Dinámica del arco y comportamiento de erosión de los contactos pantógrafo-catenaria bajo niveles de humedad...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería eléctrica
• Ciencias de los materiales
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• Los sistemas pantográfico-catenarios (PCS) experimentan inestabilidad de arco y erosión debido a las variaciones de la humedad ambiental.
• La comprensión de estos cambios inducidos por la humedad es fundamental para un funcionamiento y mantenimiento fiables del PCS.

Objetivo del estudio:

• Investigar la influencia de los diferentes niveles de humedad en las características del arco PCS y en la erosión de los electrodos.
• Identificar las condiciones óptimas de humedad para mejorar la estabilidad del arco y reducir la degradación del material en PCS.

Principales métodos:

• Se ha desarrollado una nueva plataforma de ensayo de iniciación de arco con corriente alternada controlada por humedad.
• Procesamiento digital integrado de imágenes con datos de sensores multifísicos (corriente, tensión, temperatura) para su análisis.
• Se han realizado experimentos con niveles de humedad relativa del 30%, 50%, 70% y 90% utilizando una fuente de alimentación de corriente continua (120 V/25 A).

Principales resultados:

• El aumento de la humedad condujo a una mayor resistencia al contacto y a una energía de arco acumulada.
• La estabilidad del arco inicialmente mejoró con la humedad, luego disminuyó; la baja humedad causó arcos intensos y una erosión más rápida.
• El desgaste del electrodo cambió de adhesivo a desgaste electroquímico con el aumento de la humedad, que implica la transferencia de cobre.

Conclusiones:

• La humedad moderada (50% RH) optimiza la estabilidad del arco PCS, logrando un 66% de eficiencia máxima de transporte de corriente y una tasa de pérdida mínima del 14,5%.
• La humedad altera significativamente el comportamiento del arco PCS y los mecanismos de desgaste de los electrodos.
• Los resultados proporcionan una base teórica para la optimización del diseño del PCS y la evaluación del riesgo en condiciones de humedad variable.