pres sem ferrocarriles usb 2008 (gsiep-reieee)
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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
Sub Sistemas de un FERROCARRILSub Sistemas de un FERROCARRIL
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
Sub Sistemas de un FERROCARRILSub Sistemas de un FERROCARRIL
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
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
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
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 44
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
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 55
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..
66Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
B
Conexiones posiblesConexiones posibles
ConexiónConexión monofásicamonofásica simplesimple
DeltaDelta abiertaabiertaDeltaDelta abiertaabierta
ScottScott
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 77
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/
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 88
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
99Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
1010Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
1212Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
1313Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
E
RECTIFICADOR
PWM
INVERSOR
PWM
1414Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 1515
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
1616Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 1717
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..
1818Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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 ?)
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 1919
( )( )
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)
2020Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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 )
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 2222
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
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 2323
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
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 2424
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)
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 2525
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
2626Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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%
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 2727
4: Armónicos
Rectificador PWMRectificador PWM
2828Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
2929Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
3030Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
3232Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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
3434Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
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• …
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 3535
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
3737Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Gracias por su atenciónGracias por su atenciónpp
Prof. Roberto AlvesProf. Roberto Alves Seminario Técnico TracciónSeminario Técnico Tracción 3838
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 2 / 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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 2 / 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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 2 / 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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 2 / 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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 2 / 22
Descripción del Sistema
Generador sincrónico alimentando una carga bifásica a través de untransformador Scott
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 3 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 4 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 4 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 4 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 4 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 4 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 4 / 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
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
Excitatriz sin escobillas
Diagrama de bloques de la excitatriz sin escobillas
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 6 / 22
Gobernador y Motor Diesel
Diagrama de bloques del Gobernador y del Motor Diesel
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 7 / 22
Transformador Scott
Diagrama esquemático del Transformador Scott
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 8 / 22
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
}
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 9 / 22
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
}
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 9 / 22
Material Rodante
Amónicos en tracción Amónicos en frenado
Modelo del desequilibrio
v10 = k1i1
v20 = k2i2
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 10 / 22
Material Rodante
Amónicos en tracción Amónicos en frenado
Modelo del desequilibrio
v10 = k1i1
v20 = k2i2
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 10 / 22
Material Rodante
Amónicos en tracción Amónicos en frenado
Modelo del desequilibrio
v10 = k1i1
v20 = k2i2
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 10 / 22
El Sistema Eléctrico de Potencia
Esquema de operación Interconectada CADAFE - IAFE
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 11 / 22
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
)
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 12 / 22
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
)
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 12 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 13 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 13 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 13 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 13 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 13 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 14 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 14 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 14 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 14 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 14 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 14 / 22
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
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 14 / 22
Resultados Operación Aislada
Simulaciones con desequilibrio en la fase 0◦ - 10% I2
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 15 / 22
Resultados Operación Aislada
Simulaciones con desequilibrio en la fase 0◦ - 20% I2
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 16 / 22
Resultados Operación Aislada: Armónicos
Oscilograma de Corriente Oscilograma de Tensión
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 17 / 22
Resultados Operación Aislada: Armónicos
Oscilograma de Corriente Oscilograma de Tensión
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 17 / 22
Casos de Estudio: Operación Interconectada
Análisis de Régimen Permanente con Desequilibrio
Caso base
Condición de máximo desequilibrio
Condición de desequilibrio 3:1
Modelación Armónica
Régimen permanente equilibrado
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 18 / 22
Casos de Estudio: Operación Interconectada
Análisis de Régimen Permanente con Desequilibrio
Caso base
Condición de máximo desequilibrio
Condición de desequilibrio 3:1
Modelación Armónica
Régimen permanente equilibrado
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 18 / 22
Casos de Estudio: Operación Interconectada
Análisis de Régimen Permanente con Desequilibrio
Caso base
Condición de máximo desequilibrio
Condición de desequilibrio 3:1
Modelación Armónica
Régimen permanente equilibrado
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 18 / 22
Casos de Estudio: Operación Interconectada
Análisis de Régimen Permanente con Desequilibrio
Caso base
Condición de máximo desequilibrio
Condición de desequilibrio 3:1
Modelación Armónica
Régimen permanente equilibrado
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 18 / 22
Resultados Operación Interconectada
Simulaciones con desequilibrio en la fase 0◦
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 19 / 22
Resultados Operación Interconectada
Desequilibrio 3:1 Inyección 3a. Armónica
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 20 / 22
Resultados Operación Interconectada
Desequilibrio 3:1 Inyección 3a. Armónica
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 20 / 22
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 21 / 22
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 21 / 22
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 21 / 22
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 21 / 22
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 22 / 22
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 22 / 22
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.
Aller, Bueno, Alves, Pesse (GSIEP) Operación Aislada MS-Scott Grupo SIEP 22 / 22
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
CARACAS – CUAEZEQUIEL ZAMORA I
CARACAS – CUAEZEQUIEL 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
Cantidad de Estaciones
7Estaciones
Material Rodante
Pas: 17 EMUSCarga: 2 Loc diesel y
Insumos Ferroviarios
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
Velocidad de Operación
Pas: 150-180 Km/h
Durmientes 425.650 Unid Sub-balasto 505.682 M3
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
Cantidad de Estaciones
8
Material Pas: 5 Loc DiselMaterial Rodante
as 5 oc seCarga: 12 Loc. DieselVagones Plataforma: 20Vagones Cubiertos 10
Insumos Ferroviarios
Rieles 33.984Ton Balasto 708.000M3
Durmientes 472 944 Unid Sub balasto 561 869 M3 10Vagones plataforma porta-contenedores: 360Vagones tolva para cereales
Durmientes 472.944 Unid Sub-balasto 561.869 M3
Fijaciones 1.891.776 Unid Cambiavías 153 Unid
Demanda de Pasajeros
400.000d P / ñ
Demanda d C
2.600.000 Ton/año
Velocidad de Operación
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
Cantidad de Estaciones
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
Velocidad de Operación
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)
Cantidad de Estaciones
7Insumos Ferroviarios
Rieles 35.697Ton Balasto 743.695 M3
Material Rodante
Por definir
Velocidad de Por definir
Durmientes 496.788 Unid Sub-balasto 590.196 M3
Fijaciones 1.987.153 Unid Cambiavías 161 Unid
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
Insumos Ferroviarios
Rieles 29.028 Ton Balasto 604.150M3Estaciones
Material Rodante
Pas: 6 EMUSCarga: 8 Loc.
l id d d 0 80
Durmientes 403.973 Unid Sub-balasto 479.930 M3
Fijaciones 1.615.892 Unid Cambiavías 131 Unid
Demanda de 2 7 Millones Demanda 2 8 Millones Velocidad de Operación
Pas: 150-180 Km/hCarga: 70-100 Km/h
Demanda de Pasajeros
2,7 Millones de Pas/año
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
Cantidad de Estaciones
16Insumos Ferroviarios
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
Fijaciones 3.688.963 Unid Cambiavías 298 Unid
Demanda de Pasajeros
5,8 Millones de Pas/año
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$$
Tiempo de Ejecución
5 años
Cantidad de Estaciones
11
Material R d t
Por definir
Insumos Ferroviarios
Rieles 32.993 Ton Balasto 687.350M3
Durmientes 459 150Unid Sub balasto 545 481 M3 Rodante
Velocidad de Operación
Por definir
Durmientes 459.150Unid Sub-balasto 545.481 M3
Fijaciones 1.836.599 Unid Cambiavías 148 Unid
Demanda de Pasajeros
9,9 Millones de Pas/año
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$
Tiempo de Ejecución
4 año
Cantidad de Estaciones
Por definir
Material Por definir
Insumos Ferroviarios
Rieles 122.546 Ton Balasto 2.399.865 M3
Rodante
Velocidad de Operación
Por definir
Durmientes 1.705.436Unid Sub-balasto 2.026.099 M3
Fijaciones 6.821.744 Unid Cambiavías 551 Unid
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
Cantidad de Estaciones
Por definir
Material Por definir
Insumos Ferroviarios
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
Velocidad de Operación
Por definir
Durmientes 295.590 Unid Sub-balasto 351.168 M3
Fijaciones 1.182.360 Unid Cambiavías 96 Unid
Demanda de Pasajeros
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
Prof. Eduardo D. Greaves 3
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
Prof. Eduardo D. Greaves 4
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
Prof. Eduardo D. Greaves 5
p g
Rieles del tren magnético japonésRieles del tren magnético japonés
Suspensión electrodinámica (para v > 100 km/h) Video 2. Tren japonés
Prof. Eduardo D. Greaves 6
( ) Video 2. Tren japonés
Rieles del tren magnético japonésRieles del tren magnético japonés
Prof. Eduardo D. Greaves 7
Tren magnético japonésTren magnético japonés
Prof. Eduardo D. Greaves 8
Motor lineal
Prof. Eduardo D. Greaves 9
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
Prof. Eduardo D. Greaves 10
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?