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Medidas eléctricas en el Metro de Berlín

El de Friedrichsfelde es uno de los múltiples talleres de la Berliner Verkehrsbetriebe (BVG), autoridad de transporte público de Berlín, donde se realiza el mantenimiento y servicio de sus trenes.

 

 

Al menos cada 480.000 kilometros ó cada 6 años, todos los trenes se llevan al taller para un servicio completo. En aproximadamente 14 días, el tren es desarmado por completo, se reponen las piezas defectuosas, se lleva a cabo el mantenimiento necesario y se reparan los daños provocados por vandalismo.

La BVG tiene 3 talleres de reparación y mantenimiento. Uno de ellos es el de Friedrichsfelde, situado al este de la ciudad. Comenzó su operación en diciembre de 1930, conjuntamente con la línea E de metro (actualmente la U5), y tiene dos salas de 120 metros, es decir, la longitud de un tren completo con seis vagones. Dispone de 11 vías, algunas con pozo y plataforma de elevación para permitir el trabajo que se lleva a cabo bajo las máquinas. Cuenta además con un tren de lavado para limpiar un tren completo. El taller Friedrichsfelde actualmente presta servicios a 386 trenes del denominado «perfil grande» de las líneas 5, 8 y 9, donde los trenes más antiguos, de la serie F, datan de 1974.

Además del trabajo mecánico, los sistemas eléctricos de los trenes también son atendidos y renovados en Friedrichsfelde. La electrónica se encuentra principalmente por debajo del tren, en jaulas de rodillos a fin de que se puedan sustituir sus componentes rápidamente. Dependiendo de la posición real del vagón en el tren, puede haber en cada uno diferentes sistemas: control central, PLCs, control de tracción, convertidores de potencia, control de freno, resistencia de freno y sistemas de información a los pasajeros.

 

Motores trifásicos controlados por inversor

 

 

La energía de los trenes del metro de Berlín es suministrada por un llamado “tercer carril” que proporciona 750 Vdc. En el pasado los trenes eran impulsados por motores de corriente continua, pero alrededor de 1980 se hizo progresivamente más económico utilizar motores trifásicos asíncronos.

La característica más avanzada de los trenes de la Serie H se originó entre 1994 y 2002, con el uso de dos motores por boje o bogie, y de esta forma 24 motores por tren, cada uno proporcionando alrededor de 90 kW.

Esto equivale a una salida nominal de 2.160 kW por tren. Cada unidad de accionamiento (2 vagones) tiene un convertidor DC de dos cuadrantes en el que se convierte la tensión de DC de 750 voltios a tensión AC trifásica de 560 voltios para accionar los motores. Los motores eléctricos de inducción pueden usarse durante la frenada como generadores asíncronos, para inyectar energía a la red a través de los citados convertidores.

 

Resolución de problemas mediante osciloscopio y ordenador portátil

 

 

Dado que muchos de los problemas en la electrónica de los trenes del metrosólo ocurren bajo ciertas condiciones de operación o de forma esporádica, las unidades de control tienen cada una su propio registro de eventos. Durante el funcionamiento normal, toda irregularidad en el sistema eléctrico es grabada en el registro de eventos.

Los errores críticos se indican inmediatamente a la cabina del tren, para que éste pueda ser llevado al taller.

Con la ayuda de un PC portátil se descarga el registro de eventos correspondiente, y con esta información el error puede ser localizado con mayor precisión utilizando equipos de test y medida.

P.e., actualmente hay un tren en el pabellón 2 con un informe de fallo en el controlador de uno de los vagones. Con la ayuda del error registrado, el equipo supervisor de turno de Frank Schumann es capaz de identificar rápidamente que el problema está en el inversor. El siguiente paso será utilizar un osciloscopio para comprobar las señales procedentes de los tiristores del inversor.

Puesto que el motor es trifásico y es necesario investigar un total de seis tiristores, utilizan un ScopeCorder DL850 de Yokogawa, en lugar de un osciloscopio convencional. El DL850 puede registrar hasta 16 canales analógicos, de forma que las señales procedentes de los seis tiristores pueden ser visualizadas simultáneamente. En primer lugar se revisa la señal de salida de los transformadores de encendido. Si no se alcanza el nivel de tensión adecuado, no se activa el tiristor. Tal error se muestra inmediatamente en la pantalla del ScopeCorder. Si el problema no se identifica de este modo, será necesario monitorizar las señales digitales de salida del dispositivo de control.

Para este fin, el ScopeCorder puede equiparse con canales digitales. «El ScopeCorder DL850 de Yokogawa es ideal para nosotors ya que ofrece, en un único instrumento, el suficiente número de canales analógicos y digitales. Además, el equipo tiene un aislamiento de hasta 1.000 V», comenta Frank Schumann.

Las causas más comunes de fallo en este área incluyen tiristores, condensadores, transformadores de ignición e interrupciones de línea defectuosos. A menudo, los componentes defectuosos pueden ser reemplazados localmente. Si esto no es posible, la reparación se realiza en el taller eléctrico.

 

Medidas durante el viaje del tren

 

 

Para solucionar un problema cuando el vehículo está parado, el transformador de encendido se puede utilizar para disparar el tiristor para así detectar el fallo. Sin embargo, a veces los errores sólo se producen durante el funcionamiento normal y por lo tanto sólo son trazables en condiciones normales de operación, con el tren en marcha. En esas situaciones, el ScopeCorder se embarca en el tren para un recorrido de prueba. Dado que los motores trifásicos tienen sus propios sensores de corriente, se pueden realizar medidas en los motores fácilmente durante el viaje. «Con el ScopeCorder DL850 grabamos las señales durante un recorrido de prueba y luego las evaluamos a posteriori. Para errores esporádicos, tomamos en el taller, de manera periódica, medidas a largo plazo en las que las cargas se simulan mediante resistencias», dice Frank Schumann.

Los ScopeCorders de Yokogawa también se utilizan en otros talleres del metro de Berlín. Por ejemplo, en los de los tranvías, al tener estos vehículos una electrónica muy similar.

Todos los módulos electrónicos que no se pueden reparar directamente en el tren se extraen de él y se inspeccionan a posteriori en el taller. Allí, los portátiles y los osciloscopios vuelven a ser las herramientas de diagnóstico principales. En el taller de Friedrichsfelde prácticamente todos los tipos de módulos electrónicos se reparan a nivel de componente, sólo los motores son enviados a reparar a Grunewald. Debido a la variedad de generaciones de los trenes, que a veces combinan electrónica moderna con otra con más de 30 años, se requiere una gran experiencia para la detección de fallos y reparación. Uno de los mayores retos lo supone la sustitución de componentes.

Los sistemas utilizados en los trenes comprados hace unos 10 años se desarrolló a mediados de los 90, pero aún debería ser utilizable durante 20 años más.

Y algunos componentes son ya difíciles de conseguir. Por lo tanto, los trenes más viejos, de los años 70, se han reequipado con electrónica moderna y PLCs.

Los trenes de la BVG del período de 1908 a 1929, que también se encuentran en la sala, no sufren este tipo de problema. Estos trenes son atendidos por la «Arbeitsgemeinschaft Berlín U-Bahn e.V.» y se siguen utilizando para eventos y visitas especiales. Para éstos, es suficiente con limpiar los contactos de vez en cuando y lubricar las partes móviles.

En el caso de las piezas que necesitan ser reemplazadas, éstas se suelen poder fabricar fácilmente en el bien equipado taller.

 



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