Una subestación de tracción adapta la energía de la red eléctrica para alimentar trenes, metros o tranvías. Transforma la tensión y, cuando el sistema ferroviario funciona en corriente continua, incorpora equipos de conversión. Dentro de ella, el embarrado conecta los equipos de potencia y distribuye la corriente hacia las salidas de la línea.
Durante la aceleración de un tren, la demanda puede aumentar con rapidez. Para quien diseña, compra o fabrica estas instalaciones, importa tanto la potencia disponible como la capacidad de las barras, las uniones y las protecciones para responder al servicio previsto.
Esta guía explica el recorrido de la energía, las diferencias entre continua y alterna y los requisitos del embarrado en una subestación ferroviaria.
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¿Qué es una subestación de tracción y cuáles son sus componentes?
Es una instalación que recibe energía de la red de transporte o distribución y la entrega al sistema de electrificación ferroviaria con las características requeridas. Además de transformar o convertir la energía, permite proteger, medir, maniobrar y supervisar la alimentación.
Una subestación de tracción ferroviaria puede integrar los siguientes elementos, según la tensión y el esquema de la línea:
- Aparamenta de entrada: interruptores, seccionadores y equipos de medida en alta o media tensión.
- Transformadores de tracción: adaptan la tensión de entrada a la del sistema de alimentación o a la del convertidor.
- Rectificadores o convertidores: suministran corriente continua cuando la línea la necesita; algunos diseños también permiten devolver energía a la red.
- Embarrado y celdas de salida: interconectan los equipos y reparten la corriente entre los circuitos de alimentación, también llamados feeders.
- Circuito de retorno: proporciona el camino de vuelta de la corriente desde el tren, con los carriles y los conductores previstos en el proyecto.
- Protecciones, telemando y servicios auxiliares: detectan faltas, permiten operar la instalación y mantienen sus funciones de control.
Estos equipos trabajan de forma conjunta. Los transformadores pueden permanecer energizados incluso sin trenes próximos, y los interruptores conducen corriente mientras están cerrados. El embarrado es un componente crítico, pero no es el único que soporta la carga ni puede considerarse, sin datos, el origen más frecuente de las averías.
Para situar esta instalación dentro del recorrido general de la energía, consulta nuestra guía sobre sistemas de distribución eléctrica.
Cómo funciona una subestación de tracción en CC y CA
La función general es alimentar el tren, pero el recorrido cambia según se utilice corriente continua (CC) o corriente alterna (CA). La tensión de la línea también condiciona la corriente que deben transportar las barras.
Corriente continua: metro, tranvía y líneas de 3 kV
En una configuración con rectificador, la energía pasa por la aparamenta de entrada, el transformador y el equipo de conversión antes de llegar al embarrado de continua. Desde allí, las salidas protegidas alimentan la catenaria o el tercer carril. El retorno se realiza principalmente por los carriles y las conexiones diseñadas para esa función.
Los 3 kV CC son habituales en la red convencional electrificada española, aunque no describen toda la red. En transporte urbano también se utilizan sistemas de 750 V y 1.500 V CC, entre otras tensiones. La captación por catenaria o tercer carril depende de cada línea.
A igualdad de potencia, una tensión menor implica una corriente mayor. Como ejemplo ideal, una demanda de 3 MW a 1.500 V equivale a 2.000 A, sin contar pérdidas ni caídas de tensión. Esa cuenta ilustra la importancia del embarrado, pero no sustituye el estudio de carga de una subestación que alimenta varios trenes.
Corriente alterna: diferencia entre 1×25 kV y 2×25 kV
En un sistema de 25 kV CA a 50 Hz, el tren recibe energía entre la catenaria y el circuito de retorno. La subestación adapta la tensión de la red mediante transformadores; no necesita rectificarla para suministrar la línea.
En la configuración 2×25 kV, la catenaria y el feeder de alimentación están aproximadamente a 25 kV respecto al retorno, en oposición de fase. Entre ambos conductores hay unos 50 kV, mientras que el tren sigue recibiendo unos 25 kV entre pantógrafo y carril. Los autotransformadores distribuidos por el trazado conectan ambos conductores y su punto medio al circuito de retorno.
Este esquema mejora la distribución de corrientes y permite alimentar distancias mayores. Adif AV ha descrito separaciones de unos 60–65 km entre subestaciones en proyectos de alta velocidad; no es una distancia que pueda aplicarse automáticamente a cualquier línea.
Las zonas neutras separan sectores de alimentación cuando el esquema eléctrico lo requiere, por ejemplo, para evitar unir alimentaciones de distinta fase. Su ubicación y las condiciones de paso dependen del diseño y de la explotación.
| Sistema | Alimentación del tren | Equipo característico | Implicación para el embarrado |
|---|---|---|---|
| 750 V o 1.500 V CC | Continua, por catenaria o tercer carril según la línea | Transformador y rectificador o convertidor | Corrientes elevadas para una potencia dada; atención al calentamiento y las uniones |
| 3 kV CC | Continua, habitualmente por catenaria | Grupo de tracción y salidas con protección de continua | Verificación térmica, de cortocircuito y de aislamiento |
| 1×25 kV CA | 25 kV entre catenaria y retorno | Transformador y aparamenta de alterna | Aislamiento, calentamiento y resistencia mecánica de acuerdo con el diseño |
| 2×25 kV CA | 25 kV en el tren; unos 50 kV entre catenaria y feeder | Transformador y centros de autotransformación | Coordinación del aislamiento entre conductores y respecto a tierra |
El número de grupos, las secciones de barras y las posibilidades de transferencia de carga dependen de la continuidad de servicio prevista. Para entender estas decisiones de arquitectura, puedes ampliar la lectura sobre configuración de embarrado; su aplicación ferroviaria exige los requisitos específicos del proyecto.
Qué puede fallar en el embarrado y en el circuito de retorno
Las aceleraciones, el intervalo entre trenes y las condiciones de explotación producen un perfil de carga variable. Sus efectos térmicos dependen de la intensidad, la duración de cada ciclo y la capacidad de refrigeración del conjunto.
Una unión con presión de contacto insuficiente puede aumentar su resistencia y generar un punto caliente. Los ciclos térmicos pueden agravar una unión defectuosa, pero no existe un plazo universal hasta el fallo. Tampoco toda avería obliga a detener una línea completa: las consecuencias dependen de la selectividad y de las alternativas de alimentación.
| Problema | Causa posible | Consecuencia | Qué verificar |
|---|---|---|---|
| Deformación durante un cortocircuito | Resistencia térmica o mecánica insuficiente de barras, uniones o soportes | Daños y pérdida de disponibilidad | Corriente de falta, duración, valor de cresta y configuración ensayada |
| Unión caliente | Contacto deficiente, apriete incorrecto o montaje forzado | Sobretemperatura y deterioro local | Preparación de superficies, tornillería, procedimiento de montaje y temperatura bajo carga |
| Corrientes vagabundas en CC | Aislamiento degradado del retorno o conexiones no previstas a tierra | Corrosión en estructuras metálicas afectadas | Continuidad del retorno, aislamiento y medidas de control de corrientes vagabundas |
| Tensión de contacto excesiva | Elevación del potencial del retorno en servicio o durante una falta | Riesgo para las personas | Protección frente al choque eléctrico y coordinación de los dispositivos de protección |
| Contorneo superficial | Aislamiento inadecuado para la tensión y la contaminación | Descarga sobre la superficie de un aislante | Líneas de fuga, materiales, estado de los soportes y condiciones ambientales |
La barra negativa no es una barra de tierra
En los sistemas habituales de tracción en continua, la barra negativa forma parte del retorno y se mantiene aislada de tierra para limitar las corrientes vagabundas. No debe confundirse con el conductor de protección de las masas metálicas.
La protección frente a tensiones de contacto debe coordinarse con ese aislamiento. Cuando el proyecto utiliza dispositivos limitadores de tensión, su selección y funcionamiento responden a ese objetivo de protección; no son una solución general para eliminar las corrientes vagabundas. Los sistemas de captación, cuando existen, también requieren un diseño específico.
La inspección de superficies, uniones y apoyos permite identificar mecanismos comunes de deterioro. Los desarrollamos en la guía sobre falla de busbar.
Normas aplicables a una subestación de tracción
La normativa se selecciona según el sistema, el equipo y el ámbito del proyecto. Una celda ferroviaria de continua no se especifica únicamente con criterios de cuadros industriales de baja tensión.
La tabla reúne familias de referencia. Las publicaciones EN, UNE e IEC relacionadas no deben tratarse como equivalentes automáticos: hay que comprobar la parte, la edición, las modificaciones y la adopción nacional exigidas en el contrato.
| Área | Referencias que revisar | Relación con el proyecto |
|---|---|---|
| Tensiones de alimentación | EN 50163 e IEC 60850 | Tensión nominal y variaciones de alimentación previstas |
| Aparamenta de continua | Serie EN 50123 y serie IEC 61992 | Requisitos y ensayos según el tipo de equipo; parte 6 para conjuntos de aparamenta de continua dentro de su alcance |
| Aparamenta de alterna | Serie EN 50152 y serie IEC 62505 | Requisitos específicos de aparamenta ferroviaria de CA |
| Seguridad, puesta a tierra y retorno | Serie EN 50122 y serie IEC 62128 | Protección eléctrica, circuito de retorno y efectos de las corrientes vagabundas |
| Coordinación de aislamiento | EN 50124-1 e IEC 62497-1 | Criterios para distancias en el aire y líneas de fuga |
| Convertidores | EN 50328 cuando figure en el pliego; serie IEC 62590 y su adopción aplicable | Requisitos y ensayos del convertidor según su tecnología y función |
| Transformadores de tracción | EN 50329 y requisitos aplicables al equipo | Características del transformador y servicio previsto |
| Coordinación entre alimentación y tren | Serie EN 50388, incluida la parte 1 | Compatibilidad entre instalaciones fijas y material rodante |
La serie IEC 62590 se ha reorganizado: IEC 62590-1:2025 recoge requisitos comunes, IEC 62590-2-1:2025 trata los rectificadores no controlados y IEC 62590-2-2:2026 los convertidores controlados para tracción en continua. Por eso no basta con copiar una referencia antigua sin identificar el equipo y la edición aplicable.
Cuando corresponda, también deben considerarse la ETI de energía y las especificaciones del administrador de la infraestructura. Estas últimas complementan los requisitos del proyecto; no sustituyen las obligaciones reglamentarias aplicables.
Para distinguir los dos recorridos que condicionan el aislamiento, consulta nuestra explicación de las distancias de aislamiento y líneas de fuga. Los valores del equipo ferroviario deben proceder de sus requisitos específicos.
Qué tiene que soportar el embarrado de la subestación
Corriente de servicio, sobrecargas y calentamiento
La sección se determina a partir del perfil de carga, las condiciones ambientales, la ventilación, la disposición de las barras y la temperatura admisible del conjunto. También cuentan las sobrecargas previstas y el servicio con equipos fuera de operación.
La clase de servicio del rectificador debe estar definida en el pliego. No puede suponerse que todos los metros requieren la misma clase ni trasladar porcentajes de sobrecarga al embarrado sin comprobar su duración, secuencia y condiciones iniciales.
La componente continua estacionaria no produce efecto pelicular. Sin embargo, el rizado de los convertidores y los transitorios pueden introducir componentes variables. En barras en paralelo también deben comprobarse el reparto de corriente, las conexiones y la refrigeración: sumar secciones no garantiza por sí solo la capacidad del conjunto.
Si este artículo te ha resultado útil, quizá también te interese leer nuestro artículo sobre vida útil de un cuadro eléctrico.
Material y calidad de las uniones
El cobre de alta conductividad, como el Cu-ETP, es una opción habitual. La especificación debe identificar el material, su estado metalúrgico y las propiedades exigidas. El aluminio también puede emplearse si el diseño contempla sus dimensiones, dilatación y conexiones.
Las superficies pueden ser de cobre sin recubrimiento o incorporar un tratamiento, como estañado o plateado, según el ambiente y el diseño de la unión. El recubrimiento no sustituye una superficie adecuada ni una presión de contacto correcta.
El montaje debe seguir el procedimiento aprobado para la tornillería y las superficies utilizadas. Una termografía con carga representativa ayuda a establecer una referencia de servicio; sus resultados deben interpretarse considerando la carga, la emisividad y las condiciones de medida.
Cortocircuito: barras, soportes y protecciones
En una geometría dada, las fuerzas entre conductores aumentan aproximadamente con el cuadrado de la corriente. El diseño debe comprobar tanto los esfuerzos mecánicos como el calentamiento durante la falta.
En continua también importan la evolución temporal de la corriente y la actuación de los interruptores. No basta con indicar un valor en kiloamperios sin duración ni condiciones de ensayo. En alterna deben considerarse, entre otros parámetros, el valor eficaz y la corriente de cresta previstos.
La relación entre corriente, separación y resistencia de los apoyos se desarrolla en nuestra guía de esfuerzos electrodinámicos; el método de verificación debe corresponder al sistema de CC o CA del proyecto.
Máquina recomendada
Máquina HBC-A120
Corta, punzona y dobla barras de cobre y aluminio con las dimensiones hasta 120 × 12 mm— operando en tres estaciones simultáneamente.
120 × 12 mm
3 unidades de potencia
Corte · Perforación · Doblado
Cómo especificar la aparamenta y fabricar las pletinas
Una oferta comparable necesita datos de entrada claros. La tensión nominal, por sí sola, no define la aparamenta: hacen falta las condiciones de servicio, los niveles de aislamiento y la coordinación con las protecciones.
| Parámetro | Qué debe quedar definido | Evidencia que solicitar |
|---|---|---|
| Tensión y aislamiento | Sistema de alimentación, tensiones asignadas y solicitaciones dieléctricas | Características del equipo y ensayos aplicables |
| Corriente y servicio | Perfil de carga, sobrecargas, temperatura ambiente y ventilación | Cálculos y verificación térmica de la configuración ofrecida |
| Cortocircuito | Corriente prevista, duración, cresta cuando corresponda y actuación de las protecciones | Justificación térmica y mecánica; informes de ensayo pertinentes |
| Material y uniones | Material, acabado de contacto, tornillería y procedimiento de montaje | Certificados del material e instrucciones de montaje |
| Retorno y protección | Conexiones, aislamiento y coordinación de las medidas de seguridad | Esquemas y verificaciones del sistema de retorno |
| Fabricación | Dimensiones, tolerancias, radios de plegado, desbarbado y trazabilidad | Planos aprobados e informe de inspección de primera pieza |
| Conformidad del conjunto | Correspondencia entre el diseño ofrecido y el diseño verificado | Informes de ensayos de tipo y de ensayos individuales que correspondan |
Tolerancias y radios de plegado
El taller debe cortar, punzonar o taladrar y doblar las pletinas de modo que el conjunto se monte sin forzar las conexiones. Los bordes deben quedar desbarbados y las zonas de contacto deben conservar el acabado especificado.
No hay una tolerancia de agujeros de ±0,2 mm válida para todos los equipos ferroviarios. La tolerancia procede del plano, la unión y el método de fabricación. Lo mismo ocurre con el radio de plegado: depende del material, su estado y la orientación del doblado. Un doblado de canto no puede definirse aplicando sin más el criterio de un doblado plano basado en el espesor.
La fabricación CNC puede mejorar la repetibilidad, pero no demuestra por sí sola la conformidad. Hay que comprobar dimensiones, fisuras, acabado y montaje del conjunto, además de mantener la trazabilidad del proceso.
La posición de los taladros también debe corresponder con los apoyos y las distancias del diseño. Puedes ampliar estos criterios en la guía sobre sujeción y aislamiento de embarrados.
Tres escenarios de revisión en una subestación de tracción
Los siguientes ejemplos son situaciones hipotéticas para mostrar qué revisar. No representan proyectos documentados ni resultados medidos de PAYAPRESS.
Metro de 750 V CC con mayor demanda
Una línea incorpora trenes más largos o reduce el intervalo de paso. Antes de ampliar el rectificador, se revisan el perfil de carga, las tensiones en línea, el embarrado, las salidas y el retorno. Si aparecen puntos calientes, se identifica si proceden de una unión defectuosa, un reparto desigual de corriente o una capacidad térmica insuficiente. La intervención se valida mediante las comprobaciones del proyecto y medidas comparables bajo carga.
Tranvía con indicios de corrientes vagabundas
Se detectan posibles efectos de corrosión cerca del trazado. La investigación comprueba el aislamiento del carril, la continuidad del retorno y las conexiones no previstas a tierra. La protección frente a tensiones de contacto se revisa de forma coordinada. La eficacia de las medidas se demuestra con mediciones; no puede anticiparse un porcentaje universal de reducción de fugas.
Fabricación de un lote de celdas de continua
Un fabricante debe producir varias celdas con pletinas idénticas. La primera pieza permite comprobar la posición de los agujeros, los pliegues y el ajuste sobre los soportes. Si el montaje exige forzar las barras, se corrigen el plano o el proceso antes de continuar la serie. Después se controla la repetibilidad y se registra la inspección de cada lote.
Para organizar la recepción del material, la inspección dimensional y los registros de fabricación, consulta nuestra guía de control de calidad en cuadros eléctricos, completándola con las exigencias ferroviarias del contrato.
Electrificación ferroviaria y mantenimiento del embarrado
Las publicaciones del Ministerio de Transportes y de Eurostat aportan contexto sobre la red ferroviaria y su electrificación. Al utilizar estas estadísticas conviene identificar el año de referencia y distinguir entre kilómetros de línea y kilómetros de vía: no son magnitudes intercambiables.
La longitud electrificada tampoco permite deducir directamente el número de subestaciones. Su distribución depende de la tensión, el tráfico, las pendientes, la potencia de los trenes, las caídas de tensión admisibles y las condiciones de disponibilidad.
En una instalación existente, el mantenimiento debe seguir las instrucciones del fabricante y del operador. Las tendencias de temperatura bajo cargas comparables, el estado de los aislantes y la evolución de los parámetros del retorno ayudan a detectar cambios. Cualquier intervención en las uniones debe respetar el procedimiento aprobado; reapretar de forma indiscriminada no sustituye un diagnóstico.
Para interpretar los puntos calientes y distinguir entre pérdidas del conductor y problemas de contacto, puedes leer nuestra explicación sobre calentamiento del embarrado. Los límites de aceptación deben ser los aplicables al equipo ferroviario concreto.
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