Upload
felipe-schuermann
View
70
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Requerimientos ssmicos para el equipamiento elctrico en
proyectos elctricos
19 | 10 | 1 0
proyectos elctricosWilibaldo Toro Vergara
ndice
ndice
ndice
Introduccin
Normativa vigente
Requerimientos ssmicos
2Seminario Cigr Requerimientos ssmicos
Requerimientos ssmicosDiseo segn la ETG 1020Memorias de clculoRevisin de memorias de clculoCalificacin ssmica
Recomendaciones y Conclusiones
Introduccin
Introduccin
Lecciones aprendidas
1. Ingendesa tiene una experiencia reconocida a nivel internacional en estudios de diseos ssmicos para proyectos elctricos. La especificacin ETGI-1020 ha sido el origen de directrices ssmicas en lo que a instalaciones elctricas se refiere.
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 3
2. Como empresa de ingeniera se realizaron visitas a distintas instalaciones de clientes para ver los efectos post-sismo. Del anlisis de los antecedentes recabados durante dichas visitas, se desprende que para no tener problemas de fallas elctricas en los equipos durante un sismo se requiere un diseo ssmico adecuado en los proyectos.
Normativa Vigente
Normativa vigente
Diseo ssmico segn Norma Tcnica de Seguridad y Calidad de Servicio
1. Edificios y estructuras e instalaciones industrialesNCh 433.of96NCh 2369.Of2003
2. Proyectos elctricos
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 4
2. Proyectos elctricosETG-1013, ETG-1015 de EndesaETG-1020 de EndesaETG-A.0.20 o ETG-A.0.21 de TranselecIEEE Std 693-1997, High Seismic Performance Level.
Diseo segn la ETG 1020
Requerimientos ssmicos
Diseo segn la ETG 1020 en Equipos Elctricos en S/E
Los equipos elctricos deben cumplir los siguientes requerimientos ssmicos:
a. Estructuras metlicas, Celdas y Anclajes (Materiales dctiles)Factor de Seguridad (FS) 1,25 (con 80 % Fluencia de los materiales)FUERZAS simultneas a considerar en el clculo:
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 5
FUERZAS simultneas a considerar en el clculo: sismo + viento
b. Equipos elctricos sobre estructuras: aisladores de porcelana en soportes y tipo bushings (Materiales frgiles)
Factor de Seguridad (FS) 2FUERZAS simultneas a considerar en el clculo: sismo + viento + tirn + cortocircuito
Memorias de clculo
Requerimientos ssmicos
Tipos de memorias de clculo
1. Memoria dinmica presenta modelacin de equipos mediante software especializados. Entrega resultados de modelacin (modos de oscilacin y la masa comprometida, desplazamientos, velocidades y aceleraciones, fuerzas y momentos) difcil de revisar, normalmente por falta de antecedentes
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 6
2. Memoria esttica presenta clculo en funcin de sumatoria de fuerzas y momentos para determinar esfuerzos en puntos crticos de los equipos elctricos fcil de revisar por la informacin requerida para su realizacin
Memorias de clculo
Requerimientos ssmicos
Ecuaciones de memoria de clculo esttica
1. Clculo esttico en porcelanas
[ ] [ ]
[ ]
[ ]
ccCOCI
VerticalSHorizontalS
daNreaesinF
daNd
LIF
daNWg
AFdaNW
g
AkF
2
..
Pr8,0.3.1
02,0.2.1
6,0....2,1.1.1
=
=
==
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 7
Donde,K: factor de estructura (1,5 si el conjunto estructura-equipo no es rgido (frecuencia < 30 Hz))A/g: valor obtenido de curva de espectro de respuestaW: peso del equipoIcc: corriente de cortocircuito [kApeak]L: largo del conductor del equipo que se encuentra en fase paralelad: separacin entre fases
[ ]
teSolicisistente
TirnTirn
Viento
MM
kVEquiposdaNFkVEquiposdaNF
daNreaesinF
tanRe 2
245][175....245][100.4.1
Pr8,0.3.1
>>=>=
=
Memorias de clculo
Requerimientos ssmicos
Casos particulares
1. El caso ms desfavorable en SS/EE con aceleracin basal de 0,5 g a nivel del suelo
Si fn y son desconocidos se considera porcelana con =2% A/g aceleracin del C.G. de 1,37g obtenido del espectro de respuesta ssmica de la ETG-1020
[ ]daNWFWFWg
AkF HorizontalSHorizontalSHorizontalS === 46,237,15,12,12,1 ...
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 8
2. Caso particular: se indica en ET de transformador de poder que la aceleracin en la tapa de ste, corresponde a la aceleracin basal para el bushing:
Ejemplo Transformador aceleracin en la tapa:10 MVA 0,5 g100 MVA 0,79 g400 MVA 1.2 g
[ ]daNWFWFWg
kF HorizontalSHorizontalSHorizontalS === 46,237,15,12,12,1 ...
Revisin de memorias de clculo
Requerimientos ssmicos
Memoria de clculo para cumplimiento ssmico equipos elctricos
Documentacin a presentar por el fabricante (contratista) para revisin:
1. Memoria de clculo esttica del contratista (fbrica), que debe incluir:
a. Protocolos de pruebas de ruptura de porcelanas (mnimo 3 unid) -2 momento de ruptura [kNm]
b. Planos en corte acotados de las porcelanas (con sus tolerancias)
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 9
b. Planos en corte acotados de las porcelanas (con sus tolerancias) para verificar tasa de trabajo de la porcelana
c. Considerando Fuerzas de Sismo + Viento + Tirn + Cortocircuito, se re-calcula memoria esttica en // existe FS 2 en porcelanas
2. Memoria de clculo dinmica alternativa, acompaada de memoria de clculo esttica
Revisin de memorias de clculo
Requerimientos ssmicos
Memoria de clculo para cumplimiento ssmico equipos elctricos (cont.)
Informacin recibida del Contratista / Fabricante (Problemas comunes):
1. Memorias de clculo que no corresponden al equipo bajo revisin
2. Falta de informacin tcnica de respaldo, generalmenteNo presentan planos en corte de las porcelanas con dimensiones
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 10
No presentan planos en corte de las porcelanas con dimensionesNo Presenta protocolos de pruebas de ruptura de las porcelanas
Lo anterior atrasos en los proyectos
Calificacin ssmica
Requerimientos ssmicos
Etapas del Proceso de Calificacin Ssmica
Consiste en un proceso que permite formalizar que un equipo cumple con la norma ssmica. Este proceso consta principalmente de las siguientes etapas:
1. Presentacin de memoria de clculo esttica del equipo bajo estudio (dinmica en casos especiales). Si existen dudas respecto a respuesta del equipo frente a un sismo se solicita prueba en mesa vibratoria
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 11
del equipo frente a un sismo se solicita prueba en mesa vibratoria (Principalmente equipos de patio).
2. Pruebas elctricas al equipo bajo anlisis
3. Pruebas ssmicas en mesa vibratoria al equipo de acuerdo a lo especificado
a. Multifrecuenciab. Frecuencia fija
Obtencin de esfuerzos ssmicos en porcelanas (Strain gauge)
Calificacin ssmica
Requerimientos ssmicos
Etapas del Proceso de Calificacin Ssmica (cont.)
4. Pruebas elctricas al equipo bajo anlisis para chequear su funcionamiento despus de las pruebas ssmicas
5. Diseo final considerando los resultados de esfuerzos medidos en el equipo en la mesa vibratoria + los esfuerzos (viento, tirn y cortocircuito)
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 12
equipo en la mesa vibratoria + los esfuerzos (viento, tirn y cortocircuito)
Calificacin ssmica
Requerimientos ssmicos
Etapas del Proceso de Calificacin Ssmica (cont.)
Advertencias o consideraciones a tener en cuenta en equipos calificados ssmicamente
1. Los equipos presentados en las ofertas tcnicas como calificados ssmicamente deben ser presentados con todos los documentos con que se calific (memoria de clculo esttica con su informacin tcnica de
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 13
respaldo)
2. Verificar que el modelo presentado en la oferta corresponde con el ya calificado
3. Report de ruptura de las porcelanas con momento de ruptura al bendingmayor o igual a la calificada
4. Revisar si se inspeccion el proceso de calificacin ssmica completa
Diseo elctrico en S/E
Recomendaciones
Elementos crticos en el proyecto a analizar para evitar problemas ssmicos
1. Uniones entre equipos que no sean rgidas por
a. Mal diseo de proyectob. Mala inspeccin tcnica en obra (ITO)c. Se recomienda instalar uniones con: de expansin, espiral, de longitud y
flexibilidad adecuada + inspeccin (ITO) seguir recomendaciones de IEEE693 2005
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 14
IEEE693 2005
2. Anclajes
a. Pernos no adecuados (corte y traccin)b. Se recomienda realizar un clculo ssmico esttico para determinarlosc. Indicar en los planos las caractersticas de los pernos aprobados por
memoria de clculo para el equipo
Diseo elctrico en S/E
Recomendaciones
Elementos crticos en el proyecto a analizar para evitar problemas ssmicos(cont.)
3. Bushings y porcelanasTasas de trabajo sean las adecuadas FS 2Se requiere memoria de clculo ssmica revisada por el dueo
4. EstructurasCon frecuencia fundamental del conjunto estructura-equipo > 30 Hz
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 15
Se requiere diseo adecuado (memoria de clculo de respaldo)
5. FundacionesDiseo adecuado considerando la interaccin de todo el conjunto (equipo, estructura y fundacin)
Diseo elctrico en S/E
Recomendaciones
Lo que se debe hacer para comprar un equipo que cumpla ssmicamente
1. En contratos se debe realizar una ET con la exigencia ssmica adecuada (segn ETGs vigentes)
2. Se debe exigir la entrega de memoria de clculo esttica y planos, como ya se indic anteriormente
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 16
3. El dueo debe revisar la memorias y verificar que corresponde al equipo propio, que existe respaldo del momento de ruptura de las porcelanas
4. Cotizar la prueba en mesa vibratoria como opcional, en caso de requerirse dependiendo del resultado de la memoria de clculo esttica el dueo tiene la opcin de requerirla.
Diseo elctrico en S/E
Recomendaciones
Lo que se debe hacer para comprar un equipo que cumpla ssmicamente (cont.)
5. El Factor de seguridad (FS) debe ser segn lo requerido Estructuras (materiales dctiles), FS 1,25 Porcelanas (materiales frgiles), FS 2
6. Realizar un diseo adecuado en el proyecto de
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 17
6. Realizar un diseo adecuado en el proyecto de Equipos, considerando una flexibilidad adecuada en uniones entre equipos Estructuras Fundaciones
7. Realizar una buena inspeccin tcnica de obra (ITO)
Diseo elctrico en S/E
Recomendaciones
Se propone
1. Estudiar cmo se comportaron los equipos elctricos del sistema elctrico frente al sismo 27 de Febrero de 2010 (actualmente existe un comit de la CIGR que lo est estudiando)
a. Se est revisando si los equipos fallados cumplan alguna exigencia ssmica (si estaban calificados ssmicamente, si tenan memorias de
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 18
clculo, etc.)b. La idea es estandarizar tipo de daos proponer soluciones para
enfrentar futuros sismos.
2. Posibles medidas a tomar
a. Verificar el diseo ssmico de los equipos, estructuras y fundaciones (considerando las ETGs vigentes)
b. Mejorar la ITO
Diseo elctrico en S/E
Recomendaciones
Conclusiones
1. Para evitar problemas post-sismo se debe realizar un buen diseo y buena inspeccin en obra
Una buena ET ssmica (buena referencia) Una buena revisin de Ingeniera (clculos ssmicos) Un buen diseo del proyecto Una buena inspeccin en obra
Seminario Cigr Requerimientos ssmicos 19
2. Del estudio del comportamiento de los equipos durante el sismo surge la siguiente pregunta:
Se requiere aumentar las exigencias ssmicas?
Como Empresa de Ingeniera de acuerdo a nuestra experiencia creemos que si se realiza un buen diseo del proyecto elctrico, no es necesario aumentar las exigencias ssmicas.
FIN
19 | 10 | 1 0