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martes, 20 de marzo de 2018

Líneas aéreas de AT: Accesorios de las líneas aéreas de alta tensión ( y Parte 5ª)




Balanceos

Los conductores se balancean por la acción del viento, pero por repetidas experiencias se ha podido comprobar que en los cables con secciones superiores a 50 mm2 el balanceo es síncrono. No obstante si uno de los conductores pierde el sincronismo, puede ocurrir, al cesar el viento, que no todos dejen de oscilar al mismo tiempo y por esto uno de ellos se lance contra el otro. El movimiento del cable y como si fuera un péndulo, depende de su momento de inercia, y éste del valor de la flecha, que a su vez es dependiente de la tensión mecánica del cable.

El inconveniente del balanceo no sincrónico de los conductores estriba en que pueden aproximarse a una distancia tal que sea posible el encebamiento de un arco entre ellos.

Vibraciones

Una línea eléctrica aérea puede considerarse como un sistema oscilante complejo. Todos sus elementos pueden oscilar y especialmente los conductores, que lo hacen como una cuerda vibrante y forman un sistema pendular, también aparecen oscilaciones de torsión porque el cable tiene un par de torsión. Resulta, pues, que debido a su elasticidad longitudinal propaga las ondas longitudinal y transversalmente, siendo estas últimas las más peligrosas porque corren a lo largo de la línea, se reflejan y forman vientres cuya amplitud puede venir aumentada por interferencia de las ondas siguientes.


Vibraciones producidas en una línea aérea


Las oscilaciones de alta frecuencia y de pequeña amplitud y longitud de onda se llaman vibraciones y se manifiestan en forma de onda vertical con amplitud constante, o más frecuentemente, en forma de pulsaciones con amplitud variable. Se deben a la acción del viento perpendicular a la disposición de la línea, el cual engendra remolinos en el aire que rodea al conductor y produce una onda migratoria que va ganando amplitud y es en parte reflejada en las pinzas de fijación del conductor. En su retorno provoca el despego de mayor número de remolinos. Si coincide la frecuencia propia del conductor con la de la onda, llegará a producirse una resonancia de vibraciones que originan flexiones alternas del conductor y son causa de la ruptura de los haces o hilos del cable, que se produce principalmente a la salida de las pinzas de suspensión, porque éstas no pueden seguir los movimientos engendrados.

Con el empleo de pinzas articuladas se reducen las solicitaciones del conductor y con ello se aleja el peligro de rotura.


Pinza antivibratoria: 1.- Soporte del conductor. 2.- Placa longitudinal. 3.- Placa transversal.
4.- Estribo suspendido de los aisladores.

Para combatir los inconvenientes que se deben a las vibraciones, se recurre al empleo de dispositivos que previenen esta peligrosa acción, y también se utilizan otros sistemas que suprimen en gran parte las vibraciones. En cuanto a los primeros es preciso emplear pinzas que no impidan la formación de un nodo vibrante, lo cual es suficiente cuando se trata de líneas en que las oscilaciones no son muy pronunciadas. Para las otras líneas conviene el refuerzo de la sección del conductor en las pinzas de suspensión, porque es en ellas donde se produce la mayor solicitación de aquel.


Pinza con láminas de acero

La pinza debe reunir las siguientes características:

a) Debe ir provista de un eje horizontal para que a su alrededor pueda pivotar fácilmente;
b) Estar dotados de peso reducido y con débil momento de inercia, para que pueda seguir los movimientos del conductor;
c) Su frecuencia propia ha de ser diferente de la del conductor, para evitar todo fenómeno de resonancia;
d) Debe tener tal forma, que no pueda producirse martilleo entre el conductor y la pinza; han de suprimirse las aristas vivas y evitarse los pequeños radios de curvatura.

Para reforzar la sección del conductor en su fijación a la pinza, suele emplearse una cinta de aluminio enrollada al cable, en espiral, o bien unos haces de hilos, los cuales aseguran un refuerzo progresivo desde la parte no protegida hasta la pinza.
Otros dispositivos que suprimen en gran parte las vibraciones se designan con el nombre de amortiguadores y se colocan junto a las pinzas, estos dispositivos constituyen elementos de cierta frecuencia propia de oscilación, las vibraciones del conductor inducen en el dispositivo amortiguador oscilaciones con cierto desfase, las cuales se oponen a la acción que las ha causado, interfiriéndose con las oscilaciones propias del conductor, suprimiéndolas o, al menos, reduciéndolas a límites admisibles.

Entre los dispositivos amortiguadores más empleados está el amortiguador Stockbridge, consistente en un trozo corto de cable de acero con una masa en cada extremo, en su centro se conecta al conductor principal a través de una brida y en un punto cercano a la pinza de fijación, creando así una fuerza que actúa periódicamente en sentido contrario a la dirección del movimiento del conductor. Si se elige convenientemente el dimensionado del amortiguador, esta fuerza ayuda considerablemente a reducir la amplitud de las vibraciones.


Amortiguador Stockbridge

Otro tipo de amortiguador es el de contrapeso, consistente en un peso que por medio de un resorte, se apoya sobre un platillo unido al cable por una brida de fijación. Cuando el cable realiza oscilaciones, el peso se levanta periódicamente sobre su base de sostén, se pone a oscilar también y choca con el cable repetidamente. Como las oscilaciones del amortiguador están desfasadas respecto a las del cable, actúan en sentido contrario, anulándolas. Como este amortiguador no tiene frecuencia de oscilación propia, su campo de aplicación es muy extenso.


Amortiguador de contrapeso: a) peso o pistón. b) Platillo
Ejemplos de montaje de amortiguadores de contrapeso.

Otros accesorios de líneas de alta tensión

Protecciones y balizamientos contra choques y contactos

Balizas

Las protecciones y balizamientos utilizados indistintamente en los elementos de la línea con tensión eléctrica o inmediatamente próximos, están diseñados para evitar la electrocución, el impacto contra los conductores y cable de tierra de las aves, y el choque de otros objetos volantes (helicópteros, avionetas, alas delta, etc.).

En tales accesorios por su situación en los elementos de la línea distinguiremos dos grupos: los instalados en los cables de tierra y conductores de línea (contra choques), y los montados en los soportes o crucetas, aislamiento, aparamenta y herrajes de línea (contra la electrocución).


El objetivo primordial de estos accesorios es, en términos generales, el impedir choques contra cables y conductores aumentando la visibilidad de las líneas eléctricas aéreas. Hay variedad de diseños y nombres aplicados según sea la preferencia de aquello cuyo choque se quiere evitar.

 Si se trata de evitar el choque de aves se conocen por salvapájaros. Sistemas de advertencia y alarma, y simplemente balizas cuando, aun cumpliendo el anterior cometido, se trata de conseguir otros modos de prevenir el choque.


Tales accesorios se fabrican de materiales ligeros y aislantes, normalmente de PVC o fibra de vidrio y por tanto exentos de corrosión. Los sistemas de fijación al conductor suelen ser varios, bien mediante sistemas pinza, preformado o apriete mediante tornillo, tuerca y arandelas de acero inoxidable.

Suelen ofrecer todos ellos poca resistencia al viento. Debido al agarre firme sobre el conductor que se aplica, no se producirá deslizamiento sobre éste a causa de las vibraciones.

Se instalan en el cable de tierra, al ser este el más elevado de la línea y de menor sección, y se
sitúan en él a una distancia que puede diferir según el diseño y el destino dado, no obstante, en ningún caso no será superior a 20 m. De no existir hilo de tierra, se instalarán en el conductor superior o en los tres conductores al tresbolillo, para simple circuito, y en los conductores extremos cuando se tenga una disposición de conductores en capa o en hexágono (doble circuito). De situarse al tresbolillo, la separación fijada se aplicara a los accesorios consecutivos en fases distintas.

Silueta de aves

Esta solución consiste en la colocación, en el vano de la línea, de una silueta que simule un ave rapaz minimizando el impacto visual humano.

Es móvil al efecto del viento, plegándose en dirección de este en condiciones extremas o medias y debido a su ligereza no afecta a las condiciones de la línea.


Es visible para las aves con posibilidad de incorporar diferentes colores y fotoluminiscente, fluorescente y reflectante incluso en el caso de crepúsculo o niebla al incorporar unas bandas centrales que mejoran la visibilidad en esos casos.

Preformados salvapájaros



Salvapájaros en hélice


Bobinas de bloqueo

Tanto las líneas de transporte como las de distribución a parte de cumplir su objetivo primordial, que es el de transporte y distribución de la energía eléctrica, pueden ser utilizadas para la transmisión de datos y fonía por medio de onda portadora.

Para la utilización de la línea como elemento de transmisión por medio de onda portadora, se servirá de uno de los conductores de la línea, independientemente del número de circuitos.


Bobinas de bloqueo en un pórtico de línea

A los efectos de su aprovechamiento con máximo rendimiento y a la vez sin interferencias en cuanto al transporte y distribución, se intercala en el conductor escogido de la línea el elemento denominado “Bobina de Bloqueo”. En la figura siguiente se representa una vista de la bobina de bloqueo y tipos utilizados, para mejor entender su conexión eléctrica con la línea y con los elementos de acoplamiento del equipo de alta frecuencia.



Según sea la utilización que se precise, la bobina de bloqueo, puede ir sin otros componentes, como ocurre en las derivaciones, si las hubiere, del tramo a utilizar para la transmisión, o unida directa o indirectamente a un condensador divisor de tensión capacitiva, conocido vulgarmente como “condensador de acoplo”. Esta última formación se dispondrá en los extremos del tramo de conductor de la línea y servirá de enlace entre los equipos de alta frecuencia necesarios para la transformación de la señal. Para mejor comprensión de lo indicado se expone en la siguiente figura un ejemplo gráfico.

Ejemplo de transmisión por onda portadora en líneas aéreas de A.T.
de distribución o transporte

Los casos expuestos en el apartado anterior pueden tener distintas formas de montaje, a saber:

·         Bobina de bloqueo

Montaje suspendido

Se instalará en las derivaciones de la línea. En el apoyo de derivación o en el apoyo de amarre más próximo a este.

La bobina de bloqueo se intercalará en el puente flojo de la derivación del apoyo elegido. Se suspenderá de una cadena de suspensión y se ha de indicar la forma de instalación, por lo que esta se servirá, en los extremos del vástago central de unión, con sendos cáncamos para enlace con la cadena de aislamiento.

En la figura siguiente se recoge el detalle de conjunto de esta instalación. 


Detalle de conjunto de elementos en cadena de suspensión

·         Bobina de bloqueo y condensador de desacoplo

1.       Montaje suspendido

Este se hará en los apoyos extremos o en los inmediatos a ellos del tramo de la línea.

Por una parte, la bobina de bloqueo se intercalará en el puente flojo de la derivación del apoyo escogido. Se procederá del mismo modo indicado en el apartado anterior. En el mismo apoyo o próximo a éste, según convenga, y en soporte adecuado, irá el conjunto formado por el condensador de acoplo con los equipos de alta frecuencia.

En la figura siguiente se recoge el detalle de conjunto de esta instalación.

Bobina de bloqueo y condensador de desacoplo. Detalle del conjunto suspendido

Montaje apoyado

Tanto la bobina de bloqueo como el condensador de acoplo irán ensamblados, formando un conjunto. Irá sobre la plataforma fijada sobre el apoyo o estructura de toma o en soporte independiente próximo a aquél.

En la figura siguiente se recoge detalle del conjunto de esta instalación. 


Bobina de bloqueo y condensador de desacoplo. Detalle del conjunto apoyado



FUENTES:

Zoppetti: Redes eléctricas (Editorial Gustavo Gili)

EDP HC ENERGÍA








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