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Diseño de una cabina de niebla limpia para el análisis de la contaminación en aisladores de líneas de transmisión en el laboratorio de alta tensión de la UTS

dc.rights.licenseabiertoes_ES
dc.contributor.advisorAscanio Villabona, Javier Gonzalo
dc.contributor.authorGuerrero Mora, Raúl
dc.contributor.authorSánchez Correa, Jhon Freiner
dc.contributor.otherGómez Tapias, Jairo
dc.coverage.spatialBucaramanga-Santanderes_ES
dc.date.accessioned2024-12-10T21:10:00Z
dc.date.available2024-12-10T21:10:00Z
dc.identifier.citationN/Aes_ES
dc.identifier.urihttp://repositorio.uts.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/18443
dc.descriptionIngenierías, Mecánica, Eléctricaes_ES
dc.description.abstractLa fiabilidad de los sistemas eléctricos es crucial para el desarrollo económico y social de un país, los aisladores eléctricos juegan un papel fundamental al prevenir cortocircuitos y fallas. Sin embargo, la contaminación, como polvo, sales y productos químicos, puede degradar el rendimiento de los aisladores, aumentando el riesgo de fallos eléctricos, especialmente en áreas industriales y costeras. Por ello, es esencial desarrollar métodos precisos para analizar y mitigar la contaminación en los aisladores. Este trabajo de grado propone el diseño de una cabina de niebla limpia, una herramienta que simula condiciones controladas de contaminación para realizar análisis detallados en aisladores eléctricos contaminados, asegurando pruebas estandarizadas y reproducibles. La cabina está diseñada para simular de manera controlada las condiciones ambientales que afectan a los aisladores, proporcionando un entorno limpio para pruebas precisas. Los sistemas de control, de temperatura y humedad integrados permiten evaluar detalladamente el impacto de la contaminación, obteniendo datos más precisos sobre el desempeño y durabilidad de los aisladores. La capacidad de la cabina para generar niebla limpia y mantener un entorno libre de interferencias mejora la calidad de los experimentos, superando las limitaciones de métodos tradicionales y ofreciendo una herramienta valiosa para la investigación y el desarrollo de soluciones de mantenimiento. Para asegurar la eficiencia en la generación de niebla, la cabina debe contar con un sistema capaz de mantener una concentración uniforme de contaminantes. Es crucial integrar sistemas precisos de control de temperatura y humedad para simular las condiciones ambientales reales, desarrollar procedimientos estandarizados para las pruebas de contaminación, incluir un sistema de registro detallado de datos y establecer un plan de mantenimiento preventivo. Además, es importante documentar cómo los resultados obtenidos pueden mejorar el diseño y la durabilidad de los aisladores en condiciones reales.es_ES
dc.description.sponsorshipN/Aes_ES
dc.description.tableofcontentsTABLA DE CONTENIDO RESUMEN EJECUTIVO .................................................................................................. 15 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 17 1. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN ........................................ 18 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 18 1.2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 20 1.3. OBJETIVOS ......................................................................................................... 21 1.3.1. OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 21 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 21 1.4. ESTADO DEL ARTE ............................................................................................. 22 2. MARCO REFERENCIAL ...................................................................................... 25 2.1. MARCO TEORICO ............................................................................................... 25 2.1.1. TIPOS DE AISLADORES................................................................................... 25 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN CUENTAN CON DOS TIPOS DE AISLADORES QUE SON LOS NO CERÁMICOS FABRICADOS CON MATERIALES COMPUESTOS Y RESINAS EPÓXICAS, Y LOS AISLADORES CERÁMICOS FABRICADOS EN PORCELANA O VIDRIO. .......................................... 25 2.1.2. EFECTO CORONA ............................................................................................ 26 EL EFECTO CORONA SE PRESENTA COMO EN LA MAYORÍA DE CASOS EN FORMA LUMINOSA, JUSTO ANTES DE PRESENTARSE UNA TENSIÓN DE RUPTURA. PARA EL CASO DE AC LAS DESCARGAS E IMPULSOS OCURREN REGULARMENTE DE IDA Y VUELTA EN CADA MEDIO CICLO. EN CD LA PRIMERA DESCARGA DEPOSITA UNA CARGA SUPERFICIAL SOBRE LA SUPERFICIE DEL AISLADOR QUE DEBE FUGARSE ANTES DE QUE PUEDA OCURRIR OTRA DESCARGA, ASÍ LA CORONA SOBRE SUPERFICIES AISLANTES ES MUY INTERMITENTE CON VOLTAJES UNIFORMES EN DC Y SE PRESENTAN DESCARGAS CUANDO EL VOLTAJE CRECE O DISMINUYE. ....................... 26 2.1.3. TENSION DE FLAMEO ..................................................................................... 26 2.1.4. RUPTURA DIELÉCTRICA ................................................................................. 26 2.1.5. MÉTODO DE LA NIEBLA LIMPIA ...................................................................... 26 2.1.6. NORMAS ........................................................................................................... 27 2.1.7. DESCARGAS PARCIALES ............................................................................... 28 3. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 29 4. DESARROLLO DEL TRABAJO DE GRADO ....................................................... 31 5. RESULTADOS ..................................................................................................... 33 5.1. REVISIÓN DOCUMENTAL .......................................................................................... 33 5.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS ...................................................................................... 33 5.2.1. MÉTODO DE NIEBLA LIMPIA .................................................................................. 33 EL MÉTODO DE LA NIEBLA LIMPIA ES UNA TÉCNICA QUE RECREA LA CONTAMINACIÓN EN ZONAS URBANAS E INDUSTRIALES DENSAS. EL PROCESO COMIENZA LAVANDO Y LIMPIANDO EL AISLADOR PARA ASEGURARSE DE QUE NO HAYA GRASA NI OTRAS SUSTANCIAS EXTRAÑAS PRESENTES. LUEGO, SE SUMERGE EL AISLADOR SECO EN UNA SOLUCIÓN CONTAMINANTE HASTA QUE TENGA UNA CAPA UNIFORME. DESPUÉS DE APLICAR UNA TENSIÓN DE CA A LOS AISLADORES, SE GENERA LA NIEBLA LIMPIA Y SE CONSERVA CONTINUAMENTE DURANTE TODA LA EVALUACIÓN HASTA QUE OCURRA EL FLAMEO, O HASTA QUE EL AISLADOR SOPORTE DOS VECES EL TIEMPO NECESARIO PARA LOGRAR LA HUMECTACIÓN MÁXIMA, LO QUE SE DETERMINA MEDIANTE UNA PRUEBA DE CORRIENTE DE FUGA A BAJA TENSIÓN. VER ANEXO A. .................. 33 5.2.2. CABINA DE NIEBLA LIMPIA .............................................................................. 34 6. CONCLUSIONES ................................................................................................. 39 EL DISEÑO DE LA CABINA PERMITE SIMULAR DE MANERA CONTROLADA LAS CONDICIONES AMBIENTALES QUE AFECTAN A LOS AISLADORES, PROPORCIONANDO UN ENTORNO LIMPIO Y ESTANDARIZADO PARA REALIZAR PRUEBAS PRECISAS Y REPRODUCIBLES. ................................................................ 39 7. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 40 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 41 9. ANEXOS ............................................................................................................... 46 10. RESULTADOS ..................................................................................................... 47 10.1. DISEÑO DE LA CABINA DE NIEBLA LIMPIA................................................... 47 10.2. COMPONENTES DE LA CABINA ..................................................................... 48 10.3. DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES................................................................ 49 10.3.1. TAPA DE ACRÍLICO CON JUNTA DE GOMA EPDM O SILICONA ............................... 49 10.4. CABINA ............................................................................................................ 51 10.4.1. ESPESOR DEL PLEXIGLÁS ................................................................................. 52 10.4.2. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA ............................................................................. 52 10.4.3. UNIÓN DE LOS PANELES ................................................................................... 53 10.5. DUCTOS ........................................................................................................... 54 10.5.1. MATERIALES .................................................................................................... 54 10.5.2. DISEÑO DEL DUCTO .......................................................................................... 54 10.6. JUNTAS Y CONEXIONES ....................................................................................... 54 10.6.1. SOPORTE Y MONTAJE ....................................................................................... 55 10.7. BUJES DE ALTA TENSIÓN ..................................................................................... 55 10.7.1. PREPARACIÓN DE LOS BUJES PARA LA PRUEBA ................................................. 55 10.8. CONFIGURACIÓN DE LA PRUEBA EN LA CABINA DE NIEBLA ................................... 56 10.8.1. INSTALACIÓN EN LA CABINA .............................................................................. 56 10.9. EJECUCIÓN DE LA PRUEBA .................................................................................. 56 10.9.1. APLICACIÓN DE TENSIÓN .................................................................................. 56 APLICAR LA TENSIÓN DE PRUEBA A LOS BUJES DE ACUERDO CON LAS ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE. ESTO PERMITE EVALUAR CÓMO RESPONDEN LOS BUJES A LAS TENSIONES A LAS QUE ESTARÁN SOMETIDOS EN SERVICIO. ............................................................................. 56 10.9.2. MONITOREO DE PARÁMETROS .......................................................................... 56 DURANTE LA PRUEBA, MONITORIZAR PARÁMETROS CLAVE COMO LA CORRIENTE DE FUGA, EL VOLTAJE APLICADO Y CUALQUIER DESCARGA PARCIAL. ESTOS DATOS SON CRUCIALES PARA EVALUAR EL RENDIMIENTO DEL AISLAMIENTO. ...................................................................... 56 10.9.3. EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO ........................................................................ 56 10.10. NEBULIZADOR ..................................................................................................... 57 10.10.1. NEBULIZADORES DE ULTRASONIDO ................................................................... 57 10.11. DUCTO CORRUGADO ........................................................................................... 57 10.12. EXTRACTOR ........................................................................................................ 58 10.12.1. FUNCIÓN ........................................................................................................ . 58 10.12.2. CARACTERÍSTICAS CLAVE DEL EXTRACTOR CON TEMPORIZADOR ....................... 59 10.12.3. CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO E INSTALACIÓN .............................................. 60 10.13. BOBINA O FUENTE DE PODER ............................................................................... 61 10.13.1. FUNCIÓN DE LA FUENTE DE PODER (BOBINA) .................................................... 61 10.13.2. FUENTE DE PODER DE CORRIENTE ALTERNA (AC) ............................................. 61 10.13.3. FUENTES DE PODER MODULADAS (AC/DC CON MODULACIÓN) ........................... 62 10.14. AISLADOR DE PRUEBA ......................................................................................... 62 10.14.1. FUNCIÓN DEL AISLADOR EN SISTEMAS DE ALTA TENSIÓN ................................... 62 10.14.2. TIPOS DE AISLADORES ..................................................................................... 63 10.15. ASPECTOS QUE SE EVALÚAN EN LA PRUEBA DE NIEBLA ....................................... 64 10.15.1. RESISTENCIA A LA CONTAMINACIÓN .................................................................. 64 10.15.2. DESEMPEÑO BAJO HUMEDAD ........................................................................... 64 10.15.3. CAPACIDAD DE AUTOLIMPIEZA .......................................................................... 64 10.15.4. RESISTENCIA A DESCARGAS ELÉCTRICAS ......................................................... 65 10.15.5. DURABILIDAD Y ENVEJECIMIENTO ..................................................................... 65 10.15.6. DESEMPEÑO MECÁNICO ................................................................................... 65 10.16. CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DEL AISLADOR ....................................... 65 10.16.1. ENTORNO DE OPERACIÓN ................................................................................ 65 10.16.2. NIVEL DE TENSIÓN ........................................................................................... 65 10.16.3. MANTENIMIENTO .............................................................................................. 66 10.16.4. COSTO ........................................................................................................ .... 66 10.17. VENTILADORES ................................................................................................... 66 10.17.1. FUNCIÓN ......................................................................................................... 66 10.17.2. PREVENCIÓN DE ESTANCAMIENTOS .................................................................. 66 10.17.3. CONTROL DE LA VELOCIDAD DEL FLUJO ............................................................ 66 10.17.4. CARACTERÍSTICAS DE LOS VENTILADORES ........................................................ 67 10.17.5. CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA LOS VENTILADORES EN LA CABINA DE NIEBLA 68 10.18. ASPERSORES ...................................................................................................... 69 10.18.1. FUNCIÓN DE LOS ASPERSORES EN LA CABINA DE NIEBLA ................................... 70 10.18.2. TIPOS DE ASPERSORES .................................................................................... 70 10.18.3. CARACTERÍSTICAS CLAVE DE LOS ASPERSORES ................................................ 71 10.18.4. CONSIDERACIONES PARA LA INSTALACIÓN Y USO............................................... 72 10.19. TERMOHIGRÓMETRO ........................................................................................... 73 10.19.1. FUNCIÓN ......................................................................................................... 73 10.19.2. MONITOREO Y CONTROL .................................................................................. 73 10.19.3. CARACTERÍSTICAS CLAVE DEL TERMOHIGRÓMETRO .......................................... 73 10.19.4. TIPOS DE TERMOHIGRÓMETROS ....................................................................... 74 10.19.5. CONSIDERACIONES PARA LA INSTALACIÓN Y USO............................................... 75 10.20. BANDEJA DE RECOLECCIÓN ................................................................................. 76 10.20.1. FUNCIÓN ......................................................................................................... 76 10.20.2. DISEÑO DE LA BANDEJA DE RECOLECCIÓN DE LÍQUIDOS .................................... 76 10.20.3. CONSIDERACIONES PARA LA INSTALACIÓN Y USO............................................... 78 10.21. TANQUE .............................................................................................................. 78 10.21.1. CONTROL DEL ENTORNO DE PRUEBA ................................................................ 79 10.21.2. DISTRIBUCIÓN UNIFORME DE LA NIEBLA ............................................................ 79 10.21.3. SIMULACIÓN DE CONDICIONES AMBIENTALES REALES ........................................ 79 10.21.4. CONTENCIÓN Y SEGURIDAD .............................................................................. 80 10.21.5. FACILITA EL MONITOREO Y AJUSTE DE PARÁMETROS ......................................... 80 10.21.6. RECOLECCIÓN DE DATOS ................................................................................. 80 10.21.7. MANTENIMIENTO DE LA INTEGRIDAD DE LA PRUEBA ............................................ 80 11. GUÍA DE LABORATORIO: MÉTODO DE LA NIEBLA LIMPIA (ANEXO A) ........ 81 11.1.1. DISEÑO DE PRUEBAS .................................................................................. 82 11.1.2. ARREGLO EXPERIMENTAL.......................................................................... 82 11.1.3. SISTEMA DE PROTECCIÓN .......................................................................... 83 11.1.4. MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO ................................................................. 84 • FUENTE DE CORRIENTE ALTERNA. .................................................................. 84 • DIVISOR DE TENSION ......................................................................................... 84 • CONSOLA DE CONTROL DE LA FUENTE ALTERNA. ....................................... 84 • RESISTENCIA DE AGUA DE 150 MEGA OHMS. ................................................. 85 • VARILLA DE COBRE Y BASE METALICA .......................................................... 86 • HIGRÓMETRO. ..................................................................................................... 86 • OSCILOSCOPIO. .................................................................................................. 88 • VÓLTIMETRO. ...................................................................................................... 89 11.2. EJECUCIÓN DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO ...................................... 89 11.3. ACONDICIONAMIENTO DE LOS AISLADORES .............................................. 90 11.4. MEDICIÓN DE LA TENSIÓN DE FLAMEO. ....................................................... 91 11.5. MEDICIÓN DE LA CORRIENTE DE FUGA ........................................................ 92 11.6. MEDICIÓN DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES HUMEDAD RELATIVA Y HUMEDAD ABSOLUTA .................................................................................................. 93 11.6.1. RESIÓN ATMOSFÉRICA Y DENSIDAD RELATIVA DEL AIRE ....................... 93 11.6.2. EFECTO DE LA HUMEDAD RELATIVA SOBRE LAS TENSIONES DE FLAMEO Y LAS CORRIENTES DE FUGA ...................................................................................... 94 11.6.3. MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO (SEM) .................................. 95 11.7. RESULTADOS OBTENIDOS POR MICROSCOPIO ELECTRONICO. ............... 98 • AISLADOR PATRÓN ............................................................................................ 99 AISLADOR CON NIVEL DE CONTAMINACIÓN 2 ................................................ 99 11.8. ANALISIS DE RESULTADOS ......................................................................... 101 • NIVEL DE CONTAMINACIÓN 2 .......................................................................... 106 • NIVEL DE CONTAMINACIÓN 3 .......................................................................... 111 • NIVEL DE CONTAMINACIÓN 4 .......................................................................... 115 12. POSTER: DISEÑO DE UNA CABINA DE NIEBLA LIMPIA PARA EL ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN EN AISLADORES DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN EN EL LABORATORIO DE ALTA TENSIÓN DE LA UTS. (ANEXO B) ................................... 120es_ES
dc.publisherUnidades Tecnológicas de Santanderes_ES
dc.subjectAisladores, Niebla Limpia, Cabina, Contaminación de aisladores, Métodos de laboratorio.es_ES
dc.titleDiseño de una cabina de niebla limpia para el análisis de la contaminación en aisladores de líneas de transmisión en el laboratorio de alta tensión de la UTSes_ES
dc.typedegree workes_ES
dc.rights.holdercopyrightes_ES
dc.date.emitido2024-12
dc.dependenciafcnies_ES
dc.proceso.procesoutsdocenciaes_ES
dc.type.modalidadproyecto_de_investigaciónes_ES
dc.format.formatopdfes_ES
dc.titulogIngeniero Electromecánicoes_ES
dc.educationlevelProfesionales_ES
dc.contibutor.evaluatorevaluadores_ES
dc.date.aprobacion2024-12
dc.description.programaacademicoIngeniería Electromecánicaes_ES
dc.dependencia.regionbucaramangaes_ES


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