Tipos de vibraciones eólicas en los conductores: vibraciones resonantes, la sacudida, rotación ciclónica.

Tipos de vibraciones eólicas en los conductores: vibraciones resonantes, la sacudida, rotación ciclónica.

1. Vibración resonante: ocurre en los conductores de las líneas aéreas sin cambio apreciable de su longitud de modo que de apoyo permanecen casi estáticos. Estas vibraciones son ondas estacionarias de baja amplitud y alta frecuencia

Cuando ocurre la vibración se han observado casos de rotura por fatiga en los soportes en todos los tipos de conductores, estas roturas se han descrito erróneamente como debilidad a la recristalización del metal

Las vibraciones resonantes se producen por vientos de baja velocidad a través de los conductores.

Distintos métodos para reducir vibraciones resonantes:

• Tracción en el conductor: la auto amortiguación del conductor hace que la vibración se produzca más fácilmente cuando el conductor esta sometido a alto esfuerzo mecánico, por ello la limitación del tiro al 20% del tiro de rotura. En consecuencia, es necesario reducir la tracción como medio de combatir la fatiga ,

Esta solución es adecuada y efectiva de líneas de distribución y electrificación rural, que por lo general tienen vanos cortos.

• Varillas de armar: son un refuerzo para el conductor en los puntos de soporte; consiste una capa de varillas colocadas en forma helicoidal, con este esfuerzo se reduce la amplitud de las vibraciones debido al aumento del diámetro del conductor. Reduce de 10 a 20% otras ventajas son: protegen al conductor de quemaduras causadas por arcos, protegen a los conductores de líneas antiguas de roce con el aislador de espira.

Tipos de varillas: varillas recatas cilíndricas, varillas rectas ahusadas, varillas preformadas cilíndricas.

• Varilla recta cilíndrica se usa en conductores delgados y requiere herramientas especiales para su instalación.
• La varilla recta ahusada está diseñada para calibres gruesos y requiere herramientas especiales para su instalación.
• La varilla preformada tiene la ventaja de su aplicación sencilla, especialmente en los conductores de calibre pequeño. No requiere herramientas especiales para su aplicación.

Amortiguadores: en el Perú se diseñan líneas de transmisión de 60,138 y 220 KV y para las condiciones de viento de hasta 90 kilómetros por hora y presión de hasta 39 kg/m2, se esperan vibraciones resonantes, y por tanto es necesario usar amortiguadores además de las varillas de armar.

El amortiguador STROCKBRIDGE es uno de los más frecuentes en el Perú y se ha comprobado su alta eficiencia siempre que se instale correctamente. Si estos amortiguadores y el conductor pueden disipar la energía con mayor rapidez que la recibida por efecto de veinte, las vibraciones residuales en el vano será de amplitud insignificante.

1. Vibración Resonante

La vibración resonante ocurre en los cables de las líneas aéreas sin cambio apreciable de su longitud de modo que los puntos de apoyo permanecen casi estacionarios. Estas vibraciones son ondas estacionarias de baja amplitud y alta frecuencia. El esfuerzo flexor que estas vibraciones producen en los puntos de apoyo, combinado con la tracción estática en el cable, el roce entre los alambres de cable y el roce con los accesorios de soporte, puede producir una falla por fatiga en los alambres del cable después de cierto tiempo. Este tipo de desgaste o rozamiento, que produce cierta cantidad de partículas del metal o del óxido, se sabe perfectamente que origina pérdidas de resistencia a la fatiga. Cuando ocurre la vibración, se han observado casos de rotura por fatiga en los soportes en todos los tipos de 51 cables. Estas roturas se han descrito erróneamente debidas a la recristalización del metal. En la actualidad se acepta generalmente que la rotura por fatiga se debe a la fractura progresiva en el plano natural de separación entre los cristales. Las vibraciones resonantes se producen por vientos constantes de baja velocidad a través de los conductores. De acuerdo con la teoría de KARMAN, las vibraciones eólicas resultan de torbelinos que se forman en los lados del conductor debido al flujo transversal del viento. La formación alternada de estos torbellinos en lados superior e inferior del conductor, hacen que el aire fluya más rápidamente, primero alrededor de un lado del conductor y luego alrededor del otro. De acuerdo al teorema de BERNOULLI esos aumentos intermitentes del flujo del aire están acompañados por disminuciones de presión, las cuales producen fuerzas alternas, hacia arriba y hacia abajo produciéndose de este modo la vibración del conductor. Todo conductor tiene una acción imitadora de la vibración o auto-amortiguación, la cual aumenta con la frecuencia y amplitud de la vibración y disminuye con la tracción. Los vientos que producen vibraciones resonantes peligrosas, tienen que ser constantes. Normalmente vientos de 3 Km/hora no producen vibraciones resonantes y los de 25 Km/hora tienden a producir ráfagas. Los vientos turbulentos producen diferentes frecuencias en los conductores y las vibraciones no se mantienen por interferencia de las diferentes frecuencias. Vientos de baja velocidad interrumpidos por edificios, árboles o montañas se transforman en turbulentos y normalmente no tienden a iniciar vibraciones.

Distintos Métodos para Reducir las Vibraciones Resonantes

 a ) Tracción en el conductor Como se dijo anteriormente, la auto-amortiguación del conductor hace que la vibración se produzca más fácilmente cuando el cable está sometido a alto esfuerzo mecánico. Esto sugiere reducir la tracción como medio de combatir la fatiga. Esta solución es adecuada tratándose de líneas de distribución, que por lo general vanos cortos. En líneas de transmisión sería antieconómico poner vanos cortos, por lo tanto no se sigue esta norma en toda su Información Técnica extensión.

 b) Varillas de armar Las varillas de armar son un refuerzo para el conductor en los puntos de soporte; este consiste en una capa de varillas colocadas en forma helicoidal alrededor del cable en los puntos de apoyo. Con este refuerzo se reduce la amplitud de las vibraciones debido al aumento del diámetro del conductor. Registros comparativos indican que reduce la amplitud de las vibraciones de 10% a 20%. Otras ventajas de la varilla de armar son las siguientes: 1) Protegen al conductor de quemaduras causadas por arcos. 2) Protegen a los conductores de líneas antiguas del roce con el aislador de espiga. Hay tres tipos de varillas: 1) Varillas rectas cilíndricas. 2) Varillas rectas ahusadas. 3) Varillas preformadas cilíndricas. 1) La varilla cilíndrica se usa en cables delgados y requiere herramientas especiales para su instalación. 2) La varilla recta ahusada está diseñada para calibres gruesos y requiere herramientas especiales para su instalación. 3) La varilla preformada cilíndrica tiene la ventaja de su aplicación sencilla, especialmente en los conductores de calibre pequeño. No requiere herramientas especiales para su aplicación. c) Amortiguadores Cuando se sabe que hay o se esperan vibraciones resonantes, es necesario usar amortiguadores además de las varillas de armar. El amortiguador STOCKBRIDGE es uno de los más populares en Venezuela y se ha comprobado su alta eficiencia siempre que se instale correctamente. Si estos amortiguadores y el conductor pueden disipar la energía con mayor rapidez que la recibida por efecto del viento, las vibraciones residuales en el vano serán de amplitud insignificante. Para que el amortiguador sea efectivo se debe colocar lo más separado de los nodos. Para vanos hasta 365 m. dos amortiguadores por vano 52 (uno en cada extremo) son suficientes. Vanos mayores de 365 m. pueden requerir dos amortiguadores en cada extremo, vanos mayores de 670m. pueden requerir hasta tres amortiguadores en cada extremo. En casos excepcionales donde no es suficiente usar tres amortiguadores, se colocarán a lo largo del vano amortiguadores adicionales.

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