VIGOR EN ENTRADA DE3.10 Coeficiente de Dispersión Cromática Dispersión cromática por unidad de...

MÉXICO

CABLE DE GUARDA CON FIBRAS ÓPTICAS

ESPECIFICACIÓN

CFE E1000-21

ABRIL 2019 REVISA Y SUSTITUYE A LA

EDICIÓN DE ABRIL 2016

DOCUMENTO EN PERIODO D

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ESPECIFICACIÓN

CFE E1000-21

160419 Rev 190412

P R E F A C I O

Esta especificación ha sido elaborada de acuerdo con el Manual de Integración y Funcionamiento del Subcomité de Normalización Técnica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y sus Empresas Productivas Subsidiarias (EPS´s) (SCNTCFE). La propuesta de revisión fue preparada por la Dirección de Transmisión.

COORDINACIÓN DE PROYECTOS DE TRANSMISIÓN Y TRANSFORMACIÓN

GERENCIA DE ABASTECIMIENTOS

GERENCIA DE LAPEM

GERENCIA DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

tomando como base las observaciones que se deriven de la aplicación de la misma. Dichas observaciones deben enviarse a la Gerencia del LAPEM, cuyo Departamento de Normalización y Metrología coordinará la revisión. Esta especificación revisa y sustituye a la edición de abril de 2016 y a todos los documentos normalizados de CFE relacionados con cable de guarda con fibras ópticas y accesorios, que se hayan publicado.

ESTE DOCUMENTO FUE AUTORIZADO POR EL “SUBCOMITÉ DE NORMALIZACIÓN TÉCNICA DE LA COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD Y SUS EMPRESAS PRODUCTIVAS SUBSIDIARIAS (SCNTCFE)”, EN LA SESIÓN ORDINARIA 3/2019, CELEBRADA EL 10 DE ABRIL DE 2019. Esta Especificación entra en vigor a partir de 12 de junio de 2019.


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C O N T E N I D O

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN ................................................................................................ 1

2 NORMAS QUE APLICAN........................................................................................................................ 1

3 DEFINICIONES ........................................................................................................................................ 2

3.1 Ambiente Industrial ................................................................................................................................ 2

3.2 Ambiente Marino ..................................................................................................................................... 2

3.3 Apertura Numérica ................................................................................................................................. 2

3.4 Cable de Guarda con Fibras Ópticas (CGFO) ..................................................................................... 2

3.5 Cable Dieléctrico de Fibras Ópticas (CDFO, Cable Óptico de Acometida) ...................................... 2

3.6 Caja de Empalme .................................................................................................................................... 2

3.7 Carga de Ruptura Específica (RTS) ...................................................................................................... 2

3.8 Capacidad de Disipación Térmica ........................................................................................................ 2

3.9 Curva Esfuerzo-Deformación ................................................................................................................ 3

3.10 Coeficiente de Dispersión Cromática ................................................................................................... 3

3.11 Condiciones de Galopeo ....................................................................................................................... 3

3.12 Corona ..................................................................................................................................................... 3

3.13 Deformación ........................................................................................................................................... 3

3.14 Diámetro del Campo Modal ................................................................................................................... 3

3.15 Dispersión Cromática ............................................................................................................................ 3

3.16 Esfuerzo ................................................................................................................................................... 3

3.17 Fibra Óptica ............................................................................................................................................. 3

3.18 Fibra Monomodo (Unimodo) ................................................................................................................. 3

3.19 Guano ...................................................................................................................................................... 3

3.20 Herrajes y Accesorios ............................................................................................................................ 4

3.21 Límite Elástico ........................................................................................................................................ 4

3.22 Longitud de Onda de Corte ................................................................................................................... 4

3.23 Modo ........................................................................................................................................................ 4

3.24 Módulo de Elasticidad ............................................................................................................................ 4

3.25 Núcleo ...................................................................................................................................................... 4

3.26 Recubrimiento Primario ......................................................................................................................... 4

3.27 Resistencia a la Ruptura ........................................................................................................................ 4

3.28 Revestimiento ......................................................................................................................................... 5


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3.29 Unidad Óptica ......................................................................................................................................... 5

3.30 Capacidad de Transferencia de Energía (Ante la Descarga Atmosférica) ....................................... 5

3.31 Fibra Multimodo ..................................................................................................................................... 5

4 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES .......................................................................... 5

4.1 Requisitos Generales ............................................................................................................................. 5

4.2 Características Generales ..................................................................................................................... 5

4.3 Condiciones de Operación .................................................................................................................... 8

5 CONTROL DE CALIDAD ........................................................................................................................ 8

5.1 Pruebas de Prototipo ............................................................................................................................. 8

5.2 Pruebas de Rutina ................................................................................................................................ 11

5.3 Pruebas de Aceptación ....................................................................................................................... 11

6 MARCADO ............................................................................................................................................. 12

7 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN,

ALMACENAJE Y MANEJO ................................................................................................................... 12

8 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................... 13

APÉNDICE A (Normativo) PRUEBA DE ARCO DE DESCARGA ATMOSFÉRICA ................................................ 14

APÉNDICE B (Normativo) PRUEBA DE NIEBLA SALINA ......................................................................................... 16

APÉNDICE C (Normativo) PRUEBA DE COMPRESIÓN .......................................................................................... 17

APÉNDICE D (Normativo) DIAGRAMA DEL ARREGLO PARA LA PRUEBA DE PASO POR POLEA ................. 19

APÉNDICE E (Normativo) PRUEBA DE ESFUERZO - DEFORMACIÓN ................................................................ 20

APÉNDICE F (Normativo) DETERMINACIÓN DEL GRÁFICO INICIAL ESFUERZO – DEFORMACIÓN DE LA

MUESTRA EVALUADA......................................................................................................................... 23

APÉNDICE G (Normativo) PRUEBA DE CREEP ...................................................................................................... 29

APÉNDICE H (Normativo) INTERPRETACIÓN DE LA PRUEBA DE CREEP PARA LA DETERMINACIÓN DEL

GRÁFICO ............................................................................................................................................... 38

APÉNDICE I (Normativo) DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL DEL CABLE .................. 46

APÉNDICE J (Normativo) INFORMACIÓN TÉCNICA REQUERIDA........................................................................ 49

APÉNDICE K (Normativo) EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO A LA TENSIÓN MECÁNICA DEL CGFO ................ 50

APÉNDICE L (Normativo) VIBRACIÓN EÓLICA ...................................................................................................... 55

APÉNDICE M (Normativo) CARACTERÍSTICAS PARTICULARES......................................................................... 58


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TABLA 1- Valores típicos de disipación térmica ..................................................................................................... 6

TABLA 2 Características electromecánicas del cable de guarda con fibras ópticas .......................................... 7

TABLA 3 - Características de las fibras ................................................................................................................... 8

TABLA 4- Clasificación de Pruebas Para el CGFO .................................................................................................. 8


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1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Establecer las características técnicas y de aseguramiento de calidad que deben cumplir los Cables de Guarda con Fibras Ópticas (CGFO) para el blindaje en líneas de transmisión, subtransmisión, distribución y subestaciones eléctricas desde tensiones de 34.5 kV a 400 kV, así como para enlaces de telecomunicaciones.

2 NORMAS QUE APLICAN

NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida. IEC 60104-1987 Aluminum-Magnesium-Silicon Alloy Wire for Overhead Line

Conductors. IEC 60793-1-22-2001 Optical Fibres-Part1-22: Measurement Methods and Test Procedures

– Length Measurement. IEC-60794-1-21-2015 Optical fiber cables - Part 1-21: Generic Specification - Basic Optical

Cable Test Procedures - Mechanical Tests Methods. IEC-60794-1-22-2017 Optical Fiber Cables - Part 1-22: Generic Specification - Basic Optical

Cable Test Procedures – Environmental Tests Methods. IEC 60794-4-10-2014 Optical Fiber CablesPart4-10: Family Specification - Optical Ground

Wires (OPGW) Along Electrical Power Lines. IEC 61232-1993 Aluminum-clad Steel Wires for Electrical Purposes. ISO 7384:1986 Corrosion Tests in Artificial Atmosphere – General Requirements. ISO 8407:2009 Corrosion of Metals and Alloys -- Removal of Corrosion Products

From Corrosion test Specimens. ISO 9225-2012 Corrosion of Metals and Alloys – Corrosively of Atmospheres-

Measurement of environmental parameters affecting corrosivity of atmospheres.

ISO 9227:2017 Corrosion Tests in Artificial Atmospheres -- Salt Spray Tests. UIT-T G.651-2018 Characteristics of a 50/125 µm multimode graded index optical fiber

cable. UIT-T G.652-2017 Characteristics of a Single-Mode Optical Fibers and Cable UIT-T G.655-2017 Characteristics of a non-zero Dispersion-Shifted Single-Mode Optical

Fiber and Cable. CFE A1000-01-2018 Alambre y Cable de Acero con Recubrimiento de Aluminio Soldado

(A AS) CFE E1100-21-2018 Herrajes, Conjunto de Herrajes y Accesorios para Cable de Guarda

con Fibras Ópticas.


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CFE L1000-11-2015 Empaque, Embalaje, Embarque, Transporte, Descarga,

Recepción y Almacenamiento de Bienes Adquiridos por CFE. NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados y modificados, se debe utilizar la edición vigente en la fecha de

publicación de la convocatoria al concurso, salvo que la CFE indique otra cosa.

3 DEFINICIONES

Para los efectos de esta especificación se establecen las siguientes definiciones. 3.1 Ambiente Industrial

Es cuando la concentración media de NaCl se mantiene inferior a (15 mg/m 2 x d), pero la concentración de SO2

adquiere valores superiores a (15 mg/m2 x d).

NOTA: Tanto el NaCl como el SO2 se deben medir de acuerdo a la norma ISO-9225 descrita en esta especificación. 3.2 Ambiente Marino Es cuando la concentración de NaCl es superior a (15 mg/m2 x d) independiente de la concentración que alcance el SO2.

3.3 Apertura Numérica

Es una medida que expresa la capacidad que tiene la fibra óptica para captar la luz. Es igual al seno del ángulo máximo de aceptación de la luz, con respecto al eje longitudinal de la fibra.

3.4 Cable de Guarda con Fibras Ópticas (CGFO) Cable que se utiliza para el blindaje contra descargas atmosféricas en líneas de transmisión, subtransmisión y distribución, en cuyo interior se localizan la unidad o unidades de fibra óptica para utilizarse en la transmisión de señales de telecomunicaciones.

3.5 Cable Dieléctrico de Fibras Ópticas (CDFO, Cable Óptico de Acometida)

Es un cable con fibras ópticas totalmente dieléctrico con cubierta para evitar la carbonización superficial (Tracking), que se tiende entre la caja de empalme de la estructura de remate de la subestación al distribuidor óptico.

3.6 Caja de Empalme Caja hermética a prueba de intemperie que sirve para alojar el empalme de dos o más tramos de cable de guarda con fibras ópticas. Se monta en las torres o postes de las líneas de alta tensión, o bien en una estructura de la subestación cercana a la caseta de control, para enlazar hacia el equipo terminal.

3.7 Carga de Ruptura Específica (RTS) Carga de ruptura calculada para el cable CGFO considerando el área nominal de los alambres antes de ser cableados.

3.8 Capacidad de Disipación Térmica

Es la capacidad que tiene un cable para disipar la energía térmica que produce la circulación de una corriente de falla.


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3.9 Curva Esfuerzo-Deformación

Es la representación gráfica del comportamiento del cable a la deformación, cuando es sometido a esfuerzos mecánicos de tensión, de manera controlada.

3.10 Coeficiente de Dispersión Cromática Dispersión cromática por unidad de ancho espectral de la fuente y unidad de longitud de fibra.

3.11 Condiciones de Galopeo

Se considera esta condición en lugares donde se presenten condiciones de hielo y/o viento de retorno a 10 años, mayores a 120 km/h.

3.12 Corona

Capa de alambres que rodean a la unidad óptica. 3.13 Deformación

Es la deformación por unidad de longitud que debe experimentar el cable cuando es sometido a una carga axial.

3.14 Diámetro del Campo Modal

Es la distancia entre los puntos transversales en la cual la intensidad en el campo lejano ha decaído 1/e2, de su valor

máximo, donde “e” es igual a 2.7182.

3.15 Dispersión Cromática Diseminación de un impulso luminoso por unidad de ancho espectral de la fuente, causada en una fibra por las diferentes velocidades de grupo de las diferentes longitudes de onda que componen el espectro de la fuente, dado que parte de la potencia óptica es transmitida por el núcleo y otra parte penetra por el revestimiento.

3.16 Esfuerzo

Es la relación de la carga aplicada sobre la sección transversal del cable.

3.17 Fibra Óptica

Guía de ondas de material dieléctrico (generalmente vidrio), utilizada para transmitir señales luminosas para fines de telecomunicaciones en ventanas en el intervalo de 850 nm a 1 600 nm de longitud de onda del espectro electromagnético. 3.18 Fibra Monomodo (Unimodo)

Fibra óptica en la que sólo es posible la propagación de un modo o trayectoria. Se clasifican en fibras de dispersión nula y de dispersión desplazada no nula.

3.19 Guano

Excremento de aves.


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3.20 Herrajes y Accesorios Los herrajes son dispositivos que se utilizan para sujetar el CGFO a las estructuras y postes de las líneas de transmisión, subtransmisión y distribución. Se consideran accesorios, las cajas de empalme, los amortiguadores de vibraciones, las abrazaderas, así como los ensambles (ángulos, placas, tornillos, pernos, tuercas, chavetas, arandelas, entre otros.) para fijarlos.

3.21 Límite Elástico Es el máximo esfuerzo que soporta el cable sin que sufra deformación permanente cuando cesa la aplicación de la carga.

3.22 Longitud de Onda de Corte

Es aquella a partir de la cual se definen las características de transmisión de las fibras ópticas. Para valores menores

de c, la característica de transmisión es multimodal; para valores mayores de c la característica de Transmisión es

unimodal.

Pueden distinguirse tres tipos útiles de longitud de onda de corte:

a) Longitud de onda de corte de la fibra, c.

b) Longitud de onda de corte del cable, cc.

c) Longitud de onda de corte del cable puente, cj.

La correlación de los valores medidos, cc, c, cj, depende del diseño de la fibra y del cable, así como de las

condiciones de prueba. Dichos valores se deben apegar a las siguientes normas: IEC 61284, UIT-T-G.652 y UIT-T-G-655 descritas en esta especificación.

3.23 Modo

Uno de los posibles patrones de los campos electromagnéticos que se propagan en una guía de onda.

3.24 Módulo de Elasticidad Es la relación entre el esfuerzo y la deformación en el intervalo elástico del cable. 3.25 Núcleo

Parte interna de la fibra óptica generalmente de vidrio de alta pureza, por donde se propaga la mayor parte de la luz.

3.26 Recubrimiento Primario

Capa que envuelve al núcleo y al revestimiento para dar el color y protección mecánica a la fibra.

3.27 Resistencia a la Ruptura Es la carga alcanzada, sin presentar ruptura de ninguno de los alambres, cuyo valor no debe ser menor del 95 % de la carga nominal de ruptura (RTS).


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3.28 Revestimiento

Capa que envuelve al núcleo de la fibra, construida con vidrio de alta pureza, pero con índice de refracción menor que el del núcleo, para reflejar la luz hacia el núcleo.

3.29 Unidad Óptica

Conjunto formado por uno o más grupos de fibras ópticas.

3.30 Capacidad de Transferencia de Energía (Ante la Descarga Atmosférica)

Es la capacidad que debe tener el CGFO para soportar la energía transmitida por la componente de corriente continua durante el impacto de una descarga atmosférica sobre el cable, esta corriente es de pequeña amplitud (de unos cientos de A), con una duración típica de 500 ms, que fluye a tierra después del impacto de la descarga atmosférica.

3.31 Fibra Multimodo Fibra óptica en la que la señal se propaga en varios modos o trayectorias. 4 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES

Todas las unidades de medida utilizadas en la presente especificación deben estar de acuerdo con la norma NOM-008-SCFI. 4.1 Requisitos Generales

El alcance del suministro debe incluir diseño, fabricación, aseguramiento de calidad, acabados, empaque y embarque de:

a) CGFO.

b) Diagramas esquemáticos y dimensionales del cable, herrajes y accesorios, incluyendo sus catálogos con las especificaciones técnicas.

c) Procedimientos de instalación de los cables, herrajes y accesorios, en español.

d) Recomendaciones de mantenimiento en español de los cables, herrajes y accesorios.

e) Empaque y embarque.

f) Control de calidad (informes de pruebas).

En caso de requerirse la capacitación, supervisión y montaje del CGFO, así como de protección adicional por contaminación por guano, se debe establecer en las Características Particulares.

4.2 Características Generales

El cable de guarda con fibras ópticas debe cumplir con lo siguiente:

a) Las unidades ópticas deben estar alojadas holgadamente en contenedores que las protejan de daños por el ambiente y por cargas inducidas tales como compresión longitudinal, aplastamiento, doblez, torcido, esfuerzo a la tensión mecánica y efectos térmicos, así como a la humedad.


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b) Las unidades ópticas deben estar inmersas en un compuesto apropiado para impedir la penetración de humedad, verificado de acuerdo a la norma IEC-60794-1-22 Método F5.

c) La corona debe estar formada por alambres de acero con recubrimiento de aluminio (A, AS especificación CFE-A1000-01) o una combinación de estos con alambres de aleación de aluminio, de la referencia bibliográfica [1].

d) El CGFO debe cumplir con las características electromecánicas indicadas en la tabla 2.

e) Las fibras ópticas deben cumplir con los requerimientos indicados en la tabla 3 y en la sección

4.2.6.

4.2.1 Resistencia a la corrosión El CGFO debe estar diseñado para resistir sin deterioro durante su vida útil el ambiente marino, lo cual se verifica mediante le cumplimiento de la prueba de cámara salina y de potencial electroquímico indicadas en el Apéndice B.

4.2.2 Dimensiones y recubrimientos El diámetro del cable debe cumplir con el valor indicado en la tabla 1 de esta especificación y el recubrimiento de aluminio sobre los alambres de acero de la corona debe cumplir con la norma IEC 61232.

4.2.3 Capacidad de disipación térmica

El cable debe tener una capacidad de disipación térmica tal que soporte la corriente de cortocircuito existente en el sitio de operación, sin alterar sus características físicas debido a la temperatura alcanzada ( tales como el efecto de jaula de pájaro o canasteo) y sin que sufran daño las fibras ópticas. Los herrajes de la fibra óptica deben ser capaces de soportar y transmitir esfuerzos térmicos y mecánicos. Adicionalmente la temperatura del núcleo del cable no debe exceder a 180 ºC, medida en al menos tres puntos de la muestra bajo prueba.

La capacidad de disipación térmica está dada en kA2·s calculada para un tiempo de 0.3 s.

Los valores de disipación térmica típicos según los niveles de corriente de cortocircuito existentes en las líneas de transmisión del sistema eléctrico nacional están definidos por la clase en la tabla 1.

El valor de disipación térmica seleccionado debe anotarse en las Características Particulares.

TABLA 1- Valores típicos de disipación térmica

Categoría Valor de disipación térmica

(kA2s)

A 85

B 100

C 150

4.2.4 Características electromecánicas Las características electromecánicas mínimas requeridas, se indican en la tabla 2.


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TABLA 2 Características electromecánicas del cable de guarda con fibras ópticas

Características Valores a cumplir

Número de fibras > 36

Diámetro del cable <16.2mm***

Carga de ruptura > 70 kN

Densidad lineal < 0.600 kg/m***

Resistencia (cd)/unidad de longitud a 20 ºC < 1.46 /km

Capacidad de transferencia de energía (ante la descarga atmosférica)

Conforme a la tabla A1 *

del apéndice A

Capacidad de disipación térmica (temperatura inicial 35 °C)

Conforme a la tabla 1 ** punto 4.2.3

Relación de paso de cableado Entre 10 y 16 veces el

diámetro del cable

Sentido del cableado Izquierdo

Velocidad de corrosión en cámara salina a 720 h < 72 g/(m2

x año)

Gráficas y polinomio de esfuerzo-deformación y CREEP

- -

* La determinación de la clase del cable ante la transferencia de energía de la descarga atmosférica debe ser realizado de acuerdo al lugar donde se instale la línea y de la densidad de rayos a tierra, y este no debe ser menor a la clase 0 (50 C).

** La determinación de la clase de disipación térmica ante el corto circuito debe hacerse en función del

estudio de cortocircuito considerando el punto del sistema de inicio y fin de la línea y este no debe ser

menor a la clase A (85 kA2s).

*** En el caso de que el cable requiera de una resistencia a la descarga atmosférica para clases 2 y 3, se deben revisar estos parámetros y ser acordados entre área usuaria y proveedor y ser especificado e n Características Particulares. (Cuidando los requerimientos mecánicos de las estructuras donde va ser empleado este cable).

4.2.5 Características de las fibras Las fibras ópticas deben cumplir con la tabla 3.


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TABLA 3 - Características de las fibras

Tipo de fibra

óptica

Características Documento

UIT-T

Multimodo Índice gradual de 50/125 m G.651.1

Monomodo Dispersión normal G.652.D

Monomodo Dispersión desplazada no nula G.655

NOTA: 1 Los documentos UIT que se deben emplear son los vigentes.

2 Los requerimientos de la fibra óptica deben ser definidos y especificados por el área usuaria en la sección

Características Particulares de esta especificación.

4.2.6 Color de las fibras ópticas

Se deben utilizar los colores recomendados en la referencia bibliográfica [3].

4.2.7 Herrajes y accesorios Los herrajes y accesorios deben satisfacer los requerimientos de acuerdo a la especificación CFE-E1100-21, los cuales deben ser compatibles con el CGFO especificado por cada fabricante y haber mutuo acuerdo con el proveedor de los herrajes y accesorios con el proveedor del cable. 4.3 Condiciones de Operación 4.3.1 Tensión Nominal del Sistema El Cable de Guarda con Fibra Óptica se utiliza en líneas de transmisión, subtransmisión y distribución energizadas con tensiones desde 34.5 kV hasta 400 kV.

4.3.2 Ambiente El cable debe operar dentro del intervalo de -20 °C a 60 °C de temperatura ambiente. Debe soportar el ambiente marino lo cual se verifica con la prueba de niebla salina indicada en el Apéndice B. 5 CONTROL DE CALIDAD 5.1 Pruebas de Prototipo El CGFO se le deben realizar las pruebas prototipo, aceptación y rutina de acuerdo a la siguiente tabla:

TABLA 4- Clasificación de Pruebas Para el CGFO

Pruebas

Tipo de prueba

Prototipo Rutina Aceptación

Verificación visual y dimensional x x x

Densidad Lineal x - x

Relación de paso de cableado x x x

Variación del coeficiente de Atenuación de las fibras ópticas

- x2 x

Continúa…


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…continuación

Mecánicas

Desempeño a la tensión x -- --

Esfuerzo-deformación 1

x -- --

Resistencia a la ruptura x -- x

Torcido de los alambres de acero con recubrimiento de aluminio antes de cableado

x x --

Enrollamiento de los alambres de aluminio antes de cableado (si aplica)

x x

--

Paso por polea x -- --

CREEP x -- --

Vibración eólica x -- --

Galopeo x -- --

Ciclos de temperatura x -- --

Penetración de agua x -- --

Compresión x -- --

Flujo de relleno x -- --

Comportamiento de la corrosión

Velocidad de corrosión x -- --

Potencial electroquímico x -- --

Eléctricas

Descarga atmosférica x -- --

Disipación térmica (corto circuito) x -- --

Resistencia cd/unidad de longitud a 20 o

C x

-- x

NOTA 1: En caso de que el lote de CGFO a suministrar sea mayor a 100 Km se debe realizar una prueba de aceptación al lote correspondiente a partir de enero 2015, y en caso de pedidos menores estos deben estar cubiertos con la prueba de Esfuerzo-Deformación realizada cada año, e inspeccionada por LAPEM.

2: Se debe medir la atenuación de las fibras ópticas a todos los carretes que conformen el lote a suministrar.

Para los CGFO se deben efectuar las pruebas que se describen a continuación, el cambio máximo en la atenuación de las fibras ópticas debe ser:

a) Igual o menor a 0.05 dB/km para enlaces mayores a 500 m, a 1 550 nm para fibras monomodo.

b) Menor o igual a 0.05 dB/km para enlaces menores a 500 m, a 1 550 nm para fibras monomodo.

c) Menor o igual a 0.1 dB/km a 1 300 nm para fibras monomodo.

Para la evaluación del prototipo, se deben realizar todas las pruebas indicadas en la IEC 60794-4-10, con las siguientes precisiones para los parámetros de prueba que en ella no están especificados; además de las pruebas de arco de potencia, cámara salina, compresión y flujo del relleno.

a) La prueba de evaluación al desempeño a de la tensión se debe efectuar de acuerdo al Apéndice K, la longitud mínima de la muestra debe ser de 25 m, cumplir con el cambio de atenuación solicitado y se debe reportar la deformación de las fibras a la tensión mecánica máxima de instalación del CGFO.


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b) Para la prueba de paso por polea, se debe utilizar el arreglo descrito en el Apéndice D, cumplir

con el cambio máximo permisible en la atenuación del enlace de fibras ópticas, después de aplicar 20 ciclos de paso por la polea de prueba y el diámetro de la polea debe ser máximo 40 veces el diámetro nominal del cable.

c) Para la prueba de vibración eólica con 100 millones de ciclos se debe cumplir con el cambio de

atenuación solicitado, y desarrollarse de acuerdo al Apéndice L, considerándose que la tensión mecánica debe mantenerse constante durante toda la prueba en 14 kN.

d) La prueba de galopeo se debe de realizar de acuerdo a lo establecido en la norma

IEC 60794-1-21 Método E27, y cumplir con el cambio de atenuación solicitado.

e) La prueba de penetración de agua se debe realizar en una longitud de un metro de la unidad óptica de acuerdo a la IEC 60794-1-22 Método E26, con una columna de un metro de agua, durante una hora.

f) La prueba de capacidad de disipación térmica (al cortocircuito), se debe realizar de acuerdo al

punto 4.2.3 de esta especificación y al método descrito en la norma IEC 60794-4-10. Además, deben cumplirse los siguientes requisitos:

- La máxima temperatura permitida sobre los alambres debe ser de 200 ºC.

- La máxima temperatura permitida en el interior del tubo metálico protector de la unidad óptica,

debe ser de 180 ºC.

- No debe haber daños físicos visibles sobre el cable.

- No debe presentarse el efecto de jaula de pájaro (Bird caging o canasteo).

g) La prueba de esfuerzo-deformación y CREEP, debe desarrollarse de acuerdo a los Apéndices E y G y sus resultados deben ser presentados en forma polinómica de acuerdo a los procedimientos expresados en los Apéndices F, H e I, correspondientes.

h) Para la prueba de ciclos términos el rango de temperatura es debe ser de -40 °C a + 85 °C y

deben de realizarse 2 ciclos.

5.1.1 Prueba de arco descarga atmosférica Esta prueba debe llevarse a cabo conforme a lo indicado en el Apéndice A de esta especificación.

5.1.2 Prueba de cámara salina La prueba de cámara salina se debe realizar de acuerdo al Apéndice B. Comparar el resultado de la velocidad de corrosión (Vc), con el valor mostrado en la tabla 1 de esta especificación.

5.1.3 Prueba de compresión La prueba de compresión se debe realizar de acuerdo al Apéndice C.

La variación máxima en la atenuación en forma permanente o temporal no debe ser mayor de 0.5 dB/km durante o después de la prueba para que el cable cumpla con este requisito.


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5.1.4 Prueba de flujo del relleno La prueba de flujo del relleno se debe realizar conforme a la IEC 60794-1-21 (método E14), a la temperatura máxima de operación del cable debe ser de 60° C ± 2 º C.

El escurrimiento máximo permitido para que el cable cumpla con este requisito, no debe ser mayor a 50 mg para cualquiera de los especímenes; si alguno de ellos está por arriba de este valor se debe de preparar otra muestra y volver a probar. La prueba se considera satisfactoria si cualquiera de los especímenes no excede de 50 mg. 5.1.5 Herrajes y accesorios Las pruebas prototipo para verificar la compatibilidad de los herrajes y los accesorios con el CGFO debe satisfacer los requerimientos establecidos en la especificación CFE-E1100-21. La marca y modelo del cable y la marca y modelo del herraje deben estar indicados específicamente en los informes de las pruebas de compatibilidad. 5.2 Pruebas de Rutina El cable de guarda con fibras ópticas debe cumplir con las pruebas descritas en la Tabla 4 de este y en base a la especificación CFE A1000-01, para las pruebas de torcido y enrollamiento. 5.3 Pruebas de Aceptación Las pruebas de aceptación son las siguientes: 5.3.1 Pruebas a los componentes que forman la corona:

a) Para los alambres de acero recubierto de aluminio deben de estar de acuerdo a la IEC 61232.

b) Los alambres de aleación de aluminio de acuerdo a la IEC 60104. Satisfacer los siguientes requerimientos:

a) Carga a la ruptura y alargamiento de los alambres de aluminio y de acero recubierto de aluminio.

b) Diámetro de los alambres de aluminio y de acero con recubrimiento de aluminio.

c) Resistencia y resistividad eléctrica de los alambres de aluminio y de acero recubiertos de aluminio.

d) Espesor de la capa de aluminio en los alambres de acero.

e) Torcido de los alambres de acero (especificación CFE A1000-01).

f) Enrollamiento de los alambres de aluminio (véase referencias bibliográficas [1]). 5.3.2 Pruebas al tubo que contiene la unidad óptica

a) Diámetros interno y externo.

b) Carga a la ruptura.

c) Alargamiento.

d) Resistencia eléctrica en caso de que sea metálico.


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5.3.3 Pruebas al cable completo

a) Resistencia cd / unidad de longitud a 20 °C.

b) Carga nominal de ruptura. c) Diámetro.

d) Densidad lineal.

e) Relación de paso de cableado.

f) Esfuerzo - Deformación a pedidos mayores de 100 km. Se debe aplicar una tolerancia de ± 5 %

con respecto al polinomio de Esfuerzo-Deformación del prototipo. 5.3.4 Pruebas de aceptación documental a la fibra óptica (de acuerdo al tipo de fibras descritas en la

tabla 3)

a) Requerimientos ópticos:

- Coeficiente de atenuación.

- Uniformidad en la atenuación.

- Dispersión cromática.

- Diámetro del campo modal.

b) Requerimientos geométricos:

- Error de concentricidad.

- Diámetro del revestimiento.

- No circularidad del revestimiento.

- Diámetro del recubrimiento primario.

c) Requerimientos mecánicos:

- Tensión de la fibra. En caso de presentarse resultado no satisfactorio en cualquiera de las pruebas de aceptación se debe rechazar el suministro. 6 MARCADO

No aplica.

7 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN,

ALMACENAJE Y MANEJO

El cable debe ser empacado y embarcado de acuerdo a lo indicado en la especificación CFE L1000-11 y conforme a lo siguiente:


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El cable se debe empacar bobinado en carretes, cuyo diámetro del tambor debe tener como mínimo 40 veces el diámetro exterior del cable que contenga. El cable en los carretes se debe proteger con un emparrillado al 100 % de madera o algún material polimérico reciclable que garantice la integridad durante el transporte y maniobras. Se debe dejar un espacio libre de aproximadamente 10 cm, entre el cable y el borde de la brida. Los extremos (interior y exterior) del cable, deben estar sellados para evitar el ingreso de humedad y sujetos en la forma apropiada, para evitar que el cable se afloje durante el transporte. Así mismo, deben tener fácil acceso y la longitud adecuada para efectuar las pruebas de aceptación. Los carretes se deben marcar claramente indicando lo siguiente:

a) Sentido en el que debe rodarse el carrete para evitar que se afloje el cable. b) Nombre del fabricante. c) Masa neta del cable (kg). d) Masa bruta del carrete (kg). e) Fecha de fabricación. f) Número de contrato. g) Número de fibras, tipo h) Radio mínimo de curvatura (mm). i) Longitud del cable (m). j) Una flecha en el lugar donde queda el extremo.

En las Características Particulares se debe indicar la longitud para cada carrete. El orificio central en el carrete debe permitir como mínimo el paso libre de una flecha de 8 cm de diámetro.

Se debe engrapar en un costado del carrete una tarjeta impermeabilizada, conteniendo una copia del reporte de las pruebas de rutina de fábrica.

8 BIBLIOGRAFÍA

[1] ASTM –B230/B230M-07(2016) Standard Specification for Aluminum 1350-H19 Wire for Electrical

Purposes.

[2] ASTM-B398/B398M-15 Standard Specification For Aluminum Alloy 6201-T81 and 6201-T83

Wire for Electrical Purpose.

[3] TIA/EIA 598-A-1995 Optical Fiber Cable Color Coding.


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APÉNDICE A

(Normativo)

PRUEBA DE ARCO DE DESCARGA ATMOSFÉRICA

A.1 PROPÓSITO

Comprobar que el cable de guarda con fibra óptica no sea afectado severamente en sus características mecánicas y ópticas, por los efectos térmicos causados por el fenómeno de las descargas atmosféricas.

A.2 PROCEDIMIENTO

El arreglo de prueba debe ser conforme al circuito de la figura A1.

1. Remate.

2. Aislador.

3. Herrajes de anclaje.

4. Conectores de tierra simétricos.

A Muestra bajo prueba

5. Electrodo con superficie plana (de

preferencia debe ser de Cobre-Wolframio).

6. Fusible metálico para el inicio del arco.

7. Medidor de tensión mecánica.

8. Espacio entre el electrodo y la superficie del

cable.

FIGURA A1. Arreglo para la prueba de descarga atmosférica al cable de guarda con fibras ópticas

La descarga atmosférica debe aplicarse cada vez en cinco porciones distintas (muestras) del cable, cada una con una longitud mínima de 5 m. La prueba debe llevarse a cabo en el punto medio de la longitud de la muestra.

El electrodo, que puede ser una varilla de cobre o hierro, debe colocarse por encima del cable bajo prueba. El electrodo y el CGFO bajo prueba deben conectarse eléctricamente entre ellos mediante un fusible de acero de 1 mm de diámetro, de tal manera que la distancia en línea recta entre el electrodo y la superficie superior del cable sea de 6 cm ± 0.5 cm.


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El amarre del fusible al electrodo y al cable debe ser tal, que, en el momento de fundirse, no presente concentraciones de material que demanden energía del arco eléctrico para evaporarse. Los parámetros de prueba se seleccionan de la tabla A1, entre las clases 0 y 3 de acuerdo a las características de construcción del cable. Estas características deben a su vez, corresponder con las características de incidencia de descargas atmosféricas en la zona donde este debe ser instalado. TABLA A1-Clasificación del cable CGFO de acuerdo al aguante contra las descargas atmosféricas

Parámetros de

prueba

Clase 0

Clase 1

Clase 2

Clase 3

Corriente (A) 100 200 300 400

Duración (s) 0.5 0.5 0.5 0.5

Carga (C) 50 100 150 200

La temperatura inicial del cable bajo prueba debe ser de 23 ± 5 C. Durante la etapa de la descarga, la muestra debe someterse a una tensión mecánica de 14 kN ± 3 %. La polaridad de la corriente de prueba debe ser positiva (+) sobre el electrodo de prueba, durante esta etapa el cable no debe presentar ningún hilo roto. Después de aplicar la descarga eléctrica sin quitar la tensión mecánica, esta misma debe incrementarse inmediatamente hasta llegar a un valor de 28 kN y mantenerse durante un minuto. En el transcurso de la prueba y al final de esta, el cable no debe presentar más de dos hilos rotos (entendiéndose como alambre roto la pérdida de continuidad física del mismo). Debe efectuarse una medición de la atenuación óptica, antes y después de cada aplicación de la corriente. Los equipos de medición deben estar calibrados y libres de interferencia electromagnética radiada por el propio arco eléctrico. La prueba debe realizarse a cinco muestras bajo las mismas condiciones.

A.3 REQUERIMIENTOS El cable bajo prueba debe cumplir con los dos requerimientos siguientes:

a) El cambio temporal o permanente en la atenuación óptica después de la aplicación de la prueba de descarga atmosférica, debe ser menor o igual a 0.05 dB/km a 1 550 nm para fibras monomodo y 0.10 dB/km a 1 300 nm para fibras multimodo.

b) No deben existir más de dos alambres rotos en la corona en ninguna de las cinco muestras después de haber realizado el proceso completo de prueba de arco de descarga atmosférica.

Si alguno de los dos requisitos anteriores no se cumple, la prueba se considera como no satisfactoria (no satisfactoria significa el rechazo del prototipo).


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APÉNDICE B (Normativo)

PRUEBA DE NIEBLA SALINA

La prueba de niebla salina se debe realizar conforme a la ISO 9227 e ISO 7384, exponiendo las muestras en posición horizontal.

Se deben preparar un mínimo de tres muestras por cada tipo de cable, previamente desengrasados y dimensionados, cuya masa inicial debe ser menor de 160 g con una exactitud de 0.1 mg. Los extremos del cable se deben fijar para evitar el descableado y protegerlos por medio de un mastique epóxico de tal manera que evite la penetración de la niebla salina.

Las muestras se deben exponer a la vez en la cámara salina por 720 h. Después de la exposición, el cable se debe desbaratar y los productos de corrosión formados, se deben remover de acuerdo a la ISO 8407 y pesar la muestra completa con una exactitud de 0.1 mg. La velocidad de corrosión se determina de acuerdo a la siguiente ecuación.

Vc = m

A·t

Dónde:

m : Es la pérdida en masa en gramos

A : Es el área expuesta, en metros cuadrados

t : Es el tiempo de exposición, en años. B.1 PAR GALVÁNICO La diferencia de potencial electroquímico entre los componentes metálicos del cable no debe ser mayor a

100 mV medido en una solución de cloruro de sodio de 0.33 molar a 25 °C 5 °C.


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APÉNDICE C (Normativo)

PRUEBA DE COMPRESIÓN

C.1 OBJETIVO

Determinar la capacidad que tiene un cable a soportar una carga mecánica, sin afectar las características de la fibra óptica, una carga de compresión de aplicación lenta, sin que haya cambio en la atenuación de la señal óptica durante o después de la prueba, o cualquier daño en la corona exterior.

C.2 EQUIPO DE PRUEBA

a) Dispositivo de prueba consistente en dos placas de contacto planas, una de las cuales es movible como

se muestra en la figura C.1. El largo de la placa debe ser de 100 mm con un radio de 6 mm en las aristas para prevenir posibles cortes del cable. El ancho de la placa debe ser mayor que el diámetro del cable. La dureza de las placas debe ser mínima de 90 HRB.

b) En sistema de aplicación de carga donde sea posible mantener un valor fijo dentro de una

variación del 5 % durante el tiempo que dure la prueba. c) En equipo para la medición de variaciones en la atenuación de la señal óptica

FIGURA C1 – Dispositivo y arreglo de prueba

C.3 MUESTRAS

La probeta debe ser cortada de la muestra que fue utilizada para la prueba de paso por polea con un largo mínimo de 4 m de longitud, y el largo de la fibra debe ser cuando menos de 100 m. La atenuación de la señal óptica se debe medir en la ventana de 1 550 nm.

Acondicionamiento: Debe ser por 24 h a una temperatura de 23 °C 5 °C y una humedad relativa de 20 % a 70 %.


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C.4 PROCEDIMIENTO

Colocar la probeta en el equipo de prueba, teniendo cuidado de que no existan esfuerzos iniciales en la misma. Fijarla de tal manera que no haya movimientos laterales en el cable ni desplazamientos axiales. Colocar el cable de tal manera que la unidad óptica pueda ser examinada y medida durante la aplicación de la carga. Medir la atenuación de la fibra antes de aplicar la carga para verificar que es posible detectar valores de centésimas de dB.

Aplicar la carga a una velocidad constante hasta 4 400 N y mantenerla por 1 min, bajarla a un valor de carga de 2 200 N y mantenerla por 10 min, después retirar la carga y mantenerla por un periodo de 5 min, verificar el cambio final en la atenuación de la fibra.


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APÉNDICE D (Normativo)

DIAGRAMA DEL ARREGLO PARA LA PRUEBA DE PASO POR POLEA

1. Poleas inferiores. 2. Polea superior. 3. Caja de empalmes. 4. Equipo de medición (OTDR). 5. Máquina para aplicar tensión al cable. 6. Medidor de tensión. 7. Cable muestra CGFO. 8. Cable guía. 9. Contrapesos

FIGURA D1- Diagrama del arreglo para la prueba de paso por polea


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APÉNDICE E (Normativo)

PRUEBA DE ESFUERZO – DEFORMACIÓN

La finalidad de esta prueba es para determinar la deformación que experimenta el cable cuando es sometido a diferentes niveles tensión mecánica en lapsos de tiempo determinados.

Para la realización de esta prueba se deben utilizar herrajes de sujeción tales como preformados, conectores a compresión, resinas epóxicas y metales con bajo punto de fusión.

E.1 LONGITUD DE LA MUESTRA

La longitud de la muestra requerida para las pruebas de tensión y esfuerzo-deformación, deben ser al menos de 13 m.

La longitud de las muestras en el párrafo anterior es el mínimo requerido para garantizar una buena medición con la cual se debe obtener exactitud en las curvas de esfuerzo-deformación. En casos donde el fabricante pueda demostrar a satisfacción del comprador con resultados de pruebas comparativas, que una longitud más corta pueda dar resultados con exactitud y repetitividad equivalente, pueden ser utilizadas para la prueba.

E.2 TEMPERATURA DE PRUEBA

La temperatura de la muestra debe ser registrada y no debe variar por más de ± 2 °C durante la ejecución de la prueba. Las lecturas de las temperaturas deben ser tomadas como mínimo, al comienzo y final de cada periodo de carga sostenida.

E.3 PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Se debe tener mucho cuidado en la preparación de las muestras a evaluar ya que los desplazamientos relativos tan pequeños como 1 mm entre las capas de aluminio del cable causan cambios que impactan significativamente en la medición de las curvas de esfuerzo–deformación.

Para la preparación de la muestra se debe seguir los pasos que a continuación se mencionan:

a) Antes de remover la muestra del carrete, fijar una abrazadera de tornillo adecuadamente ajustada al diámetro del cable y colocada a 3 m ± 1 m del extremo libre del cable. La abrazadera debe ser puesta con suficiente presión para evitar que se presenten movimientos relativos entre los alambres de las diferentes capas en el cable.

b) Desenrollar del carrete, de forma lo más recta posible, evitando la formación de cocas o dobleces en el cable, la longitud deseada de cable e instalar otra abrazadera de sujeción a la distancia requerida midiendo dicha distancia a partir de la primera abrazadera. Aplicar cinta adhesiva (aislante) y cortar el cable a una distancia de la abrazadera que permita colocar los accesorios en los extremos.

c) Durante el traslado hasta el equipo de prueba, la muestra debe estar protegida apropiadamente contra daño. Si una vez cortada la muestra a evaluar se requiere enrollarla para transportarla, el diámetro del rollo o del carrete de la muestra debe ser de por lo menos 50 veces del diámetro del cable. Este diámetro se debe considerar también para el envío de la muestra al laboratorio de pruebas.

d) Al llevar a cabo el ensayo de esfuerzo-deformación, se deben utilizar herrajes en los extremos de uso

estándar tales como preformados, conectores a compresión, resinas epóxicas, metales con bajo


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punto de fusión, grapas atornilladas o tipos de soldaduras. Los alambres del cable no deben ser desenrollados, limpiados o engrasados antes de colocar los accesorios en los extremos.

e) Se debe tener cuidado de no dañar ningún alambre durante la preparación de los extremos de la

muestra.

f) El montaje de los herrajes en los extremos no debe inducir deslizamiento de los alambres o dejar el

cable flojo, ya que esto puede modificar el comportamiento la curva de esfuerzo–deformación del cable.

E.4 INICIO DE LA PRUEBA

a) La muestra a evaluar debe ser sostenida a través de su longitud total y ajustada de tal forma que el cable

no se levante por más de 10 mm cuando se encuentre bajo tensión. Esto debe ser verificado por mediciones de la longitud de levantamiento de la muestra, más que por el tensionado del cable.

b) La distancia entre la abrazadera de la longitud de control y el punto de sujeción de la grapa al equipo

de tensión, debe ser medida con un calibrador antes y después de la prueba para asegurar que después del ciclo de carga del 85 %, cuando se haya regresado al nivel de precarga, ésta no varié por más de 1 mm del valor tomado antes de la prueba (durante la prueba la distancia puede cambiar por más de 1 mm). La resolución más adecuada en el instrumento para medición dicha distancia es de 0.1 mm.

c) La deformación del cable es determinada mediante la medición del desplazamiento entre los dos

extremos de la longitud de control. Ésta se puede realizar por medio de un sensor de desplazamiento y varillas calibradas o bien con discos de referencia e indicadores de carátula calibrados. Tanto el movimiento por levantamiento del cable, como el torcimiento que pudiera sufrir durante la prueba no debe de introducir más que 0.3 mm de error en las lecturas.

NOTA:

1. Durante las etapas de la prueba con baja tensión mecánica puede causar que los hilos del cable se abulten por varios milímetros en la

parte externa. El pandeo o abultamiento desaparece a mayor tensión como un resultado de la deformación elástica y reaparece cuando la tensión es liberada.

2. Cuando se utilizan grapas atornilladas y se presenta un ruido o interferencia a mayor tensión mecánica puede ser una indicación que las capas

del cable estén deslizando o el aluminio está deslizándose sobre el núcleo de acero, porque el tornillo de la grapa no está suficientemente apretado. El resultado del tornillo flojo de la grapa es el pandeo de alambres (a baja tensión) moviéndose hacia la dirección en que se mide la deformación de la muestra y las deformaciones medidas pueden ser menores que la deformación verdadera.

E.5 SECUENCIA DE APLICACIÓN DE CARGA PARA LA PRUEBA

Las condiciones de carga para la prueba de esfuerzo–deformación debe ser la siguiente:

a) Aplicar una precarga al 5 % de tensión de ruptura nominal (RTS) para enderezar el cable y colocar el

dispositivo de medición de deformación, que debe ser mínimo de 10 m de la longitud total de la probeta. Ajustar el medidor de desplazamiento en cero.

b) Para registradores de datos no continuos esfuerzo-deformación tomar las lecturas de deformación a

intervalos de 2.5 % de la RTS redondeándolo en N. c) Tensionar la muestra al 15 % de la RTS y sostenerla por 0.5 h, tomar lecturas, al menos, después de

5 min, 10 min, 15 min y 30 min durante el periodo, regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.


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d) La velocidad de aplicación de la carga durante la prueba debe ser uniforme, el tiempo requerido para

llegar al 15 % de la RTS debe ser entre 0.5 min y 1.0 min. La misma velocidad se debe mantener para las restantes etapas de carga.

e) Segunda aplicación de carga al 30 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de

5 min, 10 min, 15 min, 30 min, 45 min y 60 min durante el periodo. Regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.

f) Tercera aplicación de carga al 50 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de 5 min,

10 min, 15 min, 30 min, 45 min y 60 min durante el periodo. Regresar al nivel de precarga aplicado en inciso a) de este punto.

g) Cuarta aplicación de carga al 70 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de 5 min,


h) Quinta aplicación de carga al 85 % de la RTS y sostenerla por 1.0 h, tomar lecturas después de 5 min,


i) Después de la quinta aplicación de carga, regresar al 5 % de la RTS para retirar los instrumentos de

medición una vez hecho esto aplicar tensión, incrementándola uniformemente, hasta alcanzar la resistencia a la ruptura real.

NOTA: 1 Cuando grapas de tensión a compresión son utilizadas para la sujeción de la probeta, se puede colocar el dispositivo de

medición de la deformación sin descargar la precarga del 5 %. 2 Se recomienda extremar cuidados cuando se prueben cable por arriba del 70 % del RTS.


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APÉNDICE F

(Normativo)

DETERMINACIÓN DEL GRÁFICO INICIAL ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LA MUESTRA EVALUADA

Se tabulan las mediciones de deformación medidas durante el ensayo esfuerzo-deformación. Las deformaciones en cada etapa de carga mecánica aplicada al límite de tiempo establecido en la especificación se deben tomar para generar el gráfico inicial esfuerzo-deformación.

Deformación medida del cable a diferentes niveles de carga mecánica

Carga aplicada % RTS

Carga aplicada

kN

Deformación %

5 min 10 min 15 min 30 min 45 min 60 min

5 2.51 - - 0.000

15 7.53 0.083 0.084 0.084 0.086 0.086 0.087

30 15.06 0.206 0.207 0.207 0.208 0.209 0.209

50 25.11 0.380 0.381 0.383 0.384 0.387 0.387

70 35.15 0.580 0.583 0.585 0.588 0.591 0.593

85 42.69 0.765 0.772 0.776 0.782 0.786 0.788

F.1 GRÁFICO INICIAL ESFUERZO-DEFORMACIÓN A PARTIR DE LOS DATOS MEDIDOS EXPERIMENTALMENTE


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F.2 OBTENER E L FACTOR DE AJUSTE EN LA DEFORMACIÓN A APLICAR A LOS DATOS EXPERIMENTALES

F.2.1 OBTENCIÓN DEL FACTOR DE AJUSTE EN LA DEFORMACIÓN DE FORMA GRÁFICA


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F.2.2 OBTENCIÓN DEL FACTOR DE AJUSTE EN LA DEFORMACIÓN DE FORMA GRÁFICA UTILIZANDO LAS HERRAMIENTAS DE EXCEL.

Con los datos experimentales se obtiene la tendencia de los puntos, ajustándolos a una ecuación polinómica de segundo orden. En la figura se muestran los comandos para utilizar la herramienta de la hoja de cálculo (Excel).

Se extiende el límite inferior del eje X, para determinar el valor en el que la línea de tendencia obtenida cruza el eje de la deformación; obteniendo el factor que se debe aplicar para ajustar los datos experimentales por efecto del nivel de precarga.


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F.3 DETERMINACIÓN DEL GRÁFICO ESFUERZO-DEFORMACIÓN CON DATOS AJUSTADOS

Por el método indicado en la sección anterior, para este ejemplo se obtiene un factor de ajuste de 0.023 % en las deformaciones determinadas experimentalmente.

Deformación medida en el del cable a diferentes niveles de carga mecánica

Carga aplicada % RTS

Carga aplicada

kN

Deformación % Datos

ajustados

5 min 10 min 15 min 30 min 45 min 60 min 60 min

5 2.51 - - - - - 0.000 0.000

15 7.53 0.083 0.084 0.084 0.086 0.086 0.087 0.110

30 15.06 0.206 0.207 0.207 0.208 0.209 0.209 0.233

50 25.11 0.380 0.381 0.383 0.384 0.387 0.387 0.410

70 35.15 0.580 0.583 0.585 0.588 0.591 0.593 0.616

85 42.69 0.765 0.772 0.776 0.782 0.786 0.788 0.811

Los datos de la carga y de la deformación ajustada son graficados, asegurando que la línea pase por el origen.


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F.4 OBTENCIÓN DE LA FUNCIÓN DE CUARTO ORDEN DE LA GRÁFICA ESFUERZO-DEFORMACIÓN EN

LA MUESTRA EVALUADA

Con los datos ajustados en la deformación por efecto de la precarga, se aplica el ajuste a una ecuación polinómica de cuarto orden. En la figura muestran los comandos para utilizar la herramienta de la hoja de cálculo (Excel).


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F.4.1 OBTENCIÓN DE LA FUNCIÓN DE CUARTO ORDEN DE LA GRÁFICA ESFUERZO-DEFORMACIÓN EN LA MUESTRA EVALUADA.

Con las opciones de la herramienta de línea de tendencia, se obtiene la ecuación polinómica de cuarta orden ajustada. Esta ecuación ajustada es la determina el comportamiento de la deformación de la muestra evaluada en función de la carga mecánica aplicada.


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APÉNDICE G

(Normativo)

PRUEBA DE CREEP

G.1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Procedimiento para aplicar el ensayo de CREEP a cables y núcleo desnudos para instalación y operación en líneas aéreas, que contempla desde preparación y montaje de la muestra, hasta la elaboración del informe de resultados, incluyendo el desarrollo del ensayo y las mediciones requeridas.

El ensayo CREEP determina el comportamiento del cable en su longitud nominal al someterlo a un esfuerzo de tensión de largo plazo, bajo condiciones de temperatura y cargas controladas las cuales deben ser al 15 %, 20 %, 25 % y 30 % de su RTS.

G.2 RELACIÓN DE EQUIPO Y ACCESORIOS REQUERIDOS

a) Abrazaderas metálicas con longitud suficiente para fijarse en el cable a evaluar. b) Máquina de tensión con capacidad para aplicar tensión longitudinal sobre la muestra de cable a

evaluar, con nivel mínimo igual a la tensión del 45 % del RTS nominal del cable a evaluar sin que sufra deformación dimensional en sus puntos de anclaje y con control de temperatura ambiental de forma que la variación no sea mayor a ± 2.0 °C.

c) Celda de carga o dinamómetro con capacidad suficiente para determinar el nivel de tensión

requerida para evaluar el cable bajo ensayo. d) Tres sensores o termopares para censar la temperatura en tres posiciones de la muestra de cable

a evaluar.

e) Herrajes de tensión y sujeción específicamente para el diámetro del cable a evaluar, que no sufran

desplazamiento con respecto al cable, al someter la muestra a la tensión mecánica de evaluación. b) Medidor de desplazamiento con sistema de fijación a la muestra de cable a evaluar y con resolución

mínima en sus determinaciones de 5 µm. c) Sistema de adquisición de datos que permita registrar las condiciones de operación y de

evaluación a lo largo del ensayo, incluyendo:

- Temperatura ambiental en las cercanías de la muestra bajo ensayo.

- Tensión mecánica aplicada sobre la muestra del cable en evaluación.

- Deformación de la muestra bajo evaluación.

- Al evaluar cables con fibras ópticas no se requiere obtener mediciones del comportamiento óptico

durante la ejecución del ensayo.


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G.3 PREPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE MUESTRAS

La muestra debe ser tomada después de eliminar un mínimo de 5 m de la punta externa del cable estando en el

carrete. Se debe tener cuidado de no dañarla durante su preparación.

Al sacar la muestra del carrete se requiere mantenerla lo más recta posible, si va a transportarse, es necesario que la longitud de la muestra sea al menos de dos veces la longitud que se debe evaluar, que se enrolle sobre un diámetro no menor a 1.5 m y al preparar la muestra para montarla en el equipo usar la parte central para realizar el ensayo. Antes de remover la muestra a evaluar del carrete de transporte, colocar tres abrazaderas para asegurar que queden fijas las capas del cable a una distancia mínima de 3 m del extremo libre, véase la figura G1.

FIGURA G1 - Preparación de la punta del cable antes de desenrollarla del carrete de transporte.

Se deben colocar al menos tres abrazaderas en cada uno de los extremos de la muestra del cable, de forma que la

presión de las mismas sea suficiente para evitar desplazamientos entre las diferentes capas que forman el cable.

Desenrollar el cable en forma lineal, evitando que se formen cocas, torsiones o daños sobre el cable.

La longitud mínima de muestra entre la colocación de las abrazaderas debe ser 100 veces el diámetro del cable (L) más

dos veces la distancia entre el herraje de sujeción y el extremo del instrumento de medición que es de aproximadamente

0.5 m.

Al tener la distancia marcada se procede a cortar el cable tomando en cuenta el espacio requerido para colocar los

herrajes de sujeción.

A partir de este momento, manejar la muestra cortada sin imprimirle esfuerzos, daños, torsiones, ni dobleces con radio

de curvatura menores a 1.5 m.


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Descansar el cable sobre una superficie uniforme y alinearlo lo más recto posible para la preparación de los

extremos donde se deben colocar los herrajes de tensión.

Colocar los herrajes de sujeción en los extremos del cable. La fijación de los herrajes de sujeción se debe efectuar con una máquina ponchadora adecuada para los herrajes que se deben utilizar, de tal forma que se asegure que no exista deslizamiento entre los elementos del cable, ni entre las diferentes capas de material. Seguir el procedimiento de aplicación del ponchado recomendado por el proveedor de los herrajes. Una vez colocados los herrajes, debe existir una

distancia de 1m 0.2m entre el punto de sujeción del herraje y las abrazaderas. Véase diagramas en las figuras G2 y G3 donde se aprecia el montaje de una muestra en la máquina de CREEP sobre soportes que permiten que esta se mantenga horizontal.

Al colocar los herrajes de sujeción en los extremos del cable, verificar que no haya posibilidad de interferencias u

obstáculos en el desplazamiento del cable durante el ensayo.

Remate Abrazadera Termopares Abrazadera Remate

1 m L ó 10 m 1 m

Celda de carga

FIGURA G2 - Diagrama de longitudes mínimas en la muestra de cable a evaluar

FIGURA G3 - Muestra montada en la máquina de CREEP, descansando sobre soportes que mantienen la muestra en forma horizontal DOCUMENTO EN PERIO

DO DE ENTRADA EN VIG

OR


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G.4 PREPARACIÓN DEL ENSAYO

a) Sujetar los herrajes al sistema de tensión del equipo descansando la muestra de cable sobre soportes colocados de forma tal que, al tensionar el cable, este no se levante una distancia mayor de 10 mm de su posición sin tensión.

b) Utilizar las mordazas adecuadas al diámetro de la muestra en evaluación, para sujetar el dispositivo

para medir el estiramiento del cable sobre una base de longitud de 10 m. Uno de los extremos del sistema de medición de la elongación del cable debe quedar fija y el otro extremo debe poder moverse libremente sobre el dispositivo para medir el estiramiento de la muestra en evaluación.

c) Se requiere colocar tres termopares para censar la temperatura de la muestra en evaluación: uno en

el centro y uno en cada extremo de la misma para registrar las mediciones de la temperatura durante el ensayo. Los termopares deben estar en buen contacto con la muestra, pero sin recibir directamente el flujo del movimiento de aire. Si no se especifica la temperatura del ensayo, esta debe ser de 20 ºC.

d) La variación de la temperatura a lo largo de la muestra a evaluar debe ser menor de 2.0 ºC. La

variación de la temperatura en la muestra durante el ensayo debe ser menor de 2.0 ºC respecto a la temperatura base de evaluación.

e) La resolución del equipo usado para la medición de temperatura debe ser como mínimo de 0.5 ºC.

f) La resolución de la medición de la carga para la evaluación debe ser como mínimo 1 %

de la carga de evaluación o 120 N, lo que sea de mayor magnitud. La celda de carga debe ser utilizada durante todo el ensayo.

g) El equipo de medición de desplazamiento debe registrar con una resolución mínima de 5 x 10-6 m

(5 micrómetros).

h) El dispositivo por medio del cual se determina la elongación debe ser fijado al cable como se muestra en las figuras G4 y G5.

i) El equipo de adquisición de datos con el que se monitorean los resultados de los cambios de

temperatura, tensión aplicada y la elongación que sufre el cable durante el ensayo se muestra en la figura G6.


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FIGURA G4 - Muestra de cable a evaluar instalada en la mesa de ensayo, y con el dispositivo de edición de

elongación fijado sobre él

FIGURA G5 - Fijación del equipo para medir elongación del cable durante el ensayo


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FIGURA G6 - Sistema de adquisición de datos durante el ensayo G.5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

a) Después de haberse realizado la preparación de la muestra y su colocación en el equipo de evaluación, ella debe sujetarse por los extremos dejando la muestra en forma horizontal. Si es necesario aplicar una precarga a la muestra, esta no debe ser mayor al 2 % del RTS (por sus siglas en inglés de esfuerzo de tensión a la ruptura) por un período no mayor a 5 min.

b) Durante el desarrollo del ensayo la carga de tensión debe ser fijada al porcentaje en función de la

tensión de ruptura del cable a evaluar, de acuerdo a la especificación, la cual debe ser uno de los siguientes niveles: 15 %, 20 %, 25 %, 30 %. Durante el ensayo se debe mantener la carga constante. La aplicación de la carga mecánica, desde la situación de reposo de la muestra, hasta su nivel de evaluación debe efectuarse en un período de tiempo de 5 min ±10 segundos, cuidando que la carga sea aplicada con aumento constante, pero sin rebasar el nivel establecido para el ensayo. Al finalizar el período de 5 minutos la muestra debe estar sometida a la carga mecánica de evaluación y en este punto se inicia el censo y registro de los datos que deben incluir los parámetros del ensayo, así como el estiramiento del cable.


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c) El ensayo se debe llevar a cabo por un período de 1 000 horas como mínimo, registrando los parámetros de evaluación y graficando la elongación medida de la muestra contra el tiempo en una escala logarítmica. El primer dato adquirido, justo al finalizar el período de aplicación de la carga mecánica se toma como base (cero) tanto para la escala del tiempo como para la de CREEP para la muestra evaluada.

d) Con los datos registrados se verifica que durante el ensayo la temperatura no tenga una variación

mayor a ± 2 °C con respecto a la temperatura nominal de evaluación, si ésta no se especifica por el cliente, se debe tomar como 20 °C, véase la figura G7.

Gráfica de Deformación (o/o)

0.1=.---------r---------r---------r---------r---------

Deformación 1 /'V'

0.0001-,

1 1 1 1 1 lt '1 1 1 1 1 1 "'1 1 1 1 1 1 111( 1 1 1 1 1 11 q 1 1 t IIIIIJ

0.01

0.1 1 10

Tiempo (h)

100


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Gráfica de Temperatura

1oo-.--------.---------.--------.---------.---------

10-,

1 1 1 1 1 1 " 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 1 11 '1 1 1 1 1 1 11 11 1 1 1 1 ' 1 "1

Temp. 1 I/'V'

0.01 0.1 1 10

Tiempo (h)

100 1000

FIGURA G7- Gráfico de los datos registrados durante la aplicación del ensayo. Se verifica que la temperatura no tenga variación mayor a ± 2 °c durante todo el desarrollo


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G.6 MANEJO DE LOS DATOS

Los datos adquiridos de estiramiento de la muestra contra el tiempo se deben presentar gráficamente en una escala log-log y se deben ajustar a una recta por el método de mínimos cuadrados para obtener una ecuación del tipo Y = aX+b que permita predecir el estiramiento del cable hasta un período de al menos 10 000 h.

Dónde:

Y: Logaritmo del estiramiento del cable al tiempo t (estiramiento en mm).

X: Logaritmo del tiempo en h

a, b constantes determinadas por el ajuste de los datos a una línea recta por el método de mínimos cuadrados.

G.7 INFORMES

Los siguientes datos se deben informar por cada ensayo:

a) Fecha de elaboración del informe.

b) Identificación del cable ensayado.

c) Longitud de la muestra de ensayo.

d) Configuración física del arreglo para el ensayo. e) Descripción general del equipo utilizado.

f) Datos registrados de las mediciones de tensión, temperatura y dimensional requeridas. g) Desarrollo del ensayo. h) Resultados experimentales en forma gráfica. i) Valor extrapolado de deformación de la muestra a las 10 000 h y a las 100 000 h. j) Gráfica del estiramiento en función del tiempo y ajuste de los datos a una línea recta por el

método de mínimos cuadrados. k) Conclusiones. l) Firmas autorizadas


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APÉNDICE H

(Normativo)

INTERPRETACIÓN DE LA PRUEBA DE CREEP PARA LA DETERMINACIÓN DEL GRÁFICO

Los datos experimentales obtenidos en la evaluación de la deformación, a diferentes niveles de tensión, se ajustan mediante el método de mínimos cuadrados a ecuaciones del tipo:

• Deformación = a * (t)b

• log (Deformación) = log a + b log (tiempo) Dónde:

Deformación = ξ : Deformación del cable (%) al tiempo t.

t: Tiempo en horas durante el cual el cable ha estado bajo la tensión mecánica indicada.

a, b: coeficientes de la ecuación ajustada por mínimos cuadrados

Gráfica de la deformación en escala normal Gráfica de la deformación en escala logarítmica


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Se obtienen las constantes de la ecuación ajustada por cada nivel de tensión evaluada para el cable.

CONDICIONES DE EVALUACIÓN DEL CABLE a: b:

Evaluación al 15 % RTS (1284 da N).

0.00271

0.22895

Evaluación al 20 % RTS (1696 da N)

0.00381

0.21827

Evaluación al 25 % RTS (2171 da N).

0.0054

0.20281

Evaluación al 30 % RTS (2625 da N)

0.00774

0.18403

RTS: Tensión de ruptura

a, b: constantes determinadas por el ajuste de los datos experimentales de creep a ecuaciones lineales por el método de mínimos cuadrados.


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H.1 CON LAS ECUACIONES DE CREEP SE CALCULA LA DEFORMACIÓN A DIFERENTES CONDICIONES DE TENSIÓN MECÁNICA Y A DIFERENTES PERÍODOS DE TIEMPO COMO SE INDICA EN LA TABLA SIGUIENTE:

Datos calculados mediante la ecuación ajustada (%) para las muestras del núcleo de refuerzo, a diferentes tiempos (h) al estar bajo tensión permanente.

Tiempo (h)

Creep (%) al 15 % RTS (12 844 N)

Creep (%) al 20 % RTS (16

960 N)

Creep (%) al 25 % RTS (21 709 N)

Creep (%) al 30 % RTS (26 255 N)

1 0.003 0.004 0.005 0.008

10 0.005 0.006 0.009 0.012

100 0.008 0.010 0.014 0.018

1 000 0.013 0.017 0.022 0.028

8 760 0.022 0.028 0.034 0.041

10 000 0.022 0.028 0.035 0.042

87 600 0.037 0.046 0.054 0.063

100 000 0.038 0.05 0.056 0.064

NOTA Para el diseño de líneas AT, es importante el cálculo de la deformación del cable por tensión después de 10 años (87 600 h) como se resalta en color amarillo en la tabla anterior.

H.2 SE CALCULA LA DEFORMACIÓN A 10 AÑOS BAJO CADA CONDICIÓN DE TENSIÓN MECÁNICA.

Con los datos calculados mediante las ecuaciones ajustadas para los diferentes niveles de tensión, se toman los datos de la deformación estimada a 10 años y se ajustan a otra ecuación del tipo:

Deformación por Creep a 10 años = ξ = m*T + C

Dónde:

ξ: Es la deformación del cable por Creep después de 10 años de estar bajo la tensión T.

m: Es la pendiente de la ecuación del Creep a 10 años

C: Constante equivalente al término independiente de la ecuación ajustada. DOCUMENTO EN PERIODO D

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Datos calculados mediante la ecuación ajustada (%) para las muestras del cable, a 87 600 h al estar bajo niveles de tensión permanente.

Tiempo (h)

Creep (%) al 15 % RTS (12 844 N)

Creep (%) al 20 % RTS (16 960 N)

Creep (%) al 25 % RTS (21 709 N)

Creep (%) al

30 % RTS

(26 255 N)

87 600 0.037 0.046 0.054 0.063

H.3 LOS DATOS DE LA DEFORMACIÓN ESTIMADA A 10 AÑOS SE AJUSTAN A UNA ECUACIÓN DEL TIPO:

Deformación = ξ = m*T + C

NOTA: Ecuación que determina la deformación por CREEP a 10 años para el núcleo de refuerzo del cable.

ξ = 0.000024x + 0.002463


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H.4 DETERMINACIÓN DE LA CONTRIBUCIÓN DE CADA ETAPA A LA DEFORMACIÓN TOTAL DEL

CABLE.

Del polinomio ajustado a los valores experimentales obtenidos en la evaluación de esfuerzo-deformación para el cable, se ha obtenido la ecuación que relaciona la tensión en Decanewton con la deformación inicial del cable en (%).

a0 a1 a2 a3 a4

13 224 -11 564 -13 994 22 705 -8.6

Ecuación que relaciona la tensión en daN, con la Deformación inicial x en % del cable completo

y = 13 224 x

4 – 11 564 x

3 – 13 994 x

2 + 22 705 x – 8.6

Del manejo de los datos experimentales de CREEP a diferentes niveles de tensión sobre el cable, se ha obtenido la ecuación que relaciona la deformación adicional por CREEP a 10 años, en función de la tensión permanente aplicada.

M C

0.0000237 0.002525

ξ: 0.00002T1 + 0.0025

ξ: Deformación del cable por CREEP a 10 años (%)

T: Tensión mecánica permanente (daN)


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Se genera una tabla con la tensión aplicada al cable y las correspondientes deformaciones:

La deformación inicial (Esf-Def) mediante el polinomio de cuarto orden. La deformación adicional (CREEP) con la ecuación lineal y la deformación total como la suma de las dos anteriores.

Tensión (daN) DEFORMACIÓN INICIAL (%)

(ESFUERZO-DEFORMACIÓN)

DEFORMACIÓN ADICIONAL x CREEP A

10 AÑOS (%)

DEFORMACIÓN TOTAL (DEF INICIAL + DEF CREEP)

212.9

0.01

0.006

0.016

1 069.6

0.05

0.023

0.073

2 071.6

0.10

0.041

0.141

2 992.0

0.15

0.059

0.209

3 827.2

0.20

0.074

0.274

4 575.4

0.25

0.088

0.338

5 236.9

0.30

0.101

0.401

5 813.9

0.35

0.111

0.461

6 310.6

0.40

0.121

0.521

6 733.0

0.45

0.129

0.579

7 089.1

0.50

0.135

0.635

7 389.0

0.55

0.141

0.691

7 644.5

0.60

0.146

0.746


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Los datos de la deformación total constituyen el comportamiento del cable después de 10 años de operación, incluyendo la deformación inicial y la cedencia durante el período de tiempo considerado, después de instalado y flechado.

Este comportamiento se ilustra gráficamente, para el cable, en la siguiente figura.

Donde Y: Es la deformación del cable en %, en función de la tensión aplicada en decanewtons.


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Donde Y: Es la tensión de los componentes del cable en decanewtons, en función de la deformación.


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APÉNDICE I (Normativo)

DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL DEL CABLE

I.1 DE LOS REPORTES DE PRUEBAS DE ESFUERZO-DEFORMACIÓN PARA CABLE COMPLETO, BUSCAR EL GRÁFICO DE LA PRUEBA DE TENSIÓN

I.2 EL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL, TIENE UN COMPORTAMIENTO LINEAL, POR TANTO SE TRAZA UNA LÍNEA RECTA SOBRE EL CICLO AL 70% (SE DEBEN OBTENER ESTOS PUNTOS DIRECTAMENTE DE LA PRUEBA Y APLICAR EL PROCEDIMIENTO AQUÍ DESCRITO)


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I.3 SE SELECCIONAN DOS PUNTOS PARA OBTENER LA ECUACIÓN LINEAL

I.4 LOS VALORES DE DEFORMACIÓN SE EXPRESAN EN %

% =

X 1(mm) *100

10 000

x1 31.5 mm 0.315

y1 20 000 N - -

x1 65 mm 0.65

y2 55 000 N - -

I.5 SE CALCULA EL VALOR DE LA PENDIENTE

m = Y 2 - Y1

X 2% - X 1% DOCUMENTO EN PERIODO D

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I.6 SE CALCULA EL VALOR DE B (ORDENADA AL ORIGEN)

b = Y 2 - (m * X 2)

Calculando el coeficiente angular de los dos puntos

m = 104 477.612 N/mm

b = -12 910.4478 N

I.7 CON LOS VALORES OBTENIDOS SE ESCRIBE LA ECUACIÓN QUE MODELA EL MÓDULO DE ELASTICIDAD FINAL

Y = 104 477.612x- 12910.44

Y por último considerando el área del cable obtenemos el Modulo de Elasticidad Final del Cable

A=65.58 mm2

𝑴𝑬𝑭 =𝒎

∝=𝟏𝟎𝟒 𝟒𝟕𝟕.𝟔𝟏

𝟔𝟓.𝟓𝟖= 𝟏 𝟓𝟗𝟑. 𝟏𝟑𝟐𝟐𝟑 𝑵/𝒎𝒎𝟐


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APÉNDICE J (Normativo)

INFORMACIÓN TÉCNICA REQUERIDA

J.1 LA INFORMACIÓN TÉCNICA SOLICITADA

La información solicitada debe contener los siguientes documentos:

a) El resumen de características técnicas del CGFO, deben ser definidas en características particulares Apéndice M.

b) Información de proveedores de herrajes y accesorios compatibles con el CGFO especificado por

el proveedor. c) Planos del prototipo del CGFO. d) Constancia de aceptación de prototipo vigente. e) Instrucciones o manual de instalación del CGFO especificado por el proveedor.


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APÉNDICE K

(Normativo)

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO A LA TENSIÓN MECÁNICA DEL CGFO

K.1 OBJETIVO

Este método aplica a los CGFO que se prueben a un nivel de tensión mecánica específica, de manera que se evalúa

el comportamiento de la atenuación y la deformación de las fibras ópticas que puede ocurrir durante la instalación del

cable por lo cual es necesario determinar el margen de elongación de la fibra a la tensión máxima de instalación.

K.2 MATERIAL

Un tramo de CGFO que garantice que la longitud sea la necesaria (mínima de 25 m) para tener un área calibrada que

sea suficiente para llegar al equipo de medición.

K.3 EQUIPOS Y ACCESORIOS

a) Máquina con capacidad para aplicar tensión longitudinal con nivel mínimo de 14 kN con dispositivo

o accesorios que permitan soportar la muestra de cable en la posición de prueba, durante toda la

duración de la evaluación, con una variación no mayor a 20 mm y cuyo ambiente de prueba tenga

una variación de temperatura no mayor que 5.0 °C durante el período de evaluación.

b) Celda de carga o dinamómetro con capacidad que permita determinar el nivel de ruptura del cable

a evaluar con una tolerancia de ± 1.5 %.

c) Herrajes de sujeción compatibles con el tipo de cable a evaluar considerando el diámetro del cable.

d) Medidor de desplazamiento con sistema de fijación al cable bajo prueba y con resolución como

mínimo de 0.5 mm.

e) Sistema de adquisición de datos que permita registrar las condiciones de operación y evaluación a

lo largo de la prueba, incluyendo:

- Temperatura ambiental en las cercanías del espécimen bajo prueba.

- Fuerza mecánica aplicada sobre el espécimen bajo prueba. - Elongación de la muestra bajo evaluación.

f) Adicionalmente, para determinar el desempeño óptico, se requieren los siguientes equipos y

accesorios:

- Base para mantener fijos los empalmes de fusión en las fibras - Cable de empalme de fibra óptica en número y tipo similar al de las fibras ópticas a evaluar.

- Kit para la preparación de empalmes de fibras ópticas.


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- Equipo para medir la atenuación en enlaces de fibras ópticas: Fuente óptica y medidor de

potencia óptica u OTDR que opere a la longitud de onda que se especifica.

- Equipo para medir la deformación de la fibra óptica por tensión que puede ser mediante

un equipo BOTDR o el conjunto de equipos consistentes en un generador de una señal óptica modulada con frecuencia de al menos 500 MHz y un equipo para medir el cambio de fase en señal óptica modulada en la frecuencia.

K.4 PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN

Para el transporte del espécimen, antes de la prueba, debe utilizarse un carrete de dimensiones tales que el cable

pueda enrollarse con un radio de curvatura de al menos 60 veces su diámetro externo.

Colocar una abrazadera en el extremo libre del CGFO con presión que permita evitar desplazamientos entre los elementos que lo integran. Al desenrollarlo en forma lineal para la preparación de la prueba, evitar formar cocas, torsiones o daños sobre el cable. Cortar la sección del cable a evaluar y separarla del carrete, colocar una segunda abrazadera en el extremo de corte. Considerar el espacio adicional requerido para colocar los herrajes de sujeción; esta longitud adicional no debe ser menor que 1 m de cable. A partir de este momento, manejar el espécimen cortado sin imprimirle esfuerzos, daños, torsiones, ni dobleces que puedan afectar la construcción del cable.

Considerar también la longitud adicional necesaria en cada extremo con el fin de que se acondicione, una vez que el cable se ha instalado en el equipo de prueba, un rollo con al menos tres vueltas del cable con diámetro no mayor a 40 cm y para conectar las fibras ópticas a los equipos de medición óptica durante la prueba. Al colocar los herrajes de sujeción en los extremos del cable, verificar que el sistema de sujeción no tenga posibilidad de interferir con el desplazamiento del cable durante la prueba. utilizar herrajes requeridos para la operación del cable en campo.

El dispositivo para medir la elongación del cable debe fijarse al mismo, de forma que, si durante la prueba gira sobre su eje al aplicarse la tensión, este efecto no debe introducir un error mayor que 0.1 mm en la lectura de elongación. Para efectuar la medición en la elongación de las fibras ópticas mediante el análisis del cambio de fase de una señal modulada, preparar en los extremos del cable conexiones estables en cada fibra óptica individual, para que la señal óptica a medir pueda analizarse independientemente. En este caso, cada una de las fibras ópticas deben empalmarse en cada extremo a los cables flexibles de conexión de forma que se permita la conexión a un conmutador óptico o interruptor Véase figura K1.


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FIGURA K1 - Ejemplo de conexión en las fibras ópticas del cable para medición de elongación por tensión. El conmutador óptico permite analizar el comportamiento de la señal óptica al pasar por cada fibra individualmente

Para definir el número de fibras ópticas a evaluar durante la prueba, se deben tomar al menos cuatro fibras por cada tubo o grupo óptico dentro del cable. La temperatura nominal a la cual se efectúe la evaluación debe ser 20 °C.

K.5 PROCEDIMIENTO

a) Fijar el cable sobre el equipo de tensión. Sujetar el cable en los dos extremos, de manera que no puedan moverse ninguno de sus componentes. Para la mayoría de las construcciones de cable, es aceptable y práctica la fijación de sus elementos con los herrajes, a excepción de las fibras ópticas. Sobre todo, al considerar diseños unitubo. Con objeto de medir las variaciones en atenuación y en deformación de las fibras correspondientes a la fuerza de jalado, así como el límite o margen de elongación del cable, efectuar inmediatamente después de aplicar cada herraje de sujeción, un rollo del cable con un diámetro no mayor a 40 cm y conteniendo al menos tres vueltas.

b) Conectar las fibras del cable bajo prueba al aparato de medición y aplicar la tensión para extender

el cable de forma horizontal al inicio de la prueba (aproximadamente 1 kN). Registrar en este paso las lecturas de referencia.

c) La prueba se debe desarrollar en etapas, y cada etapa se debe incrementar la tensión en 5 kN

midiéndose el cambio en la atenuación, la deformación del cable y la deformación de las fibras, la prueba finaliza al llegar a los 14 kN.

K.6 RESULTADOS

Para la expresión de los resultados, elaborar tabla con la atenuación por fibra medida y de las deformaciones

correspondientes a cada etapa de tensión. Calcular la deformación por tensión en las fibras ópticas de acuerdo a la

siguiente expresión:


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𝜀 = (𝑘) ∗ 𝑐 ∗ ∆φ/[360 ∗ (L) ∗ 𝑁 ∗ 𝑓]𝜀

Dónde:

(k): Constante de proporcionalidad específica del equipo

c: Velocidad de la luz, 3.00 x108

m/s

: Cambio medido en la fase de la señal modulada en la frecuencia

L: Longitud del cable bajo tensión. Se toma la distancia, en metros con precisión de centímetros, entre los

puntos de sujeción de los herrajes de tensión.

f: Frecuencia de modulación de la señal óptica. Se recomienda como mínimo 500 MHz.

N: Índice de refracción de la fibra.

El porcentaje de la deformación en las fibras se calcula mediante la expresión:

%𝜺 = 𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝜺/(𝑳)

Presentar tabla y gráfica de la atenuación y de la deformación por tensión de las fibras ópticas medidas durante la

evaluación en función de la tensión mecánica aplicada, como se ilustra en la figura K3.

K.7 INFORME

El informe de prueba que se presenta en conjunto con los resultados, debe incluir la curva de la fuerza aplicada correspondiente a la elongación de las fibras evaluadas y la elongación del cable.

La figura K3 muestra un ejemplo de la presentación de la elongación de la fibra óptica y el cable. Si se requiere el valor de la carga donde inicia la elongación del cable, puede definirse sobre la gráfica de elongación del cable contra la carga, en la intersección de la porción lineal de la curva con el eje de la carga.

NOTA: Para detalles del equipo y del método de medición de la deformación de la fibra consultar la IEC 60793-1-22.

El informe debe incluir lo siguiente:

a) Longitud total de cable evaluado y longitud sometida a tensión.

b) Descripción de la preparación de los extremos del cable.

c) Capacidad de la celda de carga o dinamómetro.

d) Condiciones de inyección y dispositivo de medición de la atenuación. e) Descripción de los equipos de medición de la elongación de la fibra. f) Variación de la atenuación y elongación de la fibra a 1 550 nm en función de la fuerza aplicada. g) La longitud del cable bajo esfuerzo durante la prueba. h) Temperatura nominal durante el desarrollo de la evaluación.


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FIGURA K2 - Arreglo de prueba para la medición de la deformación de las fibras ópticas y del margen de elongación

FIGURA K3 - Ejemplo de una gráfica de alargamiento de la fibra de un cable en función de la fuerza aplicada

(ilustrativa)


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APÉNDICE L

(Normativo)

VIBRACIÓN EÓLICA L.1 OBJETIVO

El propósito de esta prueba es exponer los CGFO aéreos a esfuerzos dinámicos, similares a aquellos que se presentan debido a las vibraciones inducidas por la circulación del viento sobre líneas aéreas.

L.2 MATERIALES Un tramo de CGFO con longitud mínima de 50 m. La longitud mínima de prueba de las fibras ópticas debe ser 100 m cuando la atenuación se mide con un juego de fuente óptica y sensor de potencia óptica. Cuando se mide con OTDR, la longitud debe ser de al menos 500 m.

L.3 APARATOS

Los aparatos consisten de:

a) Agitador, inductor de la vibración controlado eléctricamente Arreglo de prueba (véase figura L1). El espacio total entre las terminales del sistema debe ser de al menos 30 m. La distancia

mínima activa debe ser 20 m, con un ensamble de suspensión que se localiza a dos terceras partes de la distancia entre dos puntos de sujeción de frente muerto. Pueden utilizarse distancias activas mayores. La distancia debe mantenerse en una altura tal que el ángulo de comba del cable sobre la horizontal sea 1.5° ± 0.5° en la distancia activa.

b) Agitador, inductor de la vibración controlado eléctricamente. c) Dinamómetro, celda dinamométrica, viga calibrada u otro dispositivo para medir la tensión del CGFO. d) Fuente de luz con longitud de onda nominal de 1 500 Nm en conjunto con un medidor de

potencia óptica. e) OTDR, si se requiere.

L.4 PREPARACIÓN DE LOS ESPECÍMENES Preparar los extremos del cable de manera que se permita la transmisión del control de potencia óptica en una o varias fibras durante la CGFO.

L.5 PROCEDIMIENTO Preparar los dos extremos del espécimen de prueba antes de aplicar la tensión longitudinal, de manera que las fibras ópticas no se muevan con relación al CGFO. Utilizar un dinamómetro, viga calibrada u otro dispositivo para medir la fuerza aplicada sobre el cable. Proporcionar medios para mantener constante la fuerza para permitir fluctuaciones por temperatura durante la prueba. Aplicar sobre el CGFO un nivel del 25 % ± 2 % de la fuerza de ruptura nominal.


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Proporcionar medios para la medición y observación de la amplitud de vibración de medio lazo en un lazo libre pero no en un lazo de soporte. Utilizar un agitador controlado eléctricamente para excitar el CGFO en el plano vertical. Asegurar la armadura del agitador al CGFO, de manera que quede perpendicular a él en el plano vertical. Colocar el agitador en el espacio para permitir un mínimo de seis nodos de vibración entre el ensamble de la suspensión y el agitador. Realizar la prueba a una de las frecuencias resonantes en el intervalo de frecuencia para las condiciones de viento que se proporcionan. La vibración eólica se experimenta bajo flujos de viento laminar de 0.5 m/s a 7 m/s. Aplicar las ecuaciones siguientes:

𝑓 = 𝑘𝑣

𝐷

La frecuencia de vibración (f) en Hz es proporcional a la velocidad del viento v (m/s) e inversamente proporcional al diámetro del cable D (m) y está dado por la ecuación:

En donde k es la constante “Strouhal” (0.2 para cable aéreos). La longitud de onda de vibración (λ) en metros (igual a las dos longitudes de lazo) está dada por la ecuación:

𝜆 =1

𝑓 𝑇

𝑚

En donde:

T Es la tensión del cable, en Newtons (N) m Es la masa por unidad de longitud, en kilogramos por metro (kg/m) f Frecuencia (Hz)

NOTA Debido a la naturaleza del diseño del CGFO, puede requerirse que éste se encuentre libre de las tensiones longitudinales iniciales.

Además, en las primeras etapas, el espacio de prueba requiere atención y observación continua de los parámetros de prueba hasta que el espacio de prueba se estabilice.

L.6 EXPRESIÓN DE LOS RESULTADOS Se considera como falla, cualquier señal de daño en el CGFO o en cualquiera de sus componentes, sea temporal o permanente, además no debe presentar pérdidas en la atenuación de las fibras ópticas mayores a las que se especifican en este documento. L.7 INFORME DE PRUEBA El informe de prueba debe contener la información siguiente:

a) Características de la vibración de prueba mantenidas. b) Longitudes de los espacios. c) Características de la suspensión y dispositivos de sujeción que se utilizan. d) Tensión longitudinal soportada por el CGFO, incluyendo cualquier coeficiente de sobretensión, si se

aplica durante la primera fase.


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e) Longitud del CGFO y del enlace de las fibras bajo prueba (características de

los dobleces entre las fibras, si existen). f) Longitud de onda en la cual se realiza la medición óptica. g) Características del modo de vibración que se mantienen durante la prueba. h) Preparación de los extremos del CGFO. i) Características de los equipos de medición, incluyendo el tipo de arreglo de prueba y las

condiciones de inyección. j) Temperatura ambiente durante la prueba. k) Masa por unidad de longitud y diámetro del cable.

FIGURA L1 - Arreglo para la prueba de vibración eólica

Descripción

1 Soporte final

2 Celda de carga

3 Soporte intermedio

4 Extremo de anclaje

5 Agitador

6 Ensamble de suspensión

7 Dispositivo de medición de entrada

8 Dispositivo de medición de salida

A Espacio activo

B Espacio pasivo

C Empalme de la fibra óptica DOCUMENTO EN PERIO

DO DE ENTRADA EN VIG

OR

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD CARACTERÍSTICAS PARTICULARES PARA: CABLE DE GUARDA CON FIBRAS ÓPTICAS

Correspondiente a la especificación CFE E1000-21 58 de 58

160419 Rev 190412

CP

E -

33

7

APÉNDICE M

(Normativo)

CARACTERÍSTICAS PARTICULARES

Dependencia que adquiere los cables:

Licitación No. Partida No.

Longitud total requerida del cable CGFO (km)

Número de fibras requeridas (>36)

Tipo de fibra y recomendación UIT-T

Atenuación de las fibras (promedio y máxima) (dB/km)

Diámetro del cable (<16.2 mm)

Densidad lineal (masa) (kg/km)

Carga de ruptura del cable (kN)

Capacidad de disipación térmica (kA)2.s ver tabla 1, (Categoría)

Capacidad de transferencia de energía (C) (ante la descarga atmosférica, Clase)

Clase ver tabla A1

Coeficiente de dispersión cromática (ps/(nm2.km))

Polinomio de Esfuerzo-Deformación del CGFO

Módulo de Elasticidad del CGFO

Polinomio del Creep del CGFO

Coeficiente de Dilatación Térmica del CGFO (°C-1

)

Prueba de galopeo Si ( ) No ( )

Para condiciones de contaminación por guano en el caso de que el área usuaria lo requiera esta se debe

definir en este apéndice.


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VIGOR EN ENTRADA DE3.10 Coeficiente de Dispersión Cromática Dispersión cromática por unidad de...

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