Ing. David Cabrera Urbina MEXICO, D.F.

AMORTIGUAMIENTO PARA LNEAS DE TRANSMISIN Y DISTRIBUCIN

TEMARIO1. 2. 3. 4. 5. 6. Objetivos Conceptos Generales Vibraciones Areas Rfagas de Viento Constante Galopeo Conclusiones

1. Objetivos Determinar e identificar los factores de influencia que intervienen en el comportamiento mecnico de las lneas elctricas de transmisin y distribucin; provocados por las vibraciones elicas, as como los daos fsicos provocados a los herrajes de sujecin Establecer los dispositivos PLP existentes en el mercado para amortizar los efecto de las vibraciones elicas

2. Conceptos Generales

Tipos de Vibraciones Elicas Vibraciones AreasEste tipo de vibraciones se presenta con velocidades de viento que van entre 1 a 6 m/s Frecuencias altas y amplitudes bajas Daos en conductores y herrajes a largo plazo

GalopeoEste tipo de vibraciones se presenta con velocidades de viento por encima de los 6 m/s Amplitudes altas y frecuencias moderadas Daos en conductores y herrajes a corto plazo o inmediato

3. Vibraciones Areas La frecuencia de vibracin inducida en un claro estar determinada por su nmero de Strouhal, por medio de esta ecuacin es posible establecer, que la frecuencia de un conductor ser inversamente proporcional al dimetro del conductor utilizado. Frecuencia (Hertz) = 3.26 V / d donde: V = Velocidad de viento en MPH d = Dimetro del conductor en Pulgadas

FRECUENCIA (HERTZ)CONDUCTOR 3/8 EHS OHSW 795 26/7 ACSR 1272 45/7 ACSR DIAMETRO 0.360" 1.108" 1.504" 2 MPH 18 6 4 8 MPH 72 24 17 15MPH 136 44 33

Daos a consecuencia de las vibraciones areas

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 50 Frequency (Hz) 100

[ 2 respuestas ]

Forced Response Test - VSD40-D Before Break-in @ 100 mm/sec4.5 4.0 3.5 POwer (W) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 10 20 30 40 50 60 70 Frequency (Hz) Dissipated Power

Efficien cy

[ 4 respuestas ]

ZONA IGUALAHISTORIAL DE FALLAS AOS 2008 2009 LST MZL-73740-MZLEst. 53 al daarse Carrete de sujecin Provoco cada del Hilo de guarda Est. 93 al caparse Perno de sujecin Provoco cada del Hilo de guarda Lnea fase B Pega con un Cerro por fuertes vientos Entre est. 103 y 104

56 KM CRL54.3 km

18.67 KM MZLEST.1 A LA 36 EST. 37 A LA 72

37.33 KMEST. 73 A LA 108

Est. 85Est. 15

Mejora sistema de tierras a 24 torres (Nov 07) Durante el 2008 no se presento Aislamiento flameado en el rea mejorada.

43 km. 40.88 km. FALLAS AO 2008 FALLAS AO 2009

Est. 89

Est. 91 52.1 km.

52.4 km.

Ao 2009 mejora Sistema de tierras Est. 64 a 108

Caractersticas de la Lnea (L.T. Mezcala - Caracol)Especificaciones del cable de guarda Marca Claro mximo Claro mnimo Tensin de instalacin sin sobrecarga Tensin final de acuerdo al promedio de temperatura registrado anualmente Direccin de la lnea Tipo de suspensin Tipo de terreno AG 5/16 479.88 lbf, 60 639.80 lbf Noreste - Sureste TGS Cruce de agua - Valle

CLARO COMPRENDIDO ENTRE LA TORRE 52 Y 53 CORRESPONDIENTES A LA L.T. MEZCALA CARACOL 115kV No. de torre (instalacin) Longitud Tensin Real Suspensin Disposicin Amortiguadores 52 1010 m 2.84 kN Doble Remate Sin amortiguadores / Con amortiguadores

Mezcala - Caracol (Estructura 52) Field Vibration Study0.0250000

Mezcala - Caracol (Estructura 52) + SVD Field Vibration Study0.03

MC/DAY ACCUMULATED

0.0200000

0.025 MC/DAY ACCUMULATED

0.0150000

0.02

0.0100000

0.015

0.0050000

0.01

0.0000000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 MICROSTRAIN MAX MICROSTRAIN MIN MICROSTRAIN

0.005

0 0 20 40 60 80 100 120 140 MICROSTRAIN MAX MICROSTRAIN MIN MICROSTRAIN

CONCLUSIN DE LA PRUEBA En base a los resultados obtenidos y a la edad de operacin la lnea podemos afirmar que la muestra recolectada durante este estudio; nos indica que est sometida a niveles de vibracin elevados, por lo cual, es imperante la instalacin de amortiguadores en el hilo de guarda. El lmite recomendado de micro-deformaciones para la configuracin de herrajes utilizadas es de 150 m-d La utilizacin de Amortiguadores en Espiral redujo un 72% la presencia de vibraciones en el claro estudiado RECOMENDACIN Se recomienda la instalacin de amortiguadores de vibracin en espiral (SVD) en el hilo de guarda para mitigar las vibraciones areas presentes en la actualidad.

Segunda etapa del estudio.CLARO COMPRENDIDO ENTRE LA TORRE 28 Y 29 CORRESPONDIENTES A LA L.T. MEZCALA CARACOL 115kV No. de torre (instalacin) Longitud Tensin Real Suspensin Disposicin Amortiguadores 28 / 29 672 m 2.84 kN Doble remate / Clema atornillada Sin amortiguadores / Con amortiguador

1004 39.5 941 37.0 878 34.6 816 32.1 753 29.6 690 27.2 Amplitude 627 24.7 (mils) 565 22.2 502 19.8 439 17.3 376 14.8 314 12.4 251 9.9 188 7.4 125 4.9 63 2.5 (micron) (mils) MAX BIN AMPLITUDE

39.5-37.0 37.0-34.6 34.6-32.1 32.1-29.6 29.6-27.2 27.2-24.7 24.7-22.2 22.2-19.8 19.8-17.3 17.3-14.8 14.8-12.4 12.4-9.9 9.9-7.4 7.4-4.9 4.9-2.5 2.5-0.3

1 7 24 68 89 203 450 342 402 0-2

0 0 0 0 12 50 89 120 256 2-5

0 0 0 0 0 0 7 52 102 5-10

0 0 0 0 8 0 3 8 45 10-15

0 0 0 0 0 0 25 0 145 15-20

0 0 0 0 0 0 0 2 12 20-25

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 15 0 42 8 25-30 30-34 FREQUENCY (Hz)

0 0 0 0 0 0 0 0 12 34-40

0 0 0 0 0 0 2 43 79 40-45

0 0 0 0 0 0 0 0 0 45-50

0 0 0 0 0 0 0 7 4 50-59

0 0 0 0 0 0 0 0 0 59-83

0 0 0 0 0 0 0 0 0 83-100

0 0 0 0 0 0 0 0 0 100-143

0 0 0 0 0 0 0 0 0 143-200

TOTAL MEASUREMENTS = TOTAL MEASUREMENTS TIME (sec) = TOT/COL. 1586 527 161

1452 14520 64 170

TOTAL CYCLES=

2736

14

59

8

12

124

0

11

0

0

0

0

Mezcala - Caracol (Estructura 28) Field Vibration Study0.0180000 0.0160000 MC/DAY ACCUMULATED 0.0140000 0.0120000 0.0100000 0.0080000 0.0060000 0.0040000 0.0020000 0.0000000 0 50 100 MICROSTRAIN MAX MICROSTRAIN MIN MICROSTRAIN 150 200 250M C/DAY ACCUMULATED

Mezcala - Caracol (Estructura 29) +SVD Field Vibration Study0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 0 5 10 15 20 25 M ICROSTRAIN MAX MICROSTRAIN MIN MICROSTRAIN 30 35 40 45 50

CONCLUSIN DE LA PRUEBA En base a los resultados obtenidos podemos afirmar que la muestra recolectada durante este estudio; nos indica que est sometida a niveles ligeramente por encima de lo permitido, sin embargo, al estar por debajo del 10 % del nmero de ciclos totales podemos inferir que la lnea podr permanecer en condiciones normales de operacin. (IEEE 1368-2006) El lmite recomendado de micro-deformaciones para la configuracin de herrajes utilizadas es de 150 m-d La utilizacin de Amortiguadores en Espiral redujo un 79% la presencia de vibraciones en el claro estudiado. RECOMENDACIN Se recomienda la instalacin de amortiguadores de vibracin en espiral (SVD) en el hilo de guarda para mitigar las vibraciones areas, ya que la lnea aunque apenas alcanza a rebasar los niveles permitidos, posee un considerable nmero de aos en operacin; lo cual la hace mas vulnerable a fallas por fatiga en herrajes, cables y conductores.

Tipos de Galopeo.Galopeo por Corona

Galopeo por Presencia de Hielo

Galopeo por Turbulencia Area

Galopeo por CoronaOcurre de forma aislada En conductores con alto gradiente de voltaje en su superficie Rfagas de viento menores con alta humedad Asociado con las fuerzas inductivas generadas por el efecto corona

Galopeo por Presencia de Hielo.Factores de Influencia Ocurre cuando el empuje aerodinmico sobre el conductor varia en ciclos peridicos (Vientos de moderados a fuertes) El ngulo de choque del viento sobre el conductor es mayor a 45 Depsitos de hielo sobre el conductor suficientes para modificar las caractersticas aerodinmicas del conductor Comportamiento Dinmico La frecuencia de onda es mnima, aproximadamente una dcima parte por debajo de las vibraciones areas para la misma velocidad de viento La amplitud de onda suele superar el metro de longitud

Tipos de Ondas El galopeo se puede presentar en forma de Ondas Estticas y Ondas Dinmicas o la combinacin de ambas Al comienzo del fenmeno el nmero de nodos sobre el conductor es elevado (vibraciones areas), sin embargo, al aparecer las condiciones optimas para el galopeo el nmero de nodos se ve reducido considerablemente.

Clasificacin del Hielo por su Estructura Escarcha Ligera - Se adhiere pobremente al conductor y por lo general no representa riesgos para la lneaEstructura: Granular Concentracin: 0.6 gr/cm3

Escarcha Concentrada - Se adhiere con mas fuerza al conductor, su aspecto por lo general es nublado por la alta concentracin de partculas de oxigeno incrustadas en su estructura

Estructura: Amorfa Concentracin: 0.6 a 0.9 gr/cm3

Cristalino o Hielo Azul Generalmente se visualiza de forma transparente y su adherencia sobre el conductor es excelente, este tipo de formacin es asociado con temperaturas por debajo de los 10C y es el indicador ms importante de posible problemas por galopeo

Estructura: Generalmente Lisa Concentracin: 0.9 a 0.92 gr/cm3

Galopeo por Turbulencia AreaEl fenmeno de galopeo por vibraciones areas es el menos comn de todos, sin embargo, se encuentra asociado generalmente a cables de telecomunicaciones que presentan rfagas de viento inestables, de fuertes a moderadas. La presencia de hielo no es necesaria ya que las tensiones de instalacin de este tipo de cables favorecen a este movimiento, a mayor tensin mayor el riesgo de galopeo o vibraciones reas.

Eficiencia en campo AFS