Colector de carga estática permite la electrificación de tranvías de alta corriente

Mersen ha desarrollado un sistema de colector de carga estática para tranvías, que permite la transferencia de energía de alta potencia desde infraestructuras basadas en el suelo hacia sistemas de almacenamiento a bordo. La tecnología admite el funcionamiento sin catenaria en entornos urbanos donde las líneas aéreas están restringidas por razones estéticas o de planificación.

Transición de líneas aéreas a sistemas basados en el suelo
Los sistemas tradicionales de tranvía dependen de líneas aéreas de catenaria para el suministro continuo de energía. Aunque son técnicamente eficaces, estos sistemas pueden entrar en conflicto con los requisitos de diseño urbano, especialmente en áreas históricas o protegidas.

Los sistemas de alimentación desde el suelo ofrecen una alternativa al transferir energía en puntos específicos a lo largo de la ruta, eliminando la necesidad de una infraestructura aérea continua. Los primeros desarrollos incluyeron sistemas de tercer carril dinámico, mientras que los enfoques más recientes combinan el almacenamiento de energía a bordo con la carga estacionaria en paradas.

Arquitectura y funcionamiento de la carga estática
En los sistemas de carga estática, un riel conductor se integra en estaciones designadas y solo se energiza cuando el tranvía está correctamente posicionado. Una interfaz de comunicación garantiza una activación segura bajo condiciones controladas.

Una vez detenido, el tranvía despliega un colector para conectarse con el riel del suelo. Durante el embarque y desembarque de pasajeros, la energía eléctrica se transfiere a los sistemas de almacenamiento a bordo dentro de un corto intervalo de tiempo, antes de que el colector se retraiga y el vehículo reanude su operación.

Transferencia de alta corriente y requisitos de ingeniería
A diferencia de la captación dinámica de corriente, la carga estática requiere la transferencia de corrientes elevadas en un tiempo limitado. El último diseño de colector de Mersen admite niveles de corriente de hasta aproximadamente 1.600 A en ciclos de carga de alrededor de 20 segundos.

Esto requiere:

El diseño del colector evolucionó a partir de sistemas anteriores de aproximadamente 800 A, reflejando las crecientes demandas de potencia de los sistemas avanzados de almacenamiento de energía a bordo, como los supercondensadores.

Diseño y validación basados en simulación
Para optimizar el rendimiento, Mersen utilizó herramientas de simulación multifísica para modelar la conducción eléctrica y el comportamiento térmico. Esto permitió analizar:

Se realizaron validaciones en laboratorio utilizando bancos de prueba dedicados para evaluar el rendimiento eléctrico, mecánico y la durabilidad antes de la implementación en campo.




Fiabilidad operativa en condiciones reales
La operación en campo introdujo consideraciones adicionales, incluidos los micromovimientos del tranvía causados por la actividad de los pasajeros. Estos pequeños desplazamientos pueden afectar la presión de contacto y provocar fenómenos como microarcos o desgaste a altos niveles de corriente.

Mediante iteraciones de diseño y validaciones in situ, la geometría y los materiales del colector se optimizaron para garantizar un rendimiento estable en condiciones reales de operación.

Despliegue y contexto de aplicación
Los sistemas de carga estática se han desplegado en múltiples redes de tranvía urbano, incluidas instalaciones en Europa y Australia. Son especialmente adecuados para entornos donde el impacto visual debe minimizarse, como centros históricos o zonas sensibles al turismo.

Proyectos como el sistema de tranvía en AlUla, Arabia Saudí, demuestran la aplicación de esta tecnología en áreas que requieren tanto transporte de alto rendimiento como la preservación del entorno.

Editado por Romila DSilva, editora de Induportals, con ayuda de IA.

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