparatosdede maniobramaniobra (interruptores(interruptores yy desconectadores)desconectadores)

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE TRACCIÓN ELÉCTRICATRACCIÓN ELÉCTRICA

SISTEMA DESISTEMA DEPOTENCIA

S/E DE TRACCIÓN

CATENARIASEÑALIZACIÓN CONTROL

MOTORES DE ELECTRÓNICA TRANSFORMADOR

-11

MOTORES DETRACCIÓN

ELECTRÓNICADE POTENCIA

TRANSFORMADOR

PantógrafoPantógrafo articulado

CATENARIACATENARIA

Alimentador

Conductor de suspensión

Conductor de contacto

Conductor de suspensión

Aislador 25 Kv

Refuerzo retorno

Conductor de contacto

Relaciones Básicas en unRelaciones Básicas en unRelaciones Básicas en un Relaciones Básicas en un Ferrocarril Electrificado (1)Ferrocarril Electrificado (1)

DINÁMICADINÁMICASegundaSegunda LeyLey dede NewtonNewton

dv/dt=(Fmdv/dt=(Fm--Fr)/MFr)/Mdv/dt=(Fmdv/dt=(Fm Fr)/MFr)/M

dd d/dtd/dt == vv

FmFm == EsfuerzoEsfuerzo dede TracciónTracción (depende(depende dede lala velocidadvelocidad yydeldel control)control) LIMITADOLIMITADO PORPOR ADHERENCIAADHERENCIA

FrFr == ResistenciaResistencia alal rodadorodado (( FrFr (v,(v, vv22,, radioradio dede curvacurva yypendiente))pendiente))

Curvas de Tracción y Frenado deCurvas de Tracción y Frenado deCurvas de Tracción y Frenado de Curvas de Tracción y Frenado de una Locomotora de 6000Kwuna Locomotora de 6000Kw

EQUIPAMIENTO DE UNA EQUIPAMIENTO DE UNA LOCOMOTORA ELÉCTRICALOCOMOTORA ELÉCTRICA

PANTÓGRAFOTRANSFORMADOR

PANTÓGRAFO

CONTROL

MOTORESTRACCIÓN ELECTRÓNICATRACCIÓN ELECTRÓNICA

DE POTENCIA

-12

Engranaje reductor

Frenos de disco

MOTOR DE TRACCIÓN

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

PUENTE INVERSOR

PWM

Problemas de la Dinámica de TrenesProblemas de la Dinámica de TrenesProblemas de la Dinámica de TrenesProblemas de la Dinámica de TrenesProblemaProblema dede lala pendientependientePendientesPendientes mayoresmayores alal 00..0404 ((4040//10001000)) requierenrequieren grangran

esfuerzoesfuerzo dede traccióntracciónConCon LocomotorasLocomotoras lala adherenciaadherencia dependedepende solosolo dede susuConCon LocomotorasLocomotoras lala adherenciaadherencia dependedepende solosolo dede susu

pesopeso porpor lolo queque enen generalgeneral p<p<00..025025.. TrenesTrenes dedemercancíasmercancías

CC A t tA t t t dt d ll dd ddConCon AutomotoresAutomotores todastodas laslas ruedasruedas puedenpueden sersermotricesmotrices concon lolo queque todotodo elel pesopeso eses adherenteadherente..PermitePermite ademásademás mayoresmayores aceleracionesaceleraciones

ProblemaProblema dede lala resistenciaresistencia deldel aireaireEsEs apreciableapreciable aa grandesgrandes velocidadesvelocidades (>(>120120 Kmh)Kmh)

D dD d dd ll l id dl id d ll d dd dDependeDepende dede lala velocidadvelocidad alal cuadradocuadrado..TVGTVG (Francia(Francia 20072007)) v=v= 575575 KmhKmh DosDos motricesmotrices unun

remolqueremolqueqqTieneTiene grandesgrandes problemasproblemas enen túnelestúneles.. EfectoEfecto dede

pistónpistón

Relaciones Básicas en unRelaciones Básicas en unRelaciones Básicas en un Relaciones Básicas en un Ferrocarril Electrificado (2)Ferrocarril Electrificado (2)

REDRED ELÉCTRICAELÉCTRICACC dd t it i lé t ilé t i f ióf ió dd ll i iói ióConsumoConsumo dede potenciapotencia eléctricaeléctrica enen funciónfunción dede lala posiciónposición

yy velocidadvelocidad

FlujoFlujo dede cargacarga enen CatenariasCatenarias yy S/ES/E dede TracciónTracciónFlujoFlujo dede cargacarga enen CatenariasCatenarias yy S/ES/E dede TracciónTracciónModelaciónModelación deldel sistemasistema dede conductoresconductores múltiplesmúltiples

CirculaciónCirculación dede CorrientesCorrientes ArmónicasArmónicasCirculaciónCirculación dede CorrientesCorrientes ArmónicasArmónicasCirculaciónCirculación enen CatenariasCatenarias yy haciahacia lala redred

EfectosEfectos dede loslos DesbalancesDesbalances porpor laslas CargasCargas MonofásicasMonofásicasEfectosEfectos dede loslos DesbalancesDesbalances porpor laslas CargasCargas MonofásicasMonofásicasEfectosEfectos dede laslas componentescomponentes dede SecuenciaSecuencia NegativaNegativa sobresobre

GeneradoresGeneradores yy lala redred

POTENCIA ELÉCTRICA DEL POTENCIA ELÉCTRICA DEL TREN SUBIENDO CARIACOTREN SUBIENDO CARIACO--P.ORDAZP.ORDAZ

Kw

Distancia

-30

Circuito Equivalente para Flujo de Carga 50/25 Circuito Equivalente para Flujo de Carga 50/25 KvKv

SLACK

VÍA 1

115 Kv

TREN #1 TREN #2

TRAFO3 ENRROLLADOS

T1T2

UNIÓN

25 Kv 0°

25 Kv 180°25 K 270°

25 Kv 90°VÍA 2

TREN #3 TREN #4

AUTOTRAFO 50/25 Kv25 Kv 18025 Kv 270°ALIMENTADOR 50 Kv

DESEQUILIBRIOS EN LA ALIMENTACIÓNDESEQUILIBRIOS EN LA ALIMENTACIÓNDESEQUILIBRIOS EN LA ALIMENTACIÓNDESEQUILIBRIOS EN LA ALIMENTACIÓNSistemas trifásicos Sistemas trifásicos –– Sistemas monofásicosSistemas monofásicos

N

GRAN CONSUMOFASE CARGADA

RA

CC

IÓN

N D

E TR

ESTA

CIÓ

PEQUEÑO CONSUMOFASES CON

SUB

EPEQUEÑA CARGA

ESPECTRO ARMÓNICO DE CORRIENTESESPECTRO ARMÓNICO DE CORRIENTES INYECTADAS POR LOS CONTROLADORES PWM

AUTOMOTORES CARACAS TUYAUTOMOTORES CARACAS - TUY

AMPLITUDES EN ESCALA LOGARÍTMICA

SEGURIDAD Y CONTROL (1)SEGURIDAD Y CONTROL (1)

SEGURIDADSEGURIDAD

LosLos sistemassistemas debendeben serser “fail“fail safe”safe”

ConCon tecnologíastecnologías actualesactuales eses necesarionecesario dividirdividir lalavíavía enen “bloques”“bloques” enen queque solosolo sese admiteadmite unun

íítrentren sisi hayhay unun bloquebloque intermediointermedio vacíovacío

LasLas autorizacionesautorizaciones yy lala señalizaciónseñalización debendeben estarestarLasLas autorizacionesautorizaciones yy lala señalizaciónseñalización debendeben estarestarenclavadasenclavadas porpor lala presenciapresencia dede vehículosvehículos

BLOQUES DE CONTROL Y SEGURIDADBLOQUES DE CONTROL Y SEGURIDAD

SEMAFOROS BLOQUESTREN

DETECTORES DE OCUPACIÓN

MÍNIMO UN BLOQUE INTERMEDIO VACÍOMÍNIMO UN BLOQUE INTERMEDIO VACÍOSEÑAL DE FRENADO AUTOMÁTICA

-35

SEGURIDAD Y CONTROL (2)SEGURIDAD Y CONTROL (2)

CONTROLCONTROL

ElEl criteriocriterio básicobásico eses aprovecharaprovechar lala capacidadcapacidad dedetransportetransporte dede lala víavía alal máximomáximo permitidopermitido porportransportetransporte dede lala víavía alal máximomáximo permitidopermitido porporlala seguridad,seguridad, yaya queque elel mayormayor costocosto estáestá enenlaslas obrasobras civilesciviles yy víavíalaslas obrasobras civilesciviles yy víavía

LaLa electrónicaelectrónica dede potenciapotencia permitepermite implementarimplementarelaboradaselaboradas estrategiasestrategias dede controlcontrol sisi sese tienentienenlaslas medicionesmediciones adecuadasadecuadas

Control VectorialControl Vectorial

idpulsos +PID dq

id s*

ids* INVERSOR

-id,s

iabc,s*

+PID

abc Delta Conv

id,s

βs βs-

iqs*Δwm

iabc,s

+

wmrefid,s

βs

abcdq

-wm

wm

-wd

MODELO DEL MOTOR

-

MODELO DELMOTOR

PERMITE MEJORAR LA ESTRATEGIA DE ACELERACIÓN Y FRENADO

ÓÓPLANIFICACIÓNPLANIFICACIÓN

Considerar la INTERDEPENDENCIA de los Considerar la INTERDEPENDENCIA de los modos de transportemodos de transporte

Los sistemas de Autobuses Metros TrenesLos sistemas de Autobuses Metros TrenesLos sistemas de Autobuses, Metros, Trenes Los sistemas de Autobuses, Metros, Trenes Locales y de Larga Distancia deben estar Locales y de Larga Distancia deben estar integradosintegradosintegradosintegrados

Nuevas tecnologías permiten mejorar los Nuevas tecnologías permiten mejorar los trazados de vía y la calidad de las trazados de vía y la calidad de las prestacionesprestaciones

Problemas a FUTUROProblemas a FUTURO

RestriccionesRestricciones deldel derechoderecho dede víavía

CorredoresCorredores vialesviales saturadossaturados.. >>>> ElevadosElevados yysubterráneossubterráneossubterráneossubterráneos

InterconexiónInterconexión dede ciudadesciudades periféricasperiféricas..ííProblemasProblemas dede TopografíaTopografía

TrenesTrenes dede LargaLarga DistanciaDistancia competitivoscompetitivosTrenesTrenes dede LargaLarga DistanciaDistancia competitivoscompetitivos

RestriccionesRestricciones dede velocidadvelocidad enen lala víavía yy catenariascatenariasyy

TENDENCIAS A FUTUROTENDENCIAS A FUTURO

TRENESTRENES MASMAS LIVIANOSLIVIANOS

CONTROLCONTROL YY SUPERVISIÓNSUPERVISIÓN DIGITALIZADOSDIGITALIZADOS EEINTEGRADOSINTEGRADOS

MOTORIZACIÓNMOTORIZACIÓN VECTORIALVECTORIAL YY MASMAS COMPACTACOMPACTA

SISTEMASSISTEMAS DEDE LEVITACIÓNLEVITACIÓN MAGNÉTICAMAGNÉTICASISTEMASSISTEMAS DEDE LEVITACIÓNLEVITACIÓN MAGNÉTICAMAGNÉTICAELECTROMAGNÉTICOSELECTROMAGNÉTICOS

ELECTRODINÁMICOSELECTRODINÁMICOSELECTRODINÁMICOSELECTRODINÁMICOS

????????????????????????????????

TREN MAGLEVPOLOS DE SUSPENSIÓN Y DE

TRACCIÖN TREN MAGLEVSUSPENSIÓN

ELECTROMAGNÉTICA

TRACCIÖN

ESTATOR TRIFÁSICO

BOBINAS DEREACCIÓN

TREN MAGLEV

SUSPENSIÓN

REACCIÓNTRACCIÖN SUSPENSIÓNSUSPENSIÓN

ELECTRODINÁMICAPOLOSPOLOS

SUPERCONDUCTORES

Actividades del Ingeniero EléctricoActividades del Ingeniero Eléctrico

PlanificaciónPlanificación

ProyectoProyecto

EspecificaciónEspecificación dede loslos equiposequipospp q pq p

ConstrucciónConstrucción

OperaciónOperaciónOperaciónOperación

EL INGENIERO ELÉCTRICO ESTA MUY BIEN POSICIONADO YA QUE TIENE LOS

CONOCIMIENTOS DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS, ÓELECTRÓNICA DE POTENCIA Y SISTEMAS

ELÉCTRICOS


Impacto de los sistemas Impacto de los sistemas ferroviarios sobre las redes ferroviarios sobre las redes

eléctricas de potencia y sobre eléctricas de potencia y sobre p yp ylas plantas de generación las plantas de generación

Prof. Roberto Alves, Dr. M.Sc., Ing.Departamento de CTE UGSIEP USB il b t@ bDepartamento de CTE, UGSIEP, USB. Energética, 2do. Piso, Oficina 231B,

Sartenejas, Apartado Postal 89000, Caracas 1080-A, Venezuela. Tel. 0212-9063722,

e-mail: [email protected],web R.Alves: http://prof.usb.ve/robert/página web usb: http://www.usb.ve/á b S h // b /Dpto. 0212-9063720/21 página web SIEP: http://siep.grupos.usb.ve/

SEMINARIO TÉCNICOSEMINARIO TÉCNICOUSB USB -- GSIEPGSIEP

22Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción

TRES ASPECTOS A CONSIDERARTRES ASPECTOS A CONSIDERAR

Características particulares de los psistemas ferroviarios electrificados

Impacto sobre los sistemas eléctricos de potenciaeléctricos de potencia

Impacto sob e las plantas deImpacto sobre las plantas de generación

Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 33

CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE LOSCARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE LOSCARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE LOS CARACTERÍSTICAS PARTICULARES DE LOS SISTEMAS FERROVIARIOS ELECTRIFICADOSSISTEMAS FERROVIARIOS ELECTRIFICADOS

A • Confiabilidad del suministro de energía

B • Alimentación en CA monofásica o en CD

C • Las cargas presentan una variación rápida

D • Las líneas de alimentación son largas

E • Las cargas: convertidores electrónicos


A

Confiabilidad del suministroConfiabilidad del suministro

Alta disponibilidad de energía en todos los t d l dpuntos de la red

La frecuencia y duración de las fallas deben ser reducidas al mínimoser reducidas al mínimo

Alternativas operacionales en el caso de contingencias en el sistema g


B

Alimentación monofásica en CA Alimentación monofásica en CA

LaLa alimentaciónalimentación dede laslas catenariascatenarias dede loslosferrocarrilesferrocarriles enen generalgeneral eses monofásicamonofásica aaferrocarrilesferrocarriles enen generalgeneral eses monofásicamonofásica aatravéstravés dede transformadorestransformadores cuyacuya conexiónconexiónintentaintenta disminuirdisminuir enen lolo posibleposible elelintentaintenta disminuirdisminuir enen lolo posibleposible eleldesequilibriodesequilibrio sobresobre lala redred trifásicatrifásica..


B

Conexiones posiblesConexiones posibles

ConexiónConexión monofásicamonofásica simplesimple

DeltaDelta abiertaabiertaDeltaDelta abiertaabierta

ScottScott


Ejemplo de sistema monofásico en CAEjemplo de sistema monofásico en CAB

Ejemplo de sistema monofásico en CAEjemplo de sistema monofásico en CA

Sistemas de compensación

y/o filtradoy/


B

Alimentación en CD Alimentación en CD

Algunos sistemas Algunos sistemas (metros) se(metros) se(metros) se (metros) se

alimentan en CDalimentan en CD

⇓⇓

convertidoresconvertidores

CACA CDCDCACA--CDCD


C

Cargas con variación rápidaCargas con variación rápida

LosLos trenestrenes puedenpueden pasarpasar dede régimenrégimen dedetraccióntracción aa frenadofrenado regenerativoregenerativo enenfraccionesfracciones dede segundosegundogg

EnEn algunasalgunas condicionescondiciones variosvarios trenestrenesEnEn algunasalgunas condicionescondiciones variosvarios trenestrenespuedenpueden tenertener regímenesregímenes dede traccióntracción oofrenadofrenado simultáneamentesimultáneamente disminuyendodisminuyendofrenadofrenado simultáneamente,simultáneamente, disminuyendodisminuyendolala compensacióncompensación entreentre laslas potenciaspotencias


D

Líneas largas y Líneas largas y multiconductoresmulticonductores

LosLos sistemassistemas dede catenarias,catenarias, rieles,rieles,conductoresconductores dede alimentaciónalimentación yy retornoretornoconformanconforman líneaslíneas dede transmisióntransmisión tipotipoppconductoresconductores enen hazhaz acopladosacoplados electroelectro--magnéticamentemagnéticamentemagnéticamentemagnéticamente

LasLas líneaslíneas sonson relativamenterelativamente largaslargas paraparagg ppsusu tensióntensión yy presentanpresentan resonanciasresonancias aafrecuenciasfrecuencias dede ordenorden dede loslos kHzkHz

1111

frecuenciasfrecuencias dede ordenorden dede loslos kHzkHzProf. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción

Ejemplo de sistema de catenarias comoEjemplo de sistema de catenarias como

D

Ejemplo de sistema de catenarias comoEjemplo de sistema de catenarias comolínea de línea de multiconductoresmulticonductores

Como alimentación, el

hilo de contacto, conductor de

soporte cablessoporte, cables alimentadores y como camino decomo camino de

regreso, los rieles, conductores de retorno y cables

de tierra


P t tid l t ó i lP t tid l t ó i l

E

Puentes convertidores electrónicos a la Puentes convertidores electrónicos a la entrada de las cargasentrada de las cargas

LosLos trenestrenes oo automotoresautomotores tienentienen puentespuentesLosLos trenestrenes oo automotoresautomotores tienentienen puentespuentesrectificadoresrectificadores electrónicoselectrónicos conectadosconectados enen elelsecundariosecundario dede loslos transformadorestransformadores dede potenciapotenciasecundariosecundario dede loslos transformadorestransformadores dede potenciapotenciadede traccióntracción

LosLos puentes,puentes, queque trabajantrabajan comocomo rectificadoresrectificadoresnormalesnormales oo PWM,PWM, generangeneran diversosdiversos tipostiposgg pp(espectros)(espectros) dede corrientescorrientes armónicasarmónicas queque puedenpuedenafectarafectar aa lala redred dede suministrosuministro


E

RECTIFICADOR

PWM

INVERSOR

PWM


Impacto sobre los Sistemas de PotenciaImpacto sobre los Sistemas de PotenciaImpacto sobre los Sistemas de PotenciaImpacto sobre los Sistemas de PotenciaPRINCIPALES ESTUDIOS A REALIZARPRINCIPALES ESTUDIOS A REALIZAR

1 • Flujo de carga (CA o CA-CD)

2 • Confiabilidad de la red de alimentación

3 • Desequilibrios3 q

4 • Circulación de corrientes armónicas

5 • Dinámica del sistema (aceleraciones y frenado regenerativo)

6 • Interferencia electromagnética : efectos sobre equipos y sistemas cercanos6 Interferencia electromagnética : efectos sobre equipos y sistemas cercanos

7 • Coordinación de protecciones entre los sistemas monofásicos y trifásico


1: Flujo de carga

Análisis de flujo de carga (CA o CAAnálisis de flujo de carga (CA o CA--CD)CD)

SistemasSistemas monofásicosmonofásicos dede traccióntracción enen CACA ((6060H )H ) SS d bd b ididHz)Hz).. SeSe debendeben considerarconsiderar::

LasLas componentescomponentes dede secuenciasecuencia negativanegativa

LaLa conexiónconexión dede loslos transformadorestransformadores dede laslas S/EsS/Es dedetraccióntracción (SCOTT(SCOTT uu otrasotras conexiones)conexiones)

LasLas plantasplantas dede generacióngeneración asociadasasociadas

Si tSi t dd t iót ió t it iSistemasSistemas dede traccióntracción concon estacionesestacionesconvertidorasconvertidoras CACA -- CDCD


1: Flujo de carga

408kv1.02pu

0

~FLUJO DE CARGA (carga máxima)

100% Carga IAFE y 100% Carga de Servicios Auxiliares408kv1.02pu

0

~~FLUJO DE CARGA (carga máxima)

100% Carga IAFE y 100% Carga de Servicios Auxiliares

SGR400P = 731.1 MW

Q = 269.9 MVAR

406.7kv1.0168pu

-2.74

384.45kv0 9611pu

384.52kv0 9613pu

P = 222.4 MWQ = --9.3 MVAR

SGR400P = 731.1 MW

Q = 269.9 MVAR

406.7kv1.0168pu

-2.74

384.45kv0 9611pu

384.52kv0 9613pu

P = 222.4 MWQ = --9.3 MVAR

STT400

SST230

DDL400

DDL230

0.9611pu-11.57

0.9613pu-11.24

222.89kv0.9691pu

-12 94

221.43kv0.9627pu

-13 12

P = 498.9 MWQ = 373 MVAR

P = 222.3 MWQ = -10.62 MVAR

P = 126.0 MWQ = 171.7 MVAR

1x450MVATap=1

2x450MVATap=1.03

STT400

SST230

DDL400

DDL230

0.9611pu-11.57

0.9613pu-11.24

222.89kv0.9691pu

-12 94

221.43kv0.9627pu

-13 12

P = 498.9 MWQ = 373 MVAR

P = 222.3 MWQ = -10.62 MVAR

P = 126.0 MWQ = 171.7 MVAR

1x450MVATap=1

2x450MVATap=1.03

40 MW19.4MVAR

174 MW84.3 MVAR

SST230

SST115

DDL230

DDL115

12.9413.12

115.18kv1.0015pu

16 59

110.26kv0.9588pu

15 79

P =412.9 MWQ = 229.1 MVAR

P = 174.0 MWQ = 94.5 MVAR

2x100MVATap=1.02

2x100MVA Tap= 1.0641x100MVA Tap= 1.074

40 MW19.4MVAR

174 MW84.3 MVAR

174 MW84.3 MVAR

SST230

SST115

DDL230

DDL115

12.9413.12

115.18kv1.0015pu

16 59

110.26kv0.9588pu

15 79

P =412.9 MWQ = 229.1 MVAR

P = 174.0 MWQ = 94.5 MVAR

2x100MVATap=1.02

2x100MVA Tap= 1.0641x100MVA Tap= 1.074

370 MW179.2 MVAR

SST115DDL115

IAFE

-16.59-15.79

174 MW84.3 MVAR

P = 42.93 MWQ = 16.41 MVAR

112.7kv0.9800pu

-18.47

370 MW179.2 MVAR

370 MW179.2 MVAR

SST115DDL115

IAFE

-16.59-15.79

174 MW84.3 MVAR

174 MW84.3 MVAR

P = 42.93 MWQ = 16.41 MVAR

112.7kv0.9800pu

-18.47

Voltaje RealValor en pu

AnguloCARGAS GENERACION

400kV

230kV

115kV

LEYENDA42.5 MW

14.67 MVAR

Voltaje RealValor en pu

AnguloCARGASCARGAS GENERACIONGENERACION

400kV

230kV

115kV

LEYENDA42.5 MW

14.67 MVAR42.5 MW

14.67 MVAR


AnguloAngulo

2: Confiabilidad

Confiabilidad de la red de suministroConfiabilidad de la red de suministro

LasLas S/EsS/Es dede Tracción,Tracción, conectadasconectadas alal SistemaSistemaI t t dI t t d N i lN i l d bd b tt ltltInterconectadoInterconectado Nacional,Nacional, debendeben tenertener unauna altaaltadisponibilidaddisponibilidad yy unauna altaalta confiabilidadconfiabilidad..

EsEs necesarionecesario evaluarevaluar loslos índicesíndices dede confiabilidadconfiabilidaddede laslas S/EsS/Es dede TracciónTracción bajobajo condicionescondicionesdede laslas S/EsS/Es dede TracciónTracción bajobajo condicionescondicionesnormalesnormales yy anormalesanormales dede funcionamientofuncionamiento dede lalaredred..redred..


Ejemplo: sistema de alimentaciónEjemplo: sistema de alimentación

2: Confiabilidad

Ejemplo: sistema de alimentación Ejemplo: sistema de alimentación ferrocarril Caracasferrocarril Caracas--Tuy MedioTuy Medio

115 kVSSTFUT 115 kVSSTFUT

S/E SANTA TERESAS/E DIEGO

DE LOSADA

115 kV115 kV SST115DDL115 SSTFUT

S/E SANTA TERESAS/E DIEGO

DE LOSADA

115 kV115 kV SST115DDL115 SSTFUT

DE LOSADA

4 km22 km

DE LOSADA

4 km22 km

115 kV

1. Las líneas DDL115 – IAFE y SST115 – IAFE no operan simultáneamente

IAFE115 kV

1. Las líneas DDL115 – IAFE y SST115 – IAFE no operan simultáneamente

IAFE

S/E DE TRACCIÓN

CHARALLAVE

115 kV2. El nexo DDL115-SSTFUT-SST115

está previsto a futuro (año 2010 ?)

S/E DE TRACCIÓN

CHARALLAVE

115 kV2. El nexo DDL115-SSTFUT-SST115

está previsto a futuro (año 2010 ?)


( )( )

DesequilibriosDesequilibrios

3: Desequilibrios

DesequilibriosDesequilibriosen la red trifásicaen la red trifásica

EvaluarEvaluar yy mitigarmitigar lala circulacióncirculación dede corrientescorrientes dedeyy ggsecuenciasecuencia negativanegativa enen redesredes trifásicastrifásicas

EvaluarEvaluar elel efectoefecto dede laslas corrientescorrientes dede secuenciasecuencianegativanegativa:: especialmenteespecialmente sobresobre loslos rotoresrotores dede loslosgeneradoresgeneradores (y(y motoresmotores dede inducción)inducción)

DebenDeben evaluarseevaluarse laslas tensionestensiones dede secuenciasecuencianegativanegativa aplicadasaplicadas aa otrosotros equiposequipos (cercanos)(cercanos)


Indicadores del desequilibrioIndicadores del desequilibrio

3: Desequilibrios

Indicadores del desequilibrioIndicadores del desequilibrio

% 1%FD ≤voltajes % 1%FD ≤

corrientes % ?FD ≤Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 2121

corrientes % ?

3: Desequilibrios

ConexiónConexión

SCOTTSCOTT

(mitigación)(mitigación)( g )( g )


Sistemas electrónicosSistemas electrónicos dede

3: Desequilibrios

Sistemas electrónicos Sistemas electrónicos de de compensación de desequilibrioscompensación de desequilibrios

Transformador deTransformador de acople al sistema

TCR y TSC STATCOM

TCR Bancos capacitivos/

Filtros


Sistemas electrónicosSistemas electrónicos de compensación dede compensación de

3: Desequilibrios

Sistemas electrónicos Sistemas electrónicos de compensación de de compensación de desequilibrios: transformador Scott y STATCOMdesequilibrios: transformador Scott y STATCOM


Sistemas electrónicos de compensación deSistemas electrónicos de compensación de

3: Desequilibrios

Sistemas electrónicos de compensación de Sistemas electrónicos de compensación de desequilibriosdesequilibrios: sistema CA: sistema CA--DCDC--CA (back CA (back toto back)back)


4: Armónicos

Circulación de corrientes armónicasCirculación de corrientes armónicas

DebenDeben realizarserealizarse estudiosestudios dede circulacióncirculación dede corrientescorrientesarmónicasarmónicas enen elel sistemasistema yy sussus efectosefectosarmónicasarmónicas enen elel sistemasistema yy sussus efectosefectos

DebeDebe evaluarseevaluarse lala posibilidadposibilidad dede resonancias,resonancias,especialmenteespecialmente aa frecuenciasfrecuencias dede PWMPWMespecialmenteespecialmente aa frecuenciasfrecuencias dede PWMPWM

LaLa generacióngeneración dede corrientescorrientes armónicas,armónicas, susu magnitudmagnitud yyf if i d d ád d á d ld l titi dd tidtid dd llfrecuencia,frecuencia, dependerádependerá deldel tipotipo dede convertidorconvertidor yy dede lalacargacarga dede traccióntracción

D bD b ll ll id did d dd itiiti ll t i iót i ióDebeDebe evaluarseevaluarse lala necesidadnecesidad dede mitigarmitigar lala contaminacióncontaminaciónarmónicaarmónica mediantemediante filtrosfiltros pasivospasivos oo activosactivos


4: Armónicos

Factores de distorsión armónicaFactores de distorsión armónica

∞

∑ 2 2∞

∑THD

V

V

hh= ×=∑ 2

2 100%

2

2 100%h

hi

ITHD == ×

∑THD

VVn

n×100%

1

%i I

Ih

∞

∑ 2

TDDI

h

L= ×=2 100%


4: Armónicos

Rectificador PWMRectificador PWM


Espectro Armónico de lasEspectro Armónico de las4: Armónicos

Espectro Armónico de las Espectro Armónico de las corrientes en el rectificador PWMcorrientes en el rectificador PWM


5: Variación carga

VariaciónVariación rápidarápida dede lala cargacarga

PosiblePosible impactoimpacto sobresobre laslas tensionestensiones dede lala redred

ImpactoImpacto sobresobre lala dinámicadinámica dede laslas plantasplantasgeneradorasgeneradoras ((PGPG)) (estabilidad)(estabilidad)

AjusteAjuste dede loslos reguladoresreguladores dede velocidadvelocidad dede laslas PGPG

LaLa variaciónvariación desequilibradadesequilibrada dede laslas cargascargas afectaafectalala operaciónoperación deldel sistemasistema dede excitaciónexcitación yy aa losloslala operaciónoperación deldel sistemasistema dede excitaciónexcitación yy aa loslosgobernadoresgobernadores dede velocidadvelocidad dede laslas PGPG


Desconexión del enlace con el sistemaDesconexión del enlace con el sistema

5: Variación carga

Desconexión del enlace con el sistema Desconexión del enlace con el sistema interconectadointerconectado

30

40

*10-3 Δwm (p.u.)

20

30

Variación de la velocidad de los

10velocidad de los

generadores

-10

0

0 4 8 12 16 20-20

seg

3131

(file VELOCIDAD1.ADF; x-var t) VEL1 VEL2

Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción

6: Interferencia

Interferencia electromagnéticaInterferencia electromagnética

LasLas corrientescorrientes armónicasarmónicas enen elel sistemasistema dedecatenariascatenarias yy retornosretornos produceproduce tensionestensionesinducidasinducidas enen cablescables oo tuberíastuberías próximaspróximaspp

EnEn casocaso dede convertidoresconvertidores PWMPWM eses posibleposibleppqueque sese produzcaproduzca interferenciainterferencia irradiadairradiadaporpor laslas corrientescorrientes armónicasarmónicas dede altaaltappfrecuenciafrecuencia enen laslas catenariascatenarias


Ejemplo: análisis de los potenciales transferidos a un gasoductoEjemplo: análisis de los potenciales transferidos a un gasoducto

6: Interferencia

j p p gj p p g

Ubi ió d lUbicación del gasoducto

respecto a larespecto a la S/E de

Tracción

P i l dPotenciales de tierra en la

proximidad del Gasoducto

3333

GasoductoProf. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción

Coordinación de protecciones entre losCoordinación de protecciones entre los

6: Protecciones

Coordinación de protecciones entre los Coordinación de protecciones entre los sistemas monofásicos y trifásicossistemas monofásicos y trifásicos

LaLa interconexióninterconexión dede loslos sistemassistemas monofásicosmonofásicos dedet it i ll i ti t t ifá it ifá i dd li t ióli t iócatenariascatenarias yy elel sistemasistema trifásicotrifásico dede alimentaciónalimentación

requiererequiere unun análisisanálisis dede fallas,fallas, normalmentenormalmente nonob l db l d di iódi ió dd t it ibalanceadasbalanceadas yy unauna coordinacióncoordinación dede proteccionesproteccionesqueque asegureasegure sensibilidadsensibilidad yy selectividadselectividad

ElEl sistemasistema dede localizaciónlocalización yy registroregistro dede fallasfallasd bd b i ii i ióiódebedebe permitirpermitir susu prontapronta reparaciónreparación


OTROS ESTUDIOSOTROS ESTUDIOS

1• Análisis de los sistemas de puesta a tierra

2• Análisis de las corrientes y tensiones en la energización de

transformadores (Scott) (inrush)

3• Corrientes de fuga en túneles

• Sobretensiones transitorias y/o sostenidas

4• …


Análisis de sobretensiones de energización (inrush)Análisis de sobretensiones de energización (inrush)Análisis de sobretensiones de energización (inrush)Análisis de sobretensiones de energización (inrush)

Voltajes instantáneos en los dos secundarios del f d d l i ió

3636

transformador Scott durante la energización

Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción

Corrientes de fuga en túnelesCorrientes de fuga en túneles

Tensiones medidas en el túnel entre el riel y la malla

de tierra

10 Volts

Cálculo de corrientescorrientes inducidas

en la cabilla porcabilla por el paso de

trenesUn Minuto



Gracias por su atenciónGracias por su atenciónpp


Operación Aislada de Máquinas Sincrónicas Conectadas

mediante Transformadores Scott a Cargas Bifásicas

Desequilibradas

Seminario de Tracción Eléctrica - 2008Universidad Simón Bolívar

J. Aller A. Bueno R. Alves y G. Pesse

Grupo de Sistemas Industriales de Electrónica de Potencia

Sartenejas, 4 de Junio de 2008

Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 1 / 22

Planteamiento del Problema

Se presenta un estudio detallado del comportamiento del sistema deeléctrico de tracción y su impacto sobre la operación de plantas degeneración aislada.

El sistema eléctrico y los generadores se modelan utilizando la teoríade vectores espaciales, lo cual permite el análisis en régimen transitorioy estacionario.

Estos sistemas utilizan con frecuencia transformadores Scott paraconvertir el sistema trifásico en bifásico.

Los desequilibrios eléctricos producidos por la operación de sistemas detransporte y las armónicas inyectadas por los convertidores electrónicosde tracción se traducen en corrientes de secuencia negativa.

La circulación de estas corrientes por las bobinas del estator de losgeneradores producen un incremento de las pérdidas en los devanadosamortiguadores.






























Descripción del Sistema

Generador sincrónico alimentando una carga bifásica a través de untransformador Scott


Modelación del Sistema

Máquina Sincrónica de Polos Salientes con Devanados Amortiguadores

Excitatriz sin escobillas

Gobernador y Motor Diesel

Transformador Scott

Material Rodante

Sistema Eléctrico de Potencia






Transformador Scott

Material Rodante







Transformador Scott

Material Rodante







Transformador Scott

Material Rodante







Transformador Scott

Material Rodante







Transformador Scott

Material Rodante



MSPS con Devanados Amortiguadores

Modelo máquina sincrónica de polos salientes

vdvqvfvadvaq

=

Re +Ldp −Lmqω Ldf p Ladp −Laqω

Lmqω Re +Lqp Ldf ω Ladω Laqp

Ldf p 0 Rf +Lf p 0 0

Ladp 0 0 Ra +Ladp 0

0 Laqp 0 0 Ra +Laqp

idiqifiadiaq

Te = λd iq−λq id = (Ld id +Ldf if +Ldad iad) iq− (Lq iq +Lqaq iaq) id

Te −Tm = Jpω

Conversión vectores espaciales a coordenadas dq

vd + jvq = vee−jθ =

√23e−jθ

{va + e j

2π

3 vb + e j4π

3 vc

}id + jiq = iee

−jθ =√

23e−jθ

{ia + e j

2π

3 ib + e j4π

3 ic

}Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 5 / 22

MSPS con Devanados Amortiguadores

Modelo máquina sincrónica de polos salientes

vdvqvfvadvaq

=

Re +Ldp −Lmqω Ldf p Ladp −Laqω

Lmqω Re +Lqp Ldf ω Ladω Laqp

Ldf p 0 Rf +Lf p 0 0

Ladp 0 0 Ra +Ladp 0

0 Laqp 0 0 Ra +Laqp

idiqifiadiaq

Te = λd iq−λq id = (Ld id +Ldf if +Ldad iad) iq− (Lq iq +Lqaq iaq) id

Te −Tm = Jpω

Conversión vectores espaciales a coordenadas dq

vd + jvq = vee−jθ =

√23e−jθ

{va + e j

2π

3 vb + e j4π

3 vc

}id + jiq = iee

−jθ =√

23e−jθ

{ia + e j

2π

3 ib + e j4π

3 ic

}Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 5 / 22


Diagrama de bloques de la excitatriz sin escobillas



Diagrama de bloques del Gobernador y del Motor Diesel


Transformador Scott

Diagrama esquemático del Transformador Scott


Modelo Vectorial del Transformador Scott

Relaciones del Transformador Scott

vab = av10 vco =√32

av20

√32

a ic = i2a2(ia− ib) = i1

Vectores espaciales del Scott

ve =√

23

a1−α2

{vab +αvbc +α2vca

}=

√23

a1−α2 {v10− jv20}

ie =√

23

{ia +α ib +α2ic

}=

√231a

{(1−α)i1 +

√3α2i2

}


Modelo Vectorial del Transformador Scott

Relaciones del Transformador Scott

vab = av10 vco =√32

av20

√32

a ic = i2a2(ia− ib) = i1

Vectores espaciales del Scott

ve =√

23

a1−α2

{vab +αvbc +α2vca

}=

√23

a1−α2 {v10− jv20}

ie =√

23

{ia +α ib +α2ic

}=

√231a

{(1−α)i1 +

√3α2i2

}


Material Rodante

Amónicos en tracción Amónicos en frenado

Modelo del desequilibrio

v10 = k1i1

v20 = k2i2


Material Rodante



v10 = k1i1

v20 = k2i2


Material Rodante



v10 = k1i1

v20 = k2i2


El Sistema Eléctrico de Potencia

Esquema de operación Interconectada CADAFE - IAFE


Modelación en Régimen Permanente Equilibrado

Fasores armónicos

Iu = FFT (iu(t)) , ∀u = {a,b,c}

Iu(rms) =√

∑Ni=0 Iu(i) · I∗u(i), , ∀u = {a,b,c}

Componentes Simétricas

I0 = 13(Ia + Ib + Ic)

I1 = 13

(Ia + e j

2π

3 Ib + e j4π

3 Ic

)I2 = 1

3

(Ia + e j

4π

3 Ib + e j2π

3 Ic

)


Modelación en Régimen Permanente Equilibrado

Fasores armónicos

Iu = FFT (iu(t)) , ∀u = {a,b,c}

Iu(rms) =√

∑Ni=0 Iu(i) · I∗u(i), , ∀u = {a,b,c}

Componentes Simétricas

I0 = 13(Ia + Ib + Ic)

I1 = 13

(Ia + e j

2π

3 Ib + e j4π

3 Ic

)I2 = 1

3

(Ia + e j

4π

3 Ib + e j2π

3 Ic

)


Datos y Parámetros del Modelo del Sistema

Generador Sincrónico

Suministrados por el suplidor a partir de pruebas

Excitatriz

Recomendaciones del estándar IEEE-Std-421.5-1992

Gobernador

Valores típicos de los controladores, ETAP-2001

Sistema de Potencia

NCC suministrados por CADAFE - S/E Santa Teresa 2000 MVA

Material Rodante

Espectro armónico medido en sistemas de tracción por el fabricante





Excitatriz


Gobernador


Sistema de Potencia


Material Rodante






Excitatriz


Gobernador


Sistema de Potencia


Material Rodante






Excitatriz


Gobernador


Sistema de Potencia


Material Rodante






Excitatriz


Gobernador


Sistema de Potencia


Material Rodante



Casos de Estudio: Operación Aislada

Análisis de Régimen Permanente con Desequilibrio

Caso base

Condición tolerable por norma

Condición tolerable por el fabricante

Máximo desequilibrio

Mantenimiento de pérdidas totales e individuales

Desequilibrio 3:1 y 2:1

Modelación Armónica

Régimen permanente equilibrado




Caso base











Caso base











Caso base











Caso base











Caso base











Caso base









Resultados Operación Aislada

Simulaciones con desequilibrio en la fase 0◦ - 10% I2


Resultados Operación Aislada

Simulaciones con desequilibrio en la fase 0◦ - 20% I2


Resultados Operación Aislada: Armónicos

Oscilograma de Corriente Oscilograma de Tensión


Resultados Operación Aislada: Armónicos

Oscilograma de Corriente Oscilograma de Tensión


Casos de Estudio: Operación Interconectada


Caso base

Condición de máximo desequilibrio

Condición de desequilibrio 3:1






Caso base








Caso base








Caso base






Resultados Operación Interconectada

Simulaciones con desequilibrio en la fase 0◦



Desequilibrio 3:1 Inyección 3a. Armónica



Desequilibrio 3:1 Inyección 3a. Armónica


Conclusiones

Operación Aislada

Si las corrientes de secuencia negativa no superan el 10% de lacorriente nominal del generador y ninguna fase excede el 105% de estevalor, es posible mantener la operación en régimen permanente sinexceder los límites térmicos.

Al incrementar el desequilibrio en la carga, es necesario reducir losniveles de potencia en el sistema de tracción para mantener laspérdidas en los devanados amortiguadores dentro de los límitespermisibles.

La condición del desequilibrio más exigente no es coincidente con lacirculación armónica máxima de las corrientes.

Se deben utilizar �ltros activos o pasivos en el secundario o primariodel transformador Scott o mejorar los sistemas de control electrónicode potencia en el material rodante.


Conclusiones

Operación Aislada






Conclusiones

Operación Aislada






Conclusiones

Operación Aislada






Conclusiones

Operación Interconectada

La operación interconectada del sistema eléctrico reducesigni�cativamente las corrientes de secuencia negativa en losgeneradores y las pérdidas en los devanados amortiguadores.

En esta condición, la planta de generación entrega la potencia alsistema de tracción, mientras que los desequilibrios y las armónicasson absorbidos por el sistema de potencia.

Los desequilibrios y armónicas absorbidos son inferiores al 0.04% en labase de su potencia de cortocircuito, lo cual no representa impactoapreciable en este sistema.


Conclusiones






Conclusiones






PLAN SOCIALISTAPLAN SOCIALISTAPLAN SOCIALISTAPLAN SOCIALISTAFERROVIARIO FERROVIARIO

NACIONAL NACIONAL 20062006 –– 203020302006 2006 20302030

PSFN 2006 PSFN 2006 –– 20302030EJES DEL PLAN FERROVIARIOEJES DEL PLAN FERROVIARIO

EJE NORTEEJE NORTE--COSTEROCOSTEROEJE ORIENTALEJE ORIENTAL

EJE OCCIDENTALEJE OCCIDENTAL

EJE NORTEEJE NORTE--LLANEROLLANEROEJE NORTEEJE NORTE LLANEROLLANERO

EJE ORINOCOEJE ORINOCO -- APUREAPUREEjes Del Plan FerroviarioEjes Del Plan Ferroviario

Occidental

Norte - Costero

Orinoco - Apure

l

EJE ORINOCO EJE ORINOCO -- APUREAPURE

Norte Costero

Norte - Llanero

Oriental

PLAN SOCIALISTA FERROVIARIO PLAN SOCIALISTA FERROVIARIO NACIONAL 2006 NACIONAL 2006 –– 20302030

CoroCoro

CúaCúa

CaracasCaracas

LaLaBarquisimetoBarquisimeto

ManicuareManicuareMaracaiboMaracaibo

ValenValenciacia

BarcelBarcelonaona

CoroCoro

SabanetaSabaneta MorMorónón

El SombreroEl Sombrero

La La EncrucijaEncrucijadadaOrtizOrtiz

Ciudad Ciudad GuayanaGuayana

Sab. MendozaSab. Mendoza

BarquisimetoBarquisimetoAcariguaAcarigua MaturínMaturín

Punta de Punta de MataMataTurénTurén

ChaguaramasChaguaramasEl BaúlEl Baúl

TucupitaTucupitaTinacoTinaco

BarinasBarinas

San Fernando San Fernando de Apurede Apure

Ciudad Ciudad BolívarBolívar

1 M ib S C i tób l

MantecalMantecal C. PiarC. PiarSan CristóbalSan Cristóbal

La FríaLa Fría AbejalesAbejales

CaicaraCaicara

5.- La Encrucijada – San Fernando de Apure

1.-Maracaibo – San Cristóbal2.- Maracaibo – La Fría

3.- Sabana Mendoza – Pto Cabello4.- Valencia – San Cristóbal

6 Caracas Cúa El Sombrero Santa ElenaSanta Elena

Puerto AyacuchoPuerto Ayacucho

10.- Ciudad Guayana – Sta. Elena de Uairén

6.- Caracas – Cúa – El Sombrero7.- Barcelona – Pto. Ayacucho8.- Barcelona – Ciudad Guayana9.- Manicuare – Ciudad Guayana

11.- Sabaneta - Morón

Santa Elena Santa Elena De UairénDe Uairén

12.- Pto. Cabello – La Encrucijada - Cúa13.- Tinaco - Maturín14.- Abejales – Ciudad Bolívar15.- Caracas – La Guaira

PSFN 2006 PSFN 2006 –– 20302030DATOS DE VÍAS FÉRREASDATOS DE VÍAS FÉRREAS

Km. Vías PrincipalesKm. Vías Principales 8.6708.670

Km. Vías Doble VíaKm. Vías Doble Vía 2.4112.411

Total de Km. de Vías PrincipalesTotal de Km. de Vías Principales 11.08111.081pp+ Km. de Vías Dobles+ Km. de Vías DoblesKm. Vías Auxiliares (patios, talleres, Km. Vías Auxiliares (patios, talleres, adelantamientos)adelantamientos)

1.5601.560adelantamientos)adelantamientos)Km. Accesos IndustrialesKm. Accesos Industriales 1.0241.024

T t l d K d Ví FéT t l d K d Ví Fé 13 66513 665Total de Km de Vías FérreasTotal de Km de Vías Férreas 13.66513.665

PSFN 2006 PSFN 2006 –– 20302030INDICADORES DE EXPLOTACIONINDICADORES DE EXPLOTACIONMillones de Pasajeros al año Millones de Pasajeros al año 210210Millones de PasajerosMillones de Pasajeros km al añokm al año 24 03224 032Millones de Pasajeros Millones de Pasajeros -- km al añokm al año 24.03224.032Distancia Media de los PasajerosDistancia Media de los Pasajeros 115115Millones de toneladas al añoMillones de toneladas al año 190190Millones de toneladas al añoMillones de toneladas al año 190190Millones de tonMillones de ton--km al añokm al año 38.08438.084Distancia Media de las CargasDistancia Media de las Cargas 200200TOTAL DE TRENES DIARIOSTOTAL DE TRENES DIARIOS 15481548De Pasajeros DiariosDe Pasajeros Diarios 1.3181.318D C Di iD C Di i 230230De Carga DiariosDe Carga Diarios 230230

PSFN 2006 PSFN 2006 –– 20302030INSTALACIONES FERROVIARIASINSTALACIONES FERROVIARIAS

Estaciones de PasajerosEstaciones de Pasajeros 303303jjEstaciones de CargaEstaciones de Carga 5252InterpuertosInterpuertos 88InterpuertosInterpuertos 88Estaciones TécnicasEstaciones Técnicas 1616T t l d E t iT t l d E t i 379379Total de EstacionesTotal de Estaciones 379379

ÓÓCONSOLIDACIÓN DEL PSFN CONSOLIDACIÓN DEL PSFN 1era Etapa 20071era Etapa 2007--20152015

MARACAIBO MARACAIBO LA ENCRUCIJADALA ENCRUCIJADA

MATURÍNMATURÍN

CARACASCARACAS

CÚACÚA

PTO. CABELLO PTO. CABELLO

CHAGUARAMASCHAGUARAMAS

BARQUISIMETOBARQUISIMETO

ACARIGUAACARIGUA

YARITAGUAYARITAGUA

SABANA DE MENDOZA SABANA DE MENDOZA

TINACO TINACO ANACO ANACO

MANICUARE MANICUARE

SAN CRISTÓBALSAN CRISTÓBAL

CAICARACAICARASAN FERNANDOSAN FERNANDODE APUREDE APURE

CHAGUARAMAS CHAGUARAMAS TURÉN TURÉN

BARINASBARINAS

PTO. ORDAZ PTO. ORDAZ

TRAMOSTRAMOS

900,30900,30

PREPRE INVERSIÓNINVERSIÓN 1 208 721 208 72

CONSTRUCCIÓNCONSTRUCCIÓN

KmKm

PREPRE--INVERSIÓNINVERSIÓN 1.208,721.208,72

PROPUESTOSPROPUESTOS

TOTALESTOTALES 2 698 602 698 60

589,58589,58

TOTALESTOTALES 2.698,602.698,60

PUERTOS EXISTENTESPUERTOS EXISTENTES

PUERTOS PROYECTADOSPUERTOS PROYECTADOS

INTERPUERTOS DEFINIDOSINTERPUERTOS DEFINIDOS

PUERTOS PROYECTADOSPUERTOS PROYECTADOS

TRAMOEN OPERACIÓNEN OPERACIÓN

CARACAS CARACAS –– TUY MEDIOTUY MEDIOEje de D ll

Norte C tDesarrollo Costero

Línea Ferroviaria

6

Longitud 41,40Kmg ,(doble vía)

Costo Estimado

2.825,51MM US$

I i i 1996Inicio 1996

Fin

Se inició laoperacióncomercial15/10/2006

Cantidad de Estaciones

4

Material Pas: 13

Insumos Ferroviarios

Rieles 11.724 Ton Balasto 229.604 M3Material Rodante

Pas: 13 EMUS

Velocidad de Operación

Pas: 120 Km/h

Durmientes 163.166 Unid Sub-balasto 193.845 M3

Fijaciones 652.663 Unid Cambiavías 53Unid

D d d 10 950 000 D d N li OperaciónDemanda de Pasajeros

10.950.000de Pas/año

Demanda de Carga

No aplica

Característica de Carga: NO APLICA

CARACAS – CUAEZEQUIEL ZAMORA I

CARACAS – CUAEZEQUIEL ZAMORA IEZEQUIEL ZAMORA IEZEQUIEL ZAMORA I



ESTACION CARACAS ESTACION TERMINAL DE CUA

CONTROL Y TALLERES ESTACION CHARRALLAVE NORTE ESTACION CHARALLAVE SUR

VISTAS DE LA RUTAVISTAS DE LA RUTA

VISTAS DE LA INFRAESTRUCTURAVISTAS DE LA INFRAESTRUCTURA

VISTAS DE EDIFICACIONESVISTAS DE EDIFICACIONES

TRAMOSEN CONSTRUCCIÓNEN CONSTRUCCIÓN

PUERTO CABELLO PUERTO CABELLO –– LA ENCRUCIJADALA ENCRUCIJADAEje de Desarrollo

Norte Costero

Línea Ferroviaria

12

Longitud 108.8 Km(doble vía)( )

Costo Estimado

5.405.80MM US$

Inicio 2002Inicio 2002

Fin 2012


7Estaciones

Material Rodante

Pas: 17 EMUSCarga: 2 Loc diesel y


Rieles 30.586 Ton Balasto 598.968 M3

D i t 425 650 U id S b b l t 505 682 M3 Loc. diesel y 14 loc. eléctricas


Pas: 150-180 Km/h


Fijaciones 1.702.598 Unid Cambiavías 138 Unid

Demanda de Pasajeros

14,6 Millones d P /

Demanda d

11,3 Millones de Ton/año Operación 180 Km/h

Carga: 70-100 Km/h

Pasajeros de Pas/año de Carga de Ton/año

Característica de Carga: Cemento, Químicos, Alimenticios, Vehículos automotores, maquinas y equipos eléctricos, metálicas, industrias básicas de hierro y acero

CONSTRUCCION DE LA VIACONSTRUCCION DE LA VIA

TUNEL DE MONTESERINO Y BARBULA

TUNEL DE MONTESERINO Y BARBULABARBULABARBULA

VIADUTOSVIADUTOS

TUNELESTUNELES

INFRAESTRUCTURAINFRAESTRUCTURA

PUERTO CABELLO PUERTO CABELLO –– BARQUISIMETO / YARITAGUA BARQUISIMETO / YARITAGUA -- ACARIGUAACARIGUAEje de Desarrollo

Occidental –Norte Llanero

Línea Ferroviaria

3

Longitud 240.43 Km

Costo Estimado

871.52MM US$

Inicio 2004

Fi 2010Fin 2010


8

Material Pas: 5 Loc DiselMaterial Rodante

as 5 oc seCarga: 12 Loc. DieselVagones Plataforma: 20Vagones Cubiertos 10


Rieles 33.984Ton Balasto 708.000M3

Durmientes 472 944 Unid Sub balasto 561 869 M3 10Vagones plataforma porta-contenedores: 360Vagones tolva para cereales




400.000d P / ñ

Demanda d C

2.600.000 Ton/año


Pas: 100-120 Km/hCarga: 90 Km/h

Pasajeros de Pas/año de Carga Ton/año

Características de Carga: Cemento, Químicos, Alimenticios, Productos agrícolas, maquinas y equipos eléctricos, metálicas, industrias básicas de hierro y acero

ACARIGUA ACARIGUA -- TURENTURENEje de Norte LlanerojDesarrollo

Línea 4Ferroviaria

4

Longitud 44.33 Km

Costo Estimado

82.20MM US$

Inicio 2003

Fin 2008


2Insumos Ferroviarios

Rieles 6.514Ton Balasto 135.700M3Material Rodante

Incluido dentro del proyecto rehabilitación Puerto Cabello –Barquisimeto y Yaritagua -

Durmientes 90.648Unid Sub-balasto 107.692 M3

Fijaciones 362.590 Unid Cambiavías 29 UnidDemanda d

73.000 P / ñ

Demanda 146.000 Yaritagua Acarigua


Pas: 100 -120Km/hCarga: 90 Km/h

de Pasajeros

Pas/año de Carga Ton/año

Característica de carga: Producción Agrícola

SAN JUAN DE LOS MORROS SAN JUAN DE LOS MORROS –– SAN FERNANDOSAN FERNANDOEje de D ll

Norte Llanero O iDesarrollo – Orinoco Apure

Línea F i i

5Ferroviaria

Longitud 252,00Km

Costo 3.371.16Costo Estimado

3.371.16MM US$

Inicio 2006

Fin 2013(Obras Civiles)



Rieles 35.697Ton Balasto 743.695 M3

Material Rodante

Por definir

Velocidad de Por definir



Demanda de 2 7 Millones Demanda 2 8 Millones Velocidad de Operación

Por definirDemanda de Pasajeros

2,7 Millones de Pas/año

Demanda de Carga

2,8 Millones de Ton/año

Capacidad de carga: Químicos, eléctricos, alimenticios y producciones metálicas

CONSTRUCCION DEL TERRAPLENCONSTRUCCION DEL TERRAPLEN

CONSTRUCCION DE TUNELCONSTRUCCION DE TUNELCONSTRUCCION DE TUNELCONSTRUCCION DE TUNEL

CONSTRUCCION DE TUNELCONSTRUCCION DE TUNEL

CONSTRUCCION DE TERRAPLEN Y TUNELCONSTRUCCION DE TERRAPLEN Y TUNEL

CHAGUARAMAS CHAGUARAMAS –– LAS MERCEDES LAS MERCEDES -- CABRUTACABRUTALí 7Línea Ferroviaria

7

Eje de Desarrollo

Norte Llanero –OrinocoOrinoco Apure

Longitud 201 Km

Costo Estimado

2.100.16MM US$

Inicio 2006

Fi 2012Fin 2012 (Obras Civiles)

Cantidad de E t i

6


Rieles 29.028 Ton Balasto 604.150M3Estaciones

Material Rodante

Pas: 6 EMUSCarga: 8 Loc.

l id d d 0 80



Demanda de 2 7 Millones Demanda 2 8 Millones Velocidad de Operación

Pas: 150-180 Km/hCarga: 70-100 Km/h



Demanda de Carga

2,8 Millones de Ton/año

Característica de la carga: Forestales, químicos, alimenticios, vehículos automotores, metálicas, básicas de hierro y acero

TRAMOSEN PREINVERSIÓNEN PREINVERSIÓN

Eje de Desarrollo

Norte Llanero

TINACO TINACO –– ANACOANACO

Desarrollo Llanero

Línea Ferroviaria

13

Longitud 468 Km(doble vía)

Costo E ti d

3.944,7Estimado MM US$

Tiempo de Ejecución

8 años



Rieles 66.269 Ton Balasto 1.380.600 M3

Durmientes 922 241 Unid Sub balasto 1 095 644 M3 Material Rodante

Por definir

Velocidad de

200 km/h

Durmientes 922.241 Unid Sub-balasto 1.095.644 M3




Demanda de Ca ga

18 Millones de Ton/año de

OperaciónPasajeros de Pas/año de Carga Ton/año

CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA: Productos Químicos, Alimenticios, Vehículos automotores, Producciones metálicos, básicos de hierro y acero, productos forestales

Eje de Desarrollo

Occidental

MARACAIBO MARACAIBO –– SABANA DE MENDOZASABANA DE MENDOZA

Desarrollo

Línea Ferroviaria

2

Longitud 233Km

Costo Estimado

2.135,26MM US$$


5 años


11

Material R d t

Por definir


Rieles 32.993 Ton Balasto 687.350M3

Durmientes 459 150Unid Sub balasto 545 481 M3 Rodante


Por definir

Durmientes 459.150Unid Sub-balasto 545.481 M3




Demanda de Carga

1,4 Millones de Ton/año OperaciónPasajeros de Pas/año de Carga de Ton/año

Características de la carga: Cemento, Artículos de hormigón, alimenticios, maquinas y equipos eléctricos, producciones metálicas, básicas de hierro y acero y productos agrícolas

Eje de Desarrollo

Oriental

MANICUARE MANICUARE –– PUERTO ORDAZPUERTO ORDAZDesarrollo

Línea Ferroviaria

9

Longitud 432,72 Km(doble vía)

Costo E ti d

5.171,52Estimado MM US$


4 año


Por definir

Material Por definir


Rieles 122.546 Ton Balasto 2.399.865 M3

Rodante


Por definir

Durmientes 1.705.436Unid Sub-balasto 2.026.099 M3


Demanda de P j

12,6 Millones Demanda 38 Millones d T / ñPasajeros de Pas/año de Carga de Ton/año

Características de carga: Cemento, Artículos de hormigón, maquinas y equipos eléctricos, productos alimenticios, básicas de hierro, y acero, productos agrícolas

Eje de Desarrollo

Norte Costero

LA ENCRUCIJADA LA ENCRUCIJADA –– CÚACÚA

Desarrollo Costero

Línea F i i

12Ferroviaria

Longitud 75 Km(doble vía)

Costo 1 315 72Costo Estimado

1.315,72MM US$

Inicio 2008

Fin 2012Fin 2012


Por definir

Material Por definir


Rieles 21.240 Ton Balasto 415.950 M3

D i t 295 590 U id S b b l t 351 168 M3 Material Rodante

Por definir


Por definir




Por definir Demanda de Carga

Por definirPasajeros de Carga

Característica de la Carga: Cemento, Hormigón, Químicos, Alimenticios, Vehículos automotores, maquinas y equipos eléctricos, metálicas, industrias básicas de hierro y acero

Estimación de consumo de energía eléctrica por LíneasEstimación de consumo de energía eléctrica por Líneas

Condición de explotación Tráfico Transferido

Longitud de vía

Consumo anual red tracción

Consumo red auxiliar

Consumo total

MMton.km km GW GW GW Caracas-Cúa 4,70 41,40 0,1880 0,0062 0,1942 Puerto Cabello - Barquisimeto-Sabana de Mendoza, Yaritagua-Acarigua Turen

1,24 505,30 0,0496 0,0758 0,1254

Acarigua-Turen Puerto Cabello - La Encrucijada. 1,10 108,80 0,0440 0,0163 0,0603

La Encrucijada - Cúa 0,30 78,00 0,0120 0,0117 0,0237 La Encrucijada-San F de 2 40 295 10 0 0960 0 0443 0 1403La Encrucijada San F de Apure 2,40 295,10 0,0960 0,0443 0,1403

Chaguaramas-Caicara 2,07 205,10 0,0828 0,0308 0,1136 Maracaibo-Sabana de Mendoza 4,00 304,90 0,1600 0,0457 0,2057

Puerto Ordaz-Manicuare 78,64 440,00 3,1456 0,0660 3,2116Acarigua-Tinaco-Maturín 12,02 720,00 0,4808 0,1080 0,5888 Total 89,75 2698,60 4,2632 0,4048 4,6680

ElEl consumoconsumo dede energíaenergía eléctricaeléctrica enen loslos FerrocarrilesFerrocarriles VenezolanosVenezolanos parapara elel añoaño 20152015,, teniendoteniendo enen cuentacuenta loslostráficostráficos aa producir,producir, ascenderáascenderá aa 44,,6767 GWhGWh porpor año,año, lolo queque equivaldríaequivaldría alal 11%% (uno(uno porpor ciento)ciento) dede lala energíaenergíavendidavendida ((516516 GWh)GWh) alal sectorsector industrialindustrial dede lala grangran CaracasCaracas parapara elel periodoperiodo dede DiciembreDiciembre dede 20062006..

INSUMOS FERROVIARIOS REQUERIDOS PARA LA ETAPAREQUERIDOS PARA LA ETAPA

2007 - 2015Rieles (Ton)

Durmientes (Unid.)

Fijaciones (Unid.)

Balasto (M3)

Sub-balasto (M3)

Cambiavías (Unid)

549 300 7 618 500 35 210 500 9 597 400 8 841 800 3 524549.300 7.618.500 35.210.500 9.597.400 8.841.800 3.524

INDUSTRIALIZACIÓNINSUMOS FERROVIARIOS2008-2015

UND7.618.500 35.210.500

2008 2015

Durmientes Fijaciones

5.000.000

6.000.000

3.000.000

4.000.000

1.000.000

2.000.000

AÑOS0

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

INDUSTRIALIZACIÓNINSUMOS FERROVIARIOS2008-2015

1 800 000

Balasto Sub BalastoM39.547.400 8.841.800

1.400.000

1.600.000

1.800.000

800.000

1.000.000

1.200.000

200.000

400.000

600.000

0

200.000

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 AÑOS

INDUSTRIALIZACIÓNINSUMOS FERROVIARIOS2008 2015

549.300

2008-2015

90.000100.000

RielesTON

50 00060.00070.00080.000

10 00020.00030.00040.00050.000

010.000

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 AÑOS

INDUSTRIALIZACIÓNINSUMOS INSUMOS FERROVIARIOS2008-2015

UNID3 524

600

700

800Cambia Vías3.524

400

500

100

200

300

02008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 AÑOS

Trenes de LevitaciónTrenes de Levitación Magnética g

Prof. Eduardo D. GreavesS i i N t l í f ilSeminario: Nuevas tecnologías en ferrocarriles y

tracción magnética. USB, 4 Junio 2008

Video 1 Shangai a aeropuertoVideo 1- Shangai a aeropuerto

Generación de campos magnéticosGeneración de campos magnéticos

Electroimán

Superconductores de

Bobina superconductoras

NormalesT = 4,2 K

Superconductores de alta temperatura (HTS)

pHelio Líquido T = 77 K Nitrógeno

líquido.

Campos L d Lmagnéticos

inducidos

Conductor normal (metálico)

Ley de Lenz

Prof. Eduardo D. Greaves 2

Conductor normal (metálico) o superconductor

Sustentación magnéticaSustentación magnética

• Por atracción magnética

Por repulsión• Por repulsión magnética


Comparación de trenes levitadosComparación de trenes levitados

TIPO DE TREN BASADO EN EJEMPLOS CAMPO MAGNETICO ESTRUCTURA OTROS MAGLEV PRODUCIDO POR RODANTE ALTURA SUSPENCIÓN ELECTROMAGNÉTICA, (EMS)

ATRACCIÓN FERROMAGNÉTICA

TRANSRAPID ALEMAN, SHANGAI –AEROPUERTO

ELECTROIMANES CONVENSIONALES EN TREN Y RIELES

NO TIENE LEVITA A CUALQUIER VELOCIDAD ALTURA = 1AEROPUERTO

EN CHINA.(30 Km)

ALTURA = 1 cm

SUSPENSIÓN ELECTRODINÁMICA

REPULSIÓN ELECTRODINÁMICA

TREN JAPONÉS

BOBINAS SUPERCONDUCTORAS

RUEDAS RETRACTILES

LEVITA A MAS DE 100

(EDS) (LEY DE LENZ O DIAMAGNETISMO)

MLX01 (YAMANASHI)

A 4.2 GRADOS K PARA BAJAS VELOCIDADES

Km/h ALTURA = 10 CM


Levitación del Maglev alemán “Transrapid” y tren chino Shangai-

AeropuertoAeropuerto

El riel es un elemento activo que contiene una q

serie continua de electroimanes

La sección de riel donde está el tren se activa. El riel induce la potencia al tren. El tren tiene baterías para caso de emergencia


p g

Rieles del tren magnético japonésRieles del tren magnético japonés

Suspensión electrodinámica (para v > 100 km/h) Video 2. Tren japonés


( ) Video 2. Tren japonés

Rieles del tren magnético japonésRieles del tren magnético japonés


Tren magnético japonésTren magnético japonés


Motor lineal


Video 3 Levitación superconductora

Pendientes y distanciasPendientes y distancias

• Merida a ULA: 2,9 Km, Pendiente = 6,4 grados

• Aeropuerto-Caracas: 11 Km, Pendiente = 4,6 grados

• Baruta-USB: 3,2 Km, pendiente = 3,5 grados

• Cota Mil a Teleférico 3,2 Km Pendiente = 18,5 grados


Tren Electromagnético VenezolanoTELMAGV

Objetivo

● Diseñar y construir un prototipo venezolano de Tren de Tracción Electromagnética a escala 1:1, el cual brinde la oportunidad de la apropiación de las nuevas tecnologías de transporte masivo, impactando directamente sobre el sector industrial a gran escala, abriendo nuevas fuentes de inversión y generando un gran número de empleos directos e indirectos, en aras del mejoramiento de la calidad de vida de la población.

Historia del Proyecto

InformeDr. Fernandez Morán

InformeDr. Fernandez Morán

Prototipo Actual

Descripción

Sistema de Control

Tarjeta de Medición de Corriente

Tarjeta del Sistema de Control

Tarjeta de Potencia

Sensores de Posición

Ventajas

● Es un sistema diseñado para subir y bajar fuertes pendientes.

● No depende de la fricción mecánica para su propulsión y guía.

● El diseño envolvente del motor hace imposible el descarrilamiento del vehículo.

● Es un sistema de bajo costo de construcción y mantenimiento, en comparación con los sistemas levitados.

Ventajas

● La Construcción del vehículo y de la vía en el país, generará fuentes de trabajo, desarrollo industrial e independencia tecnológica.

● Fomentará la integración latinoamericana.

Etapas de desarrollo

● 1. Caracterización a escala 1:1.– Construcción Módulo de Pruebas Estáticas.– Construcción del primer Bogie y 25m de vía.

● 2. Consolidación tecnológica.● 3. Tramo piloto.

Módulo de Pruebas Estáticas

¿Preguntas?

Documents

Pres Sem Ferrocarriles USB 2008 (GSIEP-REIEEE)