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DOCUMENTO DE TRABAJO DT-NMX-J-248-ANCE-2014

DOCUMENTO DE TRABAJODT-NMX-J-248-ANCE-2014

AISLADORES PARA LÍNEAS AEREAS-AISLADORES POLIMÉRICOS POSTE LÍNEA PARA SISTEMAS C.A. CON UNA TENSIÓN NOMINAL MAYOR QUE 1 000 V -

DEFINICIONES, MÉTODOS DE PRUEBA Y CRITERIO DE ACEPTACIÓN

PNN-2014-ANCE/218MARZO-2014

DT-NMX-J-248-ANCE-2014PNN-2014-ANCE/218

P R E F A C I O

Esta es la segunda edición de la Norma Mexicana NMX-J-248-ANCE.

La NMX-J-248-ANCE tiene concordancia con la Norma Internacional IEC 61952 Insulators for overhead lines – Composite line post insulators for A.C. systems with a nominal voltage greater than 1 000 V – Definitions, test methods and acceptance criteria.

Esta norma contiene notas y desviaciones nacionales con respecto a la Norma Internacional IEC 61952 Insulators for overhead lines – Composite line post insulators for A.C. systems with a nominal voltage greater than 1 000 V – Definitions, test methods and acceptance criteria.

En donde se presentan desviaciones o notas nacionales, el texto se marca de la forma siguiente:

CLAVE DESCRIPCIÓN

TEXTO

El texto marcado con una línea vertical a la izquierda, dentro del cuerpo de esta norma, indica que existe una desviación o nota nacional respecto al mismo, por lo que deben sustituirse las disposiciones de éste por las que se encuentran en el capítulo de DESVIACIONES NACIONALES, o en su caso, por las del capítulo de NOTAS NACIONALES para la correcta lectura y aplicación de la presente Norma Mexicana.El texto marcado con una línea vertical a la izquierda, corresponde al texto original de la Norma Internacional y se considera únicamente de carácter informativo.

NN Nota nacional: el código de identificación se compone por el número consecutivo de la nota nacional y la designación NN, un guión y los párrafos correspondientes.

Desviación nacional: el código de identificación se compone por un número consecutivo, el tipo de desviación nacional, un guión y los incisos o capítulos en los que aplica. La Norma Mexicana puede contener hasta cinco tipos de desviaciones nacionales, estas son:

DR Diferencias que se basan en regulaciones nacionales.

D1 Diferencias que se basan en principios y requisitos básicos de seguridad, que de no tomarlas en cuenta podría comprometerse la seguridad de los consumidores o usuarios de los productos.

D2 Diferencias que se basan en prácticas vigentes de seguridad. Estos requisitos reflejan las prácticas de seguridad nacionales.

DC Diferencias que se basan en normas de componentes, las cuales no pueden ser eliminadas hasta no armonizar la norma del componente con la Norma Internacional.

DE Diferencias que se basan en correcciones de errores en la Norma Internacional que pueden compro-meter la aplicación del contenido técnico de la Norma Mexicana.

Esta Norma Mexicana fue elaborada a través del Comité de Normalización de la Asociación de Normalización y Certificación, A.C., CONANCE, comité integrado con base en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización para elaborar, aprobar y revisar Normas Mexicanas, en el marco de los principios de representatividad, equilibrio y consenso.

De acuerdo con el procedimiento operativo del CONANCE, el consenso es el acuerdo general caracterizado por la ausencia de oposición sustentada sobre aspectos relevantes por cualquier parte afectada directamente, después de un proceso de análisis para considerar los puntos de vista de todas las partes involucradas y de reconciliación de los argumentos en conflicto.

Asimismo cumple con los términos que establecen la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, el Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, la NMX-Z-013/1-1977, Guías ISO/IEC 21-1 y 21-2.

i


La presente Norma Mexicana fue desarrollada por el SC CTG C – Aisladores del Comité Técnico CT CTG – Coordinación de Aislamiento, Generación, Transmisión y Distribución, perteneciente a CONANCE, con base en un sistema de gestión, principios, métodos y procedimientos. Durante el proceso de consenso se contó con aportaciones, comentarios y sugerencias de las empresas e instituciones siguientes:

- CAMARA NACIONAL DE MANUFACTURAS ELÉCTRICAS.

- CELECO.

- COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD.

- COOPER POWER SISTEMS.

- DRIESHERY WITHOHANN.

- EPRECSA.

- HUBBELL DE MÉXICO.

- IUSA.

- MULTICO.

- SCHNEIDER ELECTRIC.

- SUBCOMITE DE EVALUACIÓN DE LABORATORIOS RAMA ELÉCTRICA-ELECTRÓNICA.

- UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

ii


NOTAS Y DESVIACIONES NACIONALES

La presente Norma Mexicana contiene las notas y desviaciones nacionales listadas a continuación con respecto a la Norma Internacional IEC 61952 Insulators for overhead lines – Composite line post insulators for A.C. systems with a nominal voltage greater than 1 000 V – Definitions, test methods and acceptance criteria.

LISTADO DE NOTAS NACIONALES

1 NN - Nota nacional que debe aplicarse a 2

Para esta Norma Mexicana se sustituye el contenido del capítulo 2, por lo siguiente:

NMX-B-119 Industria siderúrgica - Dureza Rockwell.

NMX-B-133-CANACERO Industria siderúrgica – Inspección con líquidos penetrantes - Especificaciones.

NMX-H-004-SCFI Industria siderúrgica - Productos de hierro y acero recubiertos con cinc (galvanizados por inmersión en caliente) - Especificaciones y métodos de prueba.

NMX-J-271/1-ANCE Técnicas de prueba en alta tensión - Parte 1: Definiciones generales y requisitos de prueba.

NMX-J-614/1-ANCE Aisladores poliméricos para uso interior y exterior con tensión nominal mayor que 1 000 V - Parte 1: Definiciones generales, métodos de prueba y criterios de aceptación.

NMX-J-150/1-ANCE Coordinación de aislamiento - Parte 1: Definiciones, principios y reglas.

NMX-J-271/1-ANCE-2007 Técnicas de prueba en alta tensión - Parte 1: Definiciones generales y requerimientos de prueba.

NMX-Z-012/1-1987 Muestreo para la inspección por atributos - Parte 1: Información general y aplicaciones.

NMX-Z-012/2-1987 Muestreo para la inspección por atributos - Parte 2: Método de muestreo, tablas y gráficas.

NMX-Z-012/3-1987 Muestreo para la inspección por atributos - Parte 3: Regla de cálculo para la determinación de planes de muestreo.

Lo anterior con fundamento en lo que señala el Artículo 42, del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización.

2NN – Nota nacional que debe aplicarse a 3

Se reemplaza la nota del Capítulo 3 por el siguiente:

NOTA - Definiciones adicionales aplicables a los aisladores pueden encontrarse en la Norma Mexicana NMX-J-523-471-ANCE

Lo anterior con objeto de cumplir con lo que se indica en la fracción IV del artículo 28 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, haciendo referencia a Normas Mexicanas que se relacionan.

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3NN – Nota nacional que debe aplicarse a, 6, 10.1, 10.2.2, 10.3, 10.4.1.2, 12.3

Para esta Norma Mexicana, donde se señale esta nota nacional, debe sustituirse la referencia a la Norma Internacional por la Norma Mexicana correspondiente. Para lo anterior, a continuación se presenta una tabla con la referencia cruzada y el capítulo/inciso donde aplica el cambio para cada una de las Normas Internacionales referidas en esta Norma Mexicana.

Norma Internacional Norma Mexicana Capítulos/incisos donde aplicaIEC 62217 NMX-J-614/1-ANCE 6, 10.1, 10.2.2, 10.3ISO 3452 NMX-B-133-CANACERO 10.4.1.2IEC 60383-1 NMX-J-245-ANCE 12.3

Lo anterior con objeto de cumplir con la normativa nacional de acuerdo con lo que se indica en la fracción IV del artículo 28 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, haciendo referencia a Normas Mexicanas que se relacionan.

4 – Nota nacional que debe aplicarse a 7

Para esta Norma Mexicana la referencia al boletín técnico CIGRE número 184 se considera de carácter informativo, ya que su aplicación no es indispensable para el cumplimiento de la presente Norma Mexicana.

LISTADO DE DESVIACIONES NACIONALES

1 DR – Desviación nacional que debe aplicarse a 1.

Se reemplaza la frecuencia de suministro de energía eléctrica de 100 Hz, que se contempla en la Norma Internacional, ya que ésta difiere de la establecida en el Reglamento de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica, la cual es de 60 HZ.

2 D1 – Desviación nacional que debe aplicarse a 5

Para el capítulo 5, éste se remplaza por lo siguiente:

Además de los requisitos de la Norma Mexicana NMX-J-614/1-ANCE, cada aislador debe marcarse con el MDCL.

El herraje o aislador debe ser marcado como mínimo por lo siguiente:

a) Nombre, logotipo o marca del fabricante;

b) Mes y año de fabricación; y

c) Designación de acuerdo con tabla xxx.

iv

mavazqueza, 12/05/14,

La tabla está por definirse en la próxima reunión del SC CTG C


TABLA D1. Características dimensionales y electromecánicas de los aisladores tipo poste línea para zonas con descargas atmosféricas.

Características dimensionales y electromecánicas de los aisladores tipo Poste Línea para zonas con descargas atmosféricas

Tensión máxima de diseño (kV) 15,5 25,8 38 72,5 123 145

Designación 13PD 23PD 34PD69PA 115PA 138PA

69PM 115PM 138PM

Dimensionales

Base metálica, perno M16 de longitud mínima de 150 mm, tuerca, arandela plana y de presión. La cuerda del barreno del herraje debe ser M20 x 2,5, longitud mínima de cuerda 25 mm.

Herrajes de fijación a poste de acero o madera de acuerdo a requerimientos del cliente.

Eléctricas:

Flameo en seco a 60 Hz (kV) 70 95 125 250 435 485

Flameo en húmedo a 60 Hz (kV) 40 65 95 225 390 435

Tensión crítica de flameo al impulso por rayo polaridad positiva (kV)

120 160 200 390 695 780

Contaminación (14 kg/m3) Aplicable a los aisladores de porcelana.

Tensión de prueba 60 Hz, fase tierra (kV) 8,4 14,6 22,0 41,5 71,0 83,7

Prueba de envejecimiento acelerado Aplicable para aisladores con aislamiento sintético.

Tensión de radiointerferencia (V)No aplica

200 200

Tensión de prueba 60 Hz (kV) 73 88

Mecánicas:Resistencia mínima a la flexión (kN) 12,5

Espesor de la capa de galvanizado en los herrajes (m) 86

Espesor individual minimo de la capa de galvanizado en los herrajes (m)

78

Abreviaturas de la designación: 13, 23, 34, 69, 115, 138 (tensión nominal del sistema).PD: Aislador para zonas con descargas atmosféricas.PA: Montaje en poste de acero.PM: Montaje en poste de madera.

v


TABLA XX. Características dimensionales y electromecánicas de los aisladores tipo poste línea para zonas contaminadas.

Características dimensionales y electromecánicas de los aisladores tipo Poste Línea para zonas contaminadas

Tensión máxima del equipo (kV) 15 25,8 38 72,5 123 145

Designación 13PC 23PC 34PC69PAC 115PAC 138PAC

69PMC 115PMC 138PMC

Dimensionales

Base metálica, perno M16 de longitud mínima de 150 mm, tuerca, arandela plana y de presión. La cuerda del barreno del herraje debe ser M20 x 2.5, longitud mínima de cuerda 25 mm.

Herrajes de fijación a poste de acero o madera de acuerdo a requerimientos del cliente.

Eléctricas:

Flameo en seco a 60 Hz (kV) 70 95 125 250 435 485

Flameo en húmedo a 60 Hz (kV) 40 65 95 225 390 435

Tensión crítica de flameo al impulso por rayo polaridad positiva (kV)

120 160 200 390 695 780

Contaminación (40 kg/m3) Aplicable a todos los aisladores de porcelana.

Tensión de prueba 60 Hz, fase tierra (kV) 8,4 14,6 22,0 41,5 71,0 83,7

Envejecimiento acelerado (h) 5000 h en cámara de niebla salina o 8000 h en cámara de esfuerzos múltiples para todos los aisladores con aislamiento sintético.

Tensión de radiointerferencia (V)No aplica

200 200

Tensión de prueba 60 Hz (kV) 73 88

Mecánicas:Resistencia mínima a la flexión (kN) 12,5

Espesor de la capa de galvanizado en los herrajes (m) Especial, 117 mínimo

Espesor individual minimo de la capa de galvanizado en los herrajes (m)

78

Abreviaturas de la designación: 13, 23, 34, 69, 115, 138 (tensión nominal del sistema).PC: Aislador para zonas contaminadas.PAC: Montaje en poste de acero.PMC: Montaje en poste de madera.

vi


Justificar mediante objetivos legítimos toda la desviación 1


3 D1 – Desviación nacional que debe aplicarse a 7, 10.2, 10.2.3, 11.1, TABLA 3.

Para esta Norma Mexicana, donde se señale esta desviación nacional, debe sustituirse la referencia a la Norma Internacional por la Norma Mexicana correspondiente. Para lo anterior, a continuación se presenta una tabla con la referencia cruzada y el capítulo/inciso donde aplica el cambio para cada una de las Normas Internacionales referidas en esta Norma Mexicana.

Norma Internacional Norma Mexicana Capítulos/incisos donde aplicaIEC 62217 NMX-J-614/1-ANCE 7, 10.2, 10.2.3, IEC 60383-2 NMX-J-245-ANCE 11.1, TABLA 3

Lo anterior con objeto de cumplir con la normativa nacional de acuerdo con lo que se indica en la fracción IV del artículo 28 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, haciendo referencia a Normas Mexicanas que se relacionan.

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43 D1 - Para esta Norma Mexicana, se reemplazan las referencias de las Normas IEC de la tabla 1 por las referencias de las Normas Mexicanas siguientes:

TABLA 1.-Pruebas a realizar cuando ocurran cambios en el diseño (continúa)

SI el diseño del aislador cambia

en:

ENTONCES deben repetirse las pruebas de diseño siguientes:

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-248-ANCE 10.4

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-248-ANCE

11.1

NMX-J-248-ANCE

11.2 Pruebas en interfases y conexiones de herrajes metálicos

Pruebas de carga

mecánica en el núcleo

ensamblado

Pruebas de dureza

Prueba de envejecimiento

acelerado

Pruebas de erosión y caminos

conductores

Prueba de flamabilidad

Prueba de penetración de colorante

Prueba de difusión de agua

Pruebas eléctricas

Pruebas mecánicas

1 Materiales de la envolvente

X Xb) X X X X

2 Perfil de la envolvente ¹)

X X X

3 Material del núcleo

X X X X X

4 Diámetro del núcleo

X X X X X

5 Proceso de fabricación del núcleo y

herrajes terminales

X X X X X

6 Proceso de ensamble del

núcleo y herrajes

terminales

X X X

7 Proceso de fabricación

de la envolvente

X Xb) X X X X Xb)

8 Proceso de ensamble envolvente

X Xb) X Xb)

9 Material de los herrajes terminales

X X

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TABLA 1.-Pruebas a realizar cuando ocurran cambios en el diseño (concluye)

SI el diseño del aislador cambio

en:

ENTONCES deben repetirse las pruebas de diseño siguientes:

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-248-ANCE 10.4

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-614/1-ANCE

NMX-J-248-ANCE 11.1

NMX-J-248-ANCE

11.2

Pruebas en interfases y conexiones de herrajes metálicos

Pruebas de carga en el

núcleo ensamblado

Pruebas de dureza

Prueba de envejecimiento

acelerado

Tracking y erosión

Flamabilidad Prueba de penetración de colorante

Prueba de difusión de

agua

Pruebas dieléctricas

Pruebas mecánicas

10 Diseño de la zona de

conexión de los herrajes terminales

X X

11 Diseño del acoplamiento del soporte

de las terminales

X Xb)

12 Diseño de la interface de

núcleo, envolvente y terminales

X Xb) X Xb)

a) Las variaciones de la envolvente dentro de las tolerancias siguientes NO representan un cambio:

Inclinación: ±10 % Espaciamiento: ±15 %Diámetro: ±15 %, -0 % Inclinación media: ± 3°

Espesor de la base y la punta: ±15 % Repetición de faldas: Idéntico.

b) No es necesario si se puede demostrar que el cambio no tiene ninguna influencia sobre la fuerza del núcleo ensamblado

Lo anterior con objeto de cumplir con lo que se indica en la fracción IV del artículo 28 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, haciendo referencia a Normas Mexicanas que se relacionan.

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5 D1 – Desviación nacional que debe aplicarse a 10.1

Para esta Norma Mexicana, se sustituye la referencia de la Norma internacional IEC 62217 por la Norma Mexicana NMX-J-614/1-ANCE.

Adicional mente se modifica el capítulo 10.1 por el siguiente:

Estas pruebas consisten de las pruebas indicadas en la IEC 62217, como se indican en la tabla 2 siguiente y una prueba de carga aplicada al núcleo ensamblado indicado en 10.4.

Las pruebas de diseño son realizadas solo una vez y los resultados se registran en un informe de pruebas. Cada serie de pruebas puede ser realizada independientemente en nuevos especímenes de prueba donde sea apropiado. Los aisladores poliméricos tipo poste línea de un diseño en particular deben calificarse sólo cuando todos los aisladores o especímenes de prueba pasaron las pruebas de diseño.

Tabla 2. Pruebas de diseño.

Pruebas en interfaces y conexión de herrajes terminales (9.2 de NMX-J-614/1)

Prueba de referencia en seco a la frecuencia del sistema

Pre-esfuerzo - Pre-esfuerzo especifico del producto

(véase inciso 10.3 siguiente e inciso 10.2.1 para especímenes )

Pre-esfuerzo por inmersión en agua

Pruebas de comprobación

Inspección visual (Eliminar ya que es subinciso de las pruebas de comprobación)

Prueba de tensión al impulso de frente escarpado (Eliminar ya que es subinciso de las pruebas de comprobación)

Tensión de tensión en seco a la frecuencia del sistema (Eliminar ya que es subinciso de las pruebas de comprobación)

Pruebas en material de la envolvente y faldones (9.3 de NMX-J-614/1)

Prueba de dureza

Envejecimiento acelerado

Pruebas de erosión y formación de caminos conductores-(véase inciso 10.2.2 siguiente para especímenes)


Pruebas en el material del núcleo - (véase 9.4 de NMX-J-614/1 y véase 10.2.3 abajo para especímenes)

Penetración de colorante

Difusión de agua

Pruebas de carga aplicada al núcleo ensamblado (véase 10.4 de esta norma)

Comprobación de la carga de flexión máxima de diseño (MDCL)

Prueba de carga de tensión

65 D1 - Desviación nacional que debe aplicarse a 11.1.1

Para esta Norma Mexicana, se reemplaza la referencia a la IEC 60383-1 por la disposición de montaje siguiente: descrita en 6.1.1 de la NMX-J-245-ANCE y que es la siguiente:

El aislador debe montarse verticalmente en el centro de una estructura metálica fabricada de un canal en U invertido con los patines hacia abajo horizontalmente aterrizada. La estructura debe tener un ancho aproximadamente igual al diámetro de la base del aislador bajo prueba y debe tener una longitud al menos igual al doble de la altura del aislador. Debe ser colocado al menos 1 m por encima del terreno.

x


Justificar mediante Objetivos legítimos.


Ningún otro objeto deberá estar cerca del aislador más de 1 m o 1,5 veces la altura del aislador, lo que sea mayor.

Un conductor no menor de 13 mm de diámetro colocado en ángulo recto a la barra de soporte y extendiéndose en ambas direcciones, al menos el doble de la altura del aislador más allá del tope del faldón superior debe ser asegurado tan cerca como sea posible horizontalmente en la ranura lateral del aislador. Este deberá estar asegurado por medio de un alambre metálico de aproximadamente 2,5 mm de diámetro envuelto alrededor del conductor en una distancia de aproximadamente el doble del diámetro de la ranura superior y extendiéndose por igual en ambos lados del aislador. Deberá ser de tal longitud que el flameo no se produzca en sus extremos. Para pruebas en húmedo el conductor debe ser colocado de manera que este normal a la dirección de la lluvia y en el lado del aislador más cercano al equipo de aspersión de la lluvia artificial.

Si el aislador se suministra con una abrazadera, el conductor debe ser colocado en la abrazadera.

La tensión de prueba debe ser aplicada entre el conductor y la tierra.

Lo anterior con objeto de cumplir con la normativa nacional de acuerdo con lo que se indica en la fracción IV del artículo 28 del Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, haciendo referencia a Normas Mexicanas que se relacionan.El montaje para pruebas eléctricas es el siguiente:

Suspender el aislador verticalmente por medio de un conductor conectado a tierra desde la estructura soporte. La distancia entre el punto más alto del herraje del aislador y la estructura soporte no debe ser menor que 1 m. la distancia entre el aislador y cualquier otro objeto debe ser igual o mayor que 1,5 veces la longitud del aislador.

Sujetar un conductor en forma de tubo o varilla, recto y liso, al herraje inferior del aislador, de manera que permanezca en un plano horizontal. La distancia entre el faldón inferior del esbozo a la superficie superior del conductor deben ser tan corta como sea posible pero mayor que 0,5 veces el diámetro del aislador inferior.

El diámetro del conductor debe ser de 25 mm y su longitud de 3 m. Deben tomarse precauciones para evitar el flameo desde las terminales del conductor. Aplica la tensión de prueba entre el conductor y tierra.

7 D1 – Desviación nacional que debe aplicarse a 14

Para esta Norma Mexica, se reemplaza el Capítulo de Bibliografías por el siguiente:

14 BILBIOGRAFÍAS

IEC 61952 Insulators for overhead lines – Composite line post insulators for A.C. systems with a nominal voltage greater than 1 000 V – Definitions, methods and acceptance criteria.

IEC 60383-1 Insulators for overhead lines with a nominal voltage above 1000 V - Part 1: Ceramic or glass insulator units for a.c. systems - Definitions, test methods and acceptance criteria.

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ÍNDICE DEL CONTENIDO

Página

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN.....................................................................................12 REFERENCIAS............................................................................................................................ 13 TÉRMINOS Y DEFINICIONES.....................................................................................................24 ABREVIATURAS......................................................................................................................... 35 IDENTIFICACIÓN........................................................................................................................ 36 CONDICIONES AMBIENTALES.................................................................................................47 TRANSPORTE, ALMACENAJE E INSTALACIÓN.....................................................................48 TOLERANCIAS............................................................................................................................ 49 CLASIFICACIÓN DE PRUEBAS.................................................................................................4

9.1 Pruebas de diseño........................................................................................................49.2 Pruebas prototipo..........................................................................................................59.3 Pruebas de muestreo....................................................................................................59.4 Pruebas de rutina..........................................................................................................5

10 PRUEBAS DE DISEÑO...............................................................................................................710.1 Generalidades...............................................................................................................710.3 Pre-esfuerzo específico del producto para las pruebas de interfaces y conexión de he-

rrajes terminales en la IEC 62217.................................................................................810.4 Pruebas de carga mecánica del núcleo ensamblado....................................................9

11 PRUEBAS TIPO.........................................................................................................................1011.1 Pruebas eléctricas.......................................................................................................1111.2 Pruebas mecánicas.....................................................................................................12

12 PRUEBAS DE ACEPTACIÓN...................................................................................................1312.1 Reglas generales........................................................................................................1312.2 Verificación de dimensiones (E1 + E2)........................................................................1312.3 Prueba de galvanizado (E1 + E2)................................................................................1312.4 Verificación de la carga de flexión especificada (E1)..................................................1412.5 Procedimiento de re-evaluación..................................................................................14

13 PRUEBAS DE RUTINA..............................................................................................................1413.1 Prueba de carga a la tensión.......................................................................................1413.2 Inspección visual.........................................................................................................15

14 BIBLIOGRAFÍAS.......................................................................................................................16APÉNDICE A (Informativo) Notas sobre las pruebas y cargas mecánicas..............................................17APÉNDICE B (Informativo) Determinación del momento de flexión equivalente causado por cargas combinadas .................................................................................................................................... 19

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1/21

AISLADORES PARA LÍNEAS AEREAS - AISLADORES POLIMÉRICOS POSTE LÍNEA PARA SISTEMAS C.A. CON UNA TENSIÓN NOMINAL MAYOR QUE 1 000 V - DEFINICIONES, MÉTODOS DE PRUEBA Y

CRITERIO DE ACEPTACIÓN

INSULATORS FOR OVERHEAD LINES – COMPOSITE LINE POST INSULATORS FOR A.C. SYSTEMS WITH A NOMINAL VOLTAGE GREATER THAN 1 000 V – DEFINITIONS, TEST METHODS AND

ACCEPTANCE CRITERIA

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Esta Norma Mexicana aplica a aisladores tipo poste línea de material compuesto que consiste en un soporte de carga con un núcleo sólido aislante cilíndrico hecho de fibras – usualmente vidrio – en una matriz con base de resina, una cubierta de material polimérico (exterior al núcleo aislante) y accesorios permanentemente fijos al núcleo aislante.

Los aisladores poliméricos tipo poste línea cubiertos por esta norma están sujetos a cargas de flexión, tensión y compresión, cuando dan soporte a los conductores de línea. Su uso es para sistemas de líneas aéreas de corriente alterna con tensión nominal mayor que 1 000 V y a una frecuencia no mayor que 100 Hz.

Véase desviación nacional 1 DR

El objetivo de esta norma es:

a) Definir los términos utilizados;

b) Establecer los métodos de prueba; y

c) Establecer los criterios de aceptación o falla.

Esta norma no incluye los requisitos que se seleccionan para condiciones específicas de operación.

2 REFERENCIASVéase nota nacional 1 NN

Las referencias siguientes son indispensables para la aplicación de este documento. Para las referencias con fecha, solamente aplica la edición que se cita. Para referencias sin fecha, aplica la última edición del documento (incluyendo cualquier apéndice).

IEC 60383-1 Insulators for overhead lines with a nominal voltage above 1 000 V – Part 1: Ceramic or glass insulator units for a.c. systems – Definitions, test methods and acceptance criteria.

IEC 60383-2 Insulators for overhead lines with a nominal voltage above 1 000 V – Part 2: Insulator strings and insulator sets for a.c. systems – Definitions, test methods and acceptance criteria.

IEC 62217 Polymeric insulators for indoor and outdoor use with a nominal voltage above 1 000 V – General definitions, test methods and acceptance criteria.

ISO 3452 Non-destructive testing – Penetrant inspection – General principles.


2/21

3 TÉRMINOS Y DEFINICIONES

Para los propósitos de este documento, aplican los términos y definiciones siguientes:

NOTA – Ciertos términos de la Norma Internacional IEC 62217 se reproducen aquí para facilidad de referencia. En la Norma Internacional IEC 60050(471) pueden encontrarse definiciones adicionales aplicables a los aisladores.

Véase nota nacional 2 NN

3.1 aislador polimérico tipo poste línea: aislador que consiste de un soporte de carga cilíndrico con núcleo sólido aislante, una envolvente y herrajes adjuntos al núcleo aislante. Está destinado a ser sometido a cargas de flexión, de tracción y compresión.

3.2 núcleo de aislador polimérico: parte aislante interna de un aislador polimérico el cual está diseñado para asegurar el cumplimiento de las características mecánicas. El núcleo comúnmente consiste de fibras (de vidrio) las cuales están posicionadas en una matriz base de resina o de un material aislante homogéneo (por ejemplo porcelana o resina).

3.3 tronco de un aislador: parte central aislante a partir del cual se derivan los faldones.

NOTA – También conocido como caña en aisladores pequeños.

3.4 envolvente: parte aislante externa de un aislador polimérico que proporciona la distancia de fuga necesaria y la protección del núcleo contra el ambiente.

NOTA - Una capa intermedia hecha de material aislante puede ser parte de un envolvente.

3.5 faldón (de un aislador): parte aislante que se proyecta desde el tronco del aislador, que se utiliza para incrementar la distancia de fuga. El faldón puede ser con o sin costillas.

3.6 interfaces: superficie entre los diferentes materiales. Varias interfaces se presentan en la mayoría de los aisladores poliméricos por ejemplo:

a) Entre la envolvente y los herrajes;

b) Entre varias partes de la envolvente, por ejemplo entre faldones o entre cubierta y faldones; y

c) Entre núcleo y envolvente.

3.7 herraje terminal: componente integral que forma parte de un aislador, el cual tiene el propósito de conectar al aislador a una estructura de soporte o a un conductor o a un componente de equipo o a otro aislador.


3/21

NOTA – Cuando un herraje terminal es metálico, se utiliza normalmente el término “herraje metálico”.

3.8 zona de conexión: zona en la que la carga mecánica se transmite entre el cuerpo del aislador y el herraje terminal.

3.9 acoplamiento (de un aislador): parte del herraje terminal que transmite carga a los accesorios externos al aislador.

3.10 delaminación del núcleo: perdida irreversible del pegamento de unión de las fibras laminadas que puede ser observable a simple vista.

3.11 carga de falla: carga máxima que es alcanzada cuando el aislador se prueba bajo condiciones prescritas.

3.12 carga de flexión específica (SCL): carga de flexión la cual puede ser soportada por el aislador en la línea del herraje terminal cuando se prueba bajo condiciones prescritas. Este valor se especifica por el fabricante.

3.13 carga de flexión máxima de diseño (MDCL): valor de carga por encima del cual el daño al núcleo comienza a ocurrir y que es el límite máximo para cargas de servicio. Este valor y dirección de la carga se especifica por el fabricante.

3.14 carga de tensión especificada (STL): carga de tensión la cual puede ser soportada por el aislador cuando se prueba bajo condiciones prescritas. Este valor se especifica por el fabricante.

4 ABREVIATURAS

Las abreviaturas siguientes son usadas en esta norma:

E1, E2 Tamaño de muestra para pruebas de aceptación.MDCL Carga de flexión máxima de diseño.SCL Carga de flexión especificada.STL Carga de tensión especificada.

5 IDENTIFICACIÓNVéase desviación nacional 2 D1


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Además de los requisitos de la Norma IEC 62217, cada aislador debe marcarse con el MDCL o con la designación IEC correspondiente.

Se recomienda que cada aislador sea marcado o etiquetado por el fabricante para mostrar que ha pasado la prueba mecánica de rutina.

NOTA – Actualmente, no existe una Norma IEC que de designaciones de aisladores poliméricos tipo poste línea.

6 CONDICIONES AMBIENTALES

Las condiciones ambientales normales en las cuales los aisladores tipo poste línea son puestos en servicio se definen en la IEC 62217.

Véase nota nacional 3NN

7 TRANSPORTE, ALMACENAJE E INSTALACIÓN

Además de los requisitos de la IEC 62217 la información sobre el manejo de los aisladores poliméricos se puede encontrar en el boletín técnico de CIGRE número 184. Durante su instalación, los aisladores poliméricos pueden ser sujetos a cargas de torsión para los cuales no están diseñados.

Véase desviación nacional 3 D1 y nota nacional 4 NN

En ausencia de una especificación del fabricante, se debe evitar cargas de torsión que originen esfuerzos en el núcleo mayores que 15 MPa.

8 TOLERANCIAS

Las tolerancias que se asignan a los aisladores preferentemente son las siguientes:

a) ± (0,04 x d + 1,5) mm cuando d ≤ 300 mm;

b) ± (0,025 x d + 6) mm cuando d > 300 mm con una tolerancia máxima de ± 50 mm.

Deben ser permitidas en todas las dimensiones las tolerancias específicas para las cuales no se hayan especificado o establecido en el dibujo del aislador (siendo d la dimensión en milímetros).

La medición de distancia de fuga debe relacionarse con las dimensiones de diseño y tolerancias de acuerdo con lo que se determina en el dibujo del aislador, incluso si esta especificación es mayor que el valor original que se especifica.

Cuando se especifica una fuga mínima, la tolerancia negativa está también limitada por este valor.

En el caso de aisladores con distancia de fuga que exceda los 3 m, se permite medir una sección corta alrededor de 1 m de longitud del aislador y extrapolar.

9 CLASIFICACIÓN DE PRUEBAS

9.1 Pruebas de diseño


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Estas pruebas buscan comprobar adecuación del diseño, materiales y método de fabricación (tecnología). El diseño de un aislador polimérico tipo poste línea está definido por los siguientes elementos:

a) Materiales del núcleo, la envolvente y su método de fabricación;

b) Material de los herrajes terminales, su diseño y método de fijación (sin incluir el acoplamiento);

c) Espesor de la capa de la envolvente sobre el núcleo (incluyendo una capa intermedia cuando sea usada); y

d) Diámetro del núcleo.

Cuando ocurran cambios en el diseño, la recalificación debe llevarse a cabo de acuerdo con la tabla 1.

Cuando un aislador polimérico tipo poste línea es sometido a las pruebas de diseño, se convierte en un aislador de referencia para un diseño determinado y los resultados deben ser considerados válidos sólo para ese diseño. Este aislador de referencia probado define un diseño particular de aisladores, los cuales tienen todas las características siguientes:

a) Mismos materiales para el núcleo y envolvente y mismo método de fabricación;

b) Mismo material de los herrajes, el mismo diseño de zona de conexión y la misma geometría de interface entre la envolvente y los herrajes;

c) Igual o mayor espesor de capa mínimo de la envolvente sobre el núcleo (incluyendo una capa intermedia donde sea utilizada);

d) Igual o menor esfuerzo bajo cargas mecánicas;

e) Igual o mayor diámetro del núcleo; y

f) Parámetros equivalentes del perfil de la envolvente, véase la nota a) en la tabla 1.

9.2 Pruebas tipo

Estas pruebas son destinadas para constatar las características principales de un aislador polimérico tipo poste línea, las cuales dependen principalmente de su forma y tamaño. Las pruebas tipo deben aplicarse a los aisladores compuestos, que pertenezcan a una clase de diseño aprobada. Las pruebas tipo deben repetirse solamente cuando se cambia el tipo o material del aislador polimérico (véase capítulo 11).

9.3 Pruebas de muestreo

Las pruebas de muestreo tienen el propósito de constatar otras características de los aisladores poliméricos, incluyendo los que dependen de la calidad de fabricación y de los materiales utilizados. Estás son hechas en aisladores tomados al azar de los lotes presentados para su aceptación.


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9.4 Pruebas de rutina

Estas pruebas buscan eliminar a aisladores poliméricos tipo poste línea con defectos de fabricación. Deben ser realizados en cada aislador polimérico tipo poste línea presentado para su aceptación.

TABLA 1.-Pruebas a realizar cuando ocurran cambios en el diseñoVéase desviación nacional 4 D1

SI el diseño del aislador cambia en: ENTONCES deben repetirse las pruebas de diseño siguientes:

Pruebas de Diseño Pruebas Tipo

IEC62217

IEC61952

IEC 62217Pruebas sobre material

envolvente

IEC 62217Pruebas sobreel núcleo del

materialIEC 61952

Inte

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1 Materiales de la envolvente X Xb) X X X X

2 Perfil de la envolventea) X X X

3 Material del núcleo X X X X X

4 Diámetro del núcleo X X X X X

5Proceso de fabricación del núcleo y herrajes terminales

X X X X X

6Proceso de ensamble del núcleo y herrajes terminales

X X X

7 Proceso de fabricación de la envolvente X Xb) X X X X Xb)

8 Proceso de ensamble envolvente X Xb) X Xb)

9 Material de los herrajes terminales X X X

10Diseño de la zona de conexión de los herrajes terminales

X X X

11Diseño del acoplamiento del soporte de las terminales

X Xb)

12Diseño de la interface de núcleo, envolvente y terminales

X Xb) X Xb)

a) Las variaciones de la envolvente dentro de las tolerancias siguientes NO representan un cambio:

Inclinación: ±10 % ±15 %,Diámetro: 0 %Espesor de la base y la punta: ±15 %Espaciamiento: ±15 %Inclinación media: ± 3°Repetición de faldas: Idéntico.

b) No es necesario si se puede demostrar que el cambio no tiene ninguna influencia sobre la fuerza del núcleo ensamblado


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10 PRUEBAS DE DISEÑO

10.1 Generalidades

Estas pruebas consisten de las pruebas indicadas en la IEC 62217 como se indican en la tabla 2 siguiente y una prueba específica de carga a tiempo del núcleo ensamblado. Las pruebas de diseño son realizadas solo una vez y los resultados se registran en un informe de pruebas. Cada serie de pruebas puede ser realizada independientemente en nuevos especímenes de prueba donde sea apropiado. Los aisladores poliméricos tipo poste línea de un diseño en particular deben calificarse sólo cuando todos los aisladores o especímenes de prueba pasaron las pruebas de diseño.

Véase desviación nacional 5 D1 nota nacional 3 NN

TABLA 2.- Pruebas de diseño

Pruebas en interfaces y conexión de herrajes terminales

Pre-esfuerzo - Pre-esfuerzo termomecánico

(véase 10.2.1 y 10.3 abajo)

Pre-esfuerzo por inmersión en agua

Pruebas de comprobación

Inspección visual

Prueba de tensión al impulso de frente escarpado

Tensión de flameo en seco de referencia

Pruebas en material de la envolvente y faldones

Prueba de dureza

Envejecimiento acelerado

Pruebas de erosión y formación de caminos conductores- véase 10.2.2 abajo para especímenes


Pruebas en el material del núcleo - véase 10.2.3 abajo para especímenes

Penetración de colorante

Difusión de agua

Pruebas de carga aplicada al núcleo ensamblado

Comprobación de la carga de flexión máxima de diseño (MDCL)

Prueba de carga de tensión

10.2 Especímenes de prueba para la IEC 62217Véase desviación nacional 3 D1

10.2.1 Pruebas en interfaces y conexiones de herrajes terminales

Deben probarse tres aisladores ensamblados en la línea de producción. La longitud de aislamiento (de espaciamiento de metal a metal) debe ser al menos 15 veces el diámetro del núcleo. Ambos herrajes terminales deben ser los mismos que aquellos aisladores que forman parte de la producción. Los herrajes terminales deben ensamblarse de manera que la parte aislante de la terminal al faldón más cercano debe ser idéntica a la del aislador de la línea de producción. Si se utilizan espaciadores, anillos de unión u otras


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características en el diseño del aislador (en particular para los aisladores más largos), las muestras para esta prueba deben incluir tales aditamentos en su posición típica.

Si el fabricante sólo tiene facilidades para producir aisladores más cortos que 15 veces el diámetro del núcleo, las pruebas de diseño pueden realizarse en aisladores para las longitudes que tiene disponible, pero los resultados sólo son válidos hasta la longitud máxima probada.

10.2.2 Pruebas de erosión y formación de caminos conductores

Si se utilizan espaciadores, anillos de unión u otros aditamentos en el diseño del aislador (en particular para los aisladores más largos), las muestras para esta prueba debe incluir tales aditamentos en su posición típica.

La IEC 62217 especifica que la distancia de fuga de la muestra debe estar entre 500 mm y 800 mm. Si la inclusión de espaciadores o juntas, como se mencionó anteriormente, requiere una distancia de fuga más larga, las pruebas de diseño pueden realizarse en los aisladores de longitudes cerca de 800 mm como sea posible. Si el fabricante sólo tiene facilidades para producir aisladores con distancia de fuga más corta a 500 mm, las pruebas de diseño pueden ser realizadas en aisladores de esas longitudes que el fabricante tiene disponible, pero los resultados sólo son válidos hasta la longitud máxima probada.


10.2.3 Pruebas en el material del núcleo

Los especímenes para prueba deben ser tal como se especifica en la IEC 62217. Sin embargo si el material de la envolvente no está pegada al núcleo, entonces este debe quitarse y el núcleo remanente debe limpiarse completamente para quitar cualquier residuo de material de sellado antes de cortar y probar.

Véase desviación nacional 3 D1

10.3 Pre-esfuerzos específicos de los productos en las interfaces y conexiones en herrajes terminales, para las pruebas descritas en IEC 62217.


El pre-esfuerzo debe realizarse en 3 especímenes como se indica a continuación.

10.3.1 Pre-esfuerzo termomecánico

Los tres especímenes deben ser sujetos a una carga mecánica en dos direcciones opuestas y con los ciclos de temperatura como se describe en la figura 1. El ciclo de temperatura de 24 h debe ser realizado dos veces. Cada ciclo de temperatura de 24 h tiene 2 niveles de temperatura con una duración de al menos 8 h, uno a (50 ± 5) °C, la otra a (35 ± 5) °C. El periodo frío debe ser a una temperatura de al menos 85 °K por debajo del valor actualmente aplicado en el periodo caliente. El pre-esfuerzo puede ser realizado en aire o cualquier otro medio adecuado.

La carga aplicada a los especímenes debe corresponder a la MDCL.

La carga debe ser aplicada al aislador en la posición del conductor. La dirección inicial debe ser la apropiada para los herrajes terminales y aproximadamente perpendicular al eje del aislador en el punto de aplicación.

Cuando la carga no se aplique en el punto de aplicación normal, esta debe ser corregida para producir el mismo momento flexionante en la base del aislador correspondiente al ejercido por la MDCL.

La dirección de la carga de flexión aplicada a los especímenes debe ser invertida una vez, generalmente en la etapa de enfriamiento a través de la temperatura ambiente como se describe en la figura 1.


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NOTA - Las temperaturas y cargas en este pre-esfuerzo no están destinadas a representar las condiciones de servicio, están diseñados para producir tensiones definidas y reproducibles en las interfaces en el aislador.

Los ciclos pueden ser interrumpidos por la inversión del sentido de carga y por mantenimiento de los equipos de prueba por una duración total de 2 h. El punto de partida después de cualquier interrupción será el principio del ciclo interrumpido.

10.4 Pruebas de carga mecánica del núcleo ensamblado

10.4.1 Pruebas para la constatación de la carga de flexión máxima de diseño (MDCL)

10.4.1.1 Especímenes de prueba

Deben seleccionarse tres aisladores fabricados en la línea de producción con el uso de herrajes terminales estándar. La longitud total de los aisladores debe estar entre 15 y 18 veces el diámetro del núcleo, a menos que el fabricante no disponga de facilidades para fabricar tal longitud. En este caso, la longitud del aislador debe estar tan cerca como sea posible al intervalo de longitud prescrita.

Si no se les ha realizado la prueba de rutina, los aisladores deben examinarse visualmente y su conformidad debe comprobarse contra el dibujo aprobado. A continuación los aisladores deben someterse a la prueba de rutina de carga a la tensión de acuerdo con 13.1.

10.4.1.2 Procedimiento de prueba

El aislador debe cargarse gradualmente a 1,1 veces a la MDCL, a una temperatura de (20 ± 10) °C. Esta carga debe mantenerse durante 96 h. La carga debe aplicarse al aislador en la posición del conductor, en la dirección apropiada para los herrajes terminales, e inicialmente perpendicular al núcleo del aislador.

Después de la remoción de la carga, deben tomarse los siguientes pasos:

a) Inspeccionar visualmente la base del herraje terminal en busca de fisuras o deformaciones permanentes; y

b) Comprobar que las roscas del herraje terminal son reutilizables.

Cortar cada aislador a 90° al eje del núcleo y alrededor de 50 mm de la base del herraje terminal, y luego cortar la base del herraje terminal longitudinalmente en dos mitades en el plano de la carga de flexión previamente aplicada. Las superficies cortadas deben suavizarse mediante tela abrasiva fina (tamaño de grano 180).

a) Inspeccionar visualmente las mitades cortadas para detectar grietas y delaminación; y

b) Efectuar una prueba de penetración de tinta acorde a la norma ISO 3452 para las superficies cortadas para revelar fisuras.

Véase nota nacional 3 NNl

10.4.1.3 Criterios de aceptación

Falla bajo la carga aplicada, fisuras o deformación permanente en la base del herraje terminal, roscas no utilizables, o la presencia de fisuras o delaminación en la barra en cualquier muestra debe constituir una falla.

10.4.2 Prueba de carga a la tensión


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Deben seleccionarse tres aisladores fabricados en la línea de producción con el uso de herrajes terminales estándar.

Si no se les ha realizado la prueba de rutina, los aisladores deben ser examinados visualmente y su conformidad debe comprobarse contra el dibujo aprobado. A continuación los aisladores deben someterse a la prueba de rutina de carga a la tensión de acuerdo a 13.1.

La carga de tensión debe aplicarse en línea con el eje del núcleo del aislador, en o cerca del punto de fijación en el servicio previsto. La carga se debe incrementar gradualmente de cero a aproximadamente el 75% de la STL en un tiempo entre 30 s y 90 s hasta alcanzar la STL. Si esta se alcanza en menos de 90 s, se debe mantener la carga hasta los 90 s.


La prueba debe considerarse como aprobada si no hay evidencia de:

a) Que se suelte el ensamble del núcleo con el herraje terminal; y

b) Rotura del herraje terminal.

11 PRUEBAS TIPO

Un aislador tipo se define eléctricamente por la distancia de arqueo, distancia de fuga, inclinación del faldón, diámetro del faldón y espaciamiento del faldón.

Las pruebas eléctricas tipo deben efectuarse sólo una vez en los aisladores que cumplan las condiciones anteriores y deben realizarse con dispositivos de control de arqueo o de campo (los cuales son necesarios generalmente en aisladores poliméricos a tensiones de transmisión), si son una parte integral del prototipo del aislador.

Además, la tabla 1 muestra las características de diseño del aislador que cuando cambian, también requiere una repetición de las pruebas eléctricas tipo.

Un aislador tipo está definido mecánicamente por la:

a) SCL;

b) Material de núcleo;

c) Diámetro del núcleo;

d) Método de fijación de los herrajes terminales; y

e) Zona de acoplamiento de la base del herraje terminal.

Las pruebas mecánicas tipo deben ser efectuadas sólo una vez en los aisladores que cumplan los criterios anteriores para cada tipo.

Además, la tabla 1 muestra las características de diseño del aislador, que cuando cambian, también requiere una repetición de las pruebas mecánicas tipo.


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Si no se les ha realizado la prueba de rutina, los aisladores deben examinarse visualmente y su conformidad debe comprobarse contra el dibujo aprobado utilizando las tolerancias indicadas en el capítulo 8. A continuación los aisladores deben someterse a la prueba mecánica de rutina de acuerdo con 13.1.

11.1 Pruebas eléctricas

Las pruebas eléctricas en la tabla 3 deben efectuarse de acuerdo con 11.1.1 ó 11.1.2 (para aisladores sin accesorios de línea) o de acuerdo con la IEC 60383-2 (para aisladores con accesorios de línea) para confirmar los valores especificados. La interpolación de resultados de pruebas eléctricas puede utilizarse para los aisladores de longitud intermedia, a condición que el factor entre las distancias de arqueo de los aisladores cuyos resultados forman los puntos extremos del intervalo de interpolación es menor que o igual a 1,5. La extrapolación no está permitida.

Véase desviación nacional 3 D1

Las pruebas eléctricas deben realizarse con un aislador ya sea vertical u horizontal, en la posición más cercana en la cual se va a utilizar en servicio.

TABLA 3.- Disposición de montaje para pruebas eléctricasVéase desviación nacional 3 D1

Pruebas Disposición de montaje

Pruebas de tensión de referencia al impulso por rayo en seco Disposición de montaje estándar de un aislador tipo poste línea (11.1.1 o 11.1.2) o conjunto de aislador (IEC 60383-2) cuando se requieren pruebas de impulso de conmutación

Prueba a la frecuencia del sistema en húmedo Disposición de montaje estándar de un aislador tipo poste línea (11.1.1 o 11.1.2) o conjunto de aislador (IEC 60383-2) cuando no se requieren pruebas de impulso de conmutación

Prueba de tensión de referencia al impulso de conmutación en húmedo con Um ≥ 300 kV

Disposición de montaje estándar de un conjunto de un aislador tipo poste línea (IEC 60383-2) cuando se requieren pruebas de impulso de conmutación

11.1.1 Disposición de montaje vertical

El aislador debe montarse conforme a IEC 60383-1.Véase desviación nacional 65 D1

11.1.2 Disposición de montaje horizontal

El aislador debe montarse en una posición horizontal sobre una estructura metálica vertical puesta a tierra, típicamente fabricada de canal en U. Esta estructura metálica debe tener una anchura aproximadamente igual al diámetro de la base del aislador bajo prueba y debe tener una altura al menos igual a dos veces la longitud del aislador. El aislador debe ser colocado al menos 1 m o 1,5 veces la longitud del aislador, el que sea mayor, por encima del suelo. El aislador debe montarse en el lado plano del canal en U.

Si el aislador tiene una base inclinada integral debe montarse en ese ángulo, en lugar de horizontalmente.

La distancia que debe haber entre el aislador y cualquier otro objeto es al menos 1 m o 1,5 veces la longitud del aislador, el que sea mayor.

Un conductor horizontal no menor que 13 mm de diámetro y extendido en ambas direcciones al menos el doble de la longitud del aislador mas allá de la falda superior, debe asegurarse la fijación del aislador. Debe ser de tal longitud que el flameo no se inicie en sus puntas.


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Si el aislador tiene una abrazadera, el conductor debe colocarse en ésta.

Si el aislador no tiene una abrazadera incorporada se debe usar una abrazadera adecuada y debe sujetarse al aislador mediante medios apropiados.

Si el aislador tiene una garganta, el conductor debe colocase en la garganta superior. El conductor debe ser asegurado mediante un alambre metálico de aproximadamente 2,5 mm de diámetro enrollado alrededor del conductor por una distancia de aproximadamente el doble del diámetro de la falda superior y extendiéndose por igual a cada lado del aislador.

Para pruebas en húmedo el aislador debe ser colocado de manera que su eje esté aproximadamente perpendicular a la dirección de la lluvia.

11.2 Pruebas mecánicas

La interpolación de resultados de pruebas mecánicas puede ser utilizada para los aisladores de longitud intermedia, a condición de que el factor entre las distancias de arqueo de los aisladores cuyos resultados forman los puntos finales del rango de interpolación sea menor que o igual a 1,5. La extrapolación no está permitida.

11.2.1 Prueba de carga de falla a la flexión

Esta prueba debe realizarse a (20 ± 10) °C y se usa para determinar la carga de falla de un aislador tipo poste línea ensamblado completamente, como se muestra en el dibujo del fabricante. Ya que los aisladores poliméricos pueden presentar grandes deflexiones, el aparato que se usa para aplicar la carga debe tener suficiente carrera para asegurar la falla del aislador.

11.2.1.1 Especímenes para prueba

Deben seleccionarse tres aisladores fabricados en la línea de producción con el uso de herrajes terminales estándar.


Puede ser necesario usar pernos especiales o un arreglo especial para mantener segura la placa base al dispositivo de prueba. La carga de flexión debe ser aplicada en la dirección usual en servicio. La carga de flexión debe ser incrementada gradualmente de cero a aproximadamente el 75% de la SCL en un lapso entre 30 s y 300 s hasta que la rotura de ya sea el núcleo o los herrajes terminales ocurra. Se debe tomar precauciones para mantener la dirección de aplicación de la carga tan paralela como sea posible a la dirección inicial. La carga de falla a la flexión es la carga máxima que se mide durante la prueba.

Debe registrarse en el informe de prueba el modo de fallo


Los tres valores de carga de falla a la flexión deben ser mayores que la SCL.


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12 PRUEBAS DE ACEPTACIÓN

12.1 Reglas generales

Para las pruebas de aceptación, deben usarse dos grupos de muestra E1 y E2. Los tamaños de dichas muestras están indicados en la tabla 4. Si el lote es mayor que 10 000 aisladores, estos deben dividirse en un número óptimo de lotes que comprendan entre 2 000 y 10 000 aisladores. Los resultados de las pruebas deben evaluarse separadamente para cada lote.

Los aisladores deben seleccionarse al azar del lote que se presenta. El comprador tiene derecho para hacer la selección. Las muestras deben ser sujetas a las pruebas de aceptación aplicables.

Las pruebas de aceptación son las siguientes:

a) Verificación de dimensiones (E1 + E2);

b) Prueba de galvanizado (E1 + E2); y

c) Verificación de la SCL (E1).

En el caso del fallo de la muestra para satisfacer una prueba, el procedimiento de re-evaluación debe aplicarse como se indica en el inciso11.5.

Sólo los aisladores de la muestra E2, pueden usarse en servicio y esto solamente si la prueba de galvanizado se realiza con el método magnético.

TABLA 4.- Tamaños de muestra de acuerdo al tamaño del lote.

Tamaño del lote (N)Tamaño de la muestra

E1 E2

N ≤ 100 Sujeto al acuerdo100 < N ≤ 300 2 1

300 < N ≤ 2 000 4 32 000 < N ≤ 5 000 8 45 000 < N ≤ 10 000 12 6

12.2 Verificación de dimensiones (E1 + E2)

Deben verificarse las dimensiones dadas en el dibujo. Son válidas las tolerancias que se establecen en el dibujo. Si en los dibujos no se indican tolerancias deben usarse las indicadas en el capítulo 7.

12.3 Prueba de galvanizado (E1 + E2)

Esta prueba debe realizarse en todos los herrajes galvanizados del aislador de acuerdo con la IEC 60383-1Véase nota nacional 3 NN


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12.4 Verificación de la carga de flexión específica (E1)

12.4.1 Procedimiento de prueba

La carga de flexión debe aplicarse al aislador en la posición del conductor, en la dirección prevista en el servicio.

La carga debe incrementarse rápida pero gradualmente de 0 a aproximadamente el 75 % de la SCL y debe ser gradualmente incrementada en un tiempo entre 30 s y 90 s hasta que se alcance la SCL. Si la SCL se alcanza en menos de 90 s, se debe mantener la carga por el periodo restante de los 90 s.

Para objetos bajo prueba que tienen grandes deflexiones puede no ser posible alcanzar la carga dentro de 90 s; si esto ocurre debe anotarse el tiempo en el reporte de prueba.

Se deben tomar precauciones para mantener la dirección de aplicación de la carga tan paralela a la posición inicial como sea posible.

A efecto de obtener más información de la prueba, la carga puede incrementarse hasta que la falla del núcleo o la rotura de los herrajes terminales ocurran. Deben registrarse los valores de la carga de falla y los modos de falla.

12.4.2 Criterio de aceptación

El aislador debe considerarse como satisfactorio si la SCL puede ser mantenida durante el tiempo que se requiere.

12.5 Procedimiento de re-evaluación

Si solo un aislador o herraje terminal falla para cumplir las pruebas de aceptación la re-evaluación debe utilizarse para que se realice un nuevo tamaño de muestra igual al doble de la cantidad que originalmente se consideró para la prueba.

La re-calificación debe comprender la prueba en la cual ocurrió la falla.

Si dos o más aisladores o herrajes fallan en el cumplimiento de cualquiera de las pruebas de aceptación, o si cualquier falla ocurre durante la re-calificación, el lote completo debe considerarse como no satisfactorio con esta norma y debe retirarse por el fabricante.

13 PRUEBAS DE RUTINA

13.1 Prueba de carga a la tensión

Cada aislador debe ser sujeto a temperatura ambiente, a una carga de tensión igual que o mayor que ya sea el 50 % de la SCL o 5 kN, el que sea mayor, durante al menos 10 s. La carga de tensión debe ser aplicada entre los puntos de fijación normales.

No debe ocurrir ningún desprendimiento completo o parcial del núcleo del herraje terminal. No debe ocurrir ninguna deformación o fractura del herraje terminal.


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13.2 Inspección visual

Cada aislador debe examinarse. El montaje de los herrajes terminales en las partes aislantes debe estar de acuerdo con los dibujos. El color del aislador debe ser aproximadamente como se especifica en los dibujos. El marcado debe estar en conformidad con los requisitos de esta norma (ver capítulo 5).

No son permitidos los defectos siguientes:

a) Defectos superficiales de un área mayor de 25 mm² o de una profundidad mayor que 1 mm. (El área total defectuosa no debe exceder 0,2 % de la superficie total del aislador);

b) Fisuras en la raíz de los faldones, cercanía notable a los herrajes terminales;

c) Separación o pérdida de adhesión de la envolvente en las juntas de los herrajes metálicos (si aplica);

d) Separación o defectos de adhesión de los faldones con la capa de interfase (si aplica); y

e) Rebabas de moldeo con protuberancias mayores que 1 mm sobre la superficie de la envolvente.

FIGURA 1.- Prueba de pre-esfuerzo Termomecánico – Ciclos típicos

Dirección de la cargaCarga

Tiempo h

Tiempo h

Temperatura del aire °C


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14 BIBLIOGRAFÍASVéase desviación nacional 6 D1

[1] CIGRE 22.03 Electra 169, 1996 – Cantilever load performance of composite line post insulators.

[2] CIGRE 22.03 Electra 203, 2002 – Guide for the evaluation of composite line post insulators subjected to combined mechanical loads.

[3] IEC 60507 Artificial pollution tests on high-voltage insulators to be used on a.c. systems

[4] IEC 61467 Insulators for overhead lines with a nominal voltage above 1 000 V – AC Power arc tests.

[5] IEC 61462 Composite insulators – Hollow insulators for use in outdoor and indoor electrical equipment – Definitions, test methods, acceptance criteria and desing recommendations.

[6] IEC Guide 111 Electrical high-voltage equipment in high-voltage substations – Common recommendations for product standards.

[7] IEC 60050 (471): 2006 International Electrotechnical (IEV) – Part 471: insulators.

[8] CIGRE 22.03 Technical Brochure 184, 2001 – Composite Insulator Handling Guide.


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APÉNDICE A(Informativo)

Notas sobre las pruebas y cargas mecánicas

Este apéndice presenta algunos comentarios sobre varias de las pruebas mecánicas de esta especificación.

A.1 Pruebas de diseño

Para una familia de aisladores tipo poste línea, el esfuerzo o momento de flexión máximo de diseño (generalmente expresados en MPa o Nm respectivamente) limita las cargas de flexión. El núcleo y los herrajes terminales definen a una familia de aisladores tipo poste línea, como familia ésta puede contener aisladores de diferentes longitudes.

Los esfuerzos de flexión de diseño máximos (resultantes de la prueba para comprobar el MDCL) es el máximo esfuerzo de flexión utilizable del aislador. Para cada familia de aisladores tipo poste línea, una prueba de carga a la flexión de 96 h verifica que el núcleo puede soportar los esfuerzos máximos de flexión de diseño sin daño. Esta prueba de diseño, debe realizarse solamente una vez en un aislador de longitud representativa de cada familia de aisladores.

Además, la prueba de carga de tensión se requiere para comprobar el diseño de los herrajes terminales junto con el método de acoplamiento.

A.2 Pruebas tipo

El diámetro del núcleo, la longitud de acoplamiento del aislador y el método de sujeción de los herrajes terminales define mecánicamente a un aislador tipo poste línea. La carga de diseño máxima a la flexión (MDCL) en kN, debe asignarse a cada tipo de aislador tipo poste línea, usualmente mediante la interpolación a partir de la prueba de verificación de la MDCL de diseño. Para cada tipo de aislador tipo poste línea, la MDCL asignada es la carga en servicio limite final. Una prueba para verificar la MDCL para cada tipo de aislador tipo poste línea no está incluida en esta norma, ya que tal tipo de prueba puede no ser económicamente viable y requiere mayor tiempo.

La prueba de falla de aguante de carga a la flexión es determinada por una prueba de carga de falla a corto tiempo. Esta Norma requiere que la carga de falla a la flexión debe exceder la carga de flexión que se especifica, la cual es la resistencia soporte del aislador de corto tiempo.

La prueba de carga de falla a la flexión verifica que la barra o la base de los herrajes terminales no fallen a la carga de flexión que se especifica, aunque pueden ocurrir daños al núcleo.

A.3 Pruebas de aceptación

Una prueba de carga a la flexión de corto tiempo ha sido incluida como una prueba de aceptación para verificar la carga a la flexión que se especifica (SCL). Ésta prueba se realiza en aisladores completos, con herrajes terminales de la producción. Es simple y relativamente rápida de realizarse.


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A.4 Prueba de tensión de rutina

Una prueba de tensión de rutina se especifica en lugar de una prueba de flexión de rutina. Ésta prueba proporciona cierta verificación del proceso de acoplamiento de los herrajes terminales durante la producción y es similar a la prueba de tensión de rutina que se realiza en aisladores poliméricos tipo suspensión. Esta prueba debe usarse considerando que, a diferencia de la porcelana, los aisladores poliméricos tipo poste línea no son fabricados con materiales frágiles, y consecuentemente una prueba de flexión de rutina a cualquier nivel debajo de la MDCL podría no dar ninguna información útil.

Por contraste con los aisladores de suspensión, ésta prueba puede ser más difícil de realizar en algunos diseños de herrajes terminales y bases de soporte. Esta dificultad se hace evidente considerando que algunos diseños de herrajes terminales transmiten una carga de tensión desbalanceada en el aislador. Deben tomarse precauciones para asegurar que la carga resultante se aplica en línea con el eje del aislador.


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APÉNDICE B(Informativo)

Determinación del momento de flexión equivalente causado por cargas combinadas

B.1 Generalidades

Los aisladores tipo poste línea se clasifican de acuerdo a su carga de diseño máxima a la flexión (MDCL). En servicio la carga de flexión en un aislador horizontal puede ser la carga resultante de la combinación de una carga vertical y una carga longitudinal. Además de esta carga de flexión una carga axial (compresión o tensión) puede también estar presente. El momento flexionante corresponde a la combinación de dichas cargas, no debe exceder el momento al cual corresponde el MDCL.

Los aisladores tipo poste línea también se utilizan frecuentemente con un abrace de tensión de manera que los habilite para soportar cargas verticales mayores. El aislador tipo poste línea en esta estructura está usualmente inclinado hacia arriba por algunos grados. En este caso una carga vertical origina esfuerzos de compresión en el aislador tipo poste línea.

Los incisos siguientes dan información para calcular el momento aproximado de flexión equivalente cuando los aisladores tipo poste línea están sujetos a cargas combinadas ya sean solos o como parte de una estructura reforzada.

Se utiliza la notación siguiente:

C, T, V, L carga aplicada longitudinal, vertical, de tensión, compresión, en N.Pp carga de compresión resultante en el poste línea.Pb carga de tensión resultante en el tirante.Mc momento resultante en el poste bajo compresión.MT momento resultante en el poste bajo tensión.d distancia del punto de aplicación de la carga al eje superior del punto de soporte, en metros.E modulo longitudinal de Young (Pa) o (Nm.-2)I momento de inercia de la barra en metros, a la cuarta potencia para una barra circular solida de

diámetro D.

NOTA - Los valores del modulo de Young y para el momento de inercia (o el diámetro real) deben ser proporcionados por el fabricante.

B.2 Máximo momento de flexión admisible, Mmax

La carga a la flexión de diseño máxima de un aislador tipo poste línea induce al momento de flexión admisible, Mmax = MDCL x d. El esfuerzo máximo asociado con este momento de flexión no debe producir ningún daño al núcleo del aislador.

El esfuerzo máximo combinado es el esfuerzo resultante máximo de las cargas de flexión o compresión (tensión) aplicadas simultáneamente. En servicio las diversas combinaciones de cargas no deben producir un momento a la flexión que sea mayor que el momento de flexión inducido por el MDCL.


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B.3 Carga combinada de los aisladores tipo poste línea sin tirantes de refuerzo

La formula siguiente permite la determinación del momento en el aislador cuando se suministra para cargas únicas o combinadas. Se debe observar que la exactitud de dichas formulas dependen de la deflexión, entre más se acerque el momento a la MDCL menos exactitud se tendrá. También debe ser observado que las cargas aplicadas pueden resultar en niveles de esfuerzo que dañen los herrajes terminales o accesorios aun cuando el momento en el aislador esté en un nivel aceptable.

FIGURA B.1 - Carga combinada de los aisladores tipo poste línea sin tirantes de refuerzo

Aisladores horizontales

En servicio, el aislador puede estar sujeto a una combinación de una carga vertical (V), una carga longitudinal (L) una carga de compresión (C) o una carga de tensión (T). La carga vertical es usualmente la carga principal y algunas veces la carga única.

A - Caso compresión

La suma de las componentes de las cargas verticales (V) y longitudinales (L) aplica una carga de flexión al aislador; la carga de compresión (C) se considera como estar aplicada en la cabeza del aislador hacia su base. El momento resultante de la aplicación de dichas tres fuerzas está dado por:

Mc = [(V ¿¿2+L2)EI /C ]¿1/2 tan d (C /EI )1/2El servicio: MC no debe exceder Mmax.

B - Caso tensión

La suma de las componentes de las cargas verticales (V) y longitudinales (L) aplica una carga de flexión al aislador; la carga de tensión (T) es considerada como estar aplicada en la cabeza del aislador alejándolo de su base. El momento resultante de la aplicación de dichas tres fuerzas esta dado por:

M T=¿1/2 tanh ¿1/2En servicio: MT no debe exceder Mmáx.

Aisladores verticales

La formula anterior para el caso de compresión puede aplicarse a los aisladores verticales. Se debe tener cuidado para usar los valores de carga correctos: la carga vertical es ahora la carga de compresión C; las cargas V y L son las cargas aplicadas al aislador perpendicularmente a su eje.


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B.4 Cargas combinadas de aisladores tipo poste línea con un tirante de refuerzo

El momento inducido en un aislador tipo poste línea con tirante de refuerzo puede ser determinado mediante formulas solamente para cargas o desplazamientos muy pequeños. Ya que tales cargas pequeñas son de poco uso al determinar el momento en últimas cargas o de trabajo, estas son voluntariamente no reproducidas aquí, a fin de evitar cualquier riesgo de error al diseñar las estructuras de aislamiento con tirantes de refuerzo.

CIGRE ha publicado información sobre la aplicación de cálculos de elementos finitos con grandes desplazamientos para el diseño y determinación de la carga de estructuras de aislamiento con poste línea con tirantes de refuerzo.

La figura B.2 busca dar una referencia común cuando se definan o especifiquen cargas combinadas en aisladores tipo poste línea con tirantes de refuerzo.

Clave:

Pp carga de compresión resultante en el aislador tipo poste línea

Pb carga de tensión resultante en el aislador con tirantes de refuerzo

Figura B.2 Cargas combinadas aplicadas a aisladores reforzados


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