Instalacion y mantenimiento de líneas de transmisión by luisvargas

Autor: Luis Vargas C.I.: 20.672.995 Materia: Líneas De Transmisión. Prof.: Andrés Soto

Instalación de las líneas de transmisión. Una línea de transmisión eléctrica es básicamente el medio físico mediante el cual se realiza la transmisión y distribución de la energía eléctrica, está constituida por: conductores, estructuras de soporte, aisladores, accesorios de ajustes entre aisladores y estructuras de soporte, y cables de guarda (usados en líneas de alta tensión, para protegerlas de descargas atmosféricas); es de suma importancia el estudio de las características eléctricas en los conductores de las líneas, estas abarcan los parámetros impedancia y admitancia, la primera está conformada por la resistencia y la inductancia uniformemente distribuidas a lo largo de la línea y se representa como un elemento en serie. La segunda está integrada por la susceptancia y la conductancia y en este

caso se representa como un elemento en paralelo, la conductancia representa las corrientes de fuga entre los conductores y los aisladores, esta es prácticamente despreciable por lo que no es considerado un parámetro influyente, las características tanto de los elementos físicos como eléctricos se explicaran a continuación.

Clasificación de las líneas eléctricas Las líneas eléctricas de se pueden clasificar por su función en: Líneas de transmisión: Son aquellas que se utilizan para transportar la energía eléctrica a grandes distancias, a niveles de voltajes superiores a los 34.500v. Estas constituyen el eslabón de unión entre las centrales generadoras y las redes de distribución. Para la construcción de estas líneas se utilizan casi exclusivamente conductores metálicos desnudos, que se obtienen mediante cableado de hilos metálicos (alambres) alrededor de un hilo central.

Líneas de distribución: Son aquellas que van desde las subestaciones hasta los centros de consumo como son las industrias, domicilios y alumbrado público, los niveles de tensión utilizados son por debajo de los 34.500v. Los conductores en media tensión siguen siendo desnudos, pero en baja tensión se usan conductores aislados, para mayor seguridad en zonas urbanas.

Componentes de una línea aérea Las líneas aéreas están constituidas tanto por el elemento conductor, usualmente cables de cobre o aluminio, como por sus elementos de soporte, las Torres de alta tensión, y los aisladores 1. Conductores: En la construcción de líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica, se utilizan casi exclusivamente conductores trenzados, los cuales son cables formados por alambres, en capas alternadas, enrolladas en sentidos opuestos. Esta disposición alternada de las capas evita el desenrollado y hace que el radio externo de una capa coincida con el interior de la siguiente. El trenzado proporciona flexibilidad con grandes secciones transversales

El conductor trenzado puede realizarse con hilos del mismo metal, o de distintos metales, según cuales sean las características mecánicas y eléctricas deseadas. Si los hilos son del mismo

diámetro, la formación obedece a la siguiente ley: nh = 3 c2 + 3 c + 1 Siendo: nh = número de hilos; c = número de capas Por lo tanto es común encontrar formaciones de 7, 19, 37, 61, 91 hilos, respectivamente 1 a 5 capas Los metales utilizados en la construcción de líneas aéreas deben poseer tres características principales: baja resistencia eléctrica, elevada resistencia mecánica, de manera de ofrecer resistencia a los esfuerzos permanentes o accidentales y bajo costo. Los metales que satisfacen estas condiciones son relativamente escasos, los cuales son: cobre, aluminio, aleación de aluminio y combinación de metales (aluminio acero) Conviene para cada caso particular investigar el metal más ventajoso, teniendo en cuenta las observaciones generales que siguen.

Aluminio El aluminio es el material que se ha impuesto como conductor de líneas aéreas, debido a su menor costo y ligereza con respecto a los de cobre para un mismo valor de resistencia. También es una ventaja el hecho de que el conductor de aluminio tenga un mayor diámetro que el de cobre con la misma resistencia. Con un diámetro mayor, las líneas de flujo eléctrico que se originan en el conductor, se encuentran más separadas en su superficie para el mismo voltaje. Esto significa que hay un menor gradiente de voltaje en la superficie del conductor y una menor tendencia a ionizar el aire que rodea al conductor. La ionización o descargas eléctricas debido a la ruptura del dieléctrico del aire producen un fenómeno indeseable llamado Efecto Corona.

Los conductores en base a aluminio utilizados en la construcción de líneas aéreas se presentan en las siguientes formas: Conductor homogéneo de aluminio puro (AAC) El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayor conductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal, por lo tanto para la fabricación de conductores se utilizan metales con un título no inferior al 99.7%, condición esta que también asegura resistencia y protección de la corrosión. Los conductores de aluminio 1350 de se clasifican de la siguiente forma: Clase AA: Conductores normalmente usados en líneas de transmisión aéreas. Clase A: Conductores a ser recubiertos por materiales resistentes al clima y conductores desnudos con alta flexibilidad. Clase B: Conductores a ser aislados con diversos materiales y conductores que requieren mayor flexibilidad. Clase C: Conductores que requieren la más alta flexibilidad.

Figura 1.3 Conductores homogéneos de aluminio

Conductor homogéneo de aleación de aluminio (AAAC) Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores eléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 % aproximadamente) y gracias a una combinación de tratamientos térmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro). Utilizado normalmente para distribución eléctrica primaria y secundaria. Posee una alta relación resistencia/peso .La aleación de aluminio del cable AAAC ofrece mayor resistencia a la corrosión que el cable ACSR. Una de las aleaciones de aluminios más conocida es el ARVIDAL.

Conductor mixtos aluminio con alma de acero (ACSR) Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecánica del cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo eléctrico del conductor.

Figura 1.4 Sección transversal de un conductor con refuerzo de acero con 7 hilos de acero y 24 de aluminio En la Figura 1.4 se muestra la sección transversal de un cable de aluminio con refuerzo de acero (ACSR). El conductor que se muestra tiene 7 hilos de acero que forman el núcleo central alrededor del cual hay dos capas de hilos de aluminio. Hay 24 hilos de aluminio en las capas externas. El conductor trenzado se especifica como 24 A1/7 St, o simplemente 24/7. Se obtienen diferentes esfuerzos de tensión, capacidades de corrientes y tamaños de conductores al usar diferentes combinaciones de acero y aluminio. Otros tipos de ASCR son: ACSR/AW - Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero Aluminizado: El conductor ACSR/AW ofrece las mismas características de fortaleza del ACSR pero la corriente máxima que puede soportar el cable y su resistencia a la corrosión son mayores debido al aluminizado del núcleo de acero. Provee mayor protección en lugares donde las condiciones corrosivas del ambiente son severas. ACSR/TW - Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero: Las estructuras a utilizar deben ser evaluadas cuidadosamente debido al gran peso de este conductor. ACSR/AE - Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero: Como su nombre lo indica, el ACSR/AE (Air Expanded) ACSR es un conductor cuyo diámetro ha sido incrementado o "expandido" por espacios de aire entre las capas exteriores de aluminio y el núcleo de acero.

Figura 1.5 Conductor ASCR/AE Conductores De Aluminio Con Alma De Aleación (ACAR) EL ACAR tiene un núcleo central de aluminio de alta resistencia rodeado por capas de conductores eléctricos de aluminio. Independientemente de las características eléctricas y mecánicas que conducen a la elección de un tipo de conductor u otro, no se deben perder nunca de vista los principios básicos de uso de conductores de aluminio:

Los

conductores de aluminio se

utilizan siempre en forma de conductores trenzados, debido a que poseen mejor resistencia a las vibraciones que los conductores de un único alambre. 2) Expuestos a la intemperie se recubren rápidamente de una capa protectora de óxido insoluble y que protege al conductor contra la acción de los agentes exteriores. Pese a esto deberá prestarse atención cuando hay ciertos materiales en suspensión en la atmósfera, zonas de caleras, cementeras, etc. exigen seleccionar una aleación adecuada. 3) Ciertos suelos naturales atacan al aluminio en distintas formas, por lo que no es aconsejable utilizarlo para

la puesta a tierra de las torres, al menos cuando se ignoran las reacciones que el suelo puede producir. 4) El aire marino tiene una acción de ataque muy lenta sobre el aluminio, de todos modos numerosas líneas construidas en la vecindad del mar han demostrado óptimo comportamiento, en estos casos se deben aumentar las precauciones en lo que respecta al acierto en la elección de la aleación y su buen estado superficial, en general el ataque será más lento cuanto menos defectos superficiales existan. Los defectos superficiales son punto de partida de ataques locales que pueden producir daños importantes, si no se presentan

Entalladuras o rebabas (que pueden ser causadas por roces durante el montaje) los hilos serán menos sensibles al ataque exterior. El aluminio es electronegativo en relación a la mayoría de los metales que se utilizan en las construcciones de líneas, y por esto se debe tener especial cuidado en las uniones. La temperatura de fusión del aluminio es 660 grados C (mientras el cobre funde a 1083 grados C) por lo tanto los conductores de aluminio son más sensibles a los arcos eléctricos. A su vez los conductores de aleación de aluminio presentan algunas ventajas respecto de los de aluminio acero, a saber: Mayor dureza superficial, lo que explica la más baja probabilidad de daños superficiales durante las operaciones de tendido, particularidad muy apreciada en las líneas de muy alta tensión, ya que como consecuencia se tendrán menos pérdidas por Efecto Corona, y menor perturbación radioeléctrica. Menor peso, por lo que es más económico.

Una desventaja que debe señalarse para la aleación de aluminio es que por ser sus características mecánicas consecuencia de tratamientos térmicos, el cable es sensible a las altas temperaturas (no debe superarse el límite de 120 grados C) por lo que debe prestarse especial atención al verificar la sección para las sobre corrientes y tener particularmente en cuenta la influencia del cortocircuito. Para concluir, el conductor es el componente que justifica la existencia de la línea, por lo tanto toda la obra se hace para sostenerlo, y entonces es válida la afirmación de que su elección acertada es la decisión más importante en la fase de proyecto de una línea. Además no debe olvidarse de respetar los límites de temperatura con la corriente de régimen, y con la máxima solicitación de cortocircuito, no se debe alcanzar una temperatura tal que provoque una disminución no admisible de la resistencia mecánica del conductor. En la siguiente tabla se puede apreciar las características físicas y eléctricas tanto del cobre como del aluminio.

Los conductores en general suelen ser clasificados en, según el tipo de recubrimiento: Aislado: conductor rodeado por aislamiento para evitar la fuga de corriente o que el conductor energizado entre en contacto con tierra ocasionando un cortocircuito. Anular: consiste en varios hilos cableados en tres capas concéntricas invertidas alrededor de un núcleo de cáñamo saturado. Apantallado: conductor aislado cubierto con un blindaje metálico, generalmente constituido por una funda de cobre trenzado. Axial: conductor de alambre que emerge del extremo del eje de una resistencia, condensador u otro componente.

Propiedades Densidad a 20ªC temperatura de fusión o de fusión incipiente ºC Coeficiente de dilatación lineal entre 20 y 100ºC Calor específico cal/g ºC a 20ºC Conductibilidad térmica cal.cm/cm2.seg.ºC a20ºC Resistividad eléctrica Ohm.cm2/m a 20ºC Módulo de elasticidad kg/mm2

Aluminio 99,5% 2,7 658

Cobre

23.10-6

16,4.106

0,28

0,09

0,52

0,92

0,0285

0,017

6.900

11.200

8,90 1.083

Tabla 1.1 Características del cobre y el aluminio

A IGUAL CONDUCTIBIDAD ELECTRICA A IGUAL CALENTAMIENTO A IGUAL SECCION

Aluminio Cobre Relación de las secciones 1.64 1 Relación de los diámetros 1.28 1 Relación de los pesos 0.50 1 Relación de las cargas a la rotura 0.78 1 Relación de las secciones 1.405 1 Relación de los pesos 0.424 1 Relación de las conductividades 0.61 1 Relación de los pesos 0.30 1

Tabla 1.2 relación de características entre cobre y aluminio

2. Aisladores:

Sirven de apoyo y soporte a los conductores, al mismo tiempo que los mantienen aislados de tierra. El material más utilizado para los aisladores es la porcelana, aunque también se emplea el vidrio templado y materiales sintéticos.

Bajo el punto de vista eléctrico, los aislantes deben presentar mucha resistencia ante las corrientes de fuga superficiales y tener suficiente espesor para evitar la perforación ante el fuerte gradiente de tensión que deben soportar. Para aumentar la resistencia al contacto, se moldean en forma acampanada

Bajo el punto de vista mecánico, deben ser suficientemente robustos para resistir los esfuerzos debidos al peso de los conductores. Existen 2 tipos principales: Aisladores Fijos: Unidos al soporte por un herraje fijo y no pueden, por consiguiente, cambiar normalmente de posición después de su montaje.

Figura 1.6 Aisladores fijos

Aisladores en cadenas Constituidos por un número variable de elementos según la tensión de servicio; formando una cadena móvil alrededor de su punto de unión al soporte. Éste es el tipo de aislador más empleado en media y en alta tensión.

Figura 1.7 Aisladores en cadena

Existen diversos tipos de aisladores de cadena, que a continuación se detallan: Caperuza-vástago, este aislador se compone de una campana de porcelana o vidrio templado, en forma de disco y que lleva en su parte inferior algunas ondulaciones. En la parte superior de la campana está empotrada una caperuza de fundición o acero, y en su parte inferior en un hueco bastante reducido, lleva un vástago sellado al aislador. La figura 1.8 muestra la disposición de los aisladores en una cadena de suspensión o en una cadena de amarre.

Figura 1.8 Aisladores en cadena de suspensión y aisladores en cadena de amarre

Campana (discos), este elemento está constituido por un núcleo cilíndrico de porcelana de diámetro comprendido entre 60 y 85 mm., y provisto de dos faldas anchas. La unión de los aisladores campana entre sí se hace con un pequeño vástago cilíndrico terminado en dos rótulas (figura 1.9). La diferencia esencial entre el aislador campana y el elemento caperuza-vástago, reside en el hecho de que el primero es rigurosamente imperforable en servicio, mientras que el segundo puede, en ciertas circunstancias, perforarse antes de ser contorneado, especialmente por la acción simultánea de esfuerzos mecánicos y acciones eléctricas.

Figura 1.9 Aislador tipo Campana.

Figura 1.10 Elemento de la cadena de aisladores La sujeci贸n del aislador al poste se realiza por medio de herrajes .En la figura 1.11 se muestran los diferentes tipos de herrajes

Figura 1.11 Herrajes

3. Estructuras Soportes

Estas deben mantener los conductores a suficiente altura sobre tierra y distanciados entre sí. En la parte más alta de la torre, se ponen conductores desnudos, llamados de guarda, que sirven para apantallar la línea e interceptar los rayos antes que alcancen los conductores activos situados debajo. Estos no conducen corriente alguna, por lo que normalmente se hacen de acero y se conectan solidariamente a tierra en cada torre. Las torres se conectan solidariamente a tierra, tomándose grandes precauciones para asegurar que la resistencia a tierra sea baja. Las estructuras de una línea pueden ser clasificadas en relación a su función, la

Figura 1.12 Torre de suspensión de doble terna

forma de resistir los esfuerzos, y los materiales constructivos. Por su función clasifican en:

las

estructuras

Estructuras de suspensión. Los conductores están suspendidos mediante cadenas de aisladores, que cuelgan de las ménsulas de las torres. Resisten las cargas verticales de todos los conductores (también los cables de guarda), y la acción del viento transversal a la línea, tanto sobre conductores como sobre la misma torre. No están diseñadas para soportar esfuerzos laterales debidos al tiro de los conductores, por lo que se instalan en tramos rectos.

Estructuras de retención Son para los lugares en donde la línea debe soportar esfuerzos laterales, producto del cambio de dirección o finales de línea básicamente se distinguen tres tipos: Terminal. La disposición de los conductores es perpendicular a las ménsulas, la torre se dimensional para soportar fundamentalmente el tiro de todos los conductores de un solo lado, y en general es la estructura más pesada de la línea. Angular. Se ubica en los vértices cuando hay cambio de dirección de la línea, la carga más importante que soporta es la componente del tiro (debida al ángulo) de todos los conductores. Rompetramos. Algunas normas de cálculo sugieren el uso de estas estructuras con la finalidad básica de limitar la caída en cascada (dominó) de las estructuras de suspensión, y para facilitar el tendido cuando los tramos rectilíneos son muy largos. Cuando el diseño de las suspensiones se hace con criterio de evitar la caída en cascada el uso de estructuras rompetramo se hace innecesario.

Figura 1.13 Torre de retención angular

Respecto de los esfuerzos, puede decirse que las estructuras de la línea resisten en general tres tipos de esfuerzos en condiciones normales: Cargas verticales debidas al peso propio, conductores, aisladores. Cargas transversales debidas al viento sobre estructuras y conductores. Cargas longitudinales debidas al tiro de los conductores. Los materiales empleados usualmente para realizar la estructura son: madera, hormigón, acero y en zonas de difícil acceso en algunos casos se emplea el aluminio.

4. Conductores aislados

Los cables aislados consisten, esencialmente, en uno o más conductores aislados mediante material enrollado sobre los conductores; además, dependiendo del tipo de cable y de la tensión para la que está diseñado, existen otros elementos que tienen principalmente por objeto lograr el mejor aprovechamiento de las cualidades de los aislamientos y la preservación de esas cualidades. Estos cables pueden clasificarse en cable monopolar y cable tripolar

En el caso general pueden distinguirse las siguientes partes componentes en un cable:

Figura 1.15 cable unipolar

El conductor: puede ser de cobre o aluminio y presentar una de las formas siguientes: solidó, compacto o concéntrico.

Figura 1.16 conductores subterráneos

Cubierta Semiconductora La cubierta semiconductora que se coloca inmediatamente sobre el conductor, tiene por objeto uniformar el gradiente eléctrico en la superficie del conductor, eliminando las distorsiones del campo eléctrico debidas a las protuberancias constituidas por los hilos de la capa exterior. El uso de materiales semiconductores se debe a que en esta forma se reduce la intensidad de las cargas eléctricas que pueden producir ionización, con respecto a la que se tendrá si se utilizasen cubiertas metálicas.

La cubierta semiconductora puede estar constituida por una cinta de papel de papel saturado en carbón coloidal, enrollada directamente sobre el conductor. Esta disposición se usa, por ejemplo, en los cables aislados con papel impregnado. En cables con aislamientos extraídos de construcción moderna, la cubierta semiconductora se aplica por extrusión usando un material semiconductor adecuado.

El Aislante, puede ser de: Papel impregnado fue uno de los primeros materiales utilizados para el aislamiento de los cables para la transmisión de energía eléctrica y continua siendo el mejor aislamiento para cables de alta tensión. Sus principales características son las siguientes: Alta rigidez dieléctrica, bajas pérdidas dieléctricas, resistencia elevada a las descargas parciales (ionización), posee buenas características térmicas

Su gran desventaja consiste en que es muy higroscópico y que la absorción de la humedad deteriora considerablemente sus cualidades dieléctricas, por esta razón el aislamiento de papel debe secarse perfectamente durante el proceso de fabricación del cable y protegerse con un forro hermético.

Termoplásticos: Son materiales orgánicos sintéticos obtenidos por polimerización. Se vuelve plástico al aumentar la temperatura lo que permite aplicarlos por extrusión en caliente sobre los conductores, solidificándose después al hacer pasar el cable por un baño de agua fría. Los termoplásticos más utilizados como aislamientos de cables eléctricos son el cloruro de polivinil (PVC) y el polietileno. El PVC mezclado con otra sustancia se utiliza extensamente como aislante sobre todo en cables de baja tensión, debido a su bajo costo, a su mayor resistencia a la ionización comparado con otros aislamientos orgánicos sintéticos y a poder obtenerse con mezclas adecuadas, temperaturas de operación que van desde 60º C a 150º C. Tiene el inconveniente de tener una constante dieléctrica elevada y en consecuencia pérdidas eléctricas altas, lo que limita su empleo en tensiones más elevadas. Actualmente se fabrica cable con aislamiento de PVC para tensiones hasta de 23000V.

El polietileno que se obtiene por polimeración de gas etileno, tiene excelentes características como aislante eléctrico: rigidez dieléctrica comparable a la del papel impregnado y pérdidas dieléctricas menores. Tienen también una conductividad térmica mayor que el papel impregnado, lo que facilita la disipación del calor. Las desventajas del polietileno es que puede producirse deterioro del aislamiento debido a descargas parciales producidas por ionización, su punto de fusión es bastante bajo del orden de los 110º C lo que limita la temperatura de operación de los cables aislados con polietileno a 75º C. Para mejorar las características térmicas se han desarrollado el polietileno de alta densidad y el polietileno vulcanizado o de cadena cruzada. El polietileno de alta densidad tiene un punto de fusión de 130º C mejores cualidades mecánicas y un costo menor.

La pantalla: Está constituida por una capa conductora colocada sobre el aislamiento y conectada a tierra, que tiene por objeto principal crear una superficie equipotencial para obtener un campo eléctrico radial en el dieléctrico. La pantalla sirve también para blindar el cable contra potenciales inducidos por campos eléctricos externos y como protección para el personal, mediante su conexión efectiva en tierra. Puede realizarse mediante una cinta de papel metalizado o una cinta de un metal no magnético (cobre o aluminio) de un espesor del orden de los .8 mm, enrollada sobre el aislamiento.

En los cables para alta tensión en los que los gradientes eléctricos aplicados al aislamiento son bajos, no se requiere un control de la distribución del campo eléctrico y por lo tanto puede prescindirse de la pantalla metálica; sin embargo ésta se usa en ocasiones en cables de baja tensión, para evitar la inducción de potenciales en los conductores, debidos a los campos eléctricos externos.

Cubierta, Esta se coloca para proteger al cable contra agentes externos: humedad, calor, agentes químicos, esfuerzo mecánico durante el tendido. Puede ser metálica (plomo), termoplástica (PVC), elastomérica (neopreno) o textil (yute impregnado en asfalto), según la aplicación del cable. En cables empleados en las redes de distribución, se recubre todo además con cinta de acero para protección mecánica (flejes de acero), en cuyo caso el cable se llama "armado".

5. Calibre de los conductores Se entiende por calibre, el área de la sección transversal, o cualquier otro parámetro que la defina (radio o diámetro). Existen dos sistemas internacionales aceptados, para definir el calibre de los conductores, estos son: ·

Sistema AWG

Sistema MCM

El sistema AWG, proviene de las iniciales inglesas American Wire Gaje, en el sistema los calibres son definidos por una escala numérica, que cumple con que la relación entre números sucesivos de calibre es constante, entonces obedece a una progresión geométrica (cuya razón es 1.2610)

La clasificación de los conductores AWG, resulta bastante acertada para los conductores de aplicación general, residencial e industrial, pero en la transmisión de grandes bloques de energía, en los sistemas de potencia, el calibre de los conductores supero los valores establecidos por la AWG, siendo necesario implementar un sistema que admitiera calibres mayores, y es donde nace el concepto de MILS.

Un mils es una unidad de longitud inglesa, que se define como la milésima de una pulgada.

(1.1) En función de esta unidad de longitud se puede definir el área de la sección transversal que especifican los conductores, por lo que se adopta el circular mil, que corresponde al área de una circunferencia cuyo diámetro es un mil (1/1000pulg.)

(1.2)

(1.3)

(1.4) Entonces, debe ser bien comprendido que un circular mil es una unidad de área que relaciona el calibre del conductor con su área. Es utilizado para especificar alambres sólidos y conductores trenzados, si se desea conocer el área del conductor, siendo conocido su diámetro en pulgadas, solo se debe operar por

(1.5) Donde d es expresado en pulgadas. Se puede realizar un equivalente entre unidades inglesas y las americanas:

(1.6) Los conductores que transmiten grandes bloques de potencia, requieren de secciones transversales grandes, por lo que el cmil, es una unidad muy reducida para la definición cotidiana de conductores, en vez de ésta se ha definido el mcmil, que corresponde a un mil.

energía eléctrica es vital para

todos los seres humanos, ya que debido a su existencia la mayoría de los aparatos y maquinarias necesitan de ella para funcionar; por esto debe ser tratada y cuidada con seriedad. El mantenimiento adecuado es lo que asegura que siempre se pueda contar con este recurso tan imprescindible en el mundo. Esta fuente de sustento está obligada a trabajar en todo momento y con la menor cantidad de fallas posibles desde la etapa de generación hasta la de distribución, transmisión y recepción de esta. La electricidad se transmite y distribuye a través de líneas de transmisión, por las cuales pasa cierta cantidad de energía y donde se crean diversos fenómenos como lo son la

diferencia de potencial, los campos magnéticos y los campos eléctricos, entre otros. Las líneas de transmisión forman parte importante dentro de la red de distribución y entrega de energía eléctrica; por ello es necesario seguir ciertas normas que permitan un mejor uso y cuidado de las mismas, para asegurar una larga vida del sistema de alimentación eléctrico en determinada zona o región. Para lograr un sistema de red eléctrica optimo, se debe hacer un mantenimiento constante y efectivo que vaya de acuerdo con las exigencias del medio en que se encuentre, bien sea de tipo ambiental, grado de peligro, urgencia o importancia, entre otras.

Concepto de mantenimiento

El Proceso de Mantenimiento

Todo sistema de mantenimiento tiene como función primordial garantizar la continuidad de la producción, basado en mecanismos específicos que aseguren el buen funcionamiento de los equipos.

mantenimiento es una operación

planificada, es un conjunto de acciones cuyo objetivo principal es prever el funcionamiento normal, la eficiencia, y la buena presentación de un bien. Los objetivos que persigue el mantenimiento son los que se mencionan a continuación: Alcanzar una reducción en los costos totales, al lograr obtener la mayor extensión de la vida útil de los componentes. Mejorar la efectividad de los equipos y del sistema Es necesario señalar que las decisiones que se deben tomar para alcanzar los objetivos anteriormente mencionados dependen de varios factores, tales como: Actividad y tamaño de la empresa. Nivel de producción. Sistemas organizativos. Personal utilizado. Estructuras formales de autoridad y poder.

Por ser el mantenimiento una actividad dinámica, y ya que las fallas dentro de los sistemas a mantener ocurren al azar debido a una gran cantidad de variables, nada es predecible fácilmente. Es por ello que la dinámica de esta actividad puede ser controlada por un sistema de mantenimiento planificado. El proceso de mantenimiento se puede definir como un conjunto de acciones tendientes a lograr los objetivos trazados por la alta dirección de la empresa con la finalidad de asegurar la conservación y buen funcionamiento de las instalaciones y de los equipos.

Mantenimiento predictivo: es el mantenimiento programado y planificado sobre la base de análisis técnicos, antes de que ocurra la falla. Es mucho más ambicioso que el mantenimiento preventivo y es en definitiva, una modalidad muy avanzada de este. Se efectúa a un bien, como resultado de la medición de las variaciones de su compartimiento o estado.

Tiene la finalidad de combinar las ventajas de los dos tipos de mantenimientos posteriores, para lograr el

mismo tiempo de operación y eliminar el trabajo innecesario. Lo cual exige mejores técnicas de inspección y medición para determinar las condiciones de la línea de transmisión, con un control más riguroso que permita la plantación correcta y efectuar las inspecciones y pruebas verdaderamente necesarias. Las actividades de inspección y mantenimientos son asignados a grupos denominados cuadrillas o brigadas, conformadas con los elementos necesarios para la ejecución de las mismas. Para la ejecución de los trabajados de mantenimiento a líneas de transmisión, es importante describir al personal de campo en forma sencilla y precisa la o las actividades a desarrollar en un trabajo. Mantenimiento preventivo: tiene como objetivo evitar las interrupciones de los servicios, mejorando la calidad y continuidad en su operación, y es consecuencia de las inspecciones programadas. Es lo que se planea y programa con el objeto de ajustar, repara o cambiar partes en un equipo antes de que ocurra una falla o daños mayores. El mantenimiento preventivo determina y corrige las condiciones dañinas antes de que lleguen al grado de ocasionar una falla o grado mayor, y el trabajo se convierta en mantenimiento correctivo o de reparaciones. Este, bien aplicado, Este mantenimiento consiste en el trabajo de reparación, para restablecer un bien a

disminuye los costos de producción y aumenta notablemente los niveles de productividad. Dicho proceso representa el verdadero trabajo de mantenimiento, consiste en la verificación, ajuste, reemplazos rutinarios, lubricación y limpieza. Todo ello necesario para asegurar que cada equipo y herramientas estén en condición optimas y listas para usarse. Realizando un adecuado plan de mantenimiento preventivo, se logra que la frecuencia del mantenimiento correctivo sea bastante baja, pues la efectividad del mantenimiento preventivo es inversamente proporcional al esfuerzo que debe dedicarse a las reparaciones. Desde el punto de vista eléctrico, el mantenimiento preventivo es la práctica de conducir las rutinas de inspecciones, pruebas y servicios a las instalaciones y equipos eléctricos, de manera que, se pueda detectar y corregir las condiciones desfavorables que puedan propiciar fallas. Mantenimiento correctivo: es el que se realiza como producto de las inspecciones preventivas o en condiciones de emergencia, de aquellas actividades que quedaran fuera del control de mantenimiento preventivo, buscando tener recursos a fin de lograr el menor tiempo de interrupción. Este tipo de mantenimiento no es deseable, ya que afecta los índices de disponibilidad de la línea.

sus condiciones normales de servicio u operación, en la oportunidad posterior a la ocurrencia de la falla.

ser menor a la distancia de seguridad mínima para el voltaje en el que se está trabajando.

Métodos de Trabajo

Antes de volver a potencial de tierra, el liniero debe tocar la estructura con algún elemento conductor a fin de ponerse a potencial de tierra. Nunca hacer la mano puesto que se arriesga a alguna descarga.

El personal que realizara los trabajos debe comprender la maniobra a efectuar y saber cuál es su función dentro de la misma. De acuerdo a su posición y potencial con respecto de la línea, el liniero se puede encontrar trabajando en tres diferentes situaciones:

Trabajos a potencial de tierra En este caso el liniero se encuentra en piso, sobre el poste que soporta el conductor o sobre alguna plataforma metálica. El liniero desarrolla su trabajo utilizando herramientas aisladas. La seguridad del liniero depende de su buena conexión a tierra. Si el liniero se encuentra en el suelo debe tener precaución de no exponerse a un voltaje de paso o de toque.

Trabajos a medio potencial (Aislados) En este caso el liniero se encuentra aislado de la torre o cualquier punto de tierra mediante algún accesorio tal como plataformas aislantes, escaleras, zapatos u otro medio aislante. El liniero realizado su trabajo utilizando herramientas aisladas. La seguridad del liniero depende del aislamiento hacia el punto de tierra y hacia la línea energizada. En ningún caso, la distancia entre el liniero y la línea, mas la distancia entre la torre y el liniero debe

Trabajos a potencial de línea En este caso el liniero es colocado a potencial de línea y debe estar perfectamente aislado de tierra o cualquier potencial diferente al de línea. El liniero desarrolla su trabajo utilizando un trabajo conductor especial y con herramientas conductoras. La seguridad del liniero depende del nivel de humedad del ambiente, de la limpieza y buen estado del trabaje conductor así como de sus herramientas. La corriente máxima permitida para trabaja a potencial de línea es de 130mA. Sin embargo, la corriente de fuga normal para el trabajo es de 20 a 50 mA. Por seguridad si la corriente de fuga entre la torre y la escalera es mayor a 100 mA, el liniero no debe ponerse a potencial de la línea, ya que es muy probable que la corriente de fuga se incremente hasta alcanzar el nivel máximo permitido.

Mantenimiento transmisión

líneas

Se puede decir que es aquel que tiene la intención de garantizar la continuidad en el suministro de energía eléctrica y la conservación en forma adecuada de los elementos que conforman las líneas de transmisión, por lo que es necesario tener un programa de mantenimiento de cada uno de los elementos que la componen. El mantenimiento predictivo de líneas de transmisión comprende las siguientes actividades:

la única forma antes conocida, además de lo económico y rápido del proceso de obtención de datos, los cuales se vacían en diferentes formatos el tipo de estructura. Fotográfica o Filmográfica; nace con la finalidad de validar en oficina y ante un grupo de expertos los daños de una determinada pieza, componente, etc. La detección de daños por este método ha arrojado datos muy satisfactorios, ya que la responsabilidad de la data obtenida de la inspección no recae únicamente en la persona que ejecuta la inspección, sino adicionalmente en un grupo de expertos que pueden discernir sobre un daño en la línea de transmisión. Detección de (Termografia)

puntos

calientes

Está orientada a detectar los puntos calientes o diferencias de temperatura existentes en los componentes de una línea y así poder detectar fallas que puedan generar los mismos ya que en los sistemas de transmisión las cargas están equilibradas. Inspección Integral de Líneas La inspección integral de línea es aquella que se realiza una vez al año o cada 6 meses. La principal técnica de inspección es la inspección visual, la cual está basada en la observación detallada de los componentes de la línea a inspeccionar, bien sea por medio de la observación directa, fotográfica o filmográfica. El método más utilizado es el de observación directa, en principio por ser

La termografía permite conocer el estado de los componentes de una línea de transmisión en los puntos siguientes: Conexiones por presión: atornilladas, soldaduras en frio, etc. Empalmes de conductores con componentes tubulares a compresión, etc.

Dentro de los factores que afectan y pueden ocasionar una lectura errónea de temperatura se debe prestar atención a la reflexión de los materiales, al calentamiento solar, variaciones de emisividad, campos magnéticos, calentamiento inducido por corrientes de Eddy, factores atmosféricos, etc. El mantenimiento preventivo de líneas de transmisión comprende las siguientes actividades: Inspecciones de líneas (cíclicas) Son aquellas que cumplen con una planificación de visitas programadas. La periodicidad de inspección puede ser tan variada como las características técnicas de las líneas y de los agentes externos que los afecten. Dentro de las inspecciones cíclicas tenemos las inspecciones simples las cuales son aquellas que se realizan para verificar el nivel de contaminación sobre aisladores por maleza, arbustos, construcciones ilegales en las servidumbres (áreas de protección de las líneas de transmisión), daños evidentes a estructuras. Lavado de Aisladores El lavado de los aisladores tiene como función eliminar, o disminuir los contaminantes depositados sobre sus superficies, antes de que alcance niveles que pongan en peligro la operación de la red eléctrica. Cuando se inicia el periodo de lluvias se corre el riesgo de que ocurran disparos accidentales en las líneas de transmisión debido a la pérdida del aislamiento por contaminación en aisladores; al caer el agua de las primeras lluvias sobre los aisladores contaminados (sucios) se produce un arco eléctrico en los extremos del aislador, ocasionando una falla de línea a tierra a través de la estructura de soporte de las líneas. Los métodos de lavado de los aisladores son: Lavado por medios mecánicos (trapo): este consiste en la limpieza a mano de cada uno de los aisladores de la instalación de que se trate, por lo que es necesario desenergizar la instalación. Este método se utiliza solo en aquellos casos donde el camión lavador no tiene acceso a las torres de transmisión, el agua es de mala calidad (baja resistividad) o el grado de contaminación es muy alto para eliminarlo con un chorro de agua a alta presión. En algunos casos específicos el lavado por medios mecánicos se puede efectuar con el sistema energizado, como cuando este se efectúa por reemplazo de los aisladores en servicio por otros previamente lavados o nuevos, en este caso es necesario recurrir a técnicas especiales de trabajo en sistemas energizados, las que también son costosas.

Lavado de aisladores en líneas energizada: Este ha demostrado ser el más práctico ya que puede efectuarse utilizando equipos fijos o móviles. Consiste en aplicar directamente sobre el aislador un chorro de agua pura, desde un camión especialmente diseñado para esa labor, con una presión adecuada, a una distancia segura y en la dirección correcta de acuerdo a la dirección del viento, con la finalidad de limpiar las impurezas arrojadas por el ambiente. Voltaje (KV)

Largo de la Distancia del Chorro (Pies)

(Fase – Fase)

Boquilla ¼ pulgada

Boquilla 5/16 pulgada

4 a 12

13 a 23

24 a 70

71 a 115

230

500

Distancias seguras de lavado de líneas energizadas:

Limpieza de Servidumbre La servidumbre es aquella área o franja de terreno a todo lo ancho y largo de la línea de transmisión. Para determinar el ancho de la servidumbre, se debe tomar en cuenta si la torre se encuentra ubicada en un área rural o en el área urbana. Para el área rural, el ancho de la servidumbre está entre los 15 y 30 metros para líneas de transmisión de 138 Kv y para 230 Kv el ancho varía desde 30 a 45 metros, tomados desde la parte central de la torre o estructura de transmisión. En el área urbana, se utilizan vías públicas por lo que no se requiere el establecimiento de servidumbre. El mantenimiento de servidumbre comprende la pica y poda del área bajo la torre y a lo ancho: El corte de arboles y malezas, a todo lo largo y ancho de la pica. La eliminación de toda clase de vegetación que se encuentre sobre el cuerpo de las torres o estructuras. La limpieza y acondicionamiento de los caminos de acceso ya existentes, que puedan estar deteriorados por las lluvias y otros agentes. La deforestación de los arboles con un diámetro mayor de veinte centímetros (20 cm) se debe realizar con los permisos de deforestación de los organismos competentes, en este caso el M.A.R.N.R. La deforestación comprende la poda de todos los arboles dentro de los límites de la pica de la línea y que afecten o pudieran afectar en un futuro a las líneas de transmisión y subtransmisión. El mantenimiento de servidumbre también comprende recorridos constantes con el fin de detectar y eliminar construcciones ilegales dentro del área de la servidumbre.

Reemplazo de aisladores (energizado o desenergizado) El mantenimiento del sistema de aislamiento de las líneas de transmisión comprende la inspección y/o reemplazo de los aisladores. En el sistema de transmisión se utilizan básicamente dos tipos de materiales para aisladores: aisladores de porcelana y poliméricos. Corrección de Puntos Calientes Es una actividad programada que se lleva a cabo luego de la inspección termográfica de los elementos de la línea para corregir la diferencia de temperatura que exista en sistemas de transmisión balanceados.

Reparación de Torres (Corrosión, reposición de angulares, entre otras). El mantenimiento de las estructuras comprende: Las inspecciones de las torres y postes. Pintura y reparación de postes. La reparación y/o sustitución de montantes. La reparación de bases de postes corroídas. El mantenimiento de la superficie de las torres.