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ESTUDIO DE AMORTIGUAMIENTO Conductor AAAC 240mm2

SE PIURA OESTE-SE ETANOL

EA10-112411_v2 VºBº . 09/05/11 Página 1 de 13

1. INTRODUCCIÓN Se realiza un estudio de amortiguamiento exterior del conductor AAAC 240mm2 en la Línea SE PIURA OESTE-SE ETANOL en Perú, con el objeto de establecer la pauta de utilización de los amortiguadores (tipo, número y posicionamiento).

NOTA: Es importante indicar que la validez de los cálculos realizados en el presente estudio de amortiguación está vinculada con el tipo de herrajes utilizados en la simulación, en especial con el tipo de Amortiguadores utilizado. No siendo válido para amortiguadores de otros fabricantes y modelos diferentes a los considerados. Si las condiciones del tendido difieren de las consideradas para el cálculo del amortiguamiento, el estudio de amortiguamiento pudiera no ser válido, quedando comprometida la amortiguación de la línea. Se deberá, por lo tanto, notificar a SAPREM para realizar nuevamente la simulación y verificar la adecuación del mismo. Nuestro Software de simulación Tecnosolft III v2004 utiliza el Principio de Balance de Energía (EBP: Energy Balance Principle). Este principio asume que en todo momento existe una condición de equilibrio entre la energía introducida por el viento y la energía disipada por el conjunto cable y amortiguadores. En otras palabras, asume que la potencia introducida por el viento y la potencia disipada son simultaneas. Sin amortiguadores cada balance de energía tiene una gran probabilidad de ocurrir en cada una de las longitudes de onda y es distribuida a lo largo del vano. Con amortiguadores, el exceso de energía que no es disipada por el cable será disipada por los amortiguadores, los cuales se encuentran localizados en los extremos del vano. Es importante una selección de parámetros adecuada, de forma que el estudio resulte del lado de la seguridad. A continuación comentaremos estos aspectos: - En estudios de amortiguamiento de vanos ‘comunes’ se utiliza para el cálculo la

respuesta media de los amortiguadores, pero para tener en cuenta la desviación normal de la misma se utiliza un factor de seguridad de 1.5, es decir, se considera la energía disipada por el amortiguador dividida por 1.5. En situaciones críticas pueden ser instalados amortiguadores cuya respuesta haya sido medida unitariamente y en este caso el factor de seguridad será de 1. En el caso que nos ocupa, se ha considerado un factor de seguridad de 1.5.

- Como la capa exterior del cable es de Aleación de Aluminio, los límites impuestos para el cálculo serán de 150 microdeformaciones en los hilos del cable en el punto de amarre o suspensión, y de 75 microdeformaciones en el punto de engrapamiento del amortiguador. El hecho de considerar un factor de seguridad mayor en el punto de instalación del amortiguador, se debe a la dificultad de aproximación del cálculo a la situación real en el vano. Se considerarán también los límites de amplitud de desplazamiento del amortiguador por fatiga.




2. LA LÍNEA Para este estudio de la línea ha facilitado la siguiente documentación: - Temperatura media del mes más frío del año: 15ºC - Temperatura media del año: 23ºC - Temperatura mínima del año: 15ºC - Temperatura máxima del año: 35ºC - Vano medio de la línea: 249m - Vano máximo de la línea: 309m - Vano mínimo de la línea: 59m - EDS : 10.09kN - Tense sin sobrecargas, en el vano medio, a la temperatura media del mes

más frío del año: 10.09kN - Tipo de Terreno: LLANO

Para la tipificación de la línea en las simulaciones vibratorias se utiliza el tense sin sobrecargas, en el vano medio, a la temperatura media del mes más frío del año. Según los datos suministrados pro el cliente, este tense resulta ser de 10.09kN.

3. EL CABLE Desde el punto de vista mecánico, el conductor es un AAAC 240mm2, presenta un diámetro 20.3mm. Presenta una masa de 0.670kg/m, una carga de rotura de 67.74kN, una sección de 242.54mm2, un coeficiente de dilatación térmica de 23E-6 /ºC y un módulo de elasticidad de 5700kg/mm2. Tecnosoft utiliza los datos del cable para la determinación de un valor seguro del autoamortiguamiento y rigidez a flexión del cable. Estos datos aparecen en las gráficas adjuntas (Damping (Joules). Stiffness (N*m2)).




4. LOS HERRAJES En el cable se suponen:

• Amarres: Grapas de amarre tipo pistola con 4 pernos.

• Suspensión: En los puntos de suspensión se instalan grapas de suspensión convencional con varillas VPAL 199-215 de formación 11x6.35x1930.

En este cable se utilizará el amortiguador Stockbridge SAPREM de cuatro resonancias AMG091526, instalado directamente sobre el conductor. Todas las referencias de Herrajes y Accesorios (amortiguadores) son suministradas por SAPREM / Industrias Arruti.

5. CÁLCULO VIBRATORIO El cálculo vibratorio de este estudio se realiza mediante el Software de

simulación TECNOSOFT III v.2004. El primer paso del estudio es ver la situación del cable desnudo, sin

amortiguadores, para ver las bandas peligrosas. Como la capa exterior de estos cables es de Aleación de Aluminio el límite aplicable es de 150 microdeformaciones.

La frecuencia inicial del cálculo es de 9Hz, que corresponde en este cable a un viento de velocidad cercana a 1m/s. Por debajo de esta velocidad de viento el viento será muy turbulento y no es de esperar vibración eólica. Como puede observarse en la gráfica de la página nº 6, para el caso del amarre, la deformación a esta frecuencia inicial tiene un valor de 280 microdeformaciones, presentando un máximo de 280 microdeformaciones a 9-10Hz, y permanece por encima del límite fijado de 150μstr para frecuencias inferiores a 16Hz.

En la gráfica de la página nº 7, que corresponde al caso de la suspensión, se observa que para la frecuencia inicial de 9Hz, la deformación presenta un valor de 160 microdeformaciones, un máximo de 165 microdeformaciones a 10Hz, y permanece por encima del límite fijado para frecuencias inferiores a 13Hz.

Por lo tanto es necesario utilizar amortiguamiento exterior. Para ello el primer paso es utilizar un módulo de optimización de posicionamiento del amortiguador que tiene en cuenta el límite de deformación de 150 microdeformaciones en los hilos del cable en la grapa de suspensión o de amarre, pero también de 75 microdeformaciones en la grapa del propio amortiguador, y los límites de amplitud de desplazamiento de éste por fatiga.

El software de simulación Tecnosoft III considera como origen del cable y del posicionamiento de los amortiguadores un punto de empotramiento del cable.




En el caso de la suspensión Tecnosoft III considera como origen del

posicionamiento de los amortiguadores, punto de empotramiento del cable, el punto en el que el conjunto de varillas y conductor abandona la grapa de suspensión. Una referencia de fácil localización para el instalador es el eje de la grapa de suspensión. Es por ello por lo que a la distancia dada por Tecnosoft le añadimos la distancia entre el punto de empotramiento y el eje de la grapa, razón por la que difieren las distancias que aparecen en los cálculos Tecnosoft y las indicadas en el presente estudio.

En el caso de los amarres con grapa de amarre tipo pistola con 4 pernos, el punto de empotramiento se sitúa en el punto en el que el conductor abandona la grapa.

Como demostración del resultado del paso anterior, que da lugar a la pauta de instalación del párrafo final, en las páginas 8 a 11 se presentan los cálculos correspondientes a vanos de hasta 280m y vanos entre 281 y 315m, para los casos de amarre y suspensión.

6. PAUTA DE INSTALACIÓN DE AMORTIGUADORES Las distancias de instalación en las suspensiones se consideran entre el eje de

la grapa y el del amortiguador, mientras que en el amarre se consideran entre la salida de la grapa de amarre y el eje del amortiguador.

- Vanos hasta 280m: Se instalará un amortiguador por vano. En las SUSPENSIONES instalado a 1125mm del eje de la grapa (160mm del final de las varillas supuestas estas de 1930mm de longitud). En los AMARRES el amortiguador se instalará a 650mm de la salida de la grapa de amarre.

- Vanos entre 281 y 315m: Se instalarán dos amortiguadores por vano, uno en cada extremos del mismo. En las SUSPENSIONES instalado a 1125mm del eje de la grapa (160mm del final de las varillas supuestas estas de 1930mm de longitud). En los AMARRES el amortiguador se instalará a 650mm de la salida de la grapa de amarre.

*Se adjuntan planos indicativos de la disposición de los amortiguadores.




Nº AMORTIGUADORES

LONGITUD DE VANO (m.) TIPO DE APOYO APOYO "A" APOYO "B"

"A".-AMARRE

"B".-SUSPENSION 0 1

"A".-SUSPENSION

"B".-SUSPENSION 0 1 L≤ 280

"A".- AMARRE

"B".- AMARRE 1 0

"A".-AMARRE

"B".-SUSPENSION 1 1

"A".-SUSPENSION

"B".-SUSPENSION 1 1 280 < L≤ 315

"A".- AMARRE

"B".- AMARRE 1 1




CONDICIÓN SIN AMORTIGUADORES – AMARRE




CONDICIÓN SIN AMORTIGUADORES - SUSPENSIÓN




CONDICION CON AMORTIGUADORES – Vanos hasta 280m-AMARRE




CONDICION CON AMORTIGUADORES – Vanos hasta 280m-SUSPENSIÓN




CONDICION CON AMORTIGUADORES – Vanos entre 281 y 315m-AMARRE




CONDICION CON AMORTIGUADORES – Vanos entre 281 y 315m-SUSPENSIÓN

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