Aislador compuesto con aletas con cámara espiral.

Un aislador compuesto con aletas con cámara espiral (1) que consta de:

a. una anilla (01) que es un herraje terminal para fijar la correspondiente grapa;

b. una anilla revirada (02) que es un herraje terminal para fijar el conjunto al armado de un apoyo;

c. un núcleo formado por una varilla de resina (03) reforzada con fibra de vidrio cuya función es soportar las cargas mecánicas transmitidas por un cable y que presenta un revestimiento aislante (04), de goma de silicona u otro material polimérico, para dotar de características aislantes eléctricas;

d. una pluralidad de aletas aislantes con cámara espiral (15), de goma silicona u otro material polimérico, con un diseño innovador que presenta una elevada línea de fuga (Lfa1) para generar en conjunto la línea de fuga del aislador (Lf1).

Aislador compuesto con aletas con cámara espiral.

Objeto y sector de la técnica al que se refiere la invención La presente invención se refiere a Wl aislador compuesto con aletas con cámara espiral para líneas aéreas de alta tensión tanto de corriente alterna (HVAC) como de corriente continua (HVDC) . Puede emplearse tanto para función de amarre como para función de 1 0 suspensión.

La invención se sitúa en el ámbito de ingenierfa mecánico-eléctrica, en el campo de los tendidos de líneas para transporte y distribución de energía eléctrica.

Generalidades y estado de la técnica anterior más próximo Los aisladores son dispositivos destinados a aislar eléctricamente y soportar mecánicamente los conductores, nonnatmente desnudos, de las crucetas de los apoyos que los sujetan. Se dimensionan en función de la tensión nominal de la línea y de la 2 O línea de fuga requerida, en fimción de la zona por donde discurra. Los aisladores convencionales para líneas aéreas se han confeccionado nonnalmente de vidrio, fonnando cadenas de amarre y de suspensión.

Los aisladores modernos denominados "compuestos" se introdujeron a finales de los años sesenta, aunque en Espafta no se han llevado a la práctica hasta la década de los afios 2000-2010. Son de tipo recto o de bastón. Los componentes de un aislador compuesto son: un núcleo formado por una varilla de resina reforzada con fibra de vidrio, un revestimiento de goma de silicona u otro material polimérico, y un par de herrajes tenninales. La varilla de resina reforzada con fibra de vidrio absorbe las cargas 3 O mecánicas, que pueden ser tensión, fl4~xión o compresión. El revestimiento fija las caracterfsticas aisladoras, siendo los materiales para el revestimiento muy diversos, aunque el más habitual es la goma de silicona, empleándose también otros materiales poliméricos. Nonnalmente el proceso de elaboración del revestimiento es por moldeo por inyección a alta presión o por inyección automática continua. Los herrajes tenninales suelen ser de metal, acero fimdido, acero forjado o fundición de aluminio. Los herrajes de aisladores están muy estandarizados, para garantizar un fácil intercambio entre diferentes tipos de aisladores, tanto convencionales como modernos. Nonnalmente los herrajes tenninales se fijan a la varilla mediante engarce a presión.

O La selección y dimensionamiento de los aisladores compuestos se realiza mediante la nonna internacional lEC 60 815-3: "Sclcction and dimcnsioning of high-voltagc insulators in-tended for use in polluted conditions. Part 3: Potymer insulators for a.c. systems".

5 La caracterfstica eléctrica más importante de un aislador es la linea de fuga, y se establece para los aisladores compuestos según la citada lEC 60 815-3, en base a considerar Jos siguientes valores unitarios por kV, de las tensiones más elevadas entre fase·tierra (Umlv3) , correspondientes a las tensiones nominales fijadas de 20, 30, 45, 66, 132, 220 (230) Y 380 (400) kV:

-Nivel "c" (polución media) = 34, 7 mm/kV -Nivel ue" (polución muy fuerte) = 53, 7 mmlkV

La definición de línea de fuga es la distancia más corta entre partes conductoras sobre una superficie aislante. 10 Por ejemplo, la línea de fuga necesaria d4;! un aislador compuesto para 400 kV es:

400kV

.fj .34, 7mm / kV = 8.0l4mm

Para un aislador compuesto recto o de bastón, la línea de fuga necesaria de 8.014 mm se consigue con un aislador de 3.060 mm d:e longitud aislante (La) , que presenta una línea de fuga nonnaJizada de 8.400 mm, según p.ej. figura en la Nonna Iberdrola NI _48.08.01, de septiembre de 2011, ed 6a que tiene por título: Aisladores compuestos 2 O para cadenas de líneas eléctricas de alta tensión / Composite insulolors for high voltage overheod power Unes chains. Un aislador compuesto como el que preconiza la invención presenta el triple de línea de fuga que un aislador compuesto cualquiera del estado de la técnica, por lo que requiere de un tercio de longitud aislante (La) , tal como se justifica a continuación.

Línea de fuga (LfO) en un aislador compuesto (O)

La linea de fuga de una aleta (U.O) , ver Fig.6A, puede aproximarse por la correspondiente a una sección con perfil prismático, que viene definida por: 30 LJaO ~ (0. -0, ) ; para valores habilltales 0 ri « 0 n, tendremos que LJaO = (0. ) . La línea de fuga de una aislador (LID) que disponga de un número (n) de aletas (05) separadas por una distancia, denominada paso axial (Pa) , viene dada por: LfO , ., [n ·0~ + (n -1) ·Po) ] ; como es hubitual que entre la última aleta (05) y la anilla revirada dispongan de una distancia aislante similar al paso axial (Pa) , tendremos fmalmente: LJO =n· (0. +Pa) .

Linea de fuga (Lfll en un aislador complllesto con aletas con cámara espiral (1)

La línea de fuga de una aleta (Lfa1) , ver Fig.6B, es el doble de la longitud de la espiral,

o ya que la corriente eléctrica tiene que re.correr la parte interior y volver por la exterior. En función del número de vueltas de la espiral (ne) , varia su longitud aumentando con el número de las mismas, pero hay que tener en cuenta que como cada vez son más pequeñas, los incrementos de longitud unmbién lo serán. Se ha representado en la figura cámaras espirales con ne = 2 Y se ha determinado la longitud de la espiral gráficamente 45 por CAD para una construcción preferente, resultando: Lfa) "" 3· (0 .... -0 ri ) . Para una construcción preferente se ha llegado a la conclusión de que ne = 2 es óptimo constructivamente, pudiéndose para otras geometrías de aisladores emplearse un ne de cualquier valor. Adoptando las mismas consideraciones que en el paso anterior, tendremos que la línea de fuga de un ai!;lador con aletas con cámara espiral (Lfl) viene dadapor: LII=n· (3·0.+Po) .

Relación de Longitudes aislantes para una misma línea de fuga Viene dada por: 10 LII n' ( 3'0. + Po) 3'0. + Po = = LIO n· (0. +Po) 0~ +Pa

para aisladures donde 0, .. » Pa tendremos L11

=3 LIO

por lo que despreciando los extremos de los aisladores, es decir, los herrajes y la Unea de transición que une los herrajes a los cuerpos de los aisladores, equivalentemente, el aislador compuesto con aletas con cámara espiral (1) requiere 3 veces menos longitud a 2 O igualdad de diámetros de ambos aisladores, por lo que para una misma tensión nominal el aislador compuesto con aletas con cámara espiral (1) requiere un número de aletas (n) 3 veces inferior.

En el estado de la técnica más cercana tenemos los siguientes documentos, entre 25 muchos otros:

En el documento de patente denominado 001 con número de publicación US 6831232 B2 Y fecha de presentación 16.06.2002 y titulado literalmente: "Composite jnsulator", se describe un aislador compuesto que comprende: (i) un cuerpo compuesto que tiene al 3 O menos dos conectores, en el que el cue:rpo compuesto está acoplado a un conductor; y

(ii) un alojamiento, en el que la carcasa es una carcasa de una sola pieza y el cuerpo compuesto se encuentra dentro de la carcasa.

En el documento de patente denominado 002 con número de publicación ES 0134872

U Y fecha de redacción 21.12.1967 y titulado literalmente: "Dispositivo de revestimiento para aisladores de fibra de vidrio", se describe un dispositivo de revestimiento para aisladores de fibra de: vidrio, de fonna tubular con salientes radiales.

Problema técnico planteado Los sistemas del estado de la técnica anterior presentan una problemática que se centra fundamentalmente en los siguientes aspc~ctos:

X Requieren una gran longitud de aislamiento (La) , por tener una linea de fuga reducida;

X Requieren, para aisladores de suspensión, unas sobredimensionadas crucetas 5 para poder recoger la gran longitud requerida por el aislador;

X Requieren, para aisladores de suspensión, unos apoyos de mayor altura o unas crucetas de mayor altura, para compensar la pérdida de altura libre de los conductores respecto al terreno;

X Requieren, para aisladores de suspensión, unos apoyos de mayor esfuerzo, al necesitarse crucetas de mayor altura;

Ventaja técnica que aporta la invención ./ El aislador compuesto con alettas con cámara espiral (1) que la invención preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en todos y cada uno de los diferentes aspectos comentados.

Breve descripción de las figuras Para complementar la descripción y con. objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se: acompaña como parte integrante de dicha 2S descripción, un juego de figuras con carácter ilustrativo y no limitativo.

Glosario de referencias (J!) Aislador...

1. Aislador compuesto con aletas con cámara espiral (1) , del tipo de los que se emplean para aislar eléctricamente y soportar mecánicamente los conductores de un tendido eléctrico y del tipo de los que incorporan en cada extremo un herraje terminal (01, 02) así como un núcleo formado por una varilla de resina (03) reforzada con fibra de vidrio que absorbe las cargas mecáni (:as transmitidas por un cable y que presenta un revestimiento aislante (04) , de goma silicona u otro material polimérico, para dotar de características aislantes eléctricas, que se caracteriza porque comprende:

a. una pluralidad de aletas aislantes con cámara espiral (15) con forma geométrica de cuerpo de revolución cuyo volumen se genera haciendo rotar una espiral, cuyo ancho de la espiral es el espesor de la paI1:d de la aleta, alrededor de un eje de rotación dispuesto fuera del recinto ocupado por la espiral, obteniéndose un volumen con una cámara laberíntica cerrada en un plano perpendicular al eje de rotación y abierta en otro plano paralelo al anterior.

2. Aislador compuesto con aletas con cámara espiral (1) , según reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de que se puede emplear indistintamente tanto en líneas 2 O eléctricas de alta tensión de corriente alterna como de corriente continua.

3. Aislador compuesto con aletas con cámara espiral (1) , según reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de que se puede emplear indistintamente para función de amarre o para función de suspensión.