Ingendesa

Requerimientos ssmicos para el equipamiento elctrico en

proyectos elctricos

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proyectos elctricosWilibaldo Toro Vergara

ndice

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Introduccin

Normativa vigente

Requerimientos ssmicos

2Seminario Cigr Requerimientos ssmicos

Requerimientos ssmicosDiseo segn la ETG 1020Memorias de clculoRevisin de memorias de clculoCalificacin ssmica

Recomendaciones y Conclusiones

Introduccin

Introduccin

Lecciones aprendidas

1. Ingendesa tiene una experiencia reconocida a nivel internacional en estudios de diseos ssmicos para proyectos elctricos. La especificacin ETGI-1020 ha sido el origen de directrices ssmicas en lo que a instalaciones elctricas se refiere.

Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 3

2. Como empresa de ingeniera se realizaron visitas a distintas instalaciones de clientes para ver los efectos post-sismo. Del anlisis de los antecedentes recabados durante dichas visitas, se desprende que para no tener problemas de fallas elctricas en los equipos durante un sismo se requiere un diseo ssmico adecuado en los proyectos.

Normativa Vigente

Normativa vigente

Diseo ssmico segn Norma Tcnica de Seguridad y Calidad de Servicio

1. Edificios y estructuras e instalaciones industrialesNCh 433.of96NCh 2369.Of2003

2. Proyectos elctricos


2. Proyectos elctricosETG-1013, ETG-1015 de EndesaETG-1020 de EndesaETG-A.0.20 o ETG-A.0.21 de TranselecIEEE Std 693-1997, High Seismic Performance Level.

Diseo segn la ETG 1020


Diseo segn la ETG 1020 en Equipos Elctricos en S/E

Los equipos elctricos deben cumplir los siguientes requerimientos ssmicos:

a. Estructuras metlicas, Celdas y Anclajes (Materiales dctiles)Factor de Seguridad (FS) 1,25 (con 80 % Fluencia de los materiales)FUERZAS simultneas a considerar en el clculo:


FUERZAS simultneas a considerar en el clculo: sismo + viento

b. Equipos elctricos sobre estructuras: aisladores de porcelana en soportes y tipo bushings (Materiales frgiles)

Factor de Seguridad (FS) 2FUERZAS simultneas a considerar en el clculo: sismo + viento + tirn + cortocircuito

Memorias de clculo


Tipos de memorias de clculo

1. Memoria dinmica presenta modelacin de equipos mediante software especializados. Entrega resultados de modelacin (modos de oscilacin y la masa comprometida, desplazamientos, velocidades y aceleraciones, fuerzas y momentos) difcil de revisar, normalmente por falta de antecedentes


2. Memoria esttica presenta clculo en funcin de sumatoria de fuerzas y momentos para determinar esfuerzos en puntos crticos de los equipos elctricos fcil de revisar por la informacin requerida para su realizacin

Memorias de clculo


Ecuaciones de memoria de clculo esttica

1. Clculo esttico en porcelanas

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

ccCOCI

VerticalSHorizontalS

daNreaesinF

daNd

LIF

daNWg

AFdaNW

g

AkF

2

..

Pr8,0.3.1

02,0.2.1

6,0....2,1.1.1

=

=

==


Donde,K: factor de estructura (1,5 si el conjunto estructura-equipo no es rgido (frecuencia < 30 Hz))A/g: valor obtenido de curva de espectro de respuestaW: peso del equipoIcc: corriente de cortocircuito [kApeak]L: largo del conductor del equipo que se encuentra en fase paralelad: separacin entre fases

[ ]

teSolicisistente

TirnTirn

Viento

MM

kVEquiposdaNFkVEquiposdaNF

daNreaesinF

tanRe 2

245][175....245][100.4.1

Pr8,0.3.1

>>=>=

=

Memorias de clculo


Casos particulares

1. El caso ms desfavorable en SS/EE con aceleracin basal de 0,5 g a nivel del suelo

Si fn y son desconocidos se considera porcelana con =2% A/g aceleracin del C.G. de 1,37g obtenido del espectro de respuesta ssmica de la ETG-1020

[ ]daNWFWFWg

AkF HorizontalSHorizontalSHorizontalS === 46,237,15,12,12,1 ...


2. Caso particular: se indica en ET de transformador de poder que la aceleracin en la tapa de ste, corresponde a la aceleracin basal para el bushing:

Ejemplo Transformador aceleracin en la tapa:10 MVA 0,5 g100 MVA 0,79 g400 MVA 1.2 g

[ ]daNWFWFWg

kF HorizontalSHorizontalSHorizontalS === 46,237,15,12,12,1 ...

Revisin de memorias de clculo


Memoria de clculo para cumplimiento ssmico equipos elctricos

Documentacin a presentar por el fabricante (contratista) para revisin:

1. Memoria de clculo esttica del contratista (fbrica), que debe incluir:

a. Protocolos de pruebas de ruptura de porcelanas (mnimo 3 unid) -2 momento de ruptura [kNm]

b. Planos en corte acotados de las porcelanas (con sus tolerancias)


b. Planos en corte acotados de las porcelanas (con sus tolerancias) para verificar tasa de trabajo de la porcelana

c. Considerando Fuerzas de Sismo + Viento + Tirn + Cortocircuito, se re-calcula memoria esttica en // existe FS 2 en porcelanas

2. Memoria de clculo dinmica alternativa, acompaada de memoria de clculo esttica

Revisin de memorias de clculo


Memoria de clculo para cumplimiento ssmico equipos elctricos (cont.)

Informacin recibida del Contratista / Fabricante (Problemas comunes):

1. Memorias de clculo que no corresponden al equipo bajo revisin

2. Falta de informacin tcnica de respaldo, generalmenteNo presentan planos en corte de las porcelanas con dimensiones


No presentan planos en corte de las porcelanas con dimensionesNo Presenta protocolos de pruebas de ruptura de las porcelanas

Lo anterior atrasos en los proyectos

Calificacin ssmica


Etapas del Proceso de Calificacin Ssmica

Consiste en un proceso que permite formalizar que un equipo cumple con la norma ssmica. Este proceso consta principalmente de las siguientes etapas:

1. Presentacin de memoria de clculo esttica del equipo bajo estudio (dinmica en casos especiales). Si existen dudas respecto a respuesta del equipo frente a un sismo se solicita prueba en mesa vibratoria


del equipo frente a un sismo se solicita prueba en mesa vibratoria (Principalmente equipos de patio).

2. Pruebas elctricas al equipo bajo anlisis

3. Pruebas ssmicas en mesa vibratoria al equipo de acuerdo a lo especificado

a. Multifrecuenciab. Frecuencia fija

Obtencin de esfuerzos ssmicos en porcelanas (Strain gauge)

Calificacin ssmica


Etapas del Proceso de Calificacin Ssmica (cont.)

4. Pruebas elctricas al equipo bajo anlisis para chequear su funcionamiento despus de las pruebas ssmicas

5. Diseo final considerando los resultados de esfuerzos medidos en el equipo en la mesa vibratoria + los esfuerzos (viento, tirn y cortocircuito)


equipo en la mesa vibratoria + los esfuerzos (viento, tirn y cortocircuito)

Calificacin ssmica


Etapas del Proceso de Calificacin Ssmica (cont.)

Advertencias o consideraciones a tener en cuenta en equipos calificados ssmicamente

1. Los equipos presentados en las ofertas tcnicas como calificados ssmicamente deben ser presentados con todos los documentos con que se calific (memoria de clculo esttica con su informacin tcnica de


respaldo)

2. Verificar que el modelo presentado en la oferta corresponde con el ya calificado

3. Report de ruptura de las porcelanas con momento de ruptura al bendingmayor o igual a la calificada

4. Revisar si se inspeccion el proceso de calificacin ssmica completa

Diseo elctrico en S/E

Recomendaciones

Elementos crticos en el proyecto a analizar para evitar problemas ssmicos

1. Uniones entre equipos que no sean rgidas por

a. Mal diseo de proyectob. Mala inspeccin tcnica en obra (ITO)c. Se recomienda instalar uniones con: de expansin, espiral, de longitud y

flexibilidad adecuada + inspeccin (ITO) seguir recomendaciones de IEEE693 2005


IEEE693 2005

2. Anclajes

a. Pernos no adecuados (corte y traccin)b. Se recomienda realizar un clculo ssmico esttico para determinarlosc. Indicar en los planos las caractersticas de los pernos aprobados por

memoria de clculo para el equipo


Recomendaciones

Elementos crticos en el proyecto a analizar para evitar problemas ssmicos(cont.)

3. Bushings y porcelanasTasas de trabajo sean las adecuadas FS 2Se requiere memoria de clculo ssmica revisada por el dueo

4. EstructurasCon frecuencia fundamental del conjunto estructura-equipo > 30 Hz


Se requiere diseo adecuado (memoria de clculo de respaldo)

5. FundacionesDiseo adecuado considerando la interaccin de todo el conjunto (equipo, estructura y fundacin)


Recomendaciones

Lo que se debe hacer para comprar un equipo que cumpla ssmicamente

1. En contratos se debe realizar una ET con la exigencia ssmica adecuada (segn ETGs vigentes)

2. Se debe exigir la entrega de memoria de clculo esttica y planos, como ya se indic anteriormente


3. El dueo debe revisar la memorias y verificar que corresponde al equipo propio, que existe respaldo del momento de ruptura de las porcelanas

4. Cotizar la prueba en mesa vibratoria como opcional, en caso de requerirse dependiendo del resultado de la memoria de clculo esttica el dueo tiene la opcin de requerirla.


Recomendaciones

Lo que se debe hacer para comprar un equipo que cumpla ssmicamente (cont.)

5. El Factor de seguridad (FS) debe ser segn lo requerido Estructuras (materiales dctiles), FS 1,25 Porcelanas (materiales frgiles), FS 2

6. Realizar un diseo adecuado en el proyecto de


6. Realizar un diseo adecuado en el proyecto de Equipos, considerando una flexibilidad adecuada en uniones entre equipos Estructuras Fundaciones

7. Realizar una buena inspeccin tcnica de obra (ITO)


Recomendaciones

Se propone

1. Estudiar cmo se comportaron los equipos elctricos del sistema elctrico frente al sismo 27 de Febrero de 2010 (actualmente existe un comit de la CIGR que lo est estudiando)

a. Se est revisando si los equipos fallados cumplan alguna exigencia ssmica (si estaban calificados ssmicamente, si tenan memorias de


clculo, etc.)b. La idea es estandarizar tipo de daos proponer soluciones para

enfrentar futuros sismos.

2. Posibles medidas a tomar

a. Verificar el diseo ssmico de los equipos, estructuras y fundaciones (considerando las ETGs vigentes)

b. Mejorar la ITO


Recomendaciones

Conclusiones

1. Para evitar problemas post-sismo se debe realizar un buen diseo y buena inspeccin en obra

Una buena ET ssmica (buena referencia) Una buena revisin de Ingeniera (clculos ssmicos) Un buen diseo del proyecto Una buena inspeccin en obra


2. Del estudio del comportamiento de los equipos durante el sismo surge la siguiente pregunta:

Se requiere aumentar las exigencias ssmicas?

Como Empresa de Ingeniera de acuerdo a nuestra experiencia creemos que si se realiza un buen diseo del proyecto elctrico, no es necesario aumentar las exigencias ssmicas.

FIN

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