zapata colectora

Una zapata colectora es la pieza de desgaste de un sistema de captación de corriente de tercer carril en ferrocarriles eléctricos. Es un bloque de carbono o material compuesto que se desliza en contacto con el carril electrificado, extrayendo corriente eléctrica de ese carril para alimentar los motores de tracción y los auxiliares del tren. La zapata se mantiene en su lugar mediante una viga o conjunto de horquilla y mantiene una presión constante contra el carril a través de resortes o brazos contrapesados, ejerciendo típicamente de 50 a 150 libras de fuerza, dependiendo del diseño del sistema y la velocidad del tren.

La zapata consta de una cara de contacto (generalmente hecha de carbono impregnado, compuesto de resina o, ocasionalmente, aleación de cobre) unida a una placa de respaldo de acero o aluminio. A medida que el tren se mueve, esta superficie de contacto se desgasta gradualmente; las zapatas bien diseñadas pueden ofrecer un rendimiento aceptable durante 100,000 a 300,000 millas de recorrido antes de que sea necesario reemplazarlas. La tasa de desgaste depende en gran medida de la condición del carril, el consumo de corriente, la velocidad y la alineación entre la zapata y el carril.

Modos de falla comunes y problemas de mantenimiento

El arqueo ocurre cuando la presión de contacto disminuye, la superficie del carril se corroe o contamina, o cuando la zapata se balancea de lado a lado en lugar de mantener un contacto plano. Un arqueo severo puede derretir o picar tanto la zapata como el carril, lo que obliga al reemplazo de uno o ambos. El desgaste rápido ocurre si el material de la zapata es demasiado blando o demasiado duro para la aleación de carril específica, o si la suciedad acumulada y los residuos de sal actúan como un abrasivo. El levantamiento de la zapata, donde la zapata rebota lejos del carril a gran velocidad, causa una pérdida intermitente de energía y transitorios de voltaje peligrosos.

El término "zapata" proviene de la analogía con el calzado: el componente se asienta debajo del tren y hace contacto con el suelo (en este caso, el carril). Esto contrasta con los sistemas de pantógrafo utilizados en las líneas de catenaria aéreas, que se extienden hacia arriba. Los sistemas de tercer carril con zapatas son comunes en las redes de tránsito rápido urbanas, particularmente en sistemas europeos y norteamericanos más antiguos, porque el carril se encuentra a nivel de la plataforma y no requiere estructuras aéreas.

La selección adecuada de la zapata requiere hacer coincidir la dureza del material de contacto con la composición del acero del carril, asegurar que la geometría de la viga de la zapata mantenga una presión de contacto uniforme en todo el ancho de la zapata y programar el reemplazo antes de que el desgaste cree huecos o movimientos de balanceo. Los equipos de mantenimiento de vías monitorean la condición de la superficie del carril, ya que la oxidación, el rocío salino y la acumulación de grasa degradan la calidad del contacto eléctrico y aceleran el deterioro de la zapata.