método de instalación de conductores tipo “gap“

28 anales de mecánica y electricidad / septiembre-octubre 2008

ResumenEl crecimiento de la demanda eléctrica,

unido a la oposición creciente al montaje delíneas aéreas, genera retrasos importantes enla puesta en servicio de subestaciones, em-peorando la fiabilidad del sistema y limitandoen algunos casos el suministro a nuevos clien-tes y polígonos industriales.

Una nueva solución es instalar conducto-res de altas prestaciones térmicas (tambiénllamados de baja flecha), que garantizan unincremento de capacidad del 70 � 80%(aunque conlleve mayores pérdidas). Solu-ción que resulta rentable, pues aunque loscostes de mano de obra de tendido son máselevados, no es necesario variar servidum-bres ni apoyos, y por ello el plazo de tramita-ción así como la oposición del entorno, sonmucho más reducidos.

Dentro de estos conductores de altasprestaciones térmicas se encuentran los con-ductores tipo GAP (GTACSR y GTTACSR)cuya principal desventaja es la complejidaden su instalación.

El ar tículo describe el Método SAPREMde instalación de conductores tipo GAP queda soluciones a las dificultades planteadaspor este tipo de conductores, desde los pun-tos de vista: técnico, al solucionar posiblesproblemas derivados del retrenzado de lascapas conductoras al ser eliminado este pro-ceso; económico, al reducirse los tiempos deinstalación de las grapas de amarre; y de se-guridad laboral al realizarse éstos con ele-mentos que aportan seguridad ante desliza-mientos y permiten trabajar en distanciasmás próximas al apoyo, evitando el reguladodel conductor con el aluminio destrenzado,

Método de instalación deconductores tipo “GAP”

Marta Landeira Santos

Ingeniero Industrial, SAPREM.

Patxi Morentin Garraza

Ingeniero Técnico Industrial,TREFINASA.

Javier Mazón Sainz-Maza

Doctor Ingeniero Industrial, UPV/EHU.

Igor Albizu Flórez

Ingeniero en Electrónica y Automática

Industrial, UPV/EHU.

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_MetodoGap 28/10/08 13:21 Página 28

lo que garantiza la seguridad de los trabajosen proximidad de tensión.

Este nuevo método ha sido probado conéxito, en el ámbito nacional, en la sustituciónde conductores ACSR LA-180 y ACSR LA-280 por conductor tipo GAP equivalente, endos líneas de 30kV y 110kV, respectivamente.Actualmente se está utilizando en el tendidode cables tipo GAP para la repotenciaciónde líneas tanto en España como en distintospaíses europeos.

IntroducciónEn los últimos años, el constante incre-

mento de la demanda de energía eléctrica,sobre todo en núcleos urbanos, está ha-ciendo necesaria la construcción de unanueva infraestructura eléctrica. En este sen-tido, la legislación existente en la actualidadque afecta a la construcción de líneas eléc-tricas aéreas establece un amplio númerode condicionantes sobre permisos, informa-ción pública de proyectos, presentación dealegaciones y, sobre todo, medioambienta-les. No resulta difícil establecer que, en nu-merosos casos, el periodo transcurrido des-de que se detecta la necesidad de lainstalación de una línea hasta que la mismase pone en servicio, puede superar la dece-na de años.

Entre los posibles métodos o solucionespara conseguir incrementar la capacidad detranspor te de las actuales líneas aéreas seencuentran el recrecido de torres y/o la sus-titución del conductor por otro de mayorsección (upgra-ding). No obstante, ambassoluciones implican actuaciones de modifica-ción de apoyos, circunstancia ésta que obligaa la compañía eléctrica a presentar ante lasautoridades competentes el correspondien-te proyecto, por lo que, al igual que ocurrecon el proyecto de construcción de una nue-va línea, la ejecución de las modificaciones sepuede demorar excesivamente en el tiempo.

Una actuación alternativa para el aumentode capacidad de transporte de las líneas ac-tuales consiste en la utilización de conducto-res de altas prestaciones térmicas y baja fle-cha. Estos conductores podrían sustituir a losactuales sin que fueran necesarias actuacio-nes sobre los apoyos debido a que el aumen-to de la intensidad que circula por ellos seproduce mediante una operación a mayortemperatura, no mediante un aumento de lasección, por lo que no se incrementan los es-fuerzos sobre las torres existentes. La aporta-ción de este tipo de conductores, además de

soportar mayores temperaturas sin degra-darse, consiste en una disminución de suflecha con respecto a los conductores con-vencionales a temperaturas elevadas, con loque pueden mantenerse las distancias mínimasde seguridad de las instalaciones existentes.

El límite de ampacidad de una línea estárelacionado con la máxima temperatura ad-misible. El principal factor que limita el valorde la máxima temperatura admisible es ellímite de flecha del conductor. El valor de laflecha está limitado por cuestiones de seguridadde forma que se debe mantener una distanciamínima respecto al suelo u otras líneas que secrucen por debajo. Al aumentar la corrienteque circula por una línea, aumenta la tempe-ratura del conductor lo que produce su dila-tación y un aumento de flecha.Así, el tener unlímite de flecha supone un límite para la tem-peratura y ampacidad del conductor. Los con-ductores de baja flecha se dilatan menos alaumentar la temperatura por lo que alcanzanel límite de flecha a temperaturas más altas,esto es, a mayores valores de corriente.

Los conductores de alta capacidady baja flecha

Los conductores de altas prestacionestérmicas y baja flecha son eléctrica y dimen-sionalmente similares a los convencionalesACSR (Aluminum Conductor Steel Reinfor-ced), siendo su característica diferencial unmenor coeficiente de dilatación lineal a partirde determinadas temperaturas. Permiten unautilización a mayor temperatura para la mismaflecha, lo que produce un incremento de laampacidad de la línea. Como contrapartida,este aumento de la intensidad provoca unincremento de las pérdidas en la línea, quegeneralmente se ve compensado por el no-table aumento de potencia conseguido.

Método de instalación de conductores tipo “GAP” 29

Figura 1. Conductores tipo GAP


Algunos conductores de baja flecha exis-tentes en la actualidad son: ConductoresACSS (Aluminium Conductor Steel Suppor-ted), Conductores con núcleo de INVAR(ZTACIR, XTACIR), Conductores de cons-trucción “Gap”: (GTACSR, GTTACSR), Con-ductores de núcleo de composite (ACCC,ACCR).

Los conductores tipo GAP

Los conductores tipo GAP (GTACSR yGTTACSR) son una modificación de los con-ductores ACSR tradicionales que permitenaumentar la capacidad de transporte de unalínea al poder funcionar a una temperaturade hasta 150º C. Así, manteniendo flechas si-milares a las de los conductores ACSR, losconductores referenciados son capaces detransportar una corriente mayor.

Estos conductores, formados por variascapas de alambres de aluminio con conducti-vidad del 60%, que rodean a un núcleo deacero, se caracterizan por que los alambresde aluminio de la capa interna más próximaal núcleo poseen una sección trapezoidal(GTACSR) o están constituidas por un tubo(GTTACSR), tal que da lugar a un hueco(gap) entre el núcleo de acero y las capas dealuminio. Generalmente, el hueco referido serellena con una grasa resistente a las altastemperaturas.

Esta forma constructiva permite reducir lafricción entre el núcleo y las capas de alumi-nio de manera que los conductores tipoGAP pueden ser tendidos tensando única-mente el núcleo de acero, dejando sin tensiónlas capas de aluminio.

El hecho de que la tensión mecánica delnúcleo, para tenses inferiores a la condiciónde tendido –temperaturas mayores– sea entodo instante independiente de la tensióndel aluminio provoca que el aumento de fle-cha en estos conductores sea mucho menorque en los ACSR, ya que ésta solamente de-pende del coeficiente de expansión lineal yde las características de elongación del núcleode acero.

Los conductores tipo GAP poseen unasdimensiones externas similares a las de losACSR, aunque la existencia de la capa dealuminio de sección trapezoidal o tubo dealuminio ofrece la posibilidad de adoptarnuevas dimensiones que se adecuen mejor alas condiciones de la línea en la que van a serimplementados. En el caso de emplear lasdimensiones estándar, los accesorios emplea-dos serán prácticamente los mismos que los

empleados en los conductores ACSR, conligeras modificaciones dimensionales, debidoa las altas temperaturas existentes en el con-ductor.

Las principales ventajas de este tipo deconductores son:• Permiten aumentar la capacidad de co-rriente frente a los tradicionales ACSR.• El valor de la flecha es menor que en losconductores ACSR, en condiciones normalesde operación.• La existencia del hueco en el conductordota al mismo de una alta capacidad deabsorción de las vibraciones.

Como desventaja se puede destacar queeste tipo de conductores presenta una ma-yor complejidad en las labores de tendidodel conductor, ya que se debe tener en cuen-ta la especial circunstancia de que solamenteel núcleo del conductor es el que debe estarsometido a tensión mecánica.

Para hacer frente a esta desventaja en lainstalación que presentan los conductorestipo GAP, se ha desarrollado un nuevo méto-do de tendido que permite resolver los pro-blemas que presenta el método convencionalde instalación tanto sobre el conductor comode seguridad de los trabajos de tendido.

Instalación de los conductores tipo GAP

Tal y como se ha indicado anteriormente,la instalación de este tipo de conductores tipoGAP debe realizarse tensando únicamentedel núcleo de acero, esto es, dejando en lacondición inicial de tendido las capas de alu-minio inertes, sin tensión mecánica.

Con este propósito, el método convencio-nal de instalación, propone el destrenzadode las capas de aluminio con el objetivo dedejar al descubier to el núcleo acero, y elposterior trenzado de las mismas para re-componer el conductor (Ver Figura 2).

Las longitudes de conductor en las que esnecesario realizar este tipo de trabajo sonde hasta 4 o 5m, en función de la serie deregulado, lo que conlleva la necesidad de ins-talación de plataformas especiales de trabajo.

Adicionalmente a la complejidad que seplantea en el trabajo, el destrenzado y poste-rior trenzado de las capas de aluminio, pue-de provocar, debido a la dificultad del mismo,daños en los hilos del conductor y formaciónde jaulas, que conllevarán problemas de co-rona, RIV, … asociados.

Otra de las desventajas que presenta elmétodo convencional se encuentra en las



líneas de doble circuito, en las que las labo-res de tendido deben realizarse con uno delos circuitos en tensión. El hecho de trabajarcon hilos de aluminio “sueltos” durante laslabores de regulado del conductor provocauna situación peligrosa para los operariosde líneas. Esta situación, dependiendo de lasdistancias entre circuitos, pudiera ser inad-misible.

Por otra parte, el tensado con ranas con-vencionales sobre un núcleo de acero, quese encuentra engrasado, no es una situacióndeseable desde el punto de vista de la segu-ridad de las personas, debido a la posibilidadde deslizamiento de las mismas.

Nuevo método de instalación deconductores tipo GAP

El método desarrollado presenta las con-diciones especiales que han de cumplirse enlos trabajos de tendido, tensado, regulado yengrapado de conductores tipo GAP res-pecto a conductores convencionales tipoACSR.

Equipamiento especial

Además de los útiles estándar empleadospara el tendido de conductores ACSR, sehan diseñado varios elementos específica-mente para el tendido de los conductores ti-po GAP- GTACSR y GTTACSR; así como lasgrapas de amarre atendiendo tanto a las ne-cesidades del método de tendido, como alos requerimientos de comportamiento a al-ta temperatura.

Método de Tendido

El procedimiento previo de preparacióndel lugar de trabajo, protección de cruza-miento, colocación de poleas, etc. se realizaráde igual forma que para un conductor con-vencional.

TENDIDO

La operación de tendido consiste en des-plegar los conductores a lo largo de la seriea tender, pasándolos a través de las poleas si-tuadas en los apoyos de suspensión.

El tendido se llevará a cabo a la vez quese desinstala el conductor existente, sirviendoéste de piloto. Se realizará a la menor trac-ción posible para posibilitar la instalacióndel conductor, NO sobrepasándose en ningúncaso el 70% de la tracción que le correspondepara la temperatura ambiente en función delas tablas de tendido aportadas por la Inge-niería.

Las poleas a utilizar deben presentar unasuperficie de la garganta lisa, exenta de porosi-dades, rugosidades y canaladuras, y deberánestar íntegramente recubiertas de una capade neopreno, para evitar daños en la superfi-cie. El diámetro interior de la polea será comomínimo de 600 mm para conductores de has-ta 650 mm2 de sección. Para conductores demás de 650 mm2 de sección se deberá con-sultar a la Ingeniería. El diámetro de las poleasde inicio y fin de serie serán de 800 mm.

PRE-REGULADO (PRE-SAGGING)

La operación de Pre-Regulado consisteen dejar los conductores a la flecha corres-pondiente al 70% de la tracción que le


Figura 2. Método convencional de instalación.

Figura 3. Pre-regulado del conductor

Figura 4. Grapa Auxiliar para Aluminio de Pre-regulado.

Sistemaauxiliar

de tendido

Grupo auxiliarpara aluminio

de pre-regulado

Torre de amarre final

Torre de amarre inicial

Cable nuevotipo GAP


corresponde para la temperatura ambienteen función de las tablas de tendido aportadaspor la Ingeniería.

Una vez que el sistema auxiliar de tendidollegue a la torre de amarre final de la serie atender, el conductor se amarra a la crucetade la torre mediante una grapa auxiliar paraaluminio de pre-regulado (ver Figura 4).

REGULADO (SAGGING)

Una vez realizado el Pre-Regulado, se pro-cederá al Regulado, que consiste en ponerlos conductores a la flecha correspondientede cada vano para la temperatura ambienteen función de las tablas de tendido aporta-das por la Ingeniería. Para ello se deberá ac-tuar únicamente sobre el núcleo de acero,conforme a lo descrito a continuación (verFigura 6).a) Se cortará el conductor en su totalidad.Se dejará suficiente longitud de conductor,para la realización de las labores de tensadoe instalación de la grapa de amarre. La longi-tud será tal que el conductor, como mínimo,llegue hasta la cruceta de la torre.b) Se inser tará el cuerpo de Aluminio dela grapa de amarre de compresión a insta-lar.c) Seguidamente, se medirá la longitud totalde la cadena de amarre y se marcará sobre elconductor el punto de amarre de dicha cadenaa la cruceta.Se deberá tener en cuenta, la instalación deun tensor de corredera en la cadena deamarre.d) Se cortarán las capas conductoras de alu-minio, capa a capa, utilizando para ello lasherramientas apropiadas, y poniendo espe-cial cuidado en no dañar los hilos del alma.Antes de proceder al corte, se deberá poneruna brida plástica de cremallera para evitarel destrenzado.e) Se procederá a limpiar el núcleo de ace-ro, que ha sido descubierto, de la grasa exis-tente.


Figura 5. Regulado del conductor Figura 6. Corte del conductor

Figura 7. Inserción del cuerpode aluminio de la grapa

Figura 8. Corte de las capas conductorasde aluminio

Figura 9. Herramientas de corte.

alma de acero

alma de acero

Tubo o capa

conductor completo

Capas conductoras de aluminio

Grapa auxiliar deAluminio para pre-regulado

Grapa auxiliar para Aluminio de pre-Regulado

T. amarre T. suspensión T. suspensión T. amarre

Máquina de tensadoGrapa auxiliar

de Aluminio parapre-Regulado

Protección de goma

Corte delconductor

Manguito de compresióndel aluminio


f) A continuación se introduce el émbolo deacero®, que deberá ser pasante y de horqui-lla, conforme a lo especificado.g) Posteriormente se enhebra la Máquina deTensado®, que previamente ha sido amarradaa la cruceta.h) A continuación se procederá a accionar lamáquina de tensado, para conseguir el tensa-do del conductor, mediante la actuación únicasobre el alma.i) Se realizarán los cortes necesarios de lascapas conductoras y los accionamientos re-queridos de la máquina de tensado, paraconseguir llegar al tense y/o flecha corres-pondiente de cada vano para la temperaturaambiente en función de las tablas de tendidoaportadas por la Ingeniería.j) Con el fin de conseguir el correcto asenta-miento de las diferentes capas del conductor,éste se mantendrá al menos durante 12 h enpoleas una vez realizada la operación ante-rior. En el caso de series compuestas por unúnico vano, el tiempo de permanencia puedeser reducido. Se considera aproximadamenteun tiempo de 2 h de duración para un vanode 200 m. Si la longitud del vano es mayor, eltiempo se verá incrementado. La verificacióna realizar es comprobar la existencia de mo-vimiento en las capas conductoras.

Esta operación se realizará dejando el cabletraccionado sobre la máquina de tendido decable - recomendado.

En el caso de vanos unitarios con longitu-des cor tas (inferiores a aproximadamente350 m), o series cortas con longitudes infe-r iores aproximadas de 350 m, se podrácomprimir el manguito de acero, para dejarasentar el cable directamente sobre elembolo de acero unido a la cadena de ais-ladores. Para ello se realizarán los pasos “l”a “p” descritos a continuación, procediendoa ajustar la flecha mediante el tensor de co-rredera paso 'k', antes de proceder a lacompresión del cuerpo de aluminio de lagrapa, pasos “q” y “r”.

k)Transcurrido ese tiempo, se volverá a ajustarla flecha.l) Una vez que se ha regulado la serie, seprocederá a marcar la posición de instala-ción del embolo de acero® y se procederá asu compresión.


Figura 10. Introducción del émbolo de acero

Figura 11. Émbolo de acero de la grapa de amarre de compresión®.

Figura 12. Enhebrado de la Máquina de Tensado®.

Figura 13. Puesta a flecha-tense.

Manguito de compresión

de Acero Manguito de compresión

de Aluminio


m) Una vez que el embolo de acero se hacomprimido se colocará el embolo de alumi-nio en su posición correcta sobre el embolode acero. La compresión del mismo no serealizará hasta completar las operacionesdescritas a continuación.n) Antes de proceder a conectar la cade-na de aisladores a la grapa de compresión,se deberá conectar el conductor a la cru-ceta de la torre y hacerse con el tense delcable. Para ello se amarrarán sobre el cuer-po de aluminio de la grapa de compresión,aun sin comprimir, y por delante del ém-bolo de acero los elementos de auxiliarespreparados a tal efecto (Brida de SujeciónAuxiliar).o) Una vez realizada esta operación, esdecir, una vez que mediante los elementosauxiliares nos hemos hecho con el tensedel cable, se procederá a cor tar el sobran-te del alma de acero en la horquilla deémbolo con una herramienta de cor tepreparada para tal efecto. Una vez se haprocedido, se colocará en la horquilla delémbolo el tapón suministrado con la gra-pa para impedir la entrada de agua en elalma.

En esta operación queda liberada la má-quina de tensado de cable.p) Se conecta la grapa de compresión a lacadena de aisladores. No debe ser olvidadala instalación del tensor de corredera.q) Posteriormente se completará la com-presión del cuerpo de aluminio de la grapa.La compresión de las grapas se ajustará alas instrucciones facilitadas por el fabrican-te.r) Una vez instalado en la cadena de aisla-dores se procederá a desmontar la grapaauxiliar para aluminio. La grapa auxil iarpara aluminio de pre-regulado no será des-instalada hasta este punto de la instalación.Esta grapa actuará como elemento de segu-ridad.

ENGRAPADO DE LAS SUSPENSIONES

El engrapado de grapas de suspensión serealizará de la misma forma que para con-ductores convencionales (ACSR).

La instalación de la serie de instalación hasido completada.

ConclusiónComo ya se ha mencionado, la potencia

transmitida en las líneas eléctricas se ha in-crementado considerablemente en los últi-mos años y como consecuencia de ello esposible que algunas líneas superen su límitede ampacidad (corriente que asegura elmantenimiento de los criterios de diseño yseguridad de una línea eléctrica).

Con el fin de modificar lo menos posiblelas líneas problemáticas y ante este aumentode carga, una solución es lograr la repotencia-ción de las mismas mediante el uso del con-ductor de baja flecha tipo GAP - GTACSR yGTTACSR. La aplicación de este tipo de con-ductores de baja flecha en líneas existentesconsigue la repotenciación de las mismas consólo sustituir el conductor, evitando así laconstrucción de nuevas líneas o el refuerzode las existentes.

Mediante la utilización del Nuevo Mé-todo® de Tendido, la mayor problemáticaasociada a estos conductores, se ve sol-ventada tanto desde el punto de vistatécnico del conductor, como desde elpunto de vista de la seguridad de los tra-bajos a realizar.

No solamente se consiguen los objetivostécnicos y de seguridad, sino que ademáseconómicamente el tendido resulta másrentable ya que se reduce el tiempo de ins-talación.


Figura 14. Compresión del émbolo de acero.

Figura 15. Brida de sujeción auxiliar.


método de instalación de conductores tipo “gap“

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