El galope del conductor es la oscilación de alta amplitud y baja frecuencia de las líneas eléctricas aéreas debido al viento. [1] El movimiento de los alambres ocurre más comúnmente en el plano vertical, aunque también es posible el movimiento horizontal o rotacional. El modo de frecuencia natural tiende a ser de alrededor de 1 Hz, lo que hace que el movimiento periódico, a menudo elegante, también se conozca como baile de dirección . [2] [3] Las oscilaciones pueden exhibir amplitudes de más de un metro, y el desplazamiento a veces es suficiente para que los conductores de fase infrinjan las holguras operativas (acercándose demasiado a otros objetos) y provocando descargas disruptivas . [4]El movimiento enérgico también aumenta significativamente la tensión de carga en los aisladores y las torres de electricidad , lo que aumenta el riesgo de falla mecánica de cualquiera de ellos.
Los mecanismos que inician el galope no siempre están claros, aunque se cree que a menudo se debe a la aerodinámica asimétrica del conductor debido a la acumulación de hielo en un lado de un cable. [3] La media luna de hielo incrustado se aproxima a un perfil aerodinámico , alterando el perfil normalmente redondo del alambre y aumentando la tendencia a oscilar. [3]
El galope puede ser un problema importante para los operadores de sistemas de transmisión , particularmente cuando las líneas se cruzan en un campo abierto y azotado por el viento y corren el riesgo de carga de hielo. Si es probable que el galope sea una preocupación, los diseñadores pueden emplear conductores de caras lisas, cuyas características aerodinámicas y de formación de hielo mejoradas reducen el movimiento. [4] Además, se pueden montar dispositivos anti-galope en la línea para convertir el movimiento lateral en uno de torsión menos dañino. El aumento de la tensión en la línea y la adopción de accesorios aislantes más rígidos tienen el efecto de reducir el movimiento de galope. Estas medidas pueden ser costosas, a menudo no son prácticas después de que se ha construido la línea y pueden aumentar la tendencia de la línea a exhibir oscilaciones de alta frecuencia. [5]
Si se sospecha carga de hielo, es posible aumentar la transferencia de energía en la línea y, por lo tanto, aumentar su temperatura mediante el calentamiento Joule , derritiendo el hielo. [3] La pérdida repentina de hielo de una línea puede resultar en un fenómeno llamado "salto", en el que la catenaria rebota dramáticamente hacia arriba en respuesta al cambio de peso. [1] [2] Si el riesgo de tropiezo es alto, el operador puede optar por cambiar la línea de manera preventiva de manera controlada en lugar de enfrentar una falla inesperada. El riesgo de falla mecánica de la línea permanece. [6]
Análisis de galope del conductor
El análisis del galope del conductor se superpone a varias disciplinas académicas. Las vibraciones mecánicas cubren las leyes del movimiento del conductor y el conductor largo actúa como una masa suspendida por un resorte elástico que obedece a la ley de Hooke . Dentro de la disciplina de la vibración mecánica, el galope del conductor se clasifica como una vibración autoexcitada porque las fuerzas que generan el galope del conductor son generadas por el movimiento mismo. Uno de los primeros líderes en vibraciones mecánicas modernas, JP Den Hartog, describió el galope del conductor en un capítulo sobre vibraciones autoexcitadas en su libro de texto Mechanical Vibrations , con derechos de autor en 1956 y reimpreso por Dover Publications, donde desarrolla criterios generales de estabilidad para el galope del conductor. pero sin una solución matemática completa.
Sin embargo, el análisis de galope de conductores también se relaciona con la ingeniería civil porque los conductores eléctricos son transportados por torres y el estudio de las influencias del viento en las estructuras, incluido cualquier tipo de vibración, se ha estudiado mucho, especialmente después del colapso del puente Tacoma Narrows debido al aleteo. de los miembros estructurales. De hecho, los conductores eléctricos perfectamente redondos experimentan desprendimiento de vórtices en ciertos rangos del número de Reynolds . El comportamiento subyacente en el fenómeno del galope del conductor también se aplica a otros elementos estructurales de ingeniería civil, como cables y soportes en puentes.
Una referencia más reciente relacionada con el análisis del galope del conductor es Flow-Induced Vibrations, An Engineering Guide , de Eduard Naudascher y Donald Rockwell con derechos de autor en 1994 y aún publicada por Dover Publications en 2005, en la que los datos experimentales también se relacionan con las frecuencias de desprendimiento de vórtices. como las fuerzas aerodinámicas en varias formas de estructura, incluidos los modelos de cilindro para un conductor o cable. Otro libro titulado Flow-Induced Vibration por Robert D. Blevins, segunda edición publicada por Van Nostrand-Reinhold en 1990, también trata el galope del conductor mientras informa datos experimentales relacionados con el desprendimiento de vórtices y las fuerzas aerodinámicas en varias formas estructurales. Los dos trabajos mencionados en último lugar incluyen referencias a artículos de revistas científicas y de ingeniería, muchos de los cuales se relacionan directamente con el galope del director.
En ingeniería aeronáutica, el término "aleteo" se usa para describir el galope del conductor y otros fenómenos análogos que involucran fuerzas aerodinámicas que interactúan con estructuras elásticas que tienen masa inercial.
Aleteo
Un fenómeno eólico similar es el aleteo , causado por vórtices en el lado de sotavento del cable, y que se distingue del galope por su movimiento de alta frecuencia (10 Hz) y baja amplitud. [2] [3] Para controlar el aleteo, las líneas de transmisión pueden equiparse con amortiguadores de masa sintonizados (conocidos como amortiguadores Stockbridge ) sujetos a los cables cerca de las torres. [5] El uso de espaciadores de haces de conductores también puede resultar beneficioso.
Ver también
Referencias
- ^ a b Moore, GF (1997), Manual de cables eléctricos de BICC , Blackwell Publishing, p. 724, ISBN 0-632-04075-0
- ^ a b c Guile A. y Paterson W. (1978), Electrical Power Systems, volumen I , Pergamon, p. 138, ISBN 0-08-021729-X
- ^ a b c d e Pansini, Anthony J. (2004), Transmisión y distribución de energía , Fairmont Press, págs. 204–205, ISBN 0-88173-503-5
- ^ a b Ryan, Hugh (2001), Ingeniería y pruebas de alto voltaje , IET, p. 192, ISBN 0-85296-775-6
- ^ a b McCombe, John; Haigh, FR (1966), Overhead Line Practice (3ª ed.), Macdonald, págs. 216–219
- ^ "Delen van Diksmuide en Kortemark zonder stroom (en holandés, falla mecánica debido al efecto galopante)" .
enlaces externos
- Video de conductores galopando