8 Federico Jorreto AECOM - ptferroviaria.es Jorreto... · BcnRailINNOVA Proyectos estratégicos ferroviarios de I+D+i CLARA: una herramienta para la total definición de todos los

BcnRail INNOVA Proyectos estratégicos ferroviarios de I+D+i

CLARA: una herramienta para la total definición de todos los elementos

de ménsulas de catenaria.

Federico Jorreto Marcos

AECOM

Nº Expediente: PTR-2014-0351

INDICE• INTRODUCCIÓN LAC

• DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

• PARA QUÉ NECESITAMOS A CLARA?

• RESULTADOS

• BENEFICIOS

• DESARROLLOS FUTUROS

• CONCLUSIONES


INTRODUCCIÓN LAC• El departamento de sistemas ferroviarios de

AECOM ha desarrollado y sigue desarrollando y mejorando sus propias herramientas de cálculo

– Pocas opciones existentes

– Algunas pertenecen a la competencia

– No nos gustan

– Modificable a voluntad

– No se ofrece a los clientes las herramientas, se ofrece el servicio


INTRODUCCIÓN LAC


RailEST Electrificación

EMFRail Campos EM

Interacción Pantógrafo - LAC

CLARA LAC

Cálculo de Péndolas

INTRODUCCIÓN LAC• LAC es el sistema más extendido

• Diferentes tipos de sistema para diferentes necesidades

• Universalmente aceptado como solución ideal para la alta velocidad– Rigidez más constante

– Interacción pantógrafo-catenaria (Velocidad)

– Mantenimiento

– Coste

– Eficiencia energética


INTRODUCCIÓN LAC• Para aprovechar las ventajas que un sistema LAC ofrece

– Diseñarse correctamente– Calcularse correctamente– Instalarse correctamente

• El diseño está afectado por parámetros de trazado como:

– Radios de curvatura– Peralte– Velocidad de paso– Un parámetro de diseño muy importante es el descentramiento


INTRODUCCIÓN LAC• Principales características del diseño de LAC

– Misión Principal => Transmisión de energía

– Todo el diseño debe supeditarse a esta misión

– Cualquier otro criterio de diseño debe ser secundario

– LAC interactúa con la infraestructura y el sistema eléctrico



Higher speed

LAC más compleja

Aumento velocidad


Higher speedAumento velocidad

LAC más compleja



LAC más compleja



LAC más compleja


Higher speed

LAC más compleja

Aumento velocidad


Higher speed

LAC más compleja

Aumento velocidad


Lessons learned from HSR

Requerimientos RAMS

Lecciones aprendidas


LAC diagrama inicial

Cargas de los cables

Geometría de las ménsulas

Análisis estructural

Instalación de cimentaciones, postes

y ménsulas

•Condiciones climáticas•Pantógrafo

•Trazado

•Tensión mecánica de los cables

•Trazado de vía

•Restricciones Geométricas•Diseño de piezas

•EN 50119•Condiciones climáticas

•Cargas transitorias y permanentes


• Muchos recursos se invierten en el desarrollo de LACs para garantizar la correcta captación de corriente




• Muchos recursos se invierten en el desarrollo de LACs para garantizar la correcta captación de corriente

• Una instalación deficiente hace que esta inversión sea inútil.

Descripción del problema• Los requerimientos RAMS (Reliability, Availability,

Maintainability and Safety) son cada vez más exigentes para todos los sistemas ferroviarios.

• Fiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad están influidas por una instalación y un diseño apropiado de la LAC.

• Una instalación apropiada manteniendo los parámetros de diseño de la LAC se traduce en:– Una fuerza de contacto entre pantógrafo e hilo más homogénea– Menor desgaste del HC y pantógrafo– Menores despegues de pantógrafo– Menores costes de mantenimiento– Menores IEM debidas a arcos eléctricos


Descripción del problema• Criterios habituales de diseño:

– Normalmente se realizan demasiadas simplificaciones– Se suelen utilizar datos de entrada que difieren de los

reales– Se asume el realizar ajustes manuales habitualmente– Estos ajustes cuestan tiempo y dinero, por lo que

deben reducirse todo lo posible– Los ajustes manuales no pueden subsanar todos los

errores de cálculo– Se pueden resolver casos concretos, pero el error

sistemático perdura


¿Para qué necesitamos Clara?


• Posibilidad de utilizar datos obtenidos de mediciones reales.

• El menor tiempo de cálculo hace que sea posible tener un diseño preciso y detallado para ser utilizado en todas las etapas de la instalación.


–Una herramienta para el diseño y cálculo de ménsulas que considere todos los parámetros mecánicos y geométricos es imprescindible para realizar un trabajo de calidad


Cada ménsula es única


Met

od

olo

gía

de

cálc

ulo

hab

itu

al





Instalación de cimentaciones, postes

y ménsulas

•Condiciones climáticas•Pantógrafo

•Trazado

•Tensión mecánica de los cables

•Trazado de vía

•Restricciones Geométricas•Diseño de piezas

•EN 50119•Condiciones climáticas

•Cargas transitorias y permanentes



Instalación de cimentaciones y postes




Instalación de las ménsulas

•Condiciones climáticas

•Pantógrafo

•Trazado

•Tensión mecánica de los hilos

•Trazado de vía

•Posición real de las cimentaciones

•Restricciones geométricas

•Diseño de piezas

•EN 50119

•Condiciones climáticas

•Cargas permanentes y transitorias

Ejecutado

automáticamente por

CLARA

Meto

do

log

ía d

e c

álc

ulo

co

n C

LA

RA

Resultados Nº Expediente: PTR-2014-0351

• Calcula automáticamente todas las ménsulas en un cantón de compensación


• Realiza cálculos estructurales

– Diagramas de esfuerzos

– Deformaciones

• EN 50119

Resultados• Interactúa con herramientas CAD como

AutoCAD y Microstation.

• Desarrollos BIM y diseños 3D pueden beneficiarse de los resultados de un modelado preciso.


Beneficios• Cálculo automatizado de la geometría de todas las

ménsulas en un cantón de compensación. Partiendo de especificaciones, materiales y restricciones

• Los datos pueden importarse de hojas Excel y los resultados también pueden exportarse

• Sólo se necesitan unos segundos para un calcular un cantón de compensación completo

• Se generan datos para utilizar en la construcción (longitudes de tubos, ángulos de montajes…)

• Incluso para soluciones particulares (cambios en la altura del sistema, posición de las rótulas…)


Desarrollos futuros• Validar CLARA contra datos reales

• Añadir la capacidad de cálculo de péndolas

• Incorporar el cálculo de pórticos flexibles y telarañas

• Introducción de los sistemas de soporte en túneles

• Incrementar el número de geometrías de las cimentaciones.


Conclusiones• Criterios de las líneas más eficientes (AV) están

aplicándose a otro tipo de líneas• La LAC es un factor clave para la eficiencia energética y

operacional• CLARA calcula automáticamente la geometría y analiza

estructuralmente todos los elementos del sistema• Resultados proporcionados por CLARA mejoran el

proceso de instalación de la línea aérea de contacto debido a que– Considera la posición real de las cimentaciones y postes

con respecto a la vía– Define todos los elementos de las ménsulas


GRACIAS por su atención

¿Preguntas?


Documents

8 Federico Jorreto AECOM - ptferroviaria.es Jorreto... · BcnRailINNOVA Proyectos estratégicos ferroviarios de I+D+i CLARA: una herramienta para la total definición de todos los