La infraestructura ferroviaria está formada por una compleja red de vías, pasos a nivel, puentes, túneles y estaciones. Este sistema debe supervisarse de forma minuciosa las 24 horas del día para optimizar el flujo del tráfico ferroviario y evitar accidentes graves que podrían tener consecuencias catastróficas.

Teniendo en cuenta la enorme extensión de la red ferroviaria, garantizar la seguridad en todos los puntos donde podría producirse una colisión no es una tarea sencilla. La infraestructura ferroviaria puede abarcar grandes territorios y, en cualquier momento, puede tener cientos de miles de vagones en operación.

Entonces, ¿cómo se gestionan y utilizan todos los datos necesarios para monitorear la ubicación y velocidad de los vagones?

En pocas palabras, mediante contactos eléctricos.

FALLAS EN LA SEÑALIZACIÓN CAUSADAS POR METALES FUSIBLES

Los sistemas de señalización ferroviaria se basan en relés eléctricos, que están compuestos por numerosos contactos eléctricos utilizados para transmitir corriente de un circuito a otro.

Los contactos pueden estar abiertos o cerrados; es decir, pueden estar transmitiendo corriente activamente o no hacerlo. Durante el proceso de apertura o cierre, puede producirse cierto grado de arco eléctrico entre los dos circuitos.

El arco eléctrico es una ruptura del gas entre dos medios conductores que da lugar a una descarga eléctrica.

Un arco eléctrico entre dos piezas metálicas puede provocar que ambas se suelden entre sí. Esto representa un problema evidente en los relés eléctricos, que deben abrirse y cerrarse numerosas veces durante su vida útil de manera consistente y confiable.

Ahí es donde entra en juego el grafito.

LA ELECCIÓN DE GRAFITO IMPREGNADO PARA LOS SISTEMAS DE SEÑALIZACIÓN FERROVIARIA EVITA PROBLEMAS

El grafito es un material que no se suelda, lo que significa que no se fusiona con los metales cuando se expone al calor.

En el caso de los relés eléctricos para señalización ferroviaria, esta propiedad es fundamental para garantizar la seguridad. Si un contacto eléctrico de un relé ferroviario se fusionara y quedara bloqueado, las consecuencias podrían ser graves.

Aunque el grafito ofrece una solución fiable a este problema de fusión, el uso de grafito puro daría lugar a una resistencia de contacto eléctrica excesiva y no permitiría una transmisión de la señal suficiente. Al impregnar el grafito con metales (un proceso conocido como impregnación con metal fundido), los fabricantes de carbón grafito mejoran la conductividad de su material y superan este problema.

En el caso concreto de los contactos ferroviarios, los fabricantes de relés suelen utilizar una grafito impregnada de metal que contiene un 50 % de plata y un 50 % de grafito en peso.

CÓMO LA IMPREGNACIÓN METÁLICA REDUCE LA RESISTENCIA DE CONTACTO

La física de los relés ayuda a explicar cómo la impregnación con metal minimiza la resistencia de contacto en los relés eléctricos.

La transmisión eficiente de corriente eléctrica a través de un material depende en gran medida de su conductividad eléctrica. A mayor conductividad, menor resistividad y, por lo tanto, menor resistencia de contacto.

Los metales suelen ser los materiales con mayor conductividad eléctrica, ya que tienen electrones de valencia libres en su estructura molecular. Estos electrones fluyen fácilmente a través de la estructura atómica reticular del metal en presencia de un campo eléctrico, formando una corriente eléctrica.

Entre todos los metales, los más conductores son aquellos cuyos átomos tienen un único electrón de valencia, como la plata, el oro o el cobre.

La transmisión de energía eléctrica a un solo electrón permite una menor pérdida de energía a medida que esta fluye de un átomo a otro, en comparación con una situación en la que esa misma cantidad de energía se dispersa entre múltiples electrones de valencia.

Esta es la razón por la que prácticamente todos los cables conductores de corriente están fabricados con cobre, una alternativa más económica que el oro o la plata.

Al rellenar la porosidad del grafito con metales como la plata, se obtiene lo mejor de ambos mundos: la propiedad no soldable del grafito combinada con la conductividad eléctrica de la plata.

Estas son propiedades que no pueden comprometerse al diseñar componentes críticos para la seguridad, como los relés ferroviarios.

El grafito impregnado con metal es el material preferido para muchas aplicaciones de contactos eléctricos, no solo en sistemas de señalización ferroviaria.

Puede utilizarse en todo tipo de controles electromecánicos, desde pequeñas escobillas de motores eléctricos hasta grandes interruptores de seguridad en centrales eléctricas.

Todas estas aplicaciones requieren un material confiable y con propiedades muy específicas, una necesidad que el grafito impregnado con metal satisface de manera eficaz.

A lo largo de los años, los fabricantes de carbón grafito han desarrollado esta tecnología hasta tal punto que, con toda probabilidad, ya existe un grado de material adecuado para tu aplicación electromecánica.

Consulta nuestras capacidades de personalización o habla con un ingeniero de Metcar para analizar tus necesidades de materiales y piezas.