1 Alternativa para la detección de averías en cables soterrados de señalización ferroviaria. Autores: -Ing. Carlos Enrique Sánchez Fernández. asesorcosie@sicen.ferronet.cu. Especialista B en automática ferroviaria del departamento de señales de la UEB COSIE CENTRO. -Ing. Omar Martínez Castro asesorcosie@sicen.ferronet.cu. Especialista Principal en automática ferroviaria del departamento de señales de la UEB COSIE CENTRO. - M.Sc. Ing. Cesilio García de la Cruz. asesorcosie@sicen.ferronet.cu. Sub Director Técnico UEB COSIE CENTRO mailto:asesorcosie@sicen.ferronet.cu mailto:asesorcosie@sicen.ferronet.cu mailto:asesorcosie@sicen.ferronet.cu 2 RESUMEN En ferrocarril cubano, el bloqueo semiautomático es un dispositivo que sirve para organizar la asignación de tramos de vía en la circulación de trenes. La función del bloqueo es impedir la colisión entre trenes reservando cada tramo de vía para un único tren, evitando que dos trenes circulen en sentido contrario por el mismo tramo de vía, que un tren alcance al precedente o que un tren circule sobre aparatos de vía que no han sido configurados correctamente. Para la instalación de los mismos se utilizan cables especiales soterrados y protegidos para garantizar la vitalidad del sistema. La característica climatológica de nuestro país en muchas ocasiones atenta contra la estabilidad en funcionamiento del bloqueo ya que la humedad relativa y el manto freático en algunos enclavamientos provocan cortocircuitos en dichos conductores. Dentro de las afectaciones directas en que el bloqueo económico implantado por EUA sobre cuba por más de cincuenta años esta la imposibilidad de adquirís tecnologías metro lógicas eficaces para detectar con precisión el cortocircuito de los conductores soterrados. En el presente trabajo se describe una alternativa para detectar y solucionar averías en cables soterrados de señalización ferroviaria. Para esto se utiliza el método de aplicar alto voltaje en los cables averiados para provocar un arco eléctrico y lograr la perforación del dieléctrico en el punto de la avería hasta alcanzar el cortocircuito de los conductores. Posteriormente mediante la medición de la resistencia se determina la distancia hasta la avería. Palabras Claves: Bloqueo semiautomático, Seguridad ferroviaria, solución de averías 3 ABSTRACT 4 INTRODUCCIÓN El Ferrocarril esta considerado como un medio de transportación que logró un novedoso avance en la ciencia y la tecnología durante la segunda mitad del siglo XIX. Fue introducido en Cuba en la década de 1800 resultando así el primer país de América Latina y el séptimo en el mundo en utilizarlo. [1] [4] [7] En sus inicios fue empleado con fines económicos y posteriormente para facilitar la transportación masiva de pasajeros de un punto a otro del territorio. En la construcción de sus primeros tramos murieron más de 2.000 trabajadores, muchos de ellos en régimen de esclavitud. [5] La misión de la UFC es ejecutar, con la eficiencia técnico-económica la máxima seguridad y garantía de los servicios de transportación de carga y pasajero en respuesta a las demandas y requisito de sus clientes y en correspondencia con el lugar que pueda ganarse con su competitividad en el mercado de los servicios de transportación y el papel que se le asigne en el sistema nacional del trasporte. [6] La Unión de Ferrocarriles de Cuba se proyecta hacia el logro de un trasporte ferroviario donde la automatización jugara un papel preponderante´, este será seguro, confortable y puntual, solo con indispensables niveles de subsidio. Es propósito de la UFC lograr la mayor inserción en las transportaciones multimodales de cargas y pasajeros, incluida las asociadas al desarrollo turístico del país con respecto a la visión sobre la gestión, de la UFC priorizara el análisis sistemático de la información de todo tipo pero, especialmente, la referida a los prosados productivos y de servicios, procederá a la evaluación sistemática a nivel de empresas de los resultados obtenidos en busca de conclusiones dirigidas al perfeccionamiento de las tecnologías. [8] [9] 5 La Unión de Ferrocarriles de Cuba incita a la búsqueda constante de mayor racionalidad de su sistema para la más completa y eficiente utilización de los recursos con que cuenta, tanto en el orden técnico, material, energético, financiero, como el humano. [3] Antecedentes: Durante el montaje de los sistemas de señalización, centralización y bloqueo (SCB) y los sistemas de protección de pasos a nivel con la colaboración soviética se cometieron varios errores en la manipulación de los cables soterrados, entre ellos podemos mencionar: • Izaje de carretes de terioredos con cables de acero que se apoyaron directamente en la cubierta del cable y la perforaban. • Zanjas poco profundas o superficies que permitían daños de equipos. • Rehincho de zanjas sin arena y con tierras conteniendo piedras u otros objetos que dañaron (aplastaron) los cables. • Mala manipulación de los cables durante el tendido de los mismos provocando micro curvas y compresión de la coraza de los mismo sobre el aislamiento entre conductores. Estructura de los cables de señalización ferroviaria: Los cables de los SCB poseen una capa exterior de polivinilo, una coraza de acero, otra de polivinilo y los conductores aislados en su interior, como se muestra en la Figura 1. 6 Figura 1. Estructura de los cables de señalización ferroviaria Situación problemica: Al dañarse la cubierta exterior o interior penetra el agua en el cable y produce el bajo aislamiento. Por otra parte, al oprimirse el aislante entre dos conductores, este se perfora ocasionando también bajo aislamiento. Según la instrucción para el mantenimiento técnico de los equipos SCB, la resistencia de aislamiento de un conductor desconectado de la alimentación eléctrica debe ser no menor de 100 Mohms/Km lo que obliga a su comprobación mensual, y si disminuye a menos de 15 Mohms/Km deben desconectarse y sustituirse ejemplo de avería con gvarico. La mejor forma de detectar una avería en cables soterrados de señalización es usando un equipo 3MDYNATEL-96SAM-5 el cual es capaz de detectar con precisión bajos aislamientos, cortocircuitos, circuito abiertos, cuestión esta que se nos esta vedada por el bloqueo económico comercial de EUA sobre nuestro país. Nuestra empresa siempre ha carecido de este equipo, por lo cual ante una avería se ha usado el método de realizar cortes a mitad de la distancia hacia donde está la avería, repetir el corte y así sucesivamente. Este método además de realizar grandes esfuerzos físicos en la apertura zanjas implica la realización 7 de varios empalmes para restablecer el cable, el cual queda más expuesto a daños en el futuro, como se muestra en la Figura 2 y 3. Figura 2. Detección de la avería mediante cortes sucesivos Figura 3. Resultado final de la traza del cable mediante cortes sucesivos Como se puede apreciar, el método descrito es engorroso, poco efectivo y deja la traza del cable susceptible a futuras interrupciones. Por todo lo anterior, decidimos buscar otra solución. Propuesta de solución: Recurriendo a la experiencia acumulada por nuestros comunicadores utilizamos el método del “quemador de cables”; el cual consiste en aplicar un alto voltaje a un par de conductores, de los que más bajo aislamientos presenten hasta lograr perforar el aislamiento de ambos y que se suelden los conductores cobre con cobre. Posteriormente se mide la resistencia de lazo con el puente de Wheatstone, a partir de la cual se calcula la distancia hasta la avería. Para lograr el alto voltaje se utilizó el transformador de un equipo de 5B24/25 TBZ en desuso, el cual aplicándole 220V en el primario, entrega 1600V en el secundario, con lo cual se logra en la mayoría de los casos perforar el bajo aislamiento. 8 Con el fin de evitar un accidente, el equipo se alimenta por el devanado primario mediante un pulsador, de manera que cuando el operario retira la mano, el equipo queda sin energía. Adicionalmente los bornes del alto voltaje a los que se conectan los conductores averiados bajo estudio se protegen con una tapa, la que al abrirla acciona sobre un micro interruptor que desconecta la alimentación, de forma que para acceder a los terminales y conductores bajo prueba siempre será sin voltaje en los mismos. Es importante indicar que siempre se debe seleccionar conductores que estén próximos en el maz. de cable, o un par trenzado y que presenten el mayor bajo aislamiento, para lograr la más fácil perforación del aislamiento. El esquema de la Figura 4 muestra el principio de funcionamiento del equipo. Figura 4. Esquema del principio del quemador de cables Una vez logrado el cortocircuito, lo cual se asume a partir de que al medir con un multímetro este indique en el orden de los ohms; es necesario esperar que los conductores se enfríen, porque como se conoce la resistencia de un conductor caliente, aumenta. Cumpliendo este paso se procede a medir con el puente de Wheatstone la resistencia de lazo, y obtenida esta se calcula la distancia hasta la avería por la ecuación No 1: R = (1) donde: 9 R: es la resistencia medida en Ω.2 ℓ: es la resistividad en que para el cobre es igual a 0.0175. A: es el área se la selección transversal del conductor medido. Después de obtener L, se calcula la distancia hasta la avería por la expresión No 2: L = 2*l (2) donde: L: es la distancia del conductor desde el punto de medición hasta la avería más la distancia desde la avería hasta el punto de medición. l: es la distancia hasta la avería. Para disminuir el margen de error se debe repetir todo este proceso desde el otro extremo del cable, y donde se intercepten está la avería. En la Figura 5 se muestra un ejemplo. Figura 5. Ejemplo de cómo hallar el margen de error Como se puede ver en el ejemplo anterior, la avería queda enmarcada en una longitud mínima de 20 metros. En la medida en que el cortocircuito logrado sea 10 más efectivo, esta distancia será menor por lo que es importante lograr que ambos conductores queden bien cortocircuitados. Concluido este paso solo queda realizar los cortes correspondientes, colocar un cable nuevo de solo 20 metros más las reservas en cada cabeza y colocar 2 cajas de empalme. Seguidamente se debe comprobar el aislamiento general del cable reparado de extremo a extremo entre conductores y respecto a tierra. En nuestro país se encuentran instalados tres tipos de cables de señalización ferroviaria, atendiendo a su diámetro, esto es 1 mm, 0.9 mm y 1.4mm. Con el fin de facilitar el trabajo se adjunta una tabla con la resistencia medida y el correspondiente largo de la avería. Es muy importante destacar que en los cálculos que se realicen no se debe despreciar ningún decimal o redondear cifras, al menos hasta 6 decimales, a fin de lograr mayor precisión. Efecto económico de la propuesta.  Mano de obra Trabajador Tipo por hora Horas trabajadas Salario Especialista A 2.2560 16 36.09  Materiales recuperados Cables UM Cantidad Precio Importe 30*2 metro 520 10.25525 5332.73 24*2 metro 340 9.92323 3373.89 4*2 metro 1008 2.59938 2620.17 total 11326.79 El efecto económico sería: Material recuperado menos mano de obra 11326.79- 36.09=11290.70 11 Recomendaciones  Exigir y controlar la calidad de la manipulación de los cables de señalización ferroviaria para evitar averías  Hasta tanto la empresa no disponga de un equipo de tecnología de punta utilizar el aquí propuesto  Adiestrar al personal de SCB para la mejor explotación del mismo BIBLIOGRAFÍA. [1]Reglamento de Operaciones ferroviarias. Unión de Ferrocarriles de Cuba (2000). Ciudad de la Habana. Cuba. [2] Normas Cubanas NC 196-(1, 2, 3, 4). Transporte Ferroviario – Cruces de Vía Férreas con vías automotores. Oficina Nacional de Normalización. Ciudad de La Habana. 2004. [3] Hernández, O. (2012) Diagnóstico de pasos a nivel con alta incidencia de accidentes. ISPJAE. Ciudad Habana. Cuba. 110p. [4] Dirección Nacional de Seguridad Ferroviaria. (2012) Reporte de accidentes ferroviarios 2010-2012. Ciudad Habana. Cuba. Ministerio de Transportes. [5]. USA.FHWA – TS-86 – 215. September 1986 Railroad – Highway Grade Crossing Handbook SEC. OND EDICION. [6]Sistemas detectores de tren por pedales electrónicos para instalaciones de seguridad en pasos a nivel. Mantenimiento de infraestructura (2012). Ciudad Habana. Cuba. Ministerio de Transportes. [7]Manual de explotación del modulo de mando electrónico para pasos a nivel. Mantenimiento de infraestructura ferroviarias (2011). Ciudad Habana. Cuba. Ministerio de Transportes. [8] Payne, C. (2010) Cumplimiento del Plan de Reparación de Pasos a Nivel IV Trimestre 2012. Cuba. Centro Nacional de Vialidad, MITRANS. [9] Argentina. Dpto. 779-209. Texto reglamentario del art. 22 de la Ley 24 449. Anexo L – Sistema de Señalización Vial Uniforme.