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ESTUDIO DE LA UPB CONFIRMA QUE LAS FALLAS QUE AFECTARON LA CATENARIA DEL METRO DE MEDELLÍN A PRINCIPIOS DE ESTE AÑO SE DEBIERON A UN SOBREVOLTAJE

ESTUDIO DE LA UPB CONFIRMA QUE LAS FALLAS QUE AFECTARON LA CATENARIA DEL METRO DE MEDELLÍN A PRINCIPIOS DE ESTE AÑO SE DEBIERON A UN SOBREVOLTAJE

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Bello, mayo 08 de 2018                     N° 1620

  • El estudio confirmó que las afectaciones en la catenaria presentadas en los meses de febrero y marzo se debieron a un sobrevoltaje que provocó un comportamiento atípico, no predecible, de los pararrayos.
  • Este fenómeno se presentó debido a una confluencia de fenómenos eléctricos que ya fueron plenamente identificados.
  • Desde el inicio de la serie de fallas de la catenaria, se implementaron varias acciones con el fin de minimizar el riesgo de que vuelva a presentarse el daño.

 

Después de 10 semanas de intensos análisis y estudios, expertos de los laboratorios de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Pontificia Bolivariana (UPB) y de la empresa Ingeniería Especializada Blandón (IEB) determinaron el origen y las causas de la afectación que sufrió la catenaria del Metro cinco veces entre los meses de febrero y marzo de este año, que generó la suspensión temporal del servicio en varias estaciones del Sistema Metro.

El estudio encontró que la afectación tuvo su origen en fenómenos eléctricos, confirmando las hipótesis que se plantearon como avances parciales del estudio: que los daños en la catenaria se debieron a un sobrevoltaje que provocó un comportamiento atípico, no predecible, de los pararrayos.

En los laboratorios de la UPB fue posible reproducir la secuencia de eventos que desencadenó la falla, estableciendo que los pararrayos, que fueron diseñados para actuar ante fenómenos puntuales (transitorios) como son las descargas atmosféricas, registraron un comportamiento atípico que consiste en conducir corriente de forma permanente. Este comportamiento fue generado por la confluencia de tres factores de manera simultánea que, si se hubieran producido de forma independiente, no habrían generado ningún problema. Solo al confluir exactamente en el mismo periodo de tiempo, produjeron el sobrevoltaje que ocasionó la falla.

El primero de estos factores está asociado a las características propias del sistema de apantallamiento del Metro, el cual en su diseño es muy sensible y complejo. Esto como respuesta al hecho de que el valle de Aburrá es una de las zonas del mundo con mayor incidencia de rayos, tal y como lo demuestran los registros de las instituciones que vigilan este comportamiento a nivel local (SIATA), regional (ISA, EPM) e internacional. Como ejemplo, los mapas de la NASA ubican al valle de Aburrá en igualdad de condiciones con zonas de máxima incidencia de descargas atmosféricas en el centro de África. Además, los informes académicos de gran prestigio como Keraunos confirman este hecho (solo en la tarde del martes 15 de mayo cayeron 1.675 rayos en el valle de Aburrá).

El segundo factor se relaciona con un aumento en el nivel de voltaje registrado en un transformador de la subestación móvil, que fue instalada provisionalmente por nuestro suministrador de energía en una de las subestaciones de alta tensión, ante una falla en el cableado de conexión de la subestación original. Si bien este factor, si se observa de manera independiente tampoco hubiera generado problemas, pues se trata de un procedimiento ajustado a la norma y que responde a las condiciones contractuales de calidad de suministro de energía por parte del comercializador, sí coadyuvó a generar el sobrevoltaje.

Finalmente, el tercer factor que incidió en la falla de la catenaria se relaciona con la operación de frenado regenerativo de los trenes y con el proceso de rectificación de corriente en las subestaciones de tracción. En condiciones normales, el frenado regenerativo es una función totalmente normal y deseada, por cuanto favorece el uso eficiente de energía, es decir, la energía que resulta del frenado de un tren es aprovechada por otro tren que acelera en las cercanías del primero.

Sin embargo, en las horas valle y al inicio de las horas pico, la energía del frenado no logra ser utilizada en su totalidad y en algunos momentos se pueden presentar aumentos en el voltaje de la catenaria. Adicionalmente, simulaciones de computador mostraron aumentos momentáneos (transitorios) de voltaje generados en la operación normal de los rectificadores, que son los equipos que convierten la corriente alterna en corriente continua para alimentar la catenaria.

Para la medición de estos transitorios de voltaje y demostrar su existencia, fue necesario incluso usar equipos especializados de muy alta resolución que solo se usan en laboratorios. Según el estudio, estos tres factores entraron en conflicto con el sistema de apantallamiento, provocando una conducción de energía inusual en los pararrayos, haciendo que se sobrecalentaran los cables tensores de la catenaria, se dilataran y se estiraran fuera de su rango normal, invadiendo así el área de paso de los trenes y sus pantógrafos. Esto, en resumen, fue lo que llevó a la caída de la catenaria y a la consecuente suspensión temporal del servicio.

El estudio de la UPB y de IEB es claro al afirmar que esta concurrencia de factores era imprevisible y que un solo factor no pudo haber provocado la falla: fue la sumatoria de estos tres lo que la originó.

También es claro el estudio en concluir que las afectaciones en los pararrayos no pueden ser percibidos en una rutina de mantenimiento, sino que se requiere de pruebas altamente especializadas, como las que se realizaron en los laboratorios y se modelaron con los software especializados, para determinar que los pararrayos estaban siendo afectados por esta suma de factores.

Desde la ocurrencia de la falla se plantearon diversas hipótesis que permitieron anticiparse a la solución y minimizar los riesgos. En marzo y abril se reubicaron algunos pararrayos, sin afectar la protección que estos brindan. Se reconfiguró la conexión de algunas de las subestaciones y se ajustó, en coordinación con el suministrador de energía, el voltaje de la subestación afectada. Estas medidas han dado resultados positivos, tal como lo demuestran las mediciones del estudio.

Sin embargo, los expertos recomiendan además una reconfiguración del sistema de protección de la catenaria que tenga en cuenta los cambios en el entorno, la ubicación de unos dispositivos adicionales en los pararrayos (fusibles) que los protejan de estos sobrevoltajes, así como de filtros en los rectificadores de las subestaciones.

Los sobrevoltajes (transitorios) generados por el frenado regenerativo de los trenes MAN (primera generación) serán solucionados paulatinamente durante el proceso de repotenciación, que incluye el cambio del sistema de tracción de dichos vehículos, para incluir motores nuevos y controles electrónicos más modernos, similares a los que ya tienen los trenes CAF (segunda generación).

DIRECCIÓN DE COMUNICACIONES

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