25 SOSTEBILIDAD Y FERROCARRIL ferroviaria e infraestructura de comunicación, mientras que las aplicaciones a bordo de los trenes abarcan soluciones de control de tracción, frenado y lubricación, sistemas de seguridad, como apertura de puertas, control de incendio, señalización y CCTV, y elementos de ‘comodidad’ para el pasajero, como iluminación, entretenimiento, calefacción y ventilación. Los módulos convertidores DC-DC de baja tensión para montaje a bordo de los vagones suelen estar encapsulados, con el objetivo de protegerlos ante la entrada de polvo y humedad, y también pueden incorporar un disipador de calor para conducir el ‘exceso’ de energía térmica lejos de la circuitería del convertidor y respaldar un enfriamiento efectivo. Se suministran en formatos estándares ampliamente utilizados en el sector ferroviario, como los denominados half-brick, quarter-brick o eight-brick. EL CAMBIO AL CARBURO DE SILICIO (SIC) Muchos de los módulos de control de tracción de alta tensión confían en IGBTs, diodos y MOSFET de silicio. Pero como un uso eficiente de la energía se convierte en un aspecto cada vez más importante, algunos fabricantes están empleando la alternativa del carburo de silicio (SiC). Los dispositivos SiC conmutan más rápidamente que los modelos de silicio, lo que significa que los componentes resonantes de los circuitos de conversión de potencia, como las bobinas, pueden ser más inteligentes. También pueden trabajar con temperaturas que podrían destruir los dispositivos de silicio, pudiendo así gestionar más potencia o necesitar menos refrigeración. CAF Power & Automation, con sede en el País Vasco (España), está desarrollando un sistema de tracción eléctrica con dispositivos SiC que, según la compañía, podría proporcionar un ahorro de energía de hasta el 15%, en comparación con los enfoques convencionales. El fabricante de trenes colabora con el centro tecnológico Ikerlan y Euskotren, un operador de transporte público local, en el desarrollo y el ensayo de la tecnología. CAF cree que empleando SiC reducirá las pérdidas en el convertidor de tracción un 70% y podrá alcanzar velocidades de conmutación superiores para aumentar la eficiencia. También soportará un rango de temperatura más amplio que el silicio y disipará el calor de manera más rápida, ya que su conductividad térmica es el triple que la del silicio. Esto ayuda a simplificar el régimen de refrigeración y contribuye a disminuir el volumen y la masa de todo el sistema de tracción un 25%. Todo esto, a su vez, hace que los trenes sean más silenciosos, aumentando la comodidad de los pasajeros. El trabajo de este desarrollo se encuentra en marcha desde 2016 como parte del proyecto de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea. La versión anterior del sistema de tracción empleaba un inversor IGBT de Si y diodos SiC, demostrando que es posible adoptar las nuevas tecnologías de forma incremental y ayudar significativamente a la industria ferroviaria. La innovación en los ferrocarriles estará llena de este tipo de oportunidades de optimización sistémica, donde un avance en un aspecto limitado del diseño de un tren aportará ventajas en otros aspectos. El gran desafío para los ingenieros, mientras trabajan para reducir la huella de carbono de los viajes, será explorar sus opciones de diseño para lograr este tipo de ventajas sistémicas. n En la web de Avnet non-automotive transportation se puede obtener más información acerca de los componentes y las soluciones para la electrificación de los ferrocarriles de los fabricantes presentes en su nuestro catálogo. Para diseños específicos, el equipo de ingenieros – FAE pueden ofrecer una solución. La electrónica para las aplicaciones ferroviarias debe funcionar en entornos expuestos a la contaminación y la niebla salida, los cambios bruscos de temperatura y la humedad, así como a los choques y las vibraciones extremas
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