Resumen
El aislador de sección (Sectional Insulator) es el equipo clave para el seccionamiento eléctrico de la catenaria en los ferrocarriles electrificados y en los ferrocarriles urbanos: se instala entre dos tramos contiguos de catenaria, de modo que quedan separados eléctricamente pero unidos mecánicamente. Este documento ordena de forma sistemática la función del aislador de sección, su clasificación en suspensión rígida y suspensión flexible, su estructura interna y su principio de funcionamiento, los procedimientos de ajuste durante el mantenimiento, el análisis de los mecanismos de las averías habituales y el plan de reparación urgente basado en el criterio de «primero restablecer el servicio y después reparar»; todo ello apoyado en fotografías reales de obra y en una tabla de consulta rápida de parámetros clave, por lo que puede servir de referencia de estudio y de formación para el personal de mantenimiento de catenaria.
Palabras clave: aislador de sección; catenaria; suspensión rígida; suspensión flexible; ajuste y mantenimiento; arco eléctrico pantógrafo-catenaria; reparación urgente de averías
1. Función del aislador de sección
1.1 Definición del equipo
El aislador de sección es el dispositivo aislante específico que se instala en la catenaria de los ferrocarriles electrificados o de los ferrocarriles urbanos para separar eléctricamente dos tramos contiguos de catenaria manteniéndolos unidos mecánicamente. Mediante él se realiza el seccionamiento eléctrico de la catenaria, lo que facilita la explotación del suministro y el mantenimiento.
1.2 Funciones esenciales
Aísla eléctricamente tramos contiguos de catenaria y permite el control independiente de cada subzona de alimentación, lo que aumenta la fiabilidad y la flexibilidad de explotación de la catenaria.
Se emplea con frecuencia junto con el seccionador: mediante la apertura y el cierre de este se deja sin tensión o se pone en tensión un tramo independiente de catenaria.
En condiciones normales el pantógrafo puede deslizar sobre el aislador de sección con tensión, sin afectar a la circulación del tren, lo que se traduce en un «paso imperceptible».
Cuando se produce una avería o es preciso cortar la tensión por obras en un tramo de catenaria, basta abrir el seccionador situado en el seccionamiento para dejar sin tensión esa parte mientras el resto sigue alimentado.
2. Clasificación de los aisladores de sección
Según el tipo de suspensión de la catenaria, los aisladores de sección se dividen en dos grandes grupos: de suspensión rígida y de suspensión flexible, y cada uno de ellos se subdivide a su vez según el número de cables de contacto.
2.1 Aislador de sección para suspensión rígida
Se instala embebido en la barra colectora y en el cable de contacto; una vez montado puede desplazarse junto con la suspensión rígida, por lo que resulta apto para tramos de suspensión rígida como los túneles de metro.
2.2 Aislador de sección para suspensión flexible
Según el número de cables de contacto se distinguen dos tipos, de doble cable y de cable único, con emplazamientos y modos de montaje diferentes:
| Tipo | Emplazamiento | Función principal |
|---|---|---|
| Aislador de sección de doble cable | En la entrada y la salida del depósito, donde la suspensión consta de doble cable de contacto y doble hilo portante | Seccionamiento eléctrico entre la catenaria del depósito y la de la vía principal; permite el paso del pantógrafo en ambos sentidos |
| Aislador de sección de cable único | Travesías, puntos entre las subzonas de alimentación del depósito y puntos de cable de contacto único en las naves de estacionamiento, inspección y mantenimiento del depósito | Enlace eléctrico y mantenimiento; permite el paso del pantógrafo en ambos sentidos |
2.3 Dos modos de montaje en la suspensión flexible
El cuerpo del aislador de sección se monta embebido en el cable de contacto y en el hilo portante se instala una barra aislante.
Se monta en el punto de suspensión: el cuerpo del aislador de sección va embebido en el cable de contacto y en el cable de suspensión se instala una barra aislante.
3. Estructura interna y principio de funcionamiento
3.1 Visión general de la estructura
El aislador de sección se compone del cuerpo del aislador de sección, los elementos aislantes del hilo portante (o del cable de suspensión), las piezas de unión y las piezas auxiliares de suspensión; los elementos aislantes constan de material aislante y accesorios metálicos.
3.2 Componentes principales
Fabricado con material compuesto (caucho de silicona sobre una varilla de fibra de vidrio), con estructura de campanas; realiza la función esencial de aislamiento eléctrico.
Placas metálicas de cobre que el pantógrafo roza a su paso, lo que garantiza la salida uniforme de la corriente; sus extremos se curvan hacia arriba para guiar la entrada y la salida.
Varillas metálicas curvas que conducen el arco hasta ese punto para extinguirlo y protegen el aislador principal de quemaduras.
Placas de acero o de aleación de aluminio y piezas de unión con tensores, destinadas a la fijación de la suspensión y al ajuste de altura.
3.3 Imágenes de obra
3.4 Requisitos estructurales
| Concepto | Requisito técnico |
|---|---|
| 1) Capacidad de extinción del arco | La estructura del aislador de sección debe tener capacidad de extinción del arco. Ni la pista de deslizamiento ni los elementos aislantes del aislador de sección deben sufrir quemaduras ni daños por arco eléctrico. |
| 2) Planitud y paso del pantógrafo | La superficie de desgaste inferior del aislador de sección debe estar enrasada y no debe presentar estructuras que dañen la placa del pantógrafo; su montaje en tramos curvos tampoco debe provocar golpes de pantógrafo. |
| 3) Coherencia de la sección | La sección de la barra colectora incorporada al aislador de sección debe coincidir con la de la barra colectora empleada en la suspensión normal. |
| 4) Resistencia de la unión | Las grapas de unión al cable de contacto o al hilo portante no deben deslizarse sobre el conductor cuando este se somete a tres veces su tensión nominal. |
| 5) Libertad de movimiento | Una vez montado, el aislador de sección debe poder desplazarse libremente con el cable de contacto para absorber los movimientos por dilatación térmica. |
3.5 Unión del cuerpo del aislador con el cable de contacto
4. Mantenimiento y ajuste del aislador de sección
4.1 Herramientas y escenarios de trabajo
En los trabajos de ajuste y mantenimiento del aislador de sección se emplean el nivel de burbuja, la placa de ajuste específica para aisladores de sección y el medidor láser de altura del cable de contacto, entre otras herramientas, para ajustar las distintas placas de derivación del aislador de sección.
4.2 Parámetros clave de la altura de montaje
① Medición de la posición relativa del aislador de sección respecto al eje de la vía
Los zigzags de los dos puntos de suspensión del aislador de sección son nulos (montaje centrado) y el sentido de marcha de la locomotora sigue el eje de la vía. Todos los puntos de referencia marcados con ○ deben estar a la misma altura.
② Medición de la altura del aislador de sección y de su coincidencia con la rasante de los carriles
Desde el punto de suspensión hasta el centro del aislador, las alturas de los 5 puntos de medición clave deben ser de 4040 mm:
- Altura del punto de contacto en el punto de suspensión A: 4040 mm
- Altura del punto de contacto del borne tripolar en la unión A: 4040 mm
- Altura del punto de contacto del borne cuádruple en el punto de transición: 4040 mm
- Altura del punto de contacto del borne tripolar en la unión B: 4040 mm
- Altura del punto de contacto en el punto de suspensión B: 4040 mm
4.3 Normas de montaje e inspección
Compruebe con una llave dinamométrica el estado de las uniones entre el aislador de sección y el cable de contacto; la unión entre las placas de derivación y el cable de contacto debe ser lisa, toda la tornillería debe estar completa y firmemente apretada: ajuste la llave dinamométrica a un par de 50 Nm y apriete una vez todos los pernos. Todas las partes del aislador de sección que están en contacto con la cara de trabajo del pantógrafo deben quedar paralelas a la línea que une las rasantes de los carriles; el paso del nivel de burbuja entre las placas de derivación de ambos lados y el cable de contacto debe ser suave, sin agarrotamientos ni desgaste desigual, de modo que el pantógrafo no golpee en ninguno de los dos sentidos de marcha.
4.4 Precauciones en el mantenimiento
- En los aisladores de sección de catenaria de suspensión rígida o flexible, el desgaste de las placas de derivación de ambos lados debe ser uniforme y la distancia entre los dos patines debe ser de 55 mm, con una tolerancia de ±2 mm.
- El conjunto del aislador de sección debe quedar paralelo a la rasante de los carriles (tomando como puntos de medición las grapas de unión de ambos extremos); su punto central debe situarse en la vertical del eje de la vía y su desviación respecto a dicho eje no debe superar los 50 mm.
- La distancia del aislador de sección rígido al punto de posicionamiento de la suspensión contigua debe responder al proyecto, con una tolerancia de ±200 mm.
4.5 Criterios de ajuste de altura
| Tipo de suspensión | Altura de las uniones en ambos extremos | Punto de primer contacto de la placa de derivación | Estado del conjunto |
|---|---|---|---|
| Suspensión flexible | 20~30 mm por encima de la altura normal del cable de contacto | A la altura de la rasante de los carriles | Paralelo a la rasante de los carriles; si la altura no coincide, ajustar el regulador del cable de suspensión |
| Suspensión rígida | Igual a la altura normal del cable de contacto | Igual a la altura normal del cable de contacto | Paralelo a la rasante de los carriles |
5. Análisis de las averías habituales del aislador de sección
5.1 Tipos de avería habituales
La cara de contacto de la placa de derivación con el pantógrafo presenta desgaste y erosión por choque mecánico o por efecto del arco eléctrico.
Aparecen grietas en el cuerpo aislante (zona de las campanas), lo que reduce la capacidad de aislamiento y, en los casos graves, provoca la perforación.
5.2 Análisis del arco eléctrico en la placa de deslizamiento del seccionamiento
(1) Estado de funcionamiento ideal
El contacto entre la placa del pantógrafo y el cable de contacto es estable, no se produce arco alguno y la transmisión de corriente es continua.
(2) Estado normal pantógrafo-catenaria
Fórmula de cálculo de la altura del cable de contacto durante la circulación del tren: (A + B) / 2 + X, donde X es el ascenso del pantógrafo en el centro del vano.
(3) Altura a la que debe montarse el aislador de sección
(4) Sin elevación del seccionamiento: golpes de pantógrafo y arcos eléctricos
(5) Estado del pantógrafo al paso tras elevar el seccionamiento
(6) Método de ajuste de la elevación del seccionamiento
Con un dinamómetro de resorte se aplica una fuerza ascendente de 100~120 N y se mide el desplazamiento «x» en ese punto, comprobando que la altura del seccionamiento cumple el valor medio exigido por la fórmula (A + B) / 2.
6. Principios y planes de reparación urgente del aislador de sección
6.1 Principio general de la reparación urgente
6.2 Clasificación general de las reparaciones urgentes
| Clasificación | Requisito de la reparación urgente | Modo de actuación |
|---|---|---|
| Seccionamiento en vía principal | Deben restablecerse cuanto antes la alimentación y la circulación | Sustituir el aislador de sección según el caso; si los conductores de ambos extremos están muy dañados, puentearlos provisionalmente con un conductor |
| Otros seccionamientos (travesías, vías de estación, etc.) | Restablecer primero la alimentación para garantizar la circulación por la vía principal | Realizar la reparación definitiva al finalizar el servicio del día |
6.3 Reparación urgente del aislador de sección en travesías, vías de estacionamiento y vías de estación
| Concepto | Contenido |
|---|---|
| 1. Principio de reparación | Primero restablecer, después reparar; restablecer primero una vía |
| 2. Objeto previsto | Aisladores de sección de travesías, vías de estacionamiento y vías de estación |
| 3. Finalidad de la reparación | Reparación provisional específica para restablecer primero la alimentación de la subzona en que se encuentra el seccionamiento, garantizando la seguridad de la circulación y reduciendo las pérdidas de explotación |
| 4. Análisis de la situación en obra | Tras el desprendimiento del aislador de sección, los cables de contacto de ambos extremos caen al suelo y provocan un cortocircuito; los conductores resultan gravemente quemados y el aislador de sección queda inservible |
| 5. Requisitos de circulación en obra | Puede interrumpirse temporalmente la circulación por la travesía en que se encuentra el seccionamiento, restableciendo la circulación por la vía principal |
| 6. Medidas de reparación | Actuar primero en el punto de rotura de la travesía; una vez suspendidos los conductores y retirados del suelo, interrumpir la circulación por la travesía y restablecer la circulación por la vía principal tras dar tensión |
Pasos de la reparación urgente en travesías
- Adoptar las medidas de seguridad de verificación de ausencia de tensión y puesta a tierra del tramo en reparación y de protección de la circulación, y abrir los seccionadores que permitan reducir el ámbito de la reparación.
- Descargar las contrapesas con un polipasto manual en el anclaje de los conductores y, una vez descargadas, fijar el polipasto con alambre.
- Una vez izados los conductores rotos con la herramienta de tesado, atar el cable de contacto y el hilo portante con alambre.
- Desmontar el tubo limitador del cruce de catenaria contiguo al seccionamiento y elevar el cable de contacto de la travesía hasta una altura determinada, a fin de evitar que el pantógrafo de los trenes que circulan por la vía principal enganche el cable.
- Comprobar los parámetros técnicos de la catenaria de la vía principal y verificar que se cumplen las condiciones de seguridad de la circulación.
- Cerrar el seccionador, restablecer primero la circulación por la vía principal y bloquear la travesía al tráfico.
1. Cumplir estrictamente el procedimiento de verificación de ausencia de tensión y puesta a tierra, y mantener durante los trabajos la distancia de seguridad respecto a las líneas en tensión.
2. Tras la reparación, ningún útil, material o pieza de tratamiento provisional puede invadir el gálibo de circulación.
3. Tras la reparación debe permanecer personal en el lugar observando la toma de corriente de los trenes, para garantizar la seguridad de la circulación.
6.4 Plan de reparación urgente del aislador de sección en vía principal
| Concepto | Contenido |
|---|---|
| 1. Principio de reparación | Primero restablecer, después reparar; restablecer primero una vía |
| 2. Objeto previsto | Aisladores de sección situados en puntos críticos de la vía principal de toda la línea (por ejemplo, seccionamientos de las vías par e impar, seccionamientos de estación, etc.) |
| 3. Finalidad de la reparación | Restablecer la alimentación y las condiciones de circulación |
| 4. Análisis de la situación en obra | Caso uno: el aislador de sección está dañado pero no se ha desprendido y los conductores no presentan daños. Caso dos: tras el desprendimiento del aislador de sección, los cables de contacto de ambos extremos caen al suelo y provocan un cortocircuito; los conductores resultan gravemente quemados. |
| 5. Requisitos de circulación en obra | Restablecer en el menor tiempo posible la alimentación y la circulación por la vía principal |
| 6. Medidas de reparación | Caso uno: sustituir el aislador de sección dañado. Caso dos: empalmar primero un tramo de conductor en el punto de rotura y restablecer después la circulación. |
Pasos de la reparación urgente en vía principal
- Adoptar las medidas de seguridad de verificación de ausencia de tensión y puesta a tierra del tramo en reparación y de protección de la circulación.
- En el anclaje de los conductores, descargar las contrapesas con un polipasto manual según el caso.
- Actuar según dos casos: caso uno, montar herramientas de tesado a ambos lados del seccionamiento y sustituir el aislador de sección dañado; caso dos, izar los conductores rotos con la herramienta de tesado, preparar los extremos rotos y añadir un tramo de conductor nuevo para el empalme.
- Restablecer la carga de tensión de las contrapesas.
- Continuar según el caso del paso tercero: caso uno, ajustar el aislador de sección hasta cumplir las condiciones de circulación; caso dos, instalar péndolas en el conductor nuevo para suspenderlo, garantizando que la altura y la pendiente del conductor permitan el paso seguro y, si es necesario, puentear el aislador compuesto del hilo portante en el seccionamiento.
- Comprobar si el cruce de catenaria contiguo al seccionamiento y la suspensión de contacto de media sección de tensión presentan otras anomalías; de no haberlas, puede restablecerse la circulación.
1. Durante la reparación debe comprobarse primero el estado de los equipos de media sección de tensión y del anclaje central.
2. Si tras el empalme los parámetros técnicos del cruce de catenaria varían y no es posible restablecer provisionalmente la circulación, se recomienda desmontar el tubo limitador del cruce y elevar la vía desviada hasta una altura determinada, para garantizar la circulación por la vía principal.
3. Tras la reparación debe permanecer personal en el lugar observando la toma de corriente de los trenes, para garantizar la seguridad de la circulación.
4. Tras la reparación, ningún útil, material o pieza de tratamiento provisional puede invadir el gálibo de circulación.
5. Cumplir estrictamente el procedimiento de verificación de ausencia de tensión y puesta a tierra, y mantener durante los trabajos la distancia de seguridad respecto a las líneas en tensión.
7. Tabla de consulta rápida de parámetros clave
Si desea conocer los parámetros de los modelos y las opciones de selección de nuestros aisladores de sección, o bien obtener una solución de seccionamiento eléctrico de catenaria adaptada a las condiciones de su línea, puede solicitar asistencia técnica a través de la página Contacto.
