Tesis

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE POSTGRADO

PROGRAMA DE POSTGRADO EN GERENCIA DE MANTENIMIENTO

DETERMINACION DEL IMPACTO DE VARIABLES DE ENTORNO EN LA CONFIABILIDAD DEL SISTEMA DE LINEAS DE TRANSMISION

Trabajo de Grado presentado ante la Ilustre Universidad del Zulia

para optar al Grado Académico de

MAGÍSTER SCIENTIARIUN EN GERENCIA DE MANTENIMIENTO

Autor: Ing. NESTOR A. TABORDA R. Tutor: Ing. Omar Ruiz

Maracaibo, Junio de 2005

APROBACIÓN

Este jurado aprueba el Trabajo de Grado titulado Determinación del Impacto de Variables de Entorno en la Confiabilidad del Sistema de Líneas de Transmisión que Nestor A. Taborda R., C.I.: 7.632.443 presenta ante el Consejo Técnico de la División de Postgrado de la Facultad de Ingeniería en cumplimiento del Articulo 51, Parágrafo 51.6 de la Sección Segunda del Reglamento de Estudios para Graduados de la Universidad del Zulia, como requisito para optar al Grado Académico de

MAGÍSTER SCIENTIARUM EN GERENCIA DE MANTENIMIENTO

________________________ Coordinador del Jurado

Ana Irene Rivas C. I.: 4.152.755

_______________________ ______________________ Omar Ruiz Alberto Perozo C. I.: 3.997.966 C. I.: 3.118.734

________________________ Director de la División de Postgrado

Carlos Rincón Cohen

Maracaibo, Junio de 2005

Taborda R., Nestor A. Determinación del Impacto de Variables de Entorno en la Confiabilidad del Sistema de Líneas de Transmisión. (2005), Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Tutor: Prof. Omar Ruiz.

RESUMEN

C.V.G. EDELCA es la empresa más importante de Generación y Transmisión de energía eléctrica en Venezuela. EDELCA suministra el 80 % del consumo de energía eléctrica a nivel nacional, para lo cual, entre otros elementos, emplea un sistema de transmisión de aproximadamente 5000 Km. de líneas. En EDELCA, por lineamientos de la alta gerencia y de partes interesadas se invierten grandes esfuerzos y recursos para alcanzar niveles elevados de disponibilidad y por tanto de confiabilidad. La determinación de la confiabilidad y de los riesgos relativos a que esta expuesto el sistema, requiere la caracterización de los diversos componentes en cuanto a su criticidad se refiere, para lo cual resulta útil técnicas como el Análisis del Modo de Fallas y Efectos. Luego se profundiza en la determinación de las variables de entorno que potencialmente inciden en las fallas de los componentes críticos. Para la variable de entorno que presenta significancia estadística, usando el modelo de regresión de Cox, se modeló la función de confiabilidad y la función de riesgo relativo: Entre los resultados que más destacan están la identificación del conductor de potencia como elemento más crítico del sistema de transmisión, y la identificación de la humedad como única variable de entorno de significación estadística que incide en la confiabilidad y el riesgo relativo de falla. Palabras Clave: Confiabilidad, Conductor de Potencia, Variable de Entorno, Análisis de Modos de Falla y Efectos, Modelo de Riesgo Proporcional. E-mail del autor: [email protected]

Taborda R., Nestor Alfonso. Determination of the Impact of Environmental Variables on the Transmission Lines System Reliability. (2005), Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Tutor: Prof. Omar Ruiz.

ABSTRACT

C.V.G. EDELCA is the most important electric company in generation and transmission of electric power in Venezuela, supplying the 80 % of the energy requirements of the country. More than 5000 Km of power lines are needed in order to satisfy this important demand of electric power. At EDELCA, in order to fulfill the management statements, a lot of resources and efforts are invested to keep high rates of availability and reliability. The evaluation of reliability and the relative risk, in which the system is exposed, requires the ranking of components depending on its critical levels in the system; techniques such as Failure Modes and Effects Analysis are very useful. The next step is to obtain the environmental factors (variables) that are of mayor impact on the critical components. For the statistical variable of significance, using the Cox’s Proportional Hazard Model, data was fitted, and the reliability and relative functions were modeled. Remarkable results are: the identification of the power conductor as the most critical component of the Transmission System, and the identification of humidity as unique variable of statistical significance impacting on the reliability and the relative risk of failure. Keywords: Reliability, Power Conductor, Environmental Factors, Failure Mode and Effect Analysis, Proportional Hazard Model. Author’s e-mail: [email protected]

DEDICATORIA

A la memoria de mi amado, querido e inolvidable padre Esteban Enrrique Taborda, por haber sido un padre ejemplar y llenarme de mucho amor y sabiduría; siempre fue digno ejemplo a seguir enseñándome un poder divino para demostrar que sí se puede lograr todo lo que uno se proponga, con fe y humildad nada te detiene, nada es imposible. Gracias papi por tu presencia en todo momento de mi vida y sé que algún día nos volveremos a encontrar. Mami: es un honor hacer referencia a ti en esta misiva, te dedico mami Isola, por tu inteligencia, dedicación, paciencia, amor y consejos sabios en momentos en donde más los necesité, proporcionándome palabras de aliento oportunas. Un abrazo mami y mi bendición. Especialmente a mi esposa Nodalis, por todo el esfuerzo, comprensión y dedicación mientras estudiaba. Disculpa por mi ausencia parcial, por eso negrita querida te dedico con mucha vehemencia este trabajo que también es tu triunfo. A lo más sublime hoy día, lo más tierno e inspirador de mis musas y fuerza interna, sí, a ustedes mis hermosos hijos: Diego Alejandro, por tu ternura y cariño expresado con tus brazos abiertos siempre que me ves llegar a casa de nuevo. Sueño en verte todo un profesional, hijo; a ti, Nestor Esteban, por tu inteligencia, agilidad mental, por tu seguridad, personalidad centrada en ti, sé que vas a llegar muy lejos profesionalmente. Discúlpame por todo ese tiempo que te quité para poder estudiar. Gracias mis hijos. Así mismo, dedico a mis sobrinos Jhoanny, Paúl, Albert, Alfonso y Ángeles María, para que a pesar de todos los tropiezos, nunca se den por vencido, y que este trabajo sirva de testimonio en el tiempo como muestra de mi gran deseo por su superación personal y profesional.

AGRADECIMIENTOS

Al Todo Poderoso y Celestial, por llenarme de fortaleza, ánimo, entendimiento, sabiduría, humildad y vida para poder materializar este trabajo. A la empresa C.V.G. EDELCA, por brindarme la oportunidad de superarme profesionalmente, la cual ha sembrado en mí durante 14 años un sentido de pertenencia tan alto, que ya la siento como mi hogar, y su energía corre por mis venas y mi corazón. Es por eso que le devuelvo con creces seguir escribiéndole Gaita, para inspirar las musas del género más sublime de la música en el Zulia. Al Dpto. de Recursos Humanos de EDELCA, por su dedicación y esfuerzo para seguir formándome en esta gran Familia Edelquiana; especialmente a las Licenciadas Angelina Vivas, Isabel García y Maribel Amparan, por motivarme a la iniciación de los estudios de cuarto nivel. A L.U.Z. y a La División de Postgrado de Ingeniería, por brindarme la oportunidad de seguir creciendo profesionalmente. Especialmente al profesor Omar Ruiz, por su dedicación personal e incondicional, siempre dispuesto a impulsarme en los momentos más difíciles de este estudio. ¡Gracias, mil gracias Profesor, amigo y hermano! por todo tu tiempo y esfuerzo dedicado en tu cubículo público. ¡Por siempre más que profesor, maestro! También a los profesores Alberto Perozo y Ana Irene, por su confianza, colaboración para la culminación de este trabajo. A todos los compañeros de trabajo en el Dpto. de Mantenimiento y Transmisión Occidente, especialmente al Ing. Ciro Benavides, por su colaboración en la etapa de anteproyecto; a la Ing. Zoraneth Gómez, mi colaboradora incondicional, por su valiosa ayuda, y paciencia ante tantas correcciones. A todo el equipo de Linieros de Occidente, por su disposición a la recolección de datos de campo y aportes en la investigación. Así mismo, a mis quasi-colegas Jorge Thomas y Luis Aparicio, por haber llevado juntos este proceso de aprendizaje, dentro de estos modelos emergentes, necesarios para gerenciar el futuro. A mis hermanos Abraham Enrrique, Nólida Ester y Ana Cristina, por creer siempre en mis proyectos y capacidad de hacerlos posible. A mi tía Isabel e Isbelia, gracias una vez más por su apoyo incondicional cuando más lo necesité. A todos aquellos que colaboraron con mi tesis y apoyo para el desarrollo de la misma.

GRACIAS PARA SIEMPRE… Nestor Taborda.

TABLA DE CONTENIDO

Página

3 RESUMEN………………………………………………………………………………………………….. 4 ABSTRACT………………………………………………………………………………………………….

DEDICATORIA…………………………………………………………………………………….…….. AGRADECIMIENTO………………………………………………………………………………..…. TABLA DE CONTENIDO………………………………………………………………………..…… LISTA DE TABLAS……………………………………………………………………………………… LISTA DE FIGURAS…………………………………………………………………………..….…… INTRODUCCION………………………………………………………………………………………… CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA…………………….……..……….. 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………..………… 1.2. OBJETIVOS GENERALES…………………………………………………………. 1.3. OBJETIVOS ESPECIFICOS………………………………………………………. 1.4. DELIMITACION……………………………………………………………..………… 1.5. ALCANCE…………………………………………………………………………………. CAPÍTULO II: MARCO TEORICO…………………………………………….………………… 2.1. DESCRIPCIÓN DE LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN………………..

2.2. FACTORES QUE AFECTAN EL PERIODO DE VIDA ÚTIL DE LOS CONDUCTORES DE POTENCIA ……………………………………………………...

2.3. ANÁLISIS DEL MODO DE FALLAS Y EFECTOS (AMFE)………….. 2.4. MODELO DE RIESGO PROPORCIONAL (COX) APLICADO A LA ESTIMACIÓN DE LA VIDA ÚTIL DEL CONDUCTOR DE POTENCIA…

CAPÍTULO III: MARCO METODOLOGICO……………………………………….……….. 3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN………………………………………………….……. 3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN…………………………………………….. 3.3. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS……………………………….

3.4. POBLACIÓN Y MUESTRA………………………………………………………….. 3.5. FASES DEL ESTUDIO…………………………………………………………….….

CAPÍTULO IV: RESULTADOS………………………………………………………………….… 4.1. ANÁLISIS DEL MODO DE FALLAS Y EFECTOS (AMFE)………….. 4.2. REGISTROS DE FALLA Y MEDICIÓN DE VARIABLES DE ENTORNO………………………………………………………………………………………. 4.3. RESULTADOS DEL MODELO DE RIESGO PROPORCIONAL……. CONCLUSIONES……………………………………………………………………………………….. RECOMENDACIONES……………………………………………………………………………….. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………………………………..

5
6
7 8

9 10

12 13 15 15 16 16

18 19

30

46

55 59 60 61 61 63 64 68 69

74

76 87 89 90

LISTA DE TABLAS

Tabla Página

Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea Horqueta - Arenosa 765 Kv…………………………………………………….......

20

Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea Arenosa - Yaracuy 765 Kv……………………………………….…………………….

22

Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea Yaracuy - Tablazo III 400 Kv……….…………………………………………………

24

Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea Tablazo - Cuatricentenario N° 1 (Tramo Cruce del Lago)………..….

26

Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea
5 Tablazo - Cuatricentenario N° 2 (Tramo Cruce del Lago)……………. 27 Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea 6 Tablazo - Cuatricentenario N° 1 y 2 (Tramo N° 1 Tierra Firme)…. 7 Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea Tablazo - Cuatricentenario N° 1 y 2 (Tramo N° 2 Tierra Firme)….
28

Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea Cuatricentenario - Cuestecita 230 Kv…………………………………………….

30

Factores que intervienen en el Conductor de Potencia………………... 31
9
1

2

3

4

7

8

0 Coeficientes de frecuencia y probabilidades de modo de falla…….. 52
1 Índice de gravedad: evaluación de la falla y su consecuencia para el cliente………………………………………………………………………………….
11

53 Ponderación del índice de no detección respecto al cliente…………. 2 54
1 Definición del sistema, análisis de las fallas y controles actuales para la elaboración del AMFE………………………………………………………….
3

Ponderación del índice de no detección respecto al cliente…………. 4 Análisis del Modo de Falla y Efectos para el Sistema de Líneas de Transmisión Occidente de CVG EDELCA………………………………………..

15

16 Eventos de fallas y variables de entorno………………………………………. Medias de las covariables………………………………………………………………. 17

18 Resumen del Proceso de Casos…………………………………………………….. Pruebas Idoneidad del Modelo………………………………………………………. 19 Pruebas Idoneidad del Modelo. Estadístico Chi-Cuadrado……………. 20

21 Variables en la ecuación…………………………………………..……………….…… Variables en la ecuación modelo tipificado…………………………………... 22

23 Matriz de Correlación entre coeficientes de regresión…………….……. Función de Supervivencia………………………………………………………………. 24 Matriz de correlación entre coeficientes de regresión………………….. 25

2

1
70 72 1
73 74 76 80 80 81 82 83

84 84 85

LISTA DE FIGURAS

Figura Página

Línea La Horqueta – La Arenosa 765 Kv……………………….………....... 19 1 Línea La Arenosa - Yaracuy 765 Kv....…………………….……………………. 21

23 25

2 Línea Yaracuy – El Tablazo III 400 Kv.…….……………………………………

Líneas Tablazo-Cuatricentenario I y II 400 Kv...……………………….… 29 Línea Cuatricentenario - Cuestecita 230 Kv………………………………….

45
Corrosión en Conductor de Potencia………………………………………….…. 6 6
8 Rotura de Conductor de Potencia por Corrosión………………………….. Elemento Separador de los Conductores de Potencia...……………….

39 38

Efecto de Vibración por acción del Elemento Separador……..……...
9
3

7
8
Equipo Grabador de Vibración……………………………………………………….. 39 0
1 Amortiguador en el Conductor de potencia.…………………………………. 1
2 40

Mapa Isoceráunico de Venezuela……………………………………………….….
11 42
Formas de Incidencia de Descargas Atmosféricas sobre 3
1 el Conductor de Potencia.………………………………………………………………. 44 Incidencia de Descarga Atmosférica en el Conductor de 4 1 Potencia………………………………………………………………………..……………….. Incendio Forestal en Línea de Transmisión………..……………………….. 15 Documento básico de AMFE…………………………….……………………………. 16
33

44 45 48

10 IInnttrroodduucccciióónn

INTRODUCCION

Los sistemas de transmisión de energía eléctrica son el medio de conexión

entre los consumidores y los centros de generación, estos sistemas permiten

el intercambio de energía eléctrica a lo largo de la geografía nacional. El

Sistema Interconectado Nacional está conformado por los sistemas de

transmisión de las empresas eléctricas Cadafe, Electricidad de Caracas,

Enelven y CVG Edelca, que operan a niveles de tensión igual o superior a 230

kV y dada su extensión posee un ámbito de carácter nacional. La operación

conjunta se regula a través de un despacho central que mantiene

comunicación permanente con los despachos de carga de las empresas

miembros del S.I.N.

La operación del S.I.N. es coordinada a través de la Oficina de Operación de

Sistemas Interconectados (OPSIS) desde el Despacho Central de Carga,

quien es la máxima autoridad en lo referente a este concepto y trabaja de

manera conjunta con los Centros de Control y Despachos Regionales de cada

una de las empresas que conforman el S.I.N.

La exportación de energía hacia la zona occidental se realiza desde la

subestación Yaracuy 765/400/230 KV, por medio de tres líneas a 400 KV

hasta la subestación El Tablazo; una línea doble terna a 230 KV hasta la

subestación El Tablazo, pasando por la subestación Las Morochas II y dos

líneas a 230 KV desde la subestación Yaracuy hasta las subestaciones

Barquisimeto (Enelbar) y Cabudare.

Para el suministro de energía a Enelven y a la República de Colombia, la red

troncal de EDELCA atraviesa el Lago de Maracaibo mediante dos circuitos a

400 KV desde la subestación El Tablazo hasta la zona occidental del Lago

(Subestación Cuatricentenario a 400/230 KV).

11 IInnttrroodduucccciióónn

En vista de la importancia nacional e internacional, que para EDELCA

representa la transmisión de energía en el occidente del país, se ha dado

origen a la elaboración de un estudio que asegure la disponibilidad del

sistema eléctrico.

En función de satisfacer esta necesidad surge la idea de analizar uno de los

factores de los cuales depende la disponibilidad del sistema eléctrico y la

confiabilidad, a través del estudio de modelos que incluyan además del

tiempo como variable, evaluar otras variables del medio ambiente.

En el presente trabajo se estudia el Sistema de Transmisión Eléctrico de

EDELCA en el Occidente del país. En primer lugar se consideran los distintos

subsistemas que lo conforman y por medio de la aplicación de metodologías

denominadas Análisis de Modos de Fallas y Efectos (AMFE) se determina los

componentes críticos; el conductor de potencia resultó ser el componente

más crítico, seguido en orden de importancia por el componente estructura

metálica.

Sobre esta base se procedió a identificar y recopilar data e información

durante los años 2001 hasta 2004, sobre las variables consideradas como

potencialmente influyentes en las fallas del conductor y por ende a

considerar en el cálculo de la función de la confiabilidad y el riesgo relativo.

La data recopilada fue utilizada para estimar el Modelo de Regresión de Cox

y se encontró que solamente la variable de entorno humedad tiene

significancia estadística; finalmente para la variable humedad se calculó la

función de confiabilidad y la función de riesgo relativo. Esta última permite

evaluar el nivel de riesgo por incremento unitario de la variable de entorno

humedad.

CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. Planteamiento del Problema.

1.2. Objetivo General.

1.3. Objetivos Específicos.

1.4. Delimitación.

1.5. Alcance.

CCaappííttuulloo II:: PPllaanntteeaammiieennttoo ddeell PPrroobblleemmaa

13

CAPÍTULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. Planteamiento del Problema.

Las líneas de transmisión y las subestaciones representan los principales

componentes de un sistema o red de transmisión. Una red se caracteriza por

poseer diferentes niveles de voltaje de operación. Esta diversidad técnica

necesaria permite que el intercambio se dé en condiciones que minimicen las

pérdidas de energía, para de esta forma lograr el uso eficiente de la misma

por parte de todos los integrantes del sistema eléctrico (consumidores y

generadores).

Venezuela es uno de los pocos países en el mundo que posee un gran

potencial de energía hidroeléctrica concentrado en una localización

geográfica muy particular. Esto generó la construcción de grandes plantas de

generación como Guri, Macagua, Caruachi y Tocoma situadas en la región de

Guayana, al sur del país, mientras los grandes centros de carga están

ubicados en la región norte-costera de Venezuela.

Esta particular condición ha obligado a desarrollar sistemas de transmisión

troncales capaces de transportar grandes bloques de energía a largas

distancias y en niveles de voltaje muy elevados, utilizando subestaciones y

líneas de alta y extra alta tensión. Este sistema que permite exportar la

energía hidroeléctrica generada en Guayana al resto del país y países

vecinos, se logra por el sistema de transmisión en 765, 400 y 230 KV. Estos

sistemas, por sus características, demandan requerimientos muy especiales

para su planificación, diseño, construcción, operación y mantenimiento.


14

El Sistema de Transmisión Troncal de CVG EDELCA, el cual suministra el 80

% de la energía eléctrica al país, constituye una red con una longitud total de

más de 5.000 Km. de líneas y 12.300 estructuras de diversos tipos,

presentes de norte a sur de la geografía nacional.

Una línea de transmisión está compuesta por diferentes elementos los

cuales, a manera general, se pueden agrupar en conductor, aislamiento,

sistema de puesta tierra y estructura metálica. Dichos elementos deben

mantenerse en condiciones adecuadas de operación para lograr el flujo

continuo de energía eléctrica.

En el Sistema de Occidente uno de los elementos que ha presentado mayor

número de fallas que han afectado la continuidad operacional de la red

eléctrica es el conductor de potencia. El conductor de potencia está sometido

a características muy particulares dependiendo de la ubicación geográfica de

la línea a la cual corresponde. En este sentido, en el sistema occidente el

contexto geográfico en el que se encuentran las líneas incluye ambientes

montañosos, áridos y costeros-lacustres, lo cual hace al conductor de

potencia vulnerable a la acción de variables externas como la corrosión,

viento, lluvia, humedad, incendios, descargas atmosféricas, vibración,

contaminación (ocasionada por la presencia de polvo, desechos fecales de

aves y la exposición a la intemperie), entre otras, produciendo su deterioro

continuo y creciente. Esta situación promueve la ejecución de acciones de

mantenimiento continuas sobre el conductor de potencia, las cuales

consumen una gran cantidad de tiempo y de recursos. Si estas acciones no

se hicieran o se hicieran ineficazmente, la línea fallaría interrumpiendo la

transmisión de energía eléctrica en todo el occidente del país y norte de

Colombia ocasionando primero, pérdidas económicas y mala imagen por


15

incumplimiento en la entrega de energía a los clientes y segundo, pérdidas

económicas indirectas a las empresas públicas y privadas afectadas.

Por lo tanto, consciente del valor estratégico, el valor operacional y el

compromiso que representa transmitir energía eléctrica, es necesario

determinar el grado en que las variables de entorno impactan la confiabilidad

del conductor de potencia de las líneas de transmisión occidente de CVG

EDELCA con la finalidad de sentar las bases para el establecimiento de

políticas de mantenimiento que tomen en cuenta la confiabilidad de los

elementos de las líneas de transmisión.

1.2. Objetivo General.

Determinar el grado en que las variables de entorno impactan la confiabilidad

del conductor de potencia de las líneas de transmisión occidente.

1.3. Objetivos Específicos.

1. Analizar las fallas que afectan el conductor de potencia de las líneas

de transmisión occidente y las consecuencias que generan sobre el

mismo mediante el Análisis del Modo de Fallas y Efectos.

2. Identificar las variables que inciden en forma directa sobre el

conductor de potencia de las líneas de transmisión occidente.

3. Establecer el rango de criticidad de las variables definidas, con el

propósito de conocer los datos de entrada del Modelo de Riesgo

Proporcional.


16

4. Recolectar información para la conformación de una base de datos

que permita establecer cronológicamente información sobre las

variables que intervienen en la confiabilidad del conductor de potencia

y definir la función de densidad de confiabilidad para los elementos de

dicho sistema.

5. Ajustar e interpretar el Modelo de Riesgo Proporcional a la data

conformada para determinar el impacto de las variables sobre el

elemento estudiado.

1.4. Delimitación.

El desarrollo de este trabajo se realizó en el ámbito del Departamento de

Mantenimiento de Transmisión Occidente, ubicado en la Subestación

Cuatricentenario en Maracaibo – Estado Zulia. Para este fin se dispuso de un

período de veinticuatro semanas, con la finalidad de cumplir cabalmente los

objetivos descritos.

1.5. Alcance.

La investigación abarca el estudio de confiabilidad para el conductor de

potencia de las líneas de transmisión occidente, analizando el grado de

incidencia de factores como la contaminación, la corrosión, la vibración, las

descargas atmosféricas, la humedad y otros, que afectan directamente la

vida útil de este elemento constitutivo de las líneas de transmisión.


17

Igualmente el estudio contempla la conformación de una base de datos que

pueda ser comparada con registros tomados en el futuro y el ajuste e

interpretación del Modelo de Riesgo Proporcional o Modelo de Cox a la data

conformada.

CAPÍTULO II MARCO TEORICO

2.1. Descripción de las Líneas de

Transmisión Occidente.

2.2. Factores que afectan el periodo de

vida útil de los conductores de

potencia de las líneas de

transmisión.

2.2.1. Descripción de los

factores que afectan la

vida útil del conductor de

potencia.

2.3. Análisis del Modo de Fallas y

Efectos (AMFE).

2.3.1. Objetivos del AMFE.

2.3.2. Elaboración de un AMFE.

2.4. Modelo de Riesgo Proporcional

aplicado a la estimación de la vida

útil del conductor de potencia.

CCaappííttuulloo IIII:: MMaarrccoo TTeeóórriiccoo

19

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

2.1. Descripción de las Líneas de Transmisión de Occidente.

2.1.1. Línea La Horqueta – La Arenosa

Esta línea parte desde la S/E Horqueta ubicada en Villa de Cura, Estado

Aragua; con una trayectoria comprendida por los Estados Aragua y

Carabobo, terminando su recorrido en la S/E La Arenosa ubicada en

Tocuyito, sector Barrerita, Estado Carabobo.

Figura 1. Línea La Horqueta – La Arenosa 765 Kv

La línea de transmisión Horqueta – Arenosa se instaló en el año 1990 y

posee una longitud aproximada de 65 Km.; el nivel de tensión al cual opera

es de 765 Kv y su capacidad térmica normal y de emergencia es de 5189 y

6652 MVA respectivamente.


20

La Línea esta conformada por un solo circuito de cuatro conductores de

ara el soporte tanto del conductor de potencia como de los cables de

os valores de los parámetros de la línea como la resistencia, reactancia y

Tabla 1. Valores de Resistencia, Reactancia y Suceptancia de la Línea

potencia por fase de tipo 1300 MCM (ACAR) 18/19, con una altura mínima de

13,2 m y dos cables de guarda de tipo ALUMOWELD 7 # 8.

P

guarda, junto con todos los elementos que componen una línea de

transmisión; la línea Horqueta-Arenosa emplea 143 torres de diferentes

estructuras metálicas la A60/TT, S/480, A/30, entre otras.

L

suceptancia propia, están sometidos a una base de 100 MVA, y son los

siguientes:

Horqueta-Arenosa 765 Kv

Por Unidad

Por Unidad

Resistencia Propia 0,3132 20,3580 0,0035 0,0147 0,9555 0,0002

eactancia Propia 1,0266 6,6729 0,0114 0,3418 22,2170 0,0038

S ceptancia Propia 3,367E-06 2,188E-04 1,2807 4,8819E-06 3,1732E-04 1,8571

Secuencia Cero Secuencia Positiva y Negativa

R

u

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm

Mho

Ohm

Mh


21

2.1.2. Línea La Arenosa – Yaracuy

sta línea parte desde la S/E La Arenosa ubicada en Tocuyito, sector

a Línea esta conformada por un solo circuito de cuatro conductores de

E

Barrerita, Estado Carabobo; su trayectoria esta comprendida por los Estados

Carabobo, Cojedes, Yaracuy y Lara; terminando su recorrido en la S/E

Yaracuy ubicada en la carretera vía a las Velas, Sector El Palmar al sur de la

población de Yaritagua, Estado Yaracuy. La Línea de Transmisión Arenosa –

Yaracuy se instaló en el año 1990 y se energizó 10 de Marzo de ese mismo

año; esta posee una longitud aproximada de 123 Km y un nivel de tensión

de operación de 765 Kv. Su capacidad térmica normal y de emergencia es de

5189 y 6652 MVA respectivamente.

Figura 2. Línea La Arenosa - Yaracuy 765 Kv

L

potencia por fase de tipo 1300 MCM (ACAR) 18/19, con una altura mínima de

13,2 m y dos cables de guarda de tipo ALUMOWELD 7 # 8. Para el soporte

tanto del conductor de potencia como de los cables de guarda, junto con

todos elementos que componen una línea de transmisión; la línea Arenosa-


22

Yaracuy emplea 270 torres de diferentes estructuras metálicas la A60/TT,

S/480, A/30, entre otras. La resistencia promedio del terreno es de 1000

ohm-m.

Los valores de los parámetros de la línea como la resistencia, reactancia y


2.1.3. Línea Yaracuy – Tablazo III

La Línea Yaracuy – Tablazo III perteneciente a EDELCA parte desde la S/E


siguientes:

Arenosa-Yaracuy 765 Kv

Por Unidad

Por Unidad


Reactancia Propia 1,0266 126,2718 0,0216 0,3418 42,0414 0,0072

Yaracuy ubicada en la carretera vía a las Velas, Sector El Palmar al sur de la

población de Yaritagua, Estado Yaracuy; su trayectoria atraviesa los Estados

Yaracuy, Lara, Falcón y Zulia; terminando su recorrido en la S/E Tablazo

ubicada en la Vía a Pequiven, a 3 Km de la entrada de vía Quiciro, Estado

Zulia. Esta Línea de Transmisión se instaló en el año 1998 y se energizó 18

de Febrero de ese mismo año; esta posee una longitud aproximada de

Suceptancia Propia 3,37x10-6 414,1x10-6 2,4234 4,8819x10-6 600,5x10-6 3,5141

Secu uencia Positiva y Negativaencia Cero Sec

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm

Mho

Ohm

Mh


23

300.513 Km y un nivel de tensión de operación de 400 Kv. Su capacidad

térmica normal y de emergencia es de 1000 y 1400 MVA respectivamente.

a Línea esta conformada por un solo circuito con dos conductores de

ara el soporte tanto del conductor de potencia como los cables de guarda,

os valores de los parámetros de la línea como la resistencia, reactancia y


siguientes:

Figura 3. Línea Yaracuy – El Tablazo III 400 Kv

L

potencia por fase de tipo trenzado 30/7 ACAR 1100 MCM, con una altura

mínima de 8 m y dos cables de guarda, uno de tipo ALUMOWELD 7 # 9 y el

otro de tipo OPGW 24 pares, con características eléctricas similares al 7 # 9.

P

junto con todos elementos que componen una línea de transmisión; la línea

Arenosa-Yaracuy emplea 718 torres autosoportantes de acero en celosía de

diferentes estructuras metálicas, como por ejemplo la TT/BC, S/450, A/35,

entre otras. La resistencia promedio del terreno es de 250 ohm-m.

L


24


Yaracuy-Tablazo III 400 Kv

as Líneas Tablazo-Cuatricentenario I y II pertenecientes a EDELCA parten

desde a m de la entrada de

vía Quisiro, Estado Zulia; su trayectoria atraviesa solo el Estado Zulia,

Por Por Unidad

esistencia Propia 0,3395 102,0212 0,0638 0,0286 8,5881 0,0054

eactancia Propia 1,0770 323,6525 0,2023 0,3811 114,5195 0,0716



Unidad

2.1.4. Líneas Tablazo – Cuatricentenario I Y II

L

la S/E T blazo ubicada en la Vía a Pequiven, a 3 K

comenzando desde Los Puertos, luego Punta de Palma (Antes del Cruce del

Lago), seguidamente el cruce del Lago hasta Peonías; terminando su

recorrido en la S/E Cuatricentenario ubicada en el Kilómetro 12, Maracaibo

vía Tulé. Estas Líneas de Transmisión se instalaron en el año 1998 y poseen

un nivel de tensión de operación de 400 Kv cada una. Sus capacidades

térmicas normales y de emergencia son de 1000 y 1400 MVA

respectivamente, cada una. La Línea N° 1 se energizó el 8 de Agosto de

1998 y la línea N° 2, solo poco tiempo después.

R

R

Ohm/Km Ohm/KmOhm Ohm

Mhm/Km Mhm/KmMho Mh


25

Figura 4. Líneas Tablazo-Cuatricentenario I y II 400 Kv

El tramo de Línea Tablazo-Cuatricentenario presenta una Longitud de 33,3

Km aproximadamente, con un total de 85 torres, tomando en cuenta tanto

las torres del cruce del Lago (15 torres), como las ubicadas en tierra firme

(70 torres) e incluyendo ambas líneas.

La Línea N°1, para el tramo del Cruce del Lago, presenta una longitud de

8.650 Km y esta formada por un circuito con dos conductores por fase de

tipo trenzado 54/37 del tipo AACSR/AW 1191 MCM, y dos cables de guarda,

uno de tipo OPGW 6 pares (desde la torre 38 hasta la 46) y el otro de tipo

OPGW 24 pares, con características eléctricas similares al 7 # 9. La altura

mínima del conductor a agua para el Cruce del Lago y para el Cruce del Lago

en el canal de Navegación es de 30 m y 60 m respectivamente. La

resistencia promedio del terreno es de 50 Ohm-m.


26

La Línea N°2, presenta las mismas características de la Línea N°1 para el

tramo del Cruce del Lago, a diferencia que su longitud es de 8.639 Km.

En el tramo de tierra la Línea pasa a ser un sistema de doble circuito, tanto

en el tramo ubicado antes del Cruce del Lago (14.6 Km) como el tramo

localizado después de Cruce del Lago (10.1 Km). Ambos tramos emplean

torres de doble circuito para poder soportar las dos líneas, las cuales están

conformadas por dos conductores de potencia en cada fase de tipo trenzado

30/7 del tipo ACAR 1100 MCM, y dos cables de guarda de tipo OPGW 24

pares, con características eléctricas similares al 7 # 9. La altura mínima del

conductor a tierra para ambos tramos de tierra firme es de 8 m y la

resistencia promedio del terreno es de 1000 Ohm-m.



siguientes:


Tablazo-Cuatricentenario N° 1 (Tramo Cruce del Lago)

Por Unidad

Por Unidad

Resistencia Propia 0,201220 1,760675 0,001100 0,050089 0,438279 2,7392E-04


Suceptancia Propia 2,30290E-06 2,015038E-05 0,032241 3,9729E-06 3,47629E-05 0,055621


Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm

Mho

Ohm

Mh


27


Tablazo-Cuatricentenario N° 2 (Tramo Cruce del Lago)

Por Unidad

Por Unidad





Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm

Mho

Ohm

Mh


Tablazo-Cuatricentenario N° 1 y 2 (Tramo N° 1 Tierra Firme)

Por Unidad Por Unidad




Resistencia Mutua 0,256140 3,620027 2,26250E-03 0,0005980 0,0084515 5,28220E-06

Reactancia Mutua 0,641260 9,062928 5,66430E-03 0,0221400 0,3129046 1,95565E-04


Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm

Mho

Ohm

Mh


28


Tablazo-Cuatricentenario N° 1 y 2 (Tramo N° 2 Tierra Firme)

Por Unidad Por Unidad

Resistencia Propia 0,284050 2,959801 1,84988E-03 0,028295 0,294834 1,84271E-04

Reactancia Propia 1,102200 11,484924 0,007178 0,383170 3,992631 2,49539E-03


Resistencia Mutua 0,256110 2,668667 1,66790E-03 0,000598 0,006231 3,89438E-06

Reactancia Mutua 0,641350 6,682867 4,17680E-03 0,022138 0,230678 1,44170E-04


Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm

Mho

Ohm

Mh

2.1.5. Línea Cuatricentenario – Cuestecita (T-214).

La Línea Cuatricentenario – Cuestecita parte desde la S/E Cuatricentenario

ubicada en el Kilómetro 12, Maracaibo vía Tulé, Estado Zulia; su trayectoria

abarca el estado Zulia y el Norte de Colombia, finalizando su recorrido en la

S/E Cuestecita ubicada en el sector Cuestecita al Sur de la Península Guajira

Colombiana. Es importante aclarar que el Departamento de Mantenimiento

de Transmisión Occidente solo presta servicio al tramo de Línea desde

Cuatricentenario hasta el límite con la República de Colombia. La

construcción de esta Línea comenzó en Junio de 1991 y el 15 de Noviembre

de 1992 entró en operación. Esta Línea de Transmisión posee una longitud

aproximada de 124 Km, de los cuales aproximadamente 82.1 Km se

encuentran en suelo Venezolano. El nivel de tensión de operación es de 230

Kv y su capacidad térmica normal y de emergencia es de 260 y 350 MVA

respectivamente.


29

Figura 5. Línea Cuatricentenario - Cuestecita 230 Kv

La Línea esta conformada por un solo circuito con un conductor de potencia

por fase de tipo ACAR 1000 MCM 18/19 con una altura mínima de 8 m, y un

cable de guarda de tipo Alumoweld 7 N° 8.

Para el soporte tanto del conductor de potencia como el cable de guarda,

junto con todos elementos que componen una línea de transmisión; esta

línea emplea 215 torres hasta territorio Venezolano de diferentes estructuras

metálicas, incluyendo la torre terminal, como por ejemplo la H, B1, H90/DT,

entre otras. La resistencia promedio del terreno es de 1000 ohm-m.



siguientes:


30


Cuatricentenario-Cuestecitas 230 Kv

Por Unidad

Por Unidad





Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm/Km

Mhm/Km

Ohm

Mho

Ohm

Mh

2.2. Factores que afectan el periodo de vida útil de los conductores

de potencia de las líneas de transmisión.

Innumerables pueden ser los factores que repercuten en la duración o

periodo de vida útil de un conductor de potencia. Dentro de dichos factores

se pueden clasificar en dos tipos: los factores intrínsecos y los factores

extrínsecos.

Los factores intrínsecos son aquellos cuyo impacto afecta inherentemente al

conductor de potencia; son del tipo químico y mecánico. En este estudio los

de mayor relevancia son la vibración de los componentes que forman el

conductor de potencia, debido a los sometimientos mecánicos, y la corrosión

que este conjunto presenta debido al medio ambiente al que está sometido.

Es importante resaltar que a pesar de que la corrosión depende de un factor

externo, es el conductor es el que cambia sus propiedades físico químicas.


31

Los factores extrínsecos son aquellos ajenos al ente de estudio, es decir, no

ocurren como tales en el conductor de potencia, a saber: las descargas

atmosféricas y los incendios.

En conjunto estos cuatro factores fueron seleccionados como los primordiales

en el análisis debido al historial y la evolución en el tiempo del Sistema de

Transmisión Troncal de Occidente de C.V.G. EDELCA.

Tabla 9. Factores que intervienen en el Conductor de Potencia

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA DEGRADACIÓN DEL CONDUCTOR DE POTENCIA

Corrosión FACTORES INTRÍNSECOS

Vibración Descargas Atmosféricas

FACTORES EXTRÍNSECOS Incendios Forestales

2.2.1. Descripción de los Factores que afectan la vida útil del

conductor de potencia.

2.2.1.1. Factores Intrínsecos

a) Corrosión.

La corrosión de los metales en la atmósfera es un proceso de naturaleza

electroquímica, en el cual se presentan reacciones anódicas y catódicas cada

vez que se forma la capa de electrólito sobre el metal. La corrosión va a


32

depender del tiempo durante el cual la capa de humedad permanece sobre la

superficie metálica.

La meteorología de un lugar condiciona los procesos de corrosión que pueden

suceder en los metales, ya que juega un papel fundamental en la formación

de la película de humedad sobre la superficie e influye de manera indirecta

en la composición de dicha capa. Como parte del electrólito, aparecen los

contaminantes atmosféricos que pueden solubilizarse en la capa de

humedad, y de esta manera participar activamente en los procesos de

corrosión, la mayoría de las veces acelerando el deterioro del material.

Factores de la Corrosión Atmosférica

Los factores de la corrosión atmosférica están ligados a las condiciones

climatológicas del lugar (humedad, pluviometría, temperatura, horas de sol),

y la contaminación: depósitos de polvo, emanaciones de gas de la

combustión del fuel, del carbón y la las producida por la industria química.

Para dar una mayor claridad de estos factores se analizaran separadamente:

La Humedad Relativa.

Es conocido que la velocidad de corrosión de los metales es mayor en las

atmósferas húmedas que en los climas secos, a igualdad del resto de las

condiciones. En realidad, la velocidad de corrosión atmosférica esta ligada a

la humedad relativa del aire y no a la pluviometria del lugar, que es un

elemento pero no el único, de la humedad relativa del aire. Ésta, también

llamada grado higrométrico del aire, es la relación entre la presión parcial del


33

vapor de agua en el aire (PH2O) y la presión de saturación del aire en vapor

del agua (PS) a la temperatura considerada.

100*2⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

S

OH

PPHR

A la temperatura ambiente 20-25 oC, el aire se considera seco si HR < 30% y

húmedo si HR> 80 %.

La corrosión atmosférica del metal se desarrolla en películas delgadas de

humedad depositadas sobre la superficie del metal. El espesor de estas

películas pasa raramente de algunos centenares de micrómetros, salvo

durante el período de lluvia. Varía en función de la humedad relativa del aire,

de las horas de insolación, y de la aireación del metal.

Temperatura

Aunque es bien conocido que el aumento de temperatura acelera la

corrosión, la experiencia demuestra que su efecto es mucho más moderado

de lo que podría pensarse a primera vista.

Vientos

La dirección y la velocidad del viento influyen en la corrosión atmosférica

debida principalmente a su efecto dispersor de contaminantes atmosféricos,

de tal manera que los puede transportar de un lado a otro trasladando el

problema, en ocasiones a sitios donde no se esperan altas velocidades de


34

corrosión. Adicionalmente, facilitan la acumulación de material particulado

sobre la superficie metálica, con lo cual los tiempos de humectación

normalmente se incrementan.

Acción de los Principales Contaminantes.

Los contaminantes atmosféricos pueden ser considerados como aquellas

especies, partículas, gases o aerosoles, ajenas a la composición normal de la

atmósfera e indeseables para el equilibrio normal de la vida, originado en

fuentes naturales o antropogénicas. Los primeros se presentan como

consecuencia de los procesos inherentes a la naturaleza del universo, como

las erupciones volcánicas, la descomposición de la materia orgánica, la brisa

marina, etc. Los segundos, son fruto de la actividad del hombre, y tiene

como orígenes principales las emisiones de la industria y el transporte

motorizado.

Compuestos Sulfurados.

El azufre es bien abundante en la corteza terrestre. Se encuentra como:

azufre elemental, sulfuros minerales, sulfatos, H2S en el gas natural y como

azufre orgánico en aceites combustibles y carbón. Los compuestos sulfurados

producto del estado de oxidación del azufre como H2S, H3C-S-CH3

(dimetilsulfuro) y SO4= se encuentran en cantidades significativas en la

naturaleza.


35

Anhídrido Sulfuroso SO2 (Dióxido de azufre).

El mecanismo de corrosión de los metales por el SO2 implica varias etapas.

Hay primero una captación de SO2 de la atmósfera por el metal. Este gas se

adsorbe sobre la superficie metálica disolviéndose en el metal humedecido.

La oxidación del SO2 por el oxigeno de la atmósfera y su disolución en la

capa húmeda produce SO3 y ácidos sulfurosos y sulfúricos que reaccionan

con el metal, provocando la corrosión de los mismos.

Cloruro.

Los iones cloruro presentes en la atmósfera se deben principalmente al

aerosol marino, aunque también se pueden originar en proceso de

producción de gas cloro y compuestos clorados en general. Los iones cloruro

son precursores de ácido clorhídrico, una vez depositados sobre la superficie

metálica o combinados con los productos de corrosión.

En zonas urbanas, las emanaciones de cloro pueden provenir, si los humos

no se lavan, de los incineradores de basuras domésticas, que contienen

embalajes plásticos cuya combustión desprende cloro que se transforma en

cloruros. Los cloruros aceleran la corrosión atmosférica de todos los metales

ordinarios y la aceleración es tanto más elevada cuando mayor sea la

concentración de los iones cloruro y, sobre todo, de la humedad relativa.


36

El Polvo.

El papel del polvo es nefasto para la resistencia de todos los metales en

general, a la corrosión. El polvo atmosférico tiene muchos orígenes: polvo de

origen cósmico, polvo originado por la erosión de los suelos y rocas, humos y

hollines provenientes de la combustión de carbones y fuel utilizados en la

industria, producción de electricidad, partículas de origen vegetal, en zonas

rurales el polvo de origen mineral está compuesto de carbonato de calcio y

sulfato de calcio, en zona urbana e industrial el polvo es consecuencia

esencialmente de la combustión del fuel y del carbón industrial, la existencia

de este en forma de partículas de carbón es muy peligrosa, ya que se

concentran en los puntos donde se posan los óxidos de azufre y en

presencia de un electrólito dichas partículas forman pilas galvánicas. En

zonas costeras el polvo contiene partículas de sal arrastradas por el viento

por encima del mar y finalmente en la proximidad de ciertas fabricas: de

cemento, de abonos, siderurgia, entre otras; la naturaleza del polvo

dependerá del tipo de fabricación, y los depósitos pueden ser muy

importantes si las unidades de producción no están provistas de instalaciones

de eliminación de polvo.

Figura 6. Corrosión en Conductor de Potencia


37

Las líneas de transmisión bajo la tutela del Departamento de Mantenimiento

de Transmisión de Occidente, conducen la energía que proviene del Guri. Las

líneas están ubicadas en un medio ambiente cambiante, desde las

altiplanicies de los estados Centro Occidentales como Carabobo y Yaracuy,

hasta las cercanías del complejo Petroquímico El Tablazo, cruzando el Lago

de Maracaibo y llegando hasta la frontera Colombo-Venezolana,

específicamente Cuestecita.

En el tramo de línea de cruce del Lago de Maracaibo, las variables

climatológicas y los agentes aeroquímicos correspondientes a dicha zona

crean una atmósfera o medio corrosivo, al cual estan expuestas estas líneas.

Los conductores de potencia encargados de transmitir y conducir la energía

eléctrica, son susceptibles a un tipo de ataque localizado (picaduras)

característico del aluminio, que puede ocasionar una falla definitiva en el

sistema. Así mismo, los conductores se encuentran bajo tensión, y están

sometidos a esfuerzos cíclicos que pueden influir en la deformación del

material y la llegada a la ruptura. Hecho que ya se ha presentado a lo largo

del tiempo en la industria eléctrica nacional, como también en el corto

período de servicio que presentan las líneas de transmisión Tablazo-

Cuatricentenario I y II a 400 kV, con un aumento en las frecuencia de fallas

ocurridas por el efecto de la contaminación y de las variables meteorológicas,

que han influido en la continuidad y calidad de servicio, así como también el

aumento de los costos por reparación, pese a los grandes esfuerzos de

mantenimiento que se realizan en dichas líneas.


38

Figura 7. Rotura de Conductor de Potencia por Corrosión

b) Vibración.

Los conductores de potencia se amarran entre las torres y se extienden a

través de vanos de longitudes considerables, que van desde 400 metros

hasta 1350 metros, caso cruce del Lago.

Los efectos de fatiga producidos por causa de la vibración eólica en las líneas

de transmisión de alta tensión son bien conocidos. Estas vibraciones

inevitables son generadas por flujo de aire (turbulencias) causando fractura

en las capas de los conductores.

Figura 8. Elemento Separador de los Conductores de Potencia


39

Figura 9. Efecto de Vibración por acción del Elemento Separador

Para evitar este proceso, los ingenieros de líneas de transmisión del mundo

miden la intensidad de estas vibraciones mediante grabadores de vibración,

como el mostrado en la Figura 8. Organizaciones de investigación como el

IEEE y el CIGRE, se dedican a evaluar la capacidad y el tiempo de vida del

conductor de potencia sometido a señalada condición.

Figura 10. Equipo Grabador de Vibración

Normalmente, se realizan conductores sencillos o en haz, generalmente es

conveniente no más de dos. En muy altas tensiones se observan


40

construcciones con tres o cuatro. Desde el punto de vista mecánico el

conductor ideal debe ser liviano, lo que justifica elegir aluminio o aleación,

que para dado diámetro o sección tienen menor peso por unidad de longitud.

Por otra parte, la teoría de operación de los amortiguadores contra la

vibración en los conductores permite el diseño y construcción de estos

elementos, para proporcionar el movimiento de acción y reacción que se

opone a la vibración natural de un conductor. La sección de amortiguación

del amortiguador espiral de vibración está dimensionada helicoidalmente

para proporcionar la interacción mecánica entre el amortiguador y el

conductor.

Figura 11. Amortiguador en el Conductor de potencia

También los amortiguadores convencionales están diseñados para eliminar el

daño por fatiga del conductor y los costos de mantenimiento de línea al

disminuir efectivamente la vibración eólica, por lo que se admite aumentar

las tensiones de línea. El cable mensajero y la forma única del amortiguador

están diseñados para obtener una disipación óptima de energía para un

movimiento mínimo de la abrazadera. Los pesos del cable mensajero y del

amortiguador están acoplados par proporcionar modos resonantes


41

adicionales y una respuesta en frecuencia más ampliamente efectiva. La

impedancia mecánica del amortiguador está hecha para coincidir con el

conductor y optimizar el rendimiento.

2.2.1.2. Factores Extrínsecos.

a) Descargas Atmosféricas.

La descarga atmosférica conocida como “rayo”, es la igualación violenta de

cargas de un campo eléctrico que se ha creado entre una nube y la tierra o,

entre nubes. Y es consecuencia de un rompimiento dieléctrico atmosférico.

Este rompimiento una vez iniciado, avanza en zigzag a razón de unos 50

metros por microsegundo con descansos de 50 microsegundos.

Una vez que el rompimiento creó una columna de plasma en el aire, la

descarga eléctrica surgirá inmediatamente dentro de un hemisferio de unos

50 m de radio del punto de potencial más alto. Y, cualquier objeto puede ser

el foco de esta descarga hacia arriba de partículas positivas, aún desde una

parte metálica debajo de una torre.

Las descargas atmosféricas pueden causar grandes diferencias de potencial

en sistemas eléctricos distribuidos fuera de edificios o de estructuras

protegidas. A consecuencia de ello, pueden circular grandes corrientes en las

canalizaciones metálicas, y entre conductores que conectan dos zonas

aisladas. Pero, aún sin la descarga, una nube cargada electrostáticamente

crea diferencias de potencial en la tierra directamente debajo de ella.

El campo eléctrico debajo de una nube de tormenta es generalmente

considerado entre 10 000 y 30 000 V/m. Y una nube de tormenta promedio


42

podría contener unos 140 MWh de energía con voltajes hasta de 100 MV, con

una carga en movimiento intranube de unos 40 Coulombs. Esta energía es la

que se disipa mediante los rayos, con corrientes pico que van de unos

cuantos kiloamperes a unos 200 kA con un percentil (50) de 20 kA, de

acuerdo con los datos del Sr. R. B. Bent.

Algunas particularidades aumentan la probabilidad de la caída de rayos en un

lugar. Por ejemplo, la frecuencia de descargas en un lugar es proporcional al

cuadrado de la altura sobre el terreno circundante. Esto hace que las

estructuras aisladas sean particularmente vulnerables. Además, las puntas

agudas incrementan también la probabilidad de una descarga.

Para esto, se han desarrollado mapas isoceráunicos capaces de establecer de

manera referencial la densidad de descargas atmosféricas en determinado

lugar.

Figura 12. Mapa Isoceráunico de Venezuela


43

Los rayos son señales eléctricas de alta frecuencia, gran potencial y alta

corriente, por ello son causa de interferencia en sistemas electrónicos. Son

de alta frecuencia por la elevada razón de cambio de la señal, de

aproximadamente 1 us. Por ello, para dirigir a tierra las descargas

atmosféricas se utilizan las técnicas para señales en altas frecuencias.

La inductancia de los conductores de cobre usados para tierras es de

aproximadamente de 1.64 uH/m. A la frecuencia equivalente de los rayos, la

impedancia debida a la inductancia es muchas veces mayor que la

impedancia debida a la resistencia del conductor. Por lo que, para los rayos,

los conductores más largos de 10 m tienen una impedancia en términos

prácticos infinita, lo que impide que conduzcan la corriente. Además, estas

señales de alta frecuencia no seguirán nunca una vuelta muy cerrada del

conductor, porque cada doblez incrementa la reactancia inductiva. De ahí,

que todos los cables de conexión a tierra de pararrayos deben tener curvas

generosas en lugar de esquinas cerradas. Por ello, en conclusión se

recomiendan curvas con radio de unos 20 cm, y conductores múltiples

conectados en paralelo a tierra.

Como los rayos se reflejan como cualquier onda de alta frecuencia, es básico

que la impedancia a tierra sea baja para la descarga, ya que todas las partes

del sistema conectadas a tierra, elevarán y bajarán su potencial con respecto

de tierra al tiempo de la descarga. Como ejemplo una malla de 30 x 30 m

con 36 cuadrados, de cable de 0.5 cm tiene una inductancia de 400e-7 H, lo

que dará una impedancia de 25 ohms bajo una onda triangular con tiempo

de pico de 1.2 µs.


44

Figura 13. Formas de Incidencia de Descargas Atmosféricas sobre

el Conductor de Potencia

Figura 14. Incidencia de Descarga Atmosférica en el Conductor

de Potencia


45

b) Incendios Forestales.

Las Líneas de transmisión del sistema troncal de Venezuela para cumplir su

función, se despliegan a través de una extensa geografía. Lógicamente el

alto contenido arbóreo del paisaje, hacen de los incendios forestales una

causa relevante y frecuente para que las líneas de transmisión presenten una

condición de falla.

Figura 15. Incendio Forestal en Línea de Transmisión

Específicamente los efectos principales ocasionados en las líneas de

transmisión corresponden en primer lugar, a una falla del tipo bifásica (fase

a fase) debido a la ionización del medio que separa estos conductores (aire)

a consecuencia de la disrupción de la distancia de fuga mínima. En segundo

lugar, una falla del tipo monofásica, en la cual el calor de la combustión

producida en los vanos origina una dilatación en el material conductor dando

paso a una disminución de la distancia reglamentaria hacia el suelo.


46

Por ejemplo, la línea de transmisión La Arenosa – Yaracuy es una de las

líneas que presenta un nivel considerable de fallas por incendios forestales, a

saber, en el período de vida de esta línea se han observado 30 fallas debido

a incendios de un total de 50 fallas. En cierto grado, la línea La Horqueta –

La Arenosa también presenta un comportamiento similar, en la cual de un

total de 21 fallas registradas, presenta 8 fallas debidas a incendios

forestales, también en su periodo de vida. Todo esto, es consecuencia de la

gran cantidad de vegetación presente en los alrededores de la infraestructura

de las torres de transmisión.

2.3. Análisis del Modo de Fallas y Efectos (AMFE)

El Análisis del Modo de Fallas y Efectos es una metodología que permite

analizar la calidad, seguridad y/o fiabilidad del funcionamiento de un

sistema, tratando de identificar las fallas potenciales que presenta un diseño,

y por tanto tratando de prevenir problemas futuros de calidad. Se aplica por

medio del estudio sistemático de las fallas (que se denominaran modos de

falla) y sus causas, partiendo de sus efectos. El estudio tendrá como objetivo

la corrección de los diseños para evitar la aparición de las fallas. De la propia

definición del AMFE se deduce que se trata de una herramienta de predicción

y prevención.

La metodología AMFE contribuye a la mejora de la fiabilidad y del

mantenimiento óptimo de un producto o sistema, a través de la investigación

de los puntos de riesgo, para reducirlos a un mínimo, mediante acciones

apropiadas.


47

2.3.1. Objetivos del Análisis del Modo de Fallas y Efectos (AMFE)

Análisis de las fallas que pueden afectar un producto o sistema y las

consecuencias de las mismas sobre el producto o sistema.

Identificación de los modos de falla, así como priorización de estos

modos sobre los efectos en el producto o sistema de estudio,

teniendo en cuenta para ello diferentes criterios.

Determinación de los sistemas de detección para los distintos modos

de falla, y aseguramiento de los mismos a través de revisiones

periódicas.

Satisfacción del cliente (interno y externo) mediante la mejora de

calidad del proceso o del diseño del producto.

2.3.2. Elaboración de un Análisis del Modo de Fallas y Efectos

(AMFE)

La elaboración de un AMFE concierne a un equipo pluridisciplinar. En el

desarrollo del AMFE partimos del producto o proceso de diseño, y con la

elaboración de un diagrama, donde aparecen todos los elementos posibles y

a través de un método sistemático. En la Figura 12 se observa el documento

básico para la elaboración del AMFE.


48

MODO EFECTO CAUSA F G D IPR

ANALISIS MODAL DE FALLAS Y EFECTOS

FALLA REVISIONFUNCION O PROCESO

CONTROLES ACTUALES F G D IPR ACCIONES

PREVENTIVASPLAZO RESP.

PARTICIPANTES: ______________________ RESPONSABLE: _______________________ RESPONSABLE REV.: _________________________

PRODUCTO/PIEZA/SISTEMA/PROCESO: ______________________ FECHA REALIZACION: ________ FECHA REVISION: _________ Nº REV.: _____

PAG. ___ DE ___

Figura 16. Documento básico de AMFE

La primera información a introducir en el estudio es el producto, o pieza, o

bien si se trata de un sistema o proceso, indicándose la referencia y la

denominación.

Se indicaran asimismo las personas encargadas del estudio del AMFE,

generalmente un grupo pluridisciplinar perteneciente a los departamentos

involucrados en el AMFE. También deberán indicarse las fechas del estudio y

realización del AMFE. Asimismo y en los casos en que proceda, se indicará de

qué revisión se trata.

Debe aparecer el nombre y cargo de la persona responsable de dicho AMFE

que deberá dirigir, coordinar y supervisar a los participantes del mismo, esta


49

persona no deberá ser necesariamente el mismo que llevó a cabo la primera

realización, en los casos de revisión.

En relación a los campos del documento de la Figura 12 se contempla la

siguiente información:

En primer lugar una breve descripción de la función del producto, pieza,

sistema o proceso a analizar.

Cuando existen varias funciones, es conveniente hacer el estudio de cada

una de ellas por separado, debido a que pueden dar lugar a diferentes modos

potenciales de falla.

2.3.1.1. Modos de falla, efectos y causas

Por lo que hace referencia a los modos de falla, se definen como la manera

en que una pieza o sistema puede fallar potencialmente respecto a unas

especificaciones dadas. Asimismo se considera falla de un elemento cuando

no cumple o satisface unas funciones para las cuales ha sido diseñado.

Los efectos de la falla son los que han tenido lugar precisamente como

consecuencia de las fallas, cuando éstas se han dado; por otra parte, los

efectos es lo que realmente se percibe como resultado de la falla, y a partir

de ellos debe identificarse el modo de falla.

De acuerdo con la percepción del cliente, pueden darse las siguientes

categorías de falla:

Sin consecuencias.


50

Ligeras molestias.

Descontento.

Gran descontento.

Problema de seguridad.

Los efectos, además, deben ser evaluados globalmente, es decir, a parte de

la importancia del efecto por sí misma, se debe tener en cuenta la

repercusión sobre el sistema.

Otros elementos que junto a modos de falla y efectos son determinantes son

las causas de las fallas.

La investigación fruto del AMFE debe dirigirse hacia la identificación de las

causas de los modos de falla y sus efectos, así como a las acciones

correctoras.

Las causas de las fallas podemos definirlas como las maneras que el modo

de falla puede ocurrir. Se deben relacionar todas las causas potenciales

atribuibles a cada modo de falla.

Pueden existir una o varias causas para un único modo de falla. Cuando son

varias las causas que afectan a un modo de falla, pueden ser independientes

entre sí, pero es más frecuente que exista una relación de dependencia entre

ellas, y convendría encontrar la relación que liga esa dependencia.

Por otra parte, en todo proceso, sistema o pieza, existirán distintos modos de

falla, producidos por diversas y variadas causas, y con diferentes efectos

asociados.


51

2.3.1.2. Controles necesarios

En este punto del documento se describen los controles previstos para evitar

que se produzcan las fallas, es decir, los modos de falla, y en todo caso

detectar los que no ocurran.

2.3.1.3. Dimensionado de los modos de falla: índice de

prioridad de riesgo (IPR)

El dimensionado de la importancia de los modos de falla se obtiene a partir

de tres coeficientes, cuyo producto representara el índice final que permitirá

calibrar la falla y sus consecuencias y que se denomina índice de prioridad de

riesgo (IPR). Estos coeficientes son F, G y D explicados a continuación.

Coeficiente de frecuencia (F)

Se define como la probabilidad de ocurrencia de un modo de falla,

valorándose en una escala del 1 a 10. Equivale de hecho a la probabilidad

compuesta de dos sucesos: que se produzca la causa y demás que ésta de

lugar al modo de falla, y puesto que ambas cosas son necesarias, el

coeficiente de frecuencia será el producto de ambas probabilidades.

Así pues, la probabilidad de ocurrencia de una falla parte de la posibilidad de

que se dé previamente la causa potencial de falla (probabilidad Pa). Luego

deberá evaluarse la probabilidad, que una vez ocurrida la causa de falla,

como consecuencia de ésta se produzca el modo de falla asociado a ella

(Pa/b). La probabilidad de que se produzca el modo de falla (Pm) vendrá dada

por el producto de ambas probabilidades:


52

Pm= Pa x Pa/b

La Tabla 10 contiene los valores de esta probabilidad para los diez posibles

niveles que considera el coeficiente de frecuencia.

Tabla 10. Coeficientes de frecuencia y probabilidades de modo de falla

FRECUENCIA PROBABILIDAD Pm= Pa x Pa/b

1 0 a < 3/100.000

2 3/100.000 a < 1/10.000

3 1/10.000 a < 3/10.000

4 3/10.000 a < 1/1.000

5 1/1.000 a < 3 /1.000

6 3 /1.000 a <1/100

7 1/100 a < 3/100

8 3/100 a < 1/10

9 1/10 a < 3/10

10 3/10 a <1

Es recomendable realizar una estimación basada en la experiencia y siempre

se acotará la probabilidad por su valor subjetivo más alto.

La acción de mejora que puede llevarse a cabo en el AMFE con respecto al

coeficiente de frecuencia, es reducir su valor, para lo que podemos llevar a

cabo dos acciones: a) Cambiar el diseño, de modo que se reduzca la

probabilidad de aparición de falla, y b) Incrementar o mejorar los sistemas

de control para impedir que se produzca la falla.


53

Coeficiente de gravedad (G)

Es una valoración del perjuicio ocasionado al cliente por, única y

exclusivamente, el efecto de la falla. Este coeficiente se clasifica en una

escala del 1 a 10, como puede apreciarse en la Tabla 11 atendiendo a: a) la

insatisfacción del cliente; b) la degradación de las prestaciones, y c) el costo

y tiempo de la reparación del perjuicio ocasionado. Hay varias alternativas

para minimizar este índice: 1) Correcciones de diseño. Alterando elementos

causantes de la falla. 2) Sistemas redundantes.

Tabla 11. Índice de gravedad: evaluación de la falla y su consecuencia para

el cliente

G FALLA PERCEPCION DEL CLIENTE

1 Menor Sin consecuencias

2

3

Sin degradación de las

prestaciones Ligeras molestias

4

5 Con señal anticipada Indispone

6

7

Degradación notable de las

prestaciones Descontento manifiesto

8 Con señal anticipada Gran descontento y/o gastos

reparación

9 Avería manifiesta Gran descontento y/o gastos

reparación

10 Sin señal anticipada Problemas de seguridad


54

Coeficiente de detección (D)

Se refiere a la probabilidad de que la causa y/o modo de falla, suponiendo

que aparezca, llegue al cliente. Para este índice, al igual que los anteriores se

utilizará una escala del 1 al 10 según la Tabla 12. Se refiere entonces a la

probabilidad de que no pueda detectarse la falla y su causa antes de

entregar el producto al cliente.

Para reducir este índice de no-detección: a) se puede añadir o mejorar los

sistemas de control de calidad, y b) modificación del diseño.

Tabla 12. Ponderación del índice de no detección respecto al cliente

FRECUENCIA PROBABILIDAD DE QUE LLEGUE AL CLIENTE

1 0 a 0,02

2 0,02 a 0,12

3 0,12 a 0,22

4 0,22 a 0,32

5 0,32 a 0,42

6 0,42 a 0,52

7 0,52 a 0,62

8 0,62 a 0,72

9 0,72 a 0,82

10 0,82 a 1


55

2.3.1.4. Índice de prioridad de riesgo (IPR)

El índice IPR se obtiene del producto de los índices F, G y D, con el objetivo

de priorizar todas las fallas para llevar a cabo posibles acciones correctoras,

de forma que se tengan en cuenta la probabilidad de que se produzca la

falla, su gravedad y la probabilidad de que no sea detectada.

IPR = F x G x D

Por lo tanto, el IPR esta escalado del 1 al 1.000. Debe hacerse un

seguimiento del IPR y aplicar acciones correctivas para reducir los IPR

elevados. Para reflejar la evolución del IPR es conveniente utilizar

histogramas.

Existe un caso a considerar especialmente al margen del IPR: Fallas críticas.

Son todos aquellos cuya gravedad es máxima (mayor de 8) y tanto la

frecuencia como la no detección sean superiores a uno. En el documento

básico se identificará con un símbolo indicativo de valor crítico (V).

2.4. Modelo de Riesgo Proporcional aplicado a la estimación de la

vida útil del conductor de potencia.

Dentro de toda la teoría del análisis de supervivencia (Survey Analisys) como

rama de las Ciencias Probabilísticas y Estadísticas, el Modelo de Cox o

Modelo de Riesgo Proporcional ha sido bastante popular en el ajuste de data

de falla en aplicaciones de biométrica y confiabilidad.

El Modelo de Riesgo Proporcional asume que la data del tiempo de vida útil

está independientemente distribuida con la función de riesgo dada por:


56

( ) ( ){ } ( ) ( )mm zbzbzbm ethzzzth +++= ....

0212211,...,,,

Que en una notación más genérica y resumida queda:

( ){ } { }β)'(exp)(/ 0 txhtxth =

Donde es el vector de covariables (podría ser dependiente del tiempo),

asumido como no estocástico, y es la función de riesgo en

)(tx

0h 0)( =tx .

Unas de las razones de la popularidad antes mencionada de este modelo, es

que el parámetro desconocido, ß, puede ser estimado sin considerar una

estructura paramétrica de . Esto es debido a que la distribución

condicional de los tiempos de vida, dados los tiempos de falla de la muestra,

no dependen de explícitamente. Así se decreta otra posible forma de

hacer un análisis.

0h

0h

Aunque este modelo no es libre de asumir ciertas condiciones, el Modelo de

Cox difiere de los Modelos Clásicos de Riesgo Proporcional en varias

maneras. Unas de estas son:

No Linealidad del argumento exponencial.

Falta de variables debido a información.

Función de riesgo no proporcional.

Dependencia de la observación.


57

Ahora bien, si la data está bien censada debido al método de extracción de la

misma del estudio realizado, se asume normalmente que el mecanismo o

método que se utilice está desligado de la porción censada de la función de

riesgo.

Muchas de las consecuencias de la falta de especificidad del modelo en el

caso de observaciones independientes han sido discutidas en distintas

referencias.

Por ejemplo, en el estudio de la mortalidad por causa de cáncer, los factores

de riesgo no son conocidos del todo. La finalidad de algunas de las

covariables puede ser violada por muchos de los factores cuantitativos, como

el número de cigarrillos fumados por día. Otro ejemplo sería la data de una

familia, el riesgo de enfermedades del corazón puede estar correlacionado

entre familias. En general, el modelo siendo ajustado es a lo sumo una de las

mejores aproximaciones.

En el caso de este trabajo de investigación, su título es el resultado del uso y

la adecuación de esta teoría para el estudio de la vida útil del conductor de

potencia, ponderando los diferentes factores ya antes explicados en la

función de riesgo anteriormente descrita.

Aunque el proceso de convergencia del modelo puede ser arduo, como el

conjunto del resultado de una serie de pasos como:

Definición de Parámetros y Estimación.

Estimación de la Varianza.

Estudio de Simulación


58

Actualmente existen en el mercado poderosos paquetes de análisis

estadístico y probabilísticas que engloban todo este procedimiento

reduciéndolo a la entrada de variables. Es el caso de este proyecto, donde se

utilizó el programa SPSS versión 10.0 para Windows, para el ajuste y la

simulación del modelo antes descrito.

CAPÍTULO III MARCO

METODOLÓGICO

3.1. Tipo de Investigación.

3.2. Diseño de la Investigación.

3.3. Técnicas de Recolección de

Datos.

3.4. Población y Muestra.

3.5. Fases del Estudio.

CCaappííttuulloo IIIIII:: MMaarrccoo MMeettooddoollóóggiiccoo

60

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO

3.1. Tipo de Investigación.

Sabino, C (1994), expone que “toda investigación puede definirse como el

intento de conocer, indagar, saber algo, con el propósito de ampliar nuestros

conocimientos sobre una cierta esfera de problemas. La investigación se

justifica simplemente por la necesidad de esclarecer algún problema que

resulta de interés dentro del mundo científico, por más que no se vislumbre

aplicaciones directas para sus resultados”.

Según Chávez, (1994) “el tipo de investigación se establece en función del

tipo de problema que se desea solucionar, los objetivos que se pretendan

lograr y la disponibilidad de recursos”.

Hernández y otros (1998), explican que los estudios exploratorios son

aquéllos que “se efectúan, normalmente, cuando el objetivo es examinar un

tema o problema de investigación poco estudiado, del cual se tienen muchas

dudas o no se ha abordado antes”

Este mismo autor refiere que los estudios descriptivos “buscan especificar las

propiedades, las características, y los perfiles importantes de personas,

grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que se someta a un

análisis”. Seguidamente, señala que “no se ocupa de la verificación de

hipótesis, sino de la descripción de hechos a partir de un criterio o de una

teoría previamente definida”.


61

En este sentido, se consideró que de acuerdo a su alcance la investigación es

de tipo exploratoria y descriptiva, puesto que se pretendió examinar un tema

poco estudiado y a la vez describir el comportamiento del elemento de

estudio.

3.2. Diseño de la Investigación.

Según Hernández y otros (1998), el término diseño “se refiere al plan o

estrategia concebida para obtener la información que se desea. El diseño

señala al investigador lo que debe hacer para alcanzar sus objetivos de

estudio y para contestar las interrogantes de conocimiento que se han

planteado”.

En este sentido, se consideró la investigación como una combinación de

documental y de campo puesto que parte de la investigación se basó en el

análisis y obtención de datos provenientes de información impresa de la

empresa, revisión de bibliografía relacionada, y otros documentos; mientras

que otra parte se apoyó en la recolección de información en forma directa de

la realidad donde acontecen.

3.3. Técnicas de Recolección de Datos.

Las técnicas son los medios para recolectar la información necesaria para el

entendimiento de la información.


62

Observación Documental

La gran multiplicidad y diversidad de los documentos constituye en su

conjunto un arsenal inmenso de fuentes para la investigación prácticamente

inagotables. En él se encuentran recogidas y reflejadas, desde tiempos muy

remotos, si bien de manera dispersa, desordenada y fragmentaria, gran

parte de las manifestaciones de la vida de la humanidad en su conjunto y en

cada uno de sus sectores. (Sierra, 1996).

De ahí la importancia de este tipo de recolección de datos para la

investigación. En cuanto a las investigaciones sobre la realidad actual,

además de constituir los documentos un complemento indispensable de los

demás medios de observación de la realidad, han de partir de las anteriores

investigaciones realizadas de tipo similar, que respecto a ellas constituyen

también fuentes documentales. (Sierra, 1996).

Para esta investigación se utilizó la observación documental debido a que

para la determinación del grado de impacto de las variables que afectan el

conductor de potencia se aplicaron modelos entre ellos el Modelo de Riesgo

Proporcional para calcular el riesgo en función de variables explicatorias y el

Análisis de Modo de Falla y Efectos para analizar la confiabilidad en el

funcionamiento del sistema identificando fallas potenciales.

Observación Directa

Según Tamayo y Tamayo (1994) “la observación directa es aquélla en la cual

el investigador puede observar y recoger datos mediante su propia

observación”, concretamente mediante inspecciones que se realicen en el

sitio.


63

Para esta investigación se hizo necesaria la observación directa, para tomar

información desde el sitio relacionada con la cuantificación de cada una de

las variables al momento de ocurrencia de una falla en el conductor de

potencia de las líneas de transmisión occidente.

Técnicas de Lectura Evaluativa

Es la que se utiliza para realizar una lectura crítica; es decir aquélla que no

sólo permite comprender el mensaje del autor sino también lo valora

(Fuenmayor y col, 1999).

En esta investigación se utilizaron las técnicas de lectura evaluativa, debido a

que se realizó una revisión documental de diversos autores de los modelos

de Riesgo Proporcional y Análisis de Modo de Falla y Efectos, documentos del

Departamento de Mantenimiento de Transmisión Occidente, Memorias

Descriptivas de las Líneas e información referente al tema.

3.4. Población y Muestra.

Población

La población es el conjunto de elementos o unidades a las cuales se refiere la

investigación y para el cual serán validadas las conclusiones que se

obtengan.

La población esta constituida por el conductor de potencia de las líneas de

transmisión occidente de CVG EDELCA.


64

Muestra

Una muestra es una parte representativa de la población. El tipo de muestra

seleccionado para la investigación fue probabilística ya que la elección de los

sujetos fue en base a que todos tuvieran la misma probabilidad de ser

elegidos.

3.5. Fases del estudio.

1. Análisis de las fallas que afectan el conductor de

potencia de las líneas de transmisión occidente.

Fase Metodología

a. Análisis de Fallas

- Se realizó una revisión de los historiales de mantenimiento y operación de las líneas de transmisión occidente.

- Se verificó la veracidad de la

información recolectada mediante la revisión de los informes de anomalías y fallas levantados en sitio relacionados con el conductor de potencia.

- Se revisó la documentación

pertinente para la aplicación del modelo de Análisis del Modo de Falla y Efectos.


65

2. Identificación de las variables que inciden en

forma directa sobre el conductor de potencia.

Fase Metodología

a. Identificación de

Variables

- Producto de la revisión de los

historiales de las líneas de transmisión así como de los reportes e informes de anomalías y fallas se examinaron y seleccionaron cada una de las variables presentes en el conductor de potencia de acuerdo a su impacto en el mismo durante la ocurrencia de la falla.

3. Establecimiento del rango de criticidad de las

variables definidas.

Fase Metodología

a. Revisión Documental

- Se realizó una revisión de los datos de entrada del Modelo de Riesgo Proporcional, así como una revisión de los valores de las variables estudiadas.

b. Establecimiento del rango

- Se estableció el rango bajo el cual

se consideran críticos para el conductor de potencia los valores de las variables estudiadas.


66

4. Recolección de información para la conformación de

una base de datos.

Fase Metodología

a. Recolección de la información

- En esta fase se recolectaron los datos o valores de cada una de las variables a ser estudiadas durante el momento de ocurrencia de la falla.

- Se ordenaron los datos cronológicamente para su mejor procesamiento.

b. Validación de la información

- Se validaron los mismos con la

finalidad de constatar su veracidad y depurar esta data antes de su modelación con el Modelo de Riesgo Proporcional.

5. Ajuste e interpretación del Modelo de Riesgo Proporcional a la data conformada.

Fase Metodología

a. Ajuste del Modelo de Riesgo

Proporcional

- Se ajustó la función de densidad de

confiabilidad para los elementos de dicho sistema.

- Se modeló la confiabilidad del

conductor de potencia.


67

Fase Metodología

b. Interpretación del Modelo de

Riesgo Proporcional

- Se emitieron conclusiones

relacionadas con el impacto de las variables estudiadas sobre la confiabilidad del conductor de potencia.

CAPÍTULO IV ANALISIS DE

RESULTADOS

4.1. Análisis del Modo de Fallas y

Efectos (AMFE).

4.2. Registros de Fallas y Medición

de Variables de Entorno.

4.3. Resultados del Modelo de

Riesgo Proporcional.

4.3.1. Promedios de

Covariables.

4.3.2. Modelo de Riesgo

Proporcional o Modelo

de Cox.

CCaappííttuulloo IIVV:: AAnnáálliissiiss ddee RReessuullttaaddooss

69

CAPÍTULO IV: ANALISIS DE RESULTADOS

Mediante el Análisis del Modo de Fallas y Efectos se estudiaron las fallas que

afectan el sistema de transmisión de energía eléctrica a través de las líneas

de transmisión occidente y las consecuencias de las mismas sobre el

sistema, determinando de esta forma el elemento de más riesgo para el

sistema. Posteriormente, durante el análisis del Modelo de Regresión de Cox,

se buscó la determinación de los factores o variables del entorno que tienen,

para este elemento, impacto significativo en el riesgo relativo de falla o de

manera equivalente en la probabilidad de funcionamiento del sistema,

conocida también como la función de supervivencia. A continuación, se

presentan los datos, los resultados de la aplicación del Análisis del Modo de

Fallas y Efectos y del Modelo de Riesgo Proporcional o Modelo de Cox, la

función de supervivencia y la correspondiente interpretación de los mismos.

4.1. Análisis del Modo de Fallas y Efectos (AMFE)

Para el desarrollo de este análisis se aplicó la metodología referida en el item

2.3.2 del Capítulo II relativa a la elaboración del AMFE. Se identificaron los

subsistemas que conforman al sistema de transmisión (en el formato la

columna identificada como función o proceso). Dentro de cada subsistema se

identificaron los modos de fallas, efectos y causas, es decir, la manera y

consecuencia en que cada elemento puede fallar respecto a unas

especificaciones dadas o, cuando no cumple o satisface unas funciones para

las cuales ha sido diseñado. Igualmente se describieron los controles

empleados por el Departamento de Mantenimiento de Transmisión Occidente

para de manera preventiva evitar la ocurrencia de estas fallas. Los

resultados se presentan en la Tabla 13.


70

Tabla 13. Definición del sistema, análisis de las fallas y controles actuales

para la elaboración del AMFE

MODO EFECTO CAUSA F G D IPRCORTADO VANDALISMO

HUMEDAD

EFECTO GALVANICO

CONTAM. ATMOSFERICA

HUMEDAD

EFECTO GALVANICO

CONTAM. ATMOSFERICA

HUMEDAD

EFECTO GALVANICO

CONTAM. ATMOSFERICA

HURTO VANDALISMO

HUMEDAD

EFECTO GALVANICO

CONTAM. ATMOSFERICA

FLAMEO CONTAMINACIONVANDALISMOALTAS TEMP.

HUMEDAD

EFECTO GALVANICO

CONTAM. ATMOSFERICA

VIBRACIONDESCARGA

ATMOSFERICAVANDALISMO

SOBRETENSION MECANICAVIBRACION

CORROSIONDESCARGA

ATMOSFERICAINCENDIO

VANDALISMO

TERRENOS EXPANSIVOS

ROTURA CONCRETO

SOCAVACIONES


FUNCION O PROCESO

FALLA CONTROLES ACTUALES F G D IPR ACCIONES

PREVENTIVAS

ESTRUCTURA METALICA

INSP. AEREA, RUTEO LINEA, INSP. TORRE POR TORRE CON LINEA

DESENERG., ESTUDIOS DE CORROSION

DISPARO

REVISIONPLAZO RESP.

SIST. ATERRAMIENT

O

HERRAJE

RUTEO LINEA, INSP. TORRE POR TORRE CON LINEA DESENERG.

INSP. TORRE POR TORRE CON LINEA




INSP. AEREA, RUTEO LINEA, INSP. TORRE POR TORRE CON LINEA DESENERG.

AISLADORES

CABLE DE GUARDA

CONDUCTOR DE POTENCIA

FUNDACIONES

CORROSION


DESENERG., ESTUDIO NIVEL

DE CONTAM.


DESALINEACIONESFUERZO MECANICO

CONDUCTOR

CORROSION

CORROSION

ROTURA DISPARO

AUSENCIA FUNCIONAM.

FRACTURA

ROTURA

CORROSION

DISPARO

COLAPSO ESTRUCTURAL

DISPARO

CORROSION



PAG. ___ DE ___

También pueden observarse en la Tabla 14 las columnas Pa, Pa/b, Pm y F las

cuales contienen la información necesaria para el cálculo del índice de


71

prioridad de riesgo (IPR) que a su vez constituye el indicador fundamental

para establecer el elemento, componente o subsistema de mayor criticidad

en el sistema de transmisión y por tanto el que será objeto de un posterior

análisis estadístico para determinar las variables de entorno que mayor

impacto producen en el riesgo relativo de falla de este elemento,

componente o subsistema a través del modelo de regresión de Cox.

La columna encabezada por Pa, Pa/b, Pm y sus valores fueron obtenidos

analizando el histórico de fallas, el conocimiento y experiencia de un equipo

de profesionales con basto conocimiento sobre el sistema de transmisión y

responsables del mantenimiento. Estas probabilidades permiten derivar los

valores de la columna encabezada con la letra F la cual refiere el coeficiente

de frecuencia.

Realizadas las operaciones según la metodología se obtuvo el IPR el cual se

puede observar en la Tabla 15 que es el indicador básico para definir el

elemento crítico para el estudio del modelo de regresión de Cox. En este

sentido, el elemento conductor de potencia por sus elevados valores de IPR

(entre 810 y 900) constituye el elemento crítico a elegir, y en orden de

importancia descendiente, el segundo y tercer elementos mas críticos lo

representan la estructura metálica y el sistema de aisladores

respectivamente con valores que varían en los rangos 450-500 y 378-420

respectivamente. También cabe destacar, que entre las causas que originan

las fallas en el componente crítico, las de mayor ponderación o peso

corresponden a vibración y corrosión inherentes al sistema y, las descargas

atmosféricas y vandalismo acontecen y afectan al sistema pero no son

propias a la naturaleza del sistema cuando se dan, información que

caracteriza los datos censurados.


72

En resumen por todo lo anterior, se decidió proseguir el estudio con la

aplicación del método de regresión de Cox al conductor de potencia.

Tabla 14. Ponderación del índice de no detección respecto al cliente

MODO EFECTO CAUSACORTADO VANDALISMO 0,30 0,40 0,12 9

HUMEDAD 0,80 0,80 0,64 10

EFECTO GALVANICO 0,30 0,20 0,06 8CONTAM.

ATMOSFERICA 0,20 0,10 0,02 7

HUMEDAD0,20 0,20 0,04 8

EFECTO GALVANICO0,80 0,80 0,64 10

CONTAM. ATMOSFERICA 0,40 0,30 0,12 9

HUMEDAD 0,80 0,80 0,64 10


ATMOSFERICA 0,60 0,70 0,42 10

HURTO VANDALISMO 0,60 0,70 0,42 10HUMEDAD 0,80 0,80 0,64 10


ATMOSFERICA 0,40 0,30 0,12 9

FLAMEO CONTAMINACION 0,80 0,80 0,64 10VANDALISMO 0,60 0,70 0,42 10ALTAS TEMP. 0,40 0,70 0,28 9

HUMEDAD 0,80 0,70 0,56 10


ATMOSFERICA 0,40 0,30 0,12 9VIBRACION 0,60 0,70 0,42 10DESCARGA

ATMOSFERICA 0,70 0,60 0,42 10VANDALISMO 0,60 0,30 0,18 9

SOBRETENSION MECANICA 0,20 0,60 0,12 9

VIBRACION 0,50 0,60 0,30 10CORROSION 0,90 0,90 0,81 10DESCARGA

ATMOSFERICA 0,70 0,80 0,56 10INCENDIO 0,40 0,40 0,16 9

VANDALISMO 0,60 0,50 0,30 10TERRENOS

EXPANSIVOS 0,10 0,20 0,02 7

ROTURA CONCRETO 0,20 0,30 0,06 8

SOCAVACIONES 0,60 0,40 0,24 9

Pa Pa/b Pm F

SIST. ATERRAMIENTO DISPARO


CORROSION

FUNDACIONES DESALINEACIONESFUERZO MECANICO

CONDUCTOR


CONDUCTOR DE POTENCIA ROTURA DISPARO



CABLE DE GUARDA

CORROSION

AUSENCIA FUNCIONAM.

INSP. AEREA, RUTEO LINEA, INSP. TORRE POR TORRE CON LINEA DESENERG.ROTURA

AISLADORES

CORROSION

DISPARO



DE CONTAM.FRACTURA

ESTRUCTURA METALICA

CORROSIONCOLAPSO

ESTRUCTURAL



HERRAJE CORROSION DISPARO



FUNCION O PROCESO

FALLA CONTROLES ACTUALES


73

Tabla 15. Análisis del Modo de Falla y Efectos para el Sistema de Líneas de

Transmisión Occidente de CVG EDELCA

MODO EFECTO CAUSA F G D IPRCORTADO VANDALISMO 9 162

HUMEDAD 10 180

EFECTO GALVANICO 8 144

CONTAM. ATMOSFERICA 7 126

HUMEDAD 8 168



HUMEDAD 10 500



HURTO VANDALISMO 10 500

HUMEDAD 10 420



FLAMEO CONTAMINACION 10 420VANDALISMO 10 420ALTAS TEMP. 9 378

HUMEDAD 10 300



VIBRACION 10 300DESCARGA

ATMOSFERICA 10 300

VANDALISMO 9 270SOBRETENSION

MECANICA 9 810

VIBRACION 10 900CORROSION 10 900DESCARGA

ATMOSFERICA 10 900

INCENDIO 9 810VANDALISMO 10 900

TERRENOS EXPANSIVOS 7 98

ROTURA CONCRETO 8 112

SOCAVACIONES 9 126


FUNCION O PROCESO

FALLA CONTROLES ACTUALES F G D IPR ACCIONES

PREVENTIVAS

ESTRUCTURA METALICA



DISPARO

REVISIONPLAZO RESP.

SIST. ATERRAMIENTO

HERRAJE







AISLADORES

CABLE DE GUARDA

CONDUCTOR DE POTENCIA

FUNDACIONES

6

CORROSION



DE CONTAM.


DESALINEACIONESFUERZO MECANICO

CONDUCTOR

CORROSION

CORROSION

ROTURA DISPARO

AUSENCIA FUNCIONAM.

FRACTURA

3

3

5

6

7

ROTURA

CORROSION

DISPARO

COLAPSO ESTRUCTURAL

DISPARO

CORROSION

5

7

6

9

2

10

10

7



PAG. ___ DE ___


74

4.2. Registros de Fallas y Medición de Variables de Entorno.

En la Tabla 16 se encuentra la lista de fallas acaecidas entre los años 2001 al

2004 en la línea Tablazo – Cuatricentenario I y II a 400 Kilovoltios; además

de la descripción de la falla y el tiempo hasta su ocurrencia, se presentan los

valores de las variables del entorno que se consideran pueden influir en el

riesgo de ocurrencia de un nuevo evento.

Tabla 16. Eventos de fallas y variables de entorno

Even

to

Descripción Causa de Intervención

Fecha de Ocurrencia

Altu

ra d

e To

rre

Niv

el d

e C

onta

min

ació

n

Dis

tanc

ia

(Km

)

Tiem

po e

ntre

Fal

las

(Hor

as)

Velo

cida

d de

D

epos

ició

n de

SO

2 m

g/m

2*d

Velo

cida

d de

D

epos

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Clo

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2*d

Velo

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D

epos

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Pol

vo

Atm

osfé

rico

Sedi

men

tabl

e g/

m2*

d

Hum

edad

Rel

ativ

a

Temp. (°C)

Viento (m/s)

1

Reparación del Sub-Conductor de potencia No. 1 de la fase "c" en el vano 40A-41A. Ln Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV. Cruce del Lago.

Descarga Atmosférica 06/12/2001 138 0,4 16.68 29.184,0 13,47 35,78 0,347 81% 29,06 1,43

2 Reparación del Sub-Conductor de potencia de la fase "a". Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 43B-44B.

Vibración - Corrosión 05/02/2003 138 0,4 20.37 10.224,0 30,946 71,067 1,504 86% 30,3 7,72

3 Disparo de la línea Tablazo - Cuatricentenario 2, al producirse la rotura de un conductor de la fase C entre las torres 23 y 24 inf. 03-077.

Corrosión 13/04/2003 28 0,2 8.78 1.584,2 9,962 60,767 0,32 79% 28,6 5,4

4 Reparación del Sub-Conductor de potencia No. 2 de la fase "a". Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 44B-45B.

Corrosión 22/07/2003 138 0,3 21.63 2.400,0 7,525 114,103 0,274 84% 34 5,4

5 Reemplazo de separador-amortiguador entre T-41B y 42B, fase "c". Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 41B-42B.

Vibración 23/07/2003 138 0,4 17.85 24,0 7,525 114,103 0,274 83% 34,8 5,2

6 Reparación del Sub-Conductor de Potencia de la fase "b", Ln. Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Torre: 30 y 31.

Vandalismo 05/08/2003 28 0,2 11.58 312,0 14,646 20,855 0,214 85% 33,7 5,23

7

Reparación del Sub-Conductor de Potencia No. 1 (Tipo: ASCR-1191 MCM), Fase "b", Ln. Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 40A-41A./// Reparación del Sub-Conductor de Potencia (Tipo: ASCR-1191 MCM), fase "a", Ln. Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 41A-42A.

Corrosión 28/08/2003 138 0,4 16.62 552,0 15,237 35,759 1,537 86% 33,4 6,11


75

8

Reparación del Sub-Conductor de Potencia No. 1 (Tipo: ASCR-1191 MCM), Fase "c", Ln. Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 45A-46A. // Reparación del Sub-Conductor de Potencia No. 2 (Tipo: ASCR-1191 MCM), Fase "c", Ln. Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 41A-42A.// Reparación del Sub-Conductor de Potencia No. 2 (Tipo: ASCR-1191 MCM), Fase "c", Ln. Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 39A-40A.// Reparación del Sub-Conductor de Potencia No. 2 (Tipo: ASCR-1191 MCM), Fase "c", Ln. Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 39A-40A.

Corrosión 08/09/2003 138 0,3 22.59 264,0 46,861 74,18 3,051 85% 33,7 5,23

9

Reemplazo de un separador del Conductor de Potencia roto en su Fase "a", Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 38B-39B.

Vibración 02/11/2003 138 0,3 14.39 1.320,0 6,721 10,781 0,688 80% 30,7 10,375

10 Reparación del Conductor de Potencia en su Fase "b". Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 39B-40B.

Corrosión 05/12/2003 138 0,4 15.32 792,0 6,721 10,781 0,453 72% 30 3,8

11

Reemplazo de un separador desprendido en Conductor de Potencia, Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 41B-42B.///Reemplazo de un separador desprendido en Conductor de Potencia, Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 38B-39B.

Vibración 06/12/2003 138 0,4 17.85 24,0 14,136 119,6 1,251 72% 30 3,8

12

Reemplazo de un separador desprendido en Conductor de Potencia, Ln Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 40A-41A.

Vibración 07/12/2003 138 0,4 16.62 24,0 13,25 103,301 0,2545 72% 28,5 3,9

13

Reparación de 09 Hilos rotos del Conductor de Potencia, Fase C, entre separadores 7 y 8, Ln Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 40A-41A. /// Reparación de 01 Hilo roto Conductor de Potencia, Fase "a" Cercano separador N° 18, Ln Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 40A-41A.

Corrosión 28/04/2004 138 0,4 16.63 3.432,0 24,883 139,28 0,648 75% 28,5 3,9

14

Reparación de 09 Hilos rotos del Conductor de Potencia, Fase A, entre separadores 7 y 8, Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 39B-40B./// Reparación de 03 Hilos rotos Conductor de Potencia, Fase "c" Cercano a torre 42B, cercano a separador, Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 42B-43B./// Reparación de 01 Hilo roto Conductor de Potencia, Fase "b" entre separador N° 2 y 3, Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 42B-43B./// Reparación de 01 Hilo roto Conductor de Potencia, Fase "b" Cercano separador N° 17 , Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano:39B-40B./// Reparación de 01 Hilo roto Conductor de Potencia, Fase "b" entre separador N° 9 y 10, Ln Tablazo-Cuatricentenario II a 400 KV, Vano: 40B-41B.

Descarga Atmosférica 29/04/2004 138 0,4 15.32 3.456,0 21,755 134,215 0,856 75% 28,5 3,9

15 Reparación de 5 hilos rotos del conductor de potencia "Fase A" Vano 43B-44B

Descargas Atmosféricas 06/05/2004 138 0,3 20.37 192,0 10,749 33,619 1,248 77% 28,4 2,3

16 Disparo por descargas atmosféricas a 18,03 Km aproximadamente.

Descargas Atmosféricas. 28/07/2004 138 0,4 18,03 2.159,7 26,562 73,351 0,973 80% 30,7 3,9

17 Disparo por la ruptura del conductor de potencia entre las torres 1A - 2A

Descargas Atmosféricas. 19/09/2004 24 0,2 0.031 1.253,6 6,997 12,225 1,2 85% 30,96 3,2

18

Reparación de 09 Hilos rotos del Sub-conductor de Potencia de la Fase "a", ubicado entre los separadores 5 y 6, Ln Tablazo-Cuatricentenario I a 400 KV, Vano: 43A-44A.

Descarga Atmosférica 08/10/2004 138 0,3 20.4 456,0 12,468 42,788 2,203 84% 29,96 3,8


76

Puede observarse que de los 18 eventos con registros disponibles en las

líneas de transmisión, existen 11 fallas originadas por vibración o corrosión;

y mientras que 7 ocurrieron por razones de vandalismo, descargas

atmosféricas o incendios forestales, en el análisis se trata como datos

censurados.

4.3. Resultados del Modelo de Riesgo Proporcional.

De la aplicación del paquete estadístico SPSS (Statistical Product and

Service Solutions) versión 10.0 para sistema operativo Windows, se

obtuvieron los siguientes resultados.

4.3.1. Promedios de covariables.

En la Tabla 17 pueden apreciarse los valores promedios de las covariables.

Tabla 17. Medias de las covariables

119,467

,33916,17016,13467,526,961

80,05630,7664,700

ALTURACONTMINACION

DISTANCIAVELOCIDAD SO2VELOCIDAD CL

POLVO ATMOSFERICOHUMEDAD

TEMPERATURAVELOCIDAD VIENTO

Media

La altura promedio de localidades donde ocurrieron los diferentes eventos

fue de 119, 45 metros.


77

El índice de contaminación promedio según el método del DESD (Densidad

Equivalente de Sal Depositada) es de 0,339 mg/cm2, parámetro que indica

que el nivel de contaminación es “Muy Alto” de acuerdo a la “Niveles de

contaminación según el rango del D.E.S.D. asignado, y las áreas

comprendidas por cada grupo, según publicación de la I.E.C.-71-2”; y este a

su vez corrobora los resultados de los estudios correspondientes a el grado

de corrosividad atmosférica, que según la norma ISO 9225, es del tipo C4

“Corrosividad Alta”, acelerando los proceso de corrosión en los diferentes

tipos de materiales y componentes de las líneas Tablazo-Cuatricentenario I y

II a 400 kV.

En cuanto a la distancia promedio, indica que las fallas están ocurriendo a 16

Km. de la subestación, presentándose entonces en su mayoría en la zona

geográfica enmarcada por el Lago de Maracaibo.

Tanto la velocidad de deposición de sulfatos como de cloruros, presentan

valores promedios que a pesar de no ser tan altos, como los valores de

deposición puntual para cada falla, entran dentro del rango según las

Normas ISO 9223, que categoríza a la atmósfera como altamente corrosiva,

y que posee un tipo de contaminación mixta tanto por sulfatos como por

cloruros, lo cual es consistente para la zona donde están ocurriendo los

eventos.

Los iones cloruro, provienen principalmente del aerosol marino del Lago de

Maracaibo, como también de compuestos clorados generados en el complejo

Petroquímico El Tablazo. Los iones cloruros, una vez depositados en la

superficie metálica de los diferentes componentes de las líneas, aceleran los

procesos de corrosión de los mismos, sobre todo cuando las humedades

relativas son altas.


78

En cuanto a los iones sulfatos en forma de Dióxido de Azufre (SO2)

provienen de las algas marinas que se encuentran a los pies de las torres

entre sector de Punta de Palma y el Cruce del Lago y de las emanaciones

gaseosas de combustibles y carbón que transitan por medio de

embarcaciones en el cruce del Lago de Maracaibo. Al igual que los iones

cloruros, el dióxido de azufre estimula grandemente la corrosión desde las

superficies metálicas humedecidas, aumentando así la actividad de la película

acuosa.

La humedad relativa resultante en promedio, es alta, con un valor de 80 %,

creando las condiciones favorables para generar problemas que van desde

fallas eléctricas hasta el inicio y desarrollo de los procesos de corrosión. Al

tener humedades relativas tan altas como las que se están obteniendo, estas

forman una película de humedad o electrolito que al encontrase con el polvo

o sales depositadas en las faldas de los aisladores pueden generar un arco

eléctrico y generar una falla. Así como también, permiten que sales o

minerales solubles se conviertan en electrolitos agresivos para las superficies

metálicas acelerando el proceso de corrosión.

El nivel promedio de temperatura es de 30,77 °C, este valor se considera

alto, lo que pudiera pensarse que se acelera el proceso de corrosión, sin

embargo, la experiencia demuestra que su efecto es moderado, ya que en

conjunto la radiación solar pudiera disminuir el tiempo de permanencia de la

película de humedad sobre el material y por ende atenuar el fenómeno

corrosivo.

La velocidad promedio del viento es de 4,7 metros/segundos. Este valor no

se considera como un valor alto, sin embargo, si se considera que puede


79

arrastrar partículas y acumularse sobre los materiales metálicos y sobre las

faldas de los aisladores. Por otra parte, es importante destacar que los

valores de velocidad de viento puntual para cada falla fue tomada a un nivel

de 10 metros y la experiencia ha demostrado que a medida que la altura

asciende aumenta la velocidad del viento, por lo tanto aumenta el riesgo de

falla, así como también, a la acción erosiva del mismo sobre los materiales.

4.3.2. Modelo de Riesgo Proporcional o Modelo de Cox

4.3.2.1. Resumen de casos

El primer aspecto a considerar en el modelo de regresión de Cox, es lo

referente a las características de los eventos de fallas sobre los que se logró

recabar información relativa a las variables del entorno. Hay que destacar

que en total, durante los tres años de monitoreo (2001 al 2003) se

identificaron 18 eventos de fallas. De éstos, 7 casos se consideran datos

censurados en razón de que la causa que originó el evento es ajena al

comportamiento del sistema, tal como acontece un incendio, una descarga

atmosférica, un acto vandálico, etc. Dichos eventos aportan información

parcial para la determinación de la función de confiabilidad o supervivencia.

La Tabla 18 contiene la clasificación de los casos estudiados según su

condición de dato censurado y dato no censurado.


80

Tabla 18. Resumen del Proceso de Casos

11 61,1%

7 38,9%

18 100,0%

0 ,0%

0 ,0%

0 ,0%

0 ,0%

18 100,0%

Evento a

CensuradoTotal

Casos disponiblesen el análisis

Casos con valoresperdidosCasos con tiempo nopositivoCasos censuradosantes del evento mástemprano en un estratoTotal

Casos excluidos

Total

N Porcentaje

Variable dependiente: tiempo entre fallasa.

4.3.2.2. Idoneidad del modelo.

En este aparte se trata de examinar la idoneidad del modelo. A tal efecto,

se utilizan dos estadísticos: el primero es -2log de la razón de verosimilitud,

cuyo valor puede variar en el intervalo (0,∞); mientras más próximo a cero

sea el valor del estadístico, mayor será la idoneidad del modelo de regresión.

En nuestro caso, el estadístico toma según la Tabla 18 un valor de 47,45 lo

que permite concluir que el Modelo de Cox resulta adecuado para evaluar la

supervivencia y el impacto de los factores o variables de entorno sobre el

riesgo de falla por causas intrínsecas al sistema.

Tabla 19. Pruebas Idoneidad del Modelo

47,450

-2 log de laverosimilitud

El segundo estadístico utilizado para evaluar la bondad del ajuste, se

presenta en la Tabla 20; el mismo se construye a partir de la distribución

Chi-cuadrado y refleja un nivel de significación del 2,7% cuando el modelo

incluye las variables del entorno, superando el nivel de significación del 5,4%


81

que ocurre cuando en el modelo no se incluye ninguna variable del entorno.

Esto puede apreciarse en la Tabla 20.

Tabla 20. Pruebas Idoneidad del Modelo. Estadístico Chi-Cuadrado

27,206 18,041 10 ,054 20,244 10 ,027 20,244 10 ,027

-2 log de laverosimilitud Chi-cuadrado gl Sig.

Global (puntuación)

Chi-cuadrado gl Sig.

Cambio desde el pasoanterior

Chi-cuadrado gl Sig.

Cambio desde el bloqueanterior

Bloque inicial número 0, función log de la verosimilitud inicial: -2 log de la verosimilitud: 47,450a.

Bloque inicial número 1. Método = Introducirb.

4.3.2.3. Estimación de parámetros

En la Tabla 21 se encuentra dispuesta la información que sintetiza el proceso

de estimación de los parámetros del modelo de regresión de Cox o, de

riesgos proporcionales como también se le llama. La segunda columna,

presenta la estimación de los coeficientes de regresión, y aunque tiene un

significado parecido al de los parámetros del modelo de regresión múltiple,

su verdadero significado se obtiene al considerar la columna Exp(B). Cada

vez que una variable muestre un valor de Exp(B) igual o cercano a uno, se

concluye que dicha variable no contribuye de manera importante en la

determinación del riesgo y por ende tampoco se debe incluir en el cálculo de

la confiabilidad o supervivencia. Antes sin embargo, se ha de identificar las

variables que estadísticamente son significativas lo cual se logra con la

columna etiquetada como Sig. En este caso, se declara significativa toda

variable con un valor de Sig menor a 0,05 (5%). Examinando la Tabla 21 se

aprecia que únicamente las variables humedad y temperatura son

significativas.


82

Tabla 21. Variables en la ecuación

abla No. 5: Variables en la ecuación

Po

re

re

qu

(1

En

qu

rie

En

en

de

H

co

di

se

T

-,033 ,061 ,292 1 ,589 ,968 ,858 1,09114,256 17,28 ,680 1 ,409 1552701 ,000 8,0E+20

-,306 ,450 ,464 1 ,496 ,736 ,305 1,777,012 ,109 ,012 1 ,913 1,012 ,817 1,253,013 ,014 ,897 1 ,344 1,013 ,986 1,040

2,247 1,382 2,644 1 ,104 9,464 ,630 142,113

-,820 ,324 6,410 1 ,011 ,440 ,233 ,8311,794 ,729 6,064 1 ,014 6,015 1,442 25,087

,675 ,471 2,060 1 ,151 1,965 ,781 4,940

ALTURACONTAMINACIONDISTANCIAVELOCIDAD SO2VELOCIDAD CLPOLVOATMOSFERICOTEMPERATURAHUMEDADVELOCIDADVIENTO

B ET Wald gl Sig. Exp(B) Inferior Superior95,0% IC para Exp(B)

r lo anterior, se concluye que un incremento unitario de la humedad

lativa ha de producir una aumento del riesgo relativo de 6,015, cuando el

sto de los factores permanecen constantes. Una estimación del 95% indica

e el incremento promedio del riesgo relativo se espera oscile en el rango

,442; 25,087).

cuanto a la temperatura, la segunda variable significativa, se concluye

e un incremento unitario de la temperatura ha de producir un aumento del

sgo relativo en 0,44, cuando las demás variables permanecen constantes.

términos de intervalos de confianza se estima que dicho riesgo disminuya

una cantidad que se ubica en el rango (0,233 ; 0,831) con una confianza

l 95%.

ay dos consideraciones que conviene comentar. La primera está relacionada

n las escalas de medidas de las variables en estudio. Al ser unidades

stintas, el rango de variación es diferente y esto pudiera distorsionar o

sgar los resultados, por lo que se hace necesario procesar el modelo con


83

las variables normalizadas o tipificadas, para lo cual es oportuno aplicar la

siguiente transformación.

( )σµ−

= ixz

Siendo , i=1,..,9, las 9 variables de entorno; µ es el promedio y σ es la

desviación estándar de cada variable. El efecto inmediato de tal

transformación, es que cada variable resulta adimensional, de media cero y

desviación estándar igual a 1, eliminando el problema de escala. Al procesar

el nuevo conjunto de variables estandarizadas, denotadas con igual nombre

pero anteponiéndole la letra Z, se obtienen los resultados dispuestos en la

Tabla 22.

ix

Tabla 22. Variables en la ecuación modelo tipificado

Tabla No.6: Variables en la ecuación modelo tipificado

Est

tipi

sign

-3,071 1,865 2,713 1 ,100 ,046 ,001 1,7921,649 1,223 1,818 1 ,178 5,203 ,473 57,193

,200 1,315 ,023 1 ,879 1,222 ,093 16,069-,484 ,920 ,277 1 ,599 ,616 ,102 3,741,394 ,559 ,497 1 ,481 1,482 ,496 4,430

1,792 ,971 3,407 1 ,065 6,004 ,895 40,273

-3,596 1,476 5,937 1 ,015 ,027 ,002 ,4953,554 1,592 4,986 1 ,026 34,965 1,544 791,701

1,592 ,921 2,987 1 ,084 4,914 ,808 29,886

ZALTURAZCONTMINACIONZDISTANCIAZVELOCIDAD SO2ZVELOCIDAD CLZPOLVOATMOSFERICOZTEMPERATURAZHUMEDADZVELOCIDADVIENTO

B ET Wald gl Sig. Exp(B) Inferior Superior

95,0% IC paraExp(B)

adísticamente se llega a resultados equivalentes, es decir, las variables

ficadas humedad (ZHUMEDAD) y temperatura (ZTEMPERATURA), son

ificativas e impactan al riesgo relativo de fallas.


84

La segunda consideración, está relacionada con el examen de las

correlaciones entre las covariables. Puede observarse en la Tabla 23, la

matriz de correlación entre variables en estudio y las variables de entorno,

que resultaron significativas; se destaca, sobremanera, el alto valor de la

correlación (- 0,921) entre humedad y temperatura, indicando una relación

inversamente proporcional entre dichas variables, por lo que al aumentar la

temperatura se ha de esperar disminuciones de humedad y viceversa y, este

hecho nos induce a seleccionar como variable explicativa del riesgo relativo

la humedad.

Tabla 23. Matriz de Correlación entre coeficientes de regresión

,526

-,185 -,489

-,031 -,400 ,105

,235 -,076 -,633 ,259

-,257 ,337 -,493 -,355 -,172

,346 -,346 ,412 ,313 ,251 -,921,700 ,297 ,163 ,235 ,074 -,636 ,599

DISTANCIA

VELOC SO2

VELOC CL

POLVO ATM

HUMEDAD

TEMPERATA

VELO VIENTO

CONTMINACION DISTANCIA

VELOCSO2 VELOC CL

POLVO ATM HUMEDAD

TEMPERATURA

4.3.2.4. Función de riesgo y de confiabilidad

(supervivencia).

Tabla 24. Función de Supervivencia

8,859 ,834 ,079 ,18112,573 ,773 ,093 ,25717,107 ,705 ,106 ,35022,172 ,635 ,114 ,45428,576 ,557 ,122 ,58535,980 ,479 ,125 ,73646,465 ,387 ,127 ,95160,104 ,292 ,119 1,23097,885 ,135 ,096 2,003

Tiempo24,000264,000552,000792,0001320,0001584,2002400,0003432,00010224,000

Impactoacum.

línea base Supervivencia ETImpactoacum.

En la media de las covariables


85

4.3.2.5. Matriz de correlación.

Tabla 25. Matriz de correlación entre coeficientes de regresión

ALTURA CONTA MINACION DISTANCIA VELO

CIDAD SO2VELO

CIDAD CL POLVO ATMO

FERICO HUMEDAD TEMPE

RATURA

CONTAMI NACION

-,875

DISTANCIA -,790 ,526 VELOCIDADSO

2 ,333 -,185 -,489 VELOCIDADCL ,137 -,031 -,400 ,105 POLVO ATMO

FERICO -,182 ,235 -,076 -,633 ,259 HUMEDAD ,142 -,257 ,337 -,493 -,355 -,172

TEMPE RATURA -,207 ,346 -,346 ,412 ,313 ,251 -,921

VELOCIDAD VIENTO -,685 ,700 ,297 ,163 ,235 ,074 -,636 ,599

En la Tabla 24, se encuentran los cálculos del riesgo o impacto de falla

cuando se considera solamente la variable tiempo, estos resultados

corresponden al encabezado (impacto acumulado línea base). Es fácil

apreciar que el riesgo de falla en ausencia del efecto de humedad se

incrementa considerablemente pasando de un valor de 8,86 con un tiempo

de 24 horas a un valor de 97,88 con un tiempo de 10224 horas.

Una forma más sencilla de evaluar el efecto que sobre la confiabilidad del

sistema producen tanto la variable tiempo como la variable de entorno

humedad, se obtiene al observar la columna encabezada en el título de

supervivencia, en efecto, según ésta la probabilidad de que el sistema opere

durante 24 horas bajo un ambiente influido por la humedad es de 0,834 lo

cual es considerado obviamente muy elevado. En la medida en que avance el

tiempo y en presencia de la humedad la confiabilidad disminuye de manera

relevante y en 10224 horas tal probabilidad es de solo 0,135.

En resumen para la data existente, se concluye que la mayoría de las

variables de entorno no están incidiendo de manera significativa en la


86

explicación del riesgo relativo. Solo la humedad explica estadísticamente el

indicador de riesgo. Estos resultados no han de considerarse definitivos, por

cuanto se hace necesario ampliar el dominio de estudio mediante la inclusión

de otros eventos de fallas que hayan ocurridos en otras líneas, donde se

pueda recoger información de las variables consideradas en el presente

estudio. También es importante destacar que este tipo de investigaciones no

suelen desarrollarse en la empresa por lo menos en lo que a occidente se

refiere, y por tanto aun no se tienen todas las condiciones que conduzcan a

la producción de una amplia y confiable data, puesto que las mediciones

requeridas cuando son confiables, provienen de un sistema de monitoreo de

alta tecnología tal y como lo son las estaciones metereológicas, estaciones

aeroquímicas, estaciones aeroquímicas automatizadas, entre otras.

87 CCoonncclluussiioonneess

CONCLUSIONES

En el estudio realizado es posible modelar la confiabilidad y el riesgo relativo de

falla tomando en cuenta además del tiempo, variables susceptibles de medición en

condiciones de operación del sistema tales como altura de torre, nivel de

contaminación, distancia, tiempo entre fallas, velocidad de deposición de SO2,

velocidad de deposición de cloruros, velocidad de deposición de polvos

atmosféricos, humedad relativa, temperatura, velocidad del viento.

El Análisis del Modo de Fallas y Efectos del Sistema de Líneas de Transmisión,

permitió identificar al conductor de potencia como el elemento de mayor criticidad

de entre todos los elementos que componen el sistema, entre ellos, sistema de

aterramiento, herrajes, estructura metálica, aisladores, cable de guarda y

fundaciones.

Los mayores valores de Índice de Prioridad de Riesgo (IPR) obtenidos en el

Análisis del Modo de Fallas y Efectos fueron para el conductor de potencia con

puntuaciones entre 810 y 900.

Las causas de fallas del sistema de líneas de transmisión se agrupan en dos

categorías, fallas intrínsecas como la corrosión y vibración y fallas extrínsecas

como los incendios, descargas atmosféricas y actos vandálicos.

Mediante el Modelo de Riesgo Proporcional o Modelo de Regresión de Cox se

encontró significancia estadística para la variable de entorno de humedad, en

donde, por cada incremento unitario en la variable humedad se espera un

aumento del riesgo relativo de falla de 6,015.

88 CCoonncclluussiioonneess

En promedio, el riesgo relativo de falla por incremento unitario de humedad se

estima que varíe en el rango (1,442 ; 25,087) con un nivel de confianza del 95%.

La confiabilidad del conductor de potencia varía desde 0,834 en 24 horas hasta

0,135 en 10,224 horas.

89 RReeccoommeennddaacciioonneess

RECOMENDACIONES

Se sugiere indagar los eventos de fallas en conductores de potencia en otras

subestaciones de transmisión de EDELCA, a fin de modelar una data más amplia.

Examinar y considerar variables de entorno alternas no correlacionadas con las

estudiadas.

Considerar la posibilidad de instalar estaciones aeroquímicas a lo largo de la línea,

a fin de obtener una mayor representatividad de las variables de entorno en

relación a las diferentes evidencias medioambientales, estructurales, topográficas,

geográficas e incluso sociales.

Considerar la posibilidad de seguir modelando el sistema considerando otros

modelos de regresión alternos.

Diseñar experimentos para realizar pruebas f de vida en el conductor de potencia.

Elaborar políticas de mantenimiento preventivo tomando en cuenta la función de

confiabilidad estimada.

Se recomienda revisar tecnologías de construcción y nuevos diseños de

conductores de potencia.

Ampliar la base de información requerida para estimar con mayor nivel de

confianza las probabilidades Pa, Pa/b y Pm.

90 RReeffeerreenncciiaass BBiibblliiooggrrááffiiccaass

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