Índice
1. Introducción ......................................................................... 3 2. Objetivos ............................................................................... 3 3. Marco normativo ................................................................ 4 4. Mantenimiento preventivo ................................................ 5 Apoyos ............................................................................. 5 Cimentaciones y anclajes ............................................ 6 Conductores ACSR ........................................................ 7 Cable de tierra o guarda ............................................. 9 Aisladores ........................................................................ 9 Herrajes .......................................................................... 11 Líneas subterráneas ..................................................... 11
Mantenimiento de líneas de alta tensión
2
1. Introducción Las líneas de alta tensión son unas de las instalaciones más importantes a nivel industrial y doméstico. Son las encargadas de transportar y distribuir la energía eléctrica desde las centrales de generación hasta los centros de transformación de alta a media tensión. Es por eso que se le da tanta importancia al mantenimiento de las líneas de alta tensión: se debe evitar en la mayoría de lo posible cualquier corte de abastecimiento o mal funcionamiento de las líneas. Así pues, este documento tratará en primer lugar de describir la normativa que rige, tanto la norma de red eléctrica a nivel nacional como la norma de mantenimiento de las líneas de alta tensión. A continuación se mostrarán ejemplos de posibles fallos así como las técnicas y/o herramientas para corregirlos.
2. Objetivos Este trabajo tiene como finalidad principal ofrecer una perspectiva del mantenimiento llevado a cabo en líneas de alta tensión. Los principales tipos de mantenimiento que se llevan a cabo son los siguientes:
Mantenimiento correctivo: reparación y sustitución de elementos deteriorados por otros nuevos cuando aparece un fallo Mantenimiento preventivo: actividades programadas de antemano, tales como inspecciones regulares, pruebas, reparaciones, etc., encaminadas a reducir la frecuencia y el impacto de los fallos en un proceso industrial. Se realizan típicamente en intervalos de tiempo u horas de funcionamiento fijos. Mantenimiento predictivo: actividades de seguimiento y diagnóstico continuo de un proceso industrial que permiten detectar lo más temprano posible degradaciones o síntomas de posibles modos de fallo y por tanto permiten predecir anomalías y anticiparse a ellas en la medida de lo posible.
Además, otro de los objetivos es el de describir los fallos más comunes de las instalaciones de las líneas de alta tensión, así como las tareas para reparar los fallos ocurridos.
Mantenimiento de líneas de alta tensión
3
3. Marco normativo La continua mejora e innovación de las tecnologías industriales genera la necesidad de tener un reglamento que regule el diseño y mantenimiento de estas tecnologías. Las líneas alta tensión no son una excepción, así lo demuestra el siguiente listado relacionado con el mantenimiento de las líneas de alta tensión:
Ley 24/2013, de 26 de diciembre, del Sector Eléctrico que sustituye a LSE 54/1997 que establece la regulación del sector eléctrico. Real Decreto 1048/2013, de 27 de diciembre, por el que se establece la metodología para el cálculo de la retribución de la actividad de distribución de energía eléctrica. Real Decreto 1955/2000, de 1 de diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica que establece el régimen jurídico aplicable, relaciones entre sujetos, autorizaciones, etc. Real Decreto 223/2008, de 15 de febrero, por el que se aprueban el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas eléctricas de alta tensión (RLAT) y sus instrucciones técnicas complementarias (ITC-LAT 01 a 09) que establece condiciones técnicas y garantías de seguridad para las líneas eléctricas de alta tensión. Real Decreto 614/2001, de 8 de junio, sobre disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores frente al riesgo eléctrico. Real Decreto 1627/1997, de 24 de octubre, por el que se establecen disposiciones mínimas de seguridad y salud en obras de construcción. Ley 21/2013, de 9 de diciembre, de evaluación ambiental. Decreto 150/2010, de 24 de septiembre, del Consell, por el que se modifica el Reglamento de la Ley 3/1993, de 9 de diciembre, de la Generalitat, Forestal de la Comunitat Valenciana, y se aprueba la Instrucción Técnica ITMVLAT para el tratamiento de la vegetación en la zona de protección de las líneas eléctricas aéreas de alta tensión con conductores desnudos a su paso por terrenos forestales. Decreto 120/2006, de 11 de agosto, del Consell, por el que se aprueba el Reglamento de Paisaje de la Comunitat Valenciana.
Mantenimiento de líneas de alta tensión
4
4. Mantenimiento preventivo El mantenimiento preventivo consiste en la realización de tareas programadas de antemano, tales como inspecciones regulares, pruebas, reparaciones, etc., encaminadas a reducir la frecuencia y el impacto de los fallos en un proceso industrial. Se realizan típicamente en intervalos de tiempo u horas de funcionamiento fijos. Así pues, a continuación analizaremos los elementos más desfavorables de las instalaciones de alta tensión, indicando los fallos más comunes, posibles causas y las tareas que se llevan a cabo para corregir los fallos. En algunos casos puede comentarse operaciones de mantenimiento correctivo, que no es más que la reparación y/o sustitución de elementos deteriorados por nuevos cuando aparecen fallos no previstos. Apoyos Riesgos para las estructuras procedentes del ámbito externo, que pueden producir solicitaciones mecánicas u otros esfuerzos. Entre los aspectos que influyen en el deterioro de los apoyos están:
Ambientales: salinidad, humedad, contaminación (SO2, cloruros), incendios…
Condiciones meteorológicas extremas: imprevisibles. Normalmente correctivo. Algunas causas: nieve, viento, etc.
Debidos a la actividad humana (obras en proximidad)
Mantenimiento de líneas de alta tensión
5
Uno de los problemas ambientales más graves es la corrosión. Para que ésta se produzca es condición necesaria (pero no suficiente) que exista una película de agua sobre la superficie del metal. Puede llegar a producir una disminución en el espesor. Así pues, los espesores de las barras con responsabilidad mecánica oscilan entre 5 y 13 mm. Se estima que hay ‘Riesgo estructural ’ cuando la disminución del espesor es superior o igual a 1 mm. A lo largo de los años se han ideado multitud de métodos para combatirla: plaqueados en recubrimientos, ánodos de sacrificio, etc. Actualmente la protección por pintura es el más utilizado, aunque no es una solución definitiva. Cimentaciones y anclajes Las cimentaciones constituyen la base sobre la cual se sustenta el apoyo. Su estado de conservación es fundamental para garantizar la fiabilidad y la calidad de servicio del conjunto de las líneas eléctricas. Las principales actividades de mantenimiento se realizan en las peanas (es la parte externa de la cimentación)
Limpieza de bases Saneamiento de anclajes
Proteger cimentaciones descarnadas Recrecido de peanas
Además, es conveniente llevar a cabo la limpieza de bases de forma que queden libres de maleza debido a que:
Dificulta el acceso para mantenimiento Facilita la generación de incendios, que pueden provocar disparos en la línea Cuando llueve, toda la base del apoyo queda encharcada y puede corroerse
Otra causa de fallos son las cimentaciones descarnadas como consecuencia de que se produce una merma del terreno que las rodeaba, y alguna parte de la cimentación ha quedado visible. Este terreno forma parte de la propia cimentación,
Mantenimiento de líneas de alta tensión
6
ya que ha sido dimensionada en función del terreno, por lo que el descarnado aumenta el riesgo al vuelco. Las causas pueden ser: erosión, lluvias torrenciales, obras civiles en las proximidades de la torre, paso de caudales de agua, etc. Las soluciones:
Escolleras (piedras para contener el terreno) Gunitados (proyección de cemento sin piedra, sobre la tierra, para conseguir un muro continuo, de gran resistencia y poco espesor) Muros de contención
Conductores ACSR Salvo excepciones justificadas, fundamentalmente por motivos de contaminación, es habitual el uso de conductores ACSR (Aluminum Conductors Steel Reinforced). Existe una diferencia entre los alargamientos Al y Ac que implica que las condiciones máximas de tensión las soportan los alambres más externos del aluminio, lo que se ve agravado por:
Paso de corriente eléctrica alterna tiene efecto “pelicular”
Vibración eólica: efectos sobre la capa externa de los empotramientos Contaminación atmosférica: generación de pares galvánicos Descargas atmosféricas: impacto del rayo con fusión directa de alambres La fatiga en los alambres por la vibración eólica fundamentalmente en los nodos, se multiplica en la capa externa en los empotramientos del conductor (presencia grapas de amarre/suspensión y separadores). Por tanto es recomendable el empleo de varillas preformadas. En las cadenas contrapesadas, es muy importante que el efecto del contrapeso no limite en absoluto el libre movimiento de la grapa de suspensión. Venas rotas que sumado al efecto pelicular conlleva una mayor temperatura en las capas externas. Termografía. La resistencia mecánica es inversamente proporcional a la temperatura (las propiedades mecánicas de la capa exterior son inferiores a las internas). La contaminación atmosférica afecta la estructura molecular del aluminio, reduciendo su capacidad mecánica debido a la generación de pares galvánicos y/o oxidaciones que provocan incluso una reducción en la sección del alambre. Una deficiente protección por los cables de tierra, puede permitir el impacto directo del rayo sobre los conductores en zonas de alto nivel isoceráunico. El punto de impacto se ve sometido a muy altas temperaturas que provocan la fusión directa de alambres, sobre todo los de la capa externa.
Mantenimiento de líneas de alta tensión
7
Por otro lado, las agresiones externas y medioambientales más comunes son:
Oxidación
Manguito de hielo: eliminación con robot
Contactos
Disparos de cazadores
Plásticos y objetos
Mantenimiento de líneas de alta tensión
8
Cable de tierra o guarda Su función es proteger frente a descargas atmosféricas evacuando a tierra las tensiones originadas. Es frecuente que den soporte a las comunicaciones, balizamientos y sistemas salva pájaros.
Se considera cable eléctrico, suele ser de acero (si no llevan F.O.) u OPGW (Optical Ground Wire). Más frágiles que conductores (menor sección) Al no estar sometidos a corriente:
No es posible el mantenimiento preventivo en base a termografía. No se calientan y es posible la formación de manguito de hielo, cuando este no existe en los conductores pudiendo reducirse las distancias relativas.
Aisladores Cumplen doble función:
sujetar mecánicamente los conductores de una línea eléctrica. aislar eléctricamente los conductores de los apoyos, de tierra y de los otros conductores, soportando la tensión en condiciones normales y anormales, y las sobretensiones máximas previstas en estudios de coordinación del aislamiento. Pueden ser de porcelana, vidrio o de composite (poliméricos).
La tensión es soportada tanto por el material aislante, como por su superficie y el aire que lo rodea. Debido a esto, el fallo eléctrico del aire se llama contorneo, y el aislador debe haber sido proyectado para que este fallo sea mucho más probable que la perforación del aislante sólido.Además, los aisladores suelen ser la causa de la mayor parte de faltas transitorias. Las cadenas de composite no son habitualmente sometidas a tareas de mantenimiento, salvo por sustitución por fallo o renovación. Las cadenas de vidrio o porcelana deben ser limpiadas y en zonas de contaminación ambiental (natural o industrial) o con baja intensidad de lluvias. Puede realizarse a mano, o con chorro de agua a presión si el apoyo es accesible con camión. Si se realiza en tensión con o sin helicóptero el agua debe tener una conductividad inferior a 400 microsiemes/cm para poder originar gotas dispersas.
Mantenimiento de líneas de alta tensión
9
Vida útil
En aisladores de vidrio la oxidación de las caperuzas metálicas aparece con el tiempo. No obstante su aparición en un grado que ocasione su sustitución, debería coincidir con el final de su vida útil. En los aisladores compuestos la degradación del revestimiento que recubre el núcleo es un proceso continuo desde su instalación. Según las condiciones ambientales su sustitución deberá llevarse al cabo de 15 o 25 años. Se ha producido una evolución en el proceso de fabricación de los aisladores compuestos y se analizan en laboratorio los retirados para determinar plazos de sustitución.
Daños en aisladores de vidrio o porcelana
Aisladores fogueados o deteriorados Aisladores rotos Aisladores contaminados Estado de caperuzas y terminaciones en bola oxidación-
Estado de los pasadores o grupillas (ausencia de pasadores, si están rotos, oxidados o si no están en la posición correcta) Habitualmente deben ser sustituidos con carácter inmediato
Daños en aisladores de composite
Los defectos, daños o degradación no son fácilmente identificables. Aplicando termografía infrarroja (nocturna) se pueden detectar degradaciones y descargas parciales. Además, también se producen otro tipo de fallos como:
Arborescencia: proceso destructivo progresivo e irreversible debido a las descargas parciales, avanza dentro o en la superficie del dieléctrico cuando se lo somete a u prolongado estrés eléctrico AT. Puntualmente ataque de animales (aves).
Mantenimiento de líneas de alta tensión
10
Herrajes Cualquier elemento que compone el conjunto que enlaza el conductor y el apoyo de la línea eléctrica. Deben tener un diseño muy preciso:
No deben presentar aristas, pequeños radios de curvatura, picos de galvanizado, rugosidades, etc., todos ellos son fuente de aparición de corona visible (efluvio) y radio-interferencia. La superficie de contacto entre dos elementos enlazados debe ser la mayor posible para minimizar, por un parte la presión mecánica (que podría deformar el/los elementos) y por otra la transmisión de corriente (A/mm2) en el caso de cortocircuito eléctrico. Limitar la cantidad de material férrico para disminuir pérdidas por histéresis.
Líneas subterráneas La tarea fundamental es mantener la integridad de la servidumbre de líneas frente a agresiones de terceros, siguiendo los siguientes pasos:
El mantenimiento empieza con el correcto diseño y ejecución de las instalaciones: discurrir por terrenos consolidados, quedar recogidas en planes urbanísticos, cruzamientos con otros servicios. A continuación, se evalúa el recorrido periódico de las trazas de los cables para identificar posibles agresiones, obras de terceros no comunicadas. La
Mantenimiento de líneas de alta tensión
11
periodicidad la indicará la criticidad de la instalación (diaria, semanal, mensual…).
Se realiza una revisión de las cámaras de empalme. Después de faltas importantes detectadas se realizan pruebas: de cubierta, a descargadores y cajas de P.A.T. (puesta a tierra)
Mantenimiento de líneas de alta tensión
12
