Tercer Riel.

 Si en el post anterior hablábamos de la barra guía y su funcionalidad en el sistema de guiado, electrificación, soporte del tapiz del pilotaje automático y radio comunicación en el sistema de metro de neumáticos hoy hablaremos de su homólogo para entregar energía de tracción en el sistema férreo.

El tercer riel o tercer carril como lo llaman en algunas partes (difiérase del termino de vía de ancho mixto.) es una barra o perfil de acero laminado paralelo a la vía el cual va montado sobre unos aisladores de poliéster que, a su vez van montados sobre zapatas de acero, las cuales van sujetas a la longerinas de hormigón o bibloques según el caso que corresponda mediante cuatro pernos de anclaje. Cada aislador va separado del próximo cada 3 metros aproximadamente (en las líneas 4 y 4A del Metro de Santiago).

Esquema se sujeción del Tercer Riel.

Aislador y zapata de sujeción del Tercer Riel.

 La función del tercer riel es entregar energía eléctrica necesaria para la tracción de los trenes. La energía es captada a través de un frotador o patín ubicado a cada costado del bogie motriz. Por lo general el tercer riel se ocupa en la mayoría de sistemas de metro del mundo, además de líneas suburbanas rápidas.

Historia.

  En el principio este fue uno de los métodos de alimentación eléctrica más usados del mundo, exclusivamente por tranvías y ferrocarriles urbanos. Uno de los primeros trenes experimentales en usar este método fue uno desarrollado por Siemens & Halske, presentado en la Exposición Industrial de Berlín de 1879. Este prototipo utilizaba la alimentación por tercer riel entre los rieles de rodadura.

Tren eléctrico de Siemens & Halske, en la Exposición Industrial de Berlín de 1879.

 

 El primer ferrocarril en usar el sistema de tercer riel central fue el Ferrocarril ligero de Bessbrook y de Newry en Irlanda, abierto al público en 1885. Por lo general los tranvías fueron los primeros en beneficiarse del sistema del tercer riel, claro que en 1890 fue su primera aplicación a ferrocarriles metropolitanos como la City & South London Railway (C&SLR) la cual fue la primera línea de ferrocarril subterráneo profundo o metro del mundo. Así se masifico el uso del tercer riel, con la segunda línea en usarlo la cual fue el The Liverpool Overhead Railway (1893), la primera línea de metro en superficie a través de viaducto (ya cerrada y desmantelada en 1957). En Estados Unidos la primera línea en usar el tercer riel fue la Metropolitan West Side Elevated Railroad en 1895 en Chicago, luego le siguió París en el 1900, Nueva York en 1907, etc.

Tren en Nueva York con tercer riel central.

 Aunque en desuso ya en muchas líneas férreas en reemplazo de la catenaria flexible y rígida, es un sistema que se emplea en muchos metros recién inaugurados del mundo como en el de Tokio, Copenhagen, Taipei, Chile, Paris, Londres, etc. Cabe destacar que la barra guía también se le conoce como tercer riel, esta apareció  por primera vez en 1956 en la línea 11 del Metro de París y luego se extendió a México, Chile y Canadá a fines de los 60’s y principios de los 70’s. En tranvías el sistema ya ha sido reemplazado totalmente por catenarias y la nueva solución de alimentación por el suelo o APS (Alimentation Par le Sol) desarrollada por Alstom.

Datos Técnicos:

 El tercer riel tiene tres tipos de sistema de contacto para la toma de corriente mediante zapatas. El más usado y el más antiguo en conocerse su uso es el Top Contact o de contacto superior, en el cual el frotador del tren capta la corriente del tercer riel rozando la superficie de este. Se considera que este tipo de tercer riel es el más peligroso de todos ya que muchas veces carece de protecciones lo cual en caso de contacto con él se pueden producir electrocuciones. El otro tipo de contacto es el Side Contact o de contacto de costado, es el sistema que se usa en frotadores de barras guía, este contacto permite al tercer riel o barra guía tener una cubierta aislante que evita electrocuciones. El tercer tipo de contacto se llama Bottom Contact o de contacto inferior en el cual el tercer riel se encuentra totalmente protegido y el frotador toma corriente de el tren realiza el contacto por la parte inferior del tercer riel. Este es uno de los métodos más seguros ya que evita la electrocución por contactos accidentales o suicidios.

Configuración del tercer riel.

Tercer riel de contacto inferior.

Ventajas y desventajas del uso del tercer riel:

 El uso del tercer riel es mucho más rentable si se usa en sectores donde hay un tráfico más fluido de trenes, es mucho más barato de instalar que la catenaria ya que una sección de tercer riel equivale a aproximadamente 1 metro de hilo de contacto, además se produce un ahorro considerable en la estructura de sujeción comparada con la de la catenaria como postes, o arcos. Esto mismo también reduce los gálibos de la vía con respeto a la catenaria. La rigidez del tercer riel no experimenta deformaciones sensibles, ni por su propio peso, ni por el paso de los frotadores toma de corriente, al contrario de lo que sucede con la catenaria la cual puede experimentar problemas con los pantógrafos. Aun así pese a ciertas ventajas del tercer riel las desventajas son muchas, como por ejemplo el riesgo inminente de electrocución para personas o animales en la vía, necesidad de interrumpir el tercer riel en pasos peatonales, pasos de nivel o cambios de vía. Problemas de pérdida de tensión en secciones muy largas de tercer riel por lo cual requiere de numerosas subestaciones de rectificación a lo largo de la línea, lo que encarece su costo de operación, además no hay posibilidad de empleo en electrificación con corriente alterna. Otro aspecto importante es que la corriente continua es limitada la tensión de servicio. La poca altura a la que está del suelo, del orden de 30 cm, limita la tensión a valores entre los 500 y los 800 Volts, a pesar de que haya casos en los que se alcancen los 1.500 Volts. El tercer riel además es muy susceptible a los cambios climáticos, por ejemplo el tercer riel de contacto superior presentan problemas de acumulación de nieve y hielo lo que provoca problemas entre el contacto del frotador toma corriente y el riel. Aunque el problema principal del tercer riel en su uso en las líneas férreas es la limitación de velocidad que pueden alcanzar los trenes, esto se debe a que el frotador del tren presenta problemas en las zonas donde el tercer riel se debe interrumpir lo cual produce una limitación de velocidad. Se establece que la máxima velocidad de operación del tercer riel es de 160 km/h, de hecho el limite alcanzado fue de 174 km/h en el Reino Unido. Es por eso que este solo esta limitado a sistemas ferroviarios de menor velocidad y de reducida extensión como los metros y algunos sistemas de transporte suburbano.

 Referencias: Third Rail, Wikipedia en Inglés, Instalación y control topográfico para la puesta

en marcha del sistema de rieles del Metro de Santiago línea 4 y 4A, Cristian Silva Soto y Cristian Vásquez Ibarra 2005.