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Requisitos normativos para fuentes de alimentación

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Artículo escrito por Philip Lechner, Product Marketing Power Europe de Avnet Abacus y en el que se explica porqué los requisitos normativos para fuentes de alimentación en aplicaciones de material rodante de misión crítica y no crítica son primordiales a la hora de garantizar la seguridad, por lo que las soluciones tienen que estar preparadas para cumplir estos estándares complejos.

Requisitos normativos para fuentes de alimentación
Philip Lechner, Product Marketing Power Europe de Avnet Abacus

La industria ferroviaria sigue creciendo a un ritmo vertiginoso, con nuevos proyectos de grandes infraestructuras en todo el mundo. El mercado para nuevo material rodante en trenes, metros y tranvías también crece como consecuencia de elevados niveles de inversión en Europa, América y Asia, con una gran cantidad de pedidos de trenes en el Viejo Continente para los próximos años, ya que se espera un considerable incremento en el número de pasajeros. Junto a los nuevos vagones, existe una tendencia de modernizar los trenes en uso para mejorar el confort de los viajeros, mediante actualizaciones en los sistemas de iluminación (LED), info-entretenimiento y conectividad.

Como resultado, ambas tendencias han provocado una mayor demanda de fuentes de alimentación compatibles con las normativas ferroviarias.

Toda la electrónica en material rodante está expuesta a condiciones ambientales adversas, desde elevadas temperaturas en aplicaciones con restricciones de espacio a vibración extrema en los diferentes ejes. Las fuentes de alimentación no suponen una excepción. Los modelos industriales comunes e, incluso, los de alta fiabilidad no se pueden usar en este sector tan regulado: la demanda es tan cambiante y, a la vez, específica que las fuentes especializadas sólo se diseñan para las aplicaciones ferroviarias a las que se dirigen. Estas unidades se desarrollan para cumplir los estándares más relevantes en Europa y el resto del mundo y, en muchos casos, las marcas “tradiciones” con larga experiencia, trazabilidad y producción calificada son las elegidas por los fabricantes de equipos ferroviarios.

Requisitos normativos en aplicaciones de material rodante de misión crítica y no crítica

Las aplicaciones de las fuentes de alimentación a bordo de un tren se pueden dividir entre sistemas de misión crítica y los demás. Los sistemas de alimentación de misión crítica (ver Figura 1) incluyen, por ejemplo, subsistemas de fuerza de tracción y frenado. Estas fuentes requieren la máxima fiabilidad posible, ya que los operadores ferroviarios se enfrentan a multas en caso de averías, bloqueo de las vías y, obviamente, fallos de frenos, con el consecuente peligro para el personal y los viajeros.

Las aplicaciones de misión no crítica (ver Figura 2) cubren prácticamente todo lo demás a bordo del vagón, desde los routers Wi-Fi a los sistemas de aire acondicionado y las cámaras de seguridad. Pueden incluir electrónica sensible con complejas necesidades de alimentación, como sucede con las CPU y circuitería analógica sensible.

Quizás, sorprendentemente, todos los equipos electrónicos de material rodante, desde sistemas de frenado a iluminación LED, deben cumplir los requisitos normativos como el mismo estándar de calidad europeo (EN50155). Reemplazando a normativas anteriores, como los estándares BRB/RIA de Reino Unido y NF F 01-510 de Francia, el EN50155 es actualmente un paraguas, al que se refieren otras normas cuando tienen que definir las condiciones ambientales en las que deben operar las fuentes de alimentación y especificar los parámetros de rendimiento eléctrico y mecánico.

Figura 1 Ejemplos de aplicaciones de misión crítica
Figura 1 Ejemplos de aplicaciones de misión crítica

 

Las fuentes de alimentación ferroviarias sufren un amplio rango de condiciones de entrada – entre las más adversas para cualquier industria – incluyendo operación en caso de apagón parcial o caída prolongada de tensión (brownout), transitorios y picos. Estas unidades se presentan con baterías ubicadas en las partes delantera o trasera del tren y recorren grandes distancias por el cableado, lo que aumenta la susceptibilidad a la interferencia. Dado que las mismas baterías también se utilizan para alimentar cargas de elevada potencia, como motores de arranque, las fuentes pueden oscilar en gran medida.

Figura 2 Ejemplos de aplicaciones de misión no crítica
Figura 2 Ejemplos de aplicaciones de misión no crítica

 

Los requisitos normativos de EN50155 define las tensiones de entrada nominales como 24, 48, 72, 96 y 110 V; 110 V es la salida de tensión de las baterías de ácido-plomo del tren, mientras que los otros valores representan los voltajes comunes de bus de potencia encontrados en los vagones (existen fuentes de alimentación ferroviarias que pueden aceptar un rango de tensión de entrada de hasta 10:1, lo suficientemente amplio para cubrir todos estos valores nominales, como es el caso de la serie Bel Power HP).

El rango de tensión de entrada continua requerido se sitúa entre 0.7x y 1.25x nominal. Las variaciones a corto plazo necesitan ser permisibles para un nivel de brownout de 0.6x nominal durante 100 ms y un nivel de transitorios de 1.4x nominal durante 1 segundo. En la práctica, esto supone que los equipos deberían estar listos para rendir con un voltaje de entrada de 0.6 a 1.4x en todo momento, debido a que las regulaciones prohíben tajantemente cualquier desviación en la salida.

Siga leyendo la explicación de Avnet Abacus sobre los requisitos normativos en normativas para las aplicaciones de material rodante de misión crítica y no crítica

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