Introducción: El reto compuesto y la solución para los materiales HSR
El funcionamiento fiable de los trenes de alta velocidad depende del rendimiento extremo y la longevidad de cada componente. Los materiales metálicos tradicionales tienen dificultades para satisfacer todas las exigencias: los sistemas de puesta a tierra requieren una buena conductividad para la disipación de la corriente y una alta resistencia para hacer frente a una geología compleja y perforaciones profundas. Los sistemas de catenaria exigen cables que puedan soportar una tensión enorme y, al mismo tiempo, transportar la corriente de manera eficiente. Los sistemas de transmisión de señales dan prioridad a la estabilidad a largo plazo y a las bajas pérdidas en entornos difíciles.
El acero revestido de cobre (CCS), como material compuesto bimetálico avanzado, ofrece una solución sistemática a estos retos. Al unir metalúrgicamente la excelente conductividad y resistencia a la corrosión del cobre con la alta resistencia y dureza del acero, el CCS representa un cambio de paradigma en la ingeniería, pasando de buscar propiedades individuales a un diseño compuesto sinérgico.
Aplicaciones principales: avances en el rendimiento de tres sistemas
La aplicación de CCS en HSR aborda precisamente los requisitos físicos y eléctricos específicos de los diferentes sistemas.
1. Sistema de puesta a tierra: construyendo una base fiable para un siglo
Productos: Varillas de puesta a tierra CCS, hilos de puesta a tierra.
Avances en el rendimiento:
- Perforación profunda de alta resistencia: El núcleo de acero proporciona una resistencia a la tracción ≥600 MPa, lo que permite perforar verticalmente a decenas de metros de profundidad en suelos duros para establecer un electrodo de puesta a tierra estable y de baja resistencia.
- Resistencia a la corrosión y conducción de larga duración: La capa superficial de cobre (normalmente con un espesor ≥0,25 mm) garantiza una buena conductividad y forma una barrera protectora electroquímica en el suelo, con una vida útil prevista superior a 30 años y un mantenimiento mínimo durante su ciclo de vida.
- Rentabilidad: Reduce significativamente los costes de material y mantenimiento en comparación con las soluciones de cobre puro, al tiempo que ofrece un rendimiento equivalente o superior.
2. Sistema catenario: la arteria aérea para soportar cargas y conducir la corriente eléctrica.
Productos: Cordones CCS, cables mensajeros y varillas blindadas.
Avances en el rendimiento:
- Alta resistencia a la carga: como cables mensajeros o auxiliares, el núcleo de acero resiste el viento, las cargas de hielo y la tensión del sistema, lo que garantiza la estabilidad geométrica de la catenaria.
- Transporte sinérgico de corriente: la capa de cobre comparte eficazmente la carga de corriente, optimizando la distribución de la impedancia de la red y reduciendo la pérdida de energía.
- Resistencia superior a la fatiga: La estructura compuesta absorbe y resiste eficazmente las microvibraciones continuas y los golpes mecánicos generados por el pantógrafo de los trenes de alta velocidad.
3. Circuito de vía y sistema de señalización: conducción neural precisa y estable.
Productos: Cables ferroviarios CCS (normalmente revestidos con una funda aislante y resistente a la corrosión).
Avances en el rendimiento:
- Fidelidad de la señal: La capa interna de cobre garantiza una transmisión de señales de circuito de vía con bajas pérdidas y alta fidelidad, lo que constituye una base fiable para el sistema de control de trenes (ATP).
- Resistencia ambiental: La estructura general ofrece una excelente resistencia a las vibraciones, la abrasión y la corrosión provocada por ácidos, álcalis y sales, lo que garantiza la fiabilidad a largo plazo de los puntos de conexión de señales en entornos hostiles, húmedos o salinos.
Establecedores de normas: definición de los parámetros de referencia del rendimiento del sector
El liderazgo tecnológico se refleja, en última instancia, en el establecimiento de normas. No solo somos fabricantes de CCS de alto rendimiento, sino también creadores de las normas internacionales para su materia prima principal. Como unidad redactora principal, participamos en el desarrollo de la norma internacional ISO 14811:2024 “Alambrón de acero con alto contenido en boro y ultra bajo en carbono para alambre revestido de cobre”, liderada por el Grupo SHOUGANG. Al mismo tiempo, también somos la unidad redactora de la Norma Nacional China GB/T 38347-2019 “Alambrón laminado en caliente de acero con contenido ultrabajo en carbono y alto contenido en boro”. Esto refleja nuestro papel en la definición de los más altos estándares de rendimiento de la industria desde la fuente misma de la ciencia de los materiales, garantizando que nuestros productos satisfagan de manera proactiva todas las demandas de los clientes HSR a nivel mundial en cuanto a consistencia, fiabilidad y tecnología de vanguardia.
La aplicación exitosa de los compuestos de acero revestido de cobre en los trenes de alta velocidad marca una profunda evolución en los materiales de ingeniería, que pasan de ser “utilizables” a “óptimos”. A través de sofisticados procesos de diseño y fabricación de compuestos de materiales, el CCS proporciona un apoyo material fundamental e indispensable para el funcionamiento seguro, eficiente e inteligente de los trenes de alta velocidad en tres dimensiones críticas: fiabilidad de la conexión a tierra, eficiencia de la carga de la catenaria y estabilidad de la transmisión de señales. Con el continuo avance de la tecnología de los materiales y las normas internacionales, el acero revestido de cobre seguirá impulsando la infraestructura ferroviaria de alta velocidad hacia una mayor seguridad, economía y longevidad.
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