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ALIS: herramienta para la simulación del entorno de electrificación ferroviaria

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El sector ferroviario, en pleno auge en el ámbito internacional, se encuentra con retos de diseños óptimos, seguros y sostenibles. De aquí surge la necesidad del desarrollo de una herramienta innovadora como ALIS, en la que se consigue por primera vez una integración en el diseño de la electrificación, la seguridad de las instalaciones y el viajero, y la eficiencia energética tanto en el diseño como en la explotación, contemplando la integración de fuentes de energía renovable.

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Debido a un vertiginoso crecimiento de los proyectos de electrificación ferroviarios, a las exigencias técnicas cada día más altas de los mismos, a la concienciación en los requerimientos de seguridad de personas y su entorno o a la tendencia en diseños seguros y sostenibles, se plantea la necesidad de desarrollar una herramienta de ingeniería capaz de cubrir dichas necesidades, actuales y futuras, del mercado ferroviario internacional. Por otro lado, debemos tener en cuenta la gran concienciación que existe en cuanto a la reducción de emisiones ambientales, lo cual conlleva, cada día más, a diseños de redes inteligentes o Smart Grids, cuyo objetivo principal es aplicar formas eficientes de consumo energético, aumentando la sostenibilidad y mejora continua en la integración de fuentes de generación de energías renovables.

Todas las dificultades técnicas presentadas en los diseños de electrificación ferroviarios son cubiertas por nuestra innovadora herramienta de simulación (ALIS).

Así nace ALIS: una herramienta de aplicación inteligente de algoritmos para la simulación del entorno de electrificación ferroviaria, flexible y capaz de realizar simulaciones que contemplan cualquier tecnología de catenaria tanto en corriente alterna (AC) como corriente continua (CC). El primer gran bloque de ALIS modela, desde un punto de vista eléctrico, el consumo de un sistema ferroviario real que abarca desde la simulación del comportamiento dinámico del tren, el dimensionamiento de las subestaciones de tracción hasta la ubicación óptima de subestaciones a lo largo de una línea. Además, desde el un punto de vista mecánico, simula la interacción pantógrafo-catenaria para un tren circulando a cualquier velocidad, obteniendo todas las fuerzas implicadas en el contacto. Y, debido a la posibilidad de realizar este tipo de estudios mecánicos, es posible la homologación de diferentes diseños de catenaria que permitirá a Abengoa posicionarse con una gran ventaja competitiva en el sector. Gracias a la gran flexibilidad y robustez de este bloque, es posible el diseño inteligente partiendo de los criterios de explotación y definición de todos los elementos integrados en los sistemas ferroviarios. La seguridad del entorno ferroviario, trabajadores y viajeros componen el segundo de los grandes bloques de ALIS. En éste, se modelan los desequilibrios provocados en la red por la explotación de un sistema ferroviario. Por otro lado, también se modelan las tensiones inducidas (interferencias electromagnéticas) en líneas paralelas y cruzadas, ya sean de comunicación, circuitos de vía o cualquier línea eléctrica, con el objetivo de reducir las interferencias debidas a campos electromagnéticos. Y, además, se pueden generar los diagramas de densidades de campo electromagnético generados por las instalaciones ferroviarias en función de la disposición de los conductores en catenaria, tal como se observa en la imagen siguiente.

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ALIS puede simular los campos electromagnéticos en sistemas de electrificación ferroviaria con la posibilidad de mitigar los posibles efectos adversos.

Concretamente en relación a la emisividad de campos electromagnéticos en sistemas ferroviarios, acorde a la Organización Mundial de la Salud (OMS), para los extremadamente bajos (50/60 Hz) producidos por las líneas de electrificación ferroviaria, es aconsejable no superar una exposición media a largo plazo de campos magnéticos en torno a 0,3-0,4 µT. (Nota descriptiva Nº322 – Junio 2007 – OMS). Finalmente, el tercer gran bloque del ALIS trata la sostenibilidad y eficiencia energética aplicadas a sistemas ferroviarios. Gracias a los innovadores algoritmos inteligentes de optimización integrados es posible la simulación de marchas eficientes de trenes reduciendo el consumo energético y optimizando la planificación horaria con el objetivo de la minimización energética. De hecho, según las líneas estratégicas del Plan de Innovación para el Transporte y las Infraestructuras (Ministerio de Fomento) para el período 2017-2020, el avance hacia el uso de energías renovables, y el almacenamiento y redistribución a la red de la energía generada por la red de transporte conduce a sistemas de transporte más sostenibles y eficientes. En este sentido, ALIS es capaz de dimensionar un sistema de almacenamiento óptimo ante una explotación de trenes con el objetivo de integrarlos para el aprovechamiento de la frenada regenerativa, teniendo en cuenta parámetros tales como el Pay-Back (período de tiempo requerido para recuperar la inversión) y el número de ciclos a lo largo del ciclo de vida de estos sistemas. También hay que enfatizar que ALIS integra un innovador algoritmo de optimización en el que se contempla la integración de energías renovables combinada con sistemas de almacenamiento y frenada regenerativa de trenes, que permite el análisis del impacto energético que tienen todos estos elementos integrados en su conjunto en los sistemas eléctricos ferroviarios. Hay que remarcar la alta complejidad de dicho análisis y la gran ventaja adquirida con el desarrollo de la herramienta. Este proyecto, desarrollado por Abengoa junto con la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad de Málaga, junto a un equipo de trabajo excelente, posiciona a Abengoa como líder en diseños inteligentes, seguridad y sistemas sostenibles de sistemas ferroviarios.

Antonio José Sánchez Racero, Ingeniero de Oficina Técnica e Innovación Ferroviaria de Abengoa Transmisión e Infraestructuras

Antonio José Sánchez Racero, ingeniero de Oficina Técnica e Innovación Ferroviaria de Abengoa Transmisión e Infraestructuras

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