52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

ABRIL 2016

MÉXICO

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

CONTENIDO 1

OBJETIVO __________________________________________________ ______________________________________________________________________ ____________________ 1

2

CAMPO DE APLICACIÓN ___________________ ______________________________________ _____________________________________ ____________________ 1

3

NORMAS QUE APLICAN ________________________________ ___________________________________________________ __________________________ _______ 1

4

DEFINICIONES __________________ _____________________________________ ______________________________________ _____________________________ __________ 2

4.1

Acoplamiento ___________________ ______________________________________ ______________________________________ _____________________________ __________ 2

4.2

Agrietamiento (Crazing) ________________ ____________________________________ ______________________________________ ______________________ ____ 2

4.3

Aislador______________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________ ______ 2

4.4

Aislador de Suspensión Sintético __________________________________________________ __________________________________________________ 2

4.5

Caleo (Chalking) ____________________ _______________________________________ ______________________________________ __________________________ _______ 2

4.6

Carbonización (Tracking) ___________________ ______________________________________ _____________________________________ ____________________ 2

4.7

Carga Mecánica Especificada (SML) ________________________________________________ ________________________________________________ 2

4.8

Carga Mecánica de Rutina (RTL) ___________________ ______________________________________ ________________________________ _____________ 2

4.9

Distancia de Aislamiento ___________________ ______________________________________ _____________________________________ ____________________ 3

4.10

Distancia de Fuga __________________ _____________________________________ ______________________________________ __________________________ _______ 3

4.11

Distancia Específica de Fuga Unificada (DEFU) ________________ ____________________________________ _______________________ ___ 3

4.12

Distancia Específica E specífica de Fuga (DEF) _________________ ____________________________________ ________________________________ _____________ 3

4.13

Envolvente y Faldones _________________ _____________________________________ ______________________________________ ______________________ ____ 3

4.14

Erosión _________________ _____________________________________ ______________________________________ ___________________________________ _________________ 3

4.15

Falla Cohesiva __________________ _____________________________________ ______________________________________ _____________________________ __________ 3

4.16

Fenómeno de Hidrólisis ________________ ____________________________________ ______________________________________ ______________________ ____ 3

4.17

Grieta (Cracking) ___________________ ______________________________________ ______________________________________ __________________________ _______ 3

4.18

Herrajes de Sujeción del Aislador de Suspensión Sintético___________________ Sintético _____________________________ __________ 3

4.19

Hule de Silicón ____________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________ ____ 4

4.20

Interfaces del Aislador de Suspensión Sintético _______________________________ ______________________________________ _______ 4

4.21

Núcleo del Aislador de Suspensión Sintético _________________ _____________________________________ _______________________ ___ 4

4.22

Número de Onda ___________________ ______________________________________ ______________________________________ __________________________ _______ 4

4.23

Resistencia a la Torsión ________________ ____________________________________ ______________________________________ ______________________ ____ 4

4.24

Tensión Crítica de Flameo al Impulso por Rayo __________________ ______________________________________ ____________________ 4

4.25

Tensión de Aguante Normalizada __________________ _____________________________________ ________________________________ _____________ 4

4.26

Tensión de Descarga Disruptiva U 50 ___________________ ______________________________________ _____________________________ __________ 4

4.27

Tensión de Flameo a 60 Hz ________________________ ___________________________________________ ________________________________ _____________ 4

160506

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

4.28

Tensión de Radio Interferencia ____________________________________________________ 4

4.29

% Transmitancia ________________________________________________________________ 5

4.30

Zona de Conexión _______________________________________________________________ 5

5

SIMBOLOS Y ABREVIATURAS _____________________________________________________ 5

5.1

Tensión Eléctrica Nominal de Operación “U”  ________________________________________ 5

5.2

Material de la Envolvente “S” ______________________________________________________ 6

5.3

Tipo de Herraje de Acoplamiento “V-V” _____________________________________________ 6

5.4

Carga Mecánica Especificada (SML) “W”  ____________________________________________ 6

5.5

Nivel de Contaminación “X” _______________________________________________________ 6

5.6

Material del Herraje “Y” ___________________________________________________________ 6

5.7

Ejemplo: _______________________________________________________________________ 7

6

ESPECIFICACIONES _____________________________________________________________ 7

6.1

Características y Condiciones Generales ____________________________________________ 7

6.2

Condiciones de Operación _______________________________________________________ 10

6.3

Condiciones de Desarrollo Sustentable ____________________________________________ 10

6.4

Condiciones de Seguridad Industrial ______________________________________________ 10

7

CONTROL DE CALIDAD _________________________________________________________ 10

7.1

Identificación __________________________________________________________________ 11

7.2

Requisitos generales para especímenes de prueba de aisladores ______________________ 11

7.3

Pruebas de prototipo ____________________________________________________________ 11

7.4

Pruebas de Rutina ______________________________________________________________ 13

7.5

Pruebas de Aceptación __________________________________________________________ 13

8

PRUEBAS DE PROTOTIPO _______________________________________________________ 13

8.1

Generalidades _________________________________________________________________ 13

8.2

Pruebas en Interfaces y Conexiones de Herrajes Metálicos ____________________________ 13

8.3

Pruebas Sobre el Material de la Envolvente y el Faldón _______________________________ 17

8.4

Prueba de Resistencia al Tracking y la Erosión de la Envolvente _______________________ 26

8.5

Pruebas al Material del Núcleo ____________________________________________________ 27

8.6

Pruebas eléctricas sobre el prototipo final __________________________________________ 32

8.7

Pruebas Mecánicas sobre el Prototipo Final ________________________________________ 34

9

PRUEBAS DE ACEPTACIÓN _____________________________________________________ 35

9.1

Metodología de Inspección _______________________________________________________ 35

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

9.2

Inspección por Atributos ________________________________________________________ 36

9.3

Inspección por Variables ________________________________________________________ 37

9.4

Inspección Visual de las Dimensiones (E1+E2) ______________________________________ 37

9.5

Prueba de Galvanizado (E2) ______________________________________________________ 37

9.6

Prueba de Verificación del Sistema de Bloqueo en el Acoplamiento de los Herrajes (E2) ___ 37

9.7

Prueba de Verificación del Sellado de la Interfase entre Herrajes y Envolvente del Aislador (E2) y de la Carga Mecánica Especificada (SML) (E1) _____________________________________ 37

9.8

Prueba de Termogravimetría (E1) _________________________________________________ 39

9.9

Prueba de espectroscopia infrarroja (E1) ___________________________________________ 39

10

PRUEBAS DE RUTINA ___________________________________________________________ 39

10.1

Verificación Visual y del Marcado _________________________________________________ 39

10.2

Prueba Mecánica de Rutina ______________________________________________________ 39

11

MARCADO ____________________________________________________________________ 39

11.1

En el Aislador __________________________________________________________________ 39

11.2

En el Empaque _________________________________________________________________ 40

12

EMPAQUE,

EMBALAJE,

EMBARQUE,

TRANSPORTACIÓN,

DESCARGA,

RECEPCIÓN,

ALMACENAJE Y MANEJO _______________________________________________________ 40 12.1

Empaque ______________________________________________________________________ 40

12.2

Embalaje ______________________________________________________________________ 40

13

BIBLIOGRAFÍA _________________________________________________________________ 40

APÉNDICE A (Normativo)

TABLAS DE PRUEBAS PROTOTIPO REQUERIDAS POR MODIFICACIONES AL DISEÑO DEL AISLADOR TIPO ________________________________ 42

APÉNDICE B (Normativo)

METODOLOGÍAS DE PRUEBA ___________________________________ 46

APÉNDICE C (Normativo)

PRUEBA DE PLANO INCLINADO PARA EVALUAR LA RESISTENCIA A LA CARBONIZACIÓN Y EROSIÓN ___________________________________ 47

APÉNDICE D (Normativo)

PRUEBA DE RUEDA DE CARBONIZACIÓN (RUEDA DE TRACKING) ___ 57

APÉNDICE E (Normativo)

MICROESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS MATERIALES METÁLICOS __________________________________________________ 60

APÉNDICE F (Normativo)

DEFINICIÓN DE LA ESPECTROSCOPIA INFRARROJA _______________ 65

APÉNDICE G (Normativo)

EJEMPLOS DE DOS DISPOSITIVOS POSIBLES PARA LA LIBERACIÓN SÚBITA DE CARGA ____________________________________________ 66

APÉNDICE H (Normativo)

REQUISITOS DE HERRAJES ____________________________________ 68

APÉNDICE I

INFORMACIÓN MÍNIMA REQUERIDA PARA PLANOS PROTOTIPO ____ 70

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(Normativo)

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

TABLA 1

Distancia mínima de fuga ____________________________________________________ 7

TABLA 2

Descripción de ambientes típicos para la clasificación de la contaminación _________ 8

TABLA 3

Características y dimensiones aisladores de 13.8 a 138 kV _______________________ 9

TABLA 4

Absorciones características del hule silicón ___________________________________ 26

TABLA 5

Clasificación de defectos ___________________________________________________ 36

TABLA 6

Muestreo para inspección por variables ______________________________________ 36

FIGURA 1

Características y dimensiones _______________________________________________ 8

FIGURA 2

Prueba termo mecánica pre-esfuerzo - ciclos típicos____________________________ 15

FIGURA 3

Mallado en la envolvente sobre el núcleo entre una sección de dos faldones. _______ 18

FIGURA 4

Croquis de mallado de los cuadros __________________________________________ 19

FIGURA 5

Falla cohesiva del material aislante, mostrando una buena adherencia entre el material aislante y el núcleo. _______________________________________________________ 19

FIGURA 6

Prueba de adhesión mostrando muy pobre o nula adherencia en dos aisladores. ___ 20

FIGURA 7

Ejemplo de un contenedor para la prueba de difusión de agua ___________________ 21

FIGURA 8

Espectro IR del Hule Silicón con ATH. ________________________________________ 25

FIGURA 9

Ejemplo de especímenes de prueba __________________________________________ 28

FIGURA 10

Electrodos para la prueba de tensión a 60 Hz __________________________________ 30

FIGURA 11

Circuito de prueba de tensión _______________________________________________ 30

FIGURA 12

Prueba de ataque de ácido _________________________________________________ 31

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 1 de 70

1

OBJETIVO

Definir los términos comunes que se usan en relación con aisladores de suspensión sintéticos. Establecer las características electromecánicas y dimensionales que deben cumplir los aisladores sintéticos para líneas de distribución de 13.8 a 138 kV. 2

CAMPO DE APLICACIÓN

Esta especificación aplica en la adquisición y suministro, evaluación de pruebas de prototipo, aceptación y rutina para el control de calidad de los aisladores sintéticos de núcleo sólido utilizados en líneas y subestaciones eléctricas en tensiones de 13.8 kV hasta 138 kV. 3

NORMAS QUE APLICAN

Para la correcta utilización de esta especificación, es necesario aplicar las siguientes Normas Oficiales Mexicanas y Normas Mexicanas siguientes o las que las sustituyan:

160506

NOM-008-SCFI-2002

Sistema General de Unidades de Medida.

NMX-H-004-SCFI-2008

Industria Siderúrgica-Productos de Hierro y Acero Recubiertos con Cinc (Galvanizados por Inmersión en Caliente)Especificaciones y Métodos de Prueba.

NMX-J-271/1-ANCE2007

Técnicas de Prueba de Alta Tensión-Parte 1: Definiciones Generales y Requerimientos de Prueba.

NMX-J-561-ANCE-2004

Pruebas de Contaminación Artificial en Aisladores para Alta Tensión Utilizados en Sistemas de Corriente Alterna

NMX-J-562/1-ANCE-2013

Guía para la Selección y Dimensionamiento de Aisladores para Tensión para Utilizarse en Condiciones de Contaminación  – Parte 1: Definiciones, Información y Principios Generales.

NMX-J-565/3-ANCE-2011

Prueba de riesgo de incendio – Prueba de flama vertical y prueba de flama horizontal

NMX-J-614/2-ANCE-2009

Aisladores poliméricos para uso interior y exterior con tensión nominal mayor que 1000 V  – Parte 2: Método de prueba para la determinación de la dureza.

NMX-Z-012-1-1987

Muestreo para la Inspección por Atributos - Parte 1 - Información General y Aplicaciones.

NMX-Z-012-2-1987

Muestreo para la Inspección por Atributos - Parte 2Método de Muestreo, Tablas y Gráficas.

NMX-Z-012-3-1987

Muestreo para la Inspección por Atributos - Parte 3 - Regla de Cálculo para la Determinación de Planes de Muestreo.

CFE L1000-11-2015

Empaque, Embalaje, Embarque, Transporte, Descarga, Recepción y Almacenamiento de Bienes Muebles Adquiridos por CFE.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 2 de 70

CFE 52210-02-2015

 Aisladores Tipo Suspensión de Porcelana o de Vidrio Templado.

NOTA:

En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados, debe tomarse en cuenta la edición en vigor en la fecha de la convocatoria de la licitación, salvo que la CFE indique otra cosa.

4

DEFINICIONES

Para propósitos de esta especificación, se deben considerar las definiciones descritas en la especificaciónNMX-J271/1-ANCE y las siguientes: 4.1

Acoplamiento

Es la parte del herraje de sujeción, el cual trasmite la carga a los accesorios externos al aislador. 4.2

Agrietamiento (Crazing)

Es la formación de micro fracturas en la superficie, con profundidades aproximadas de 0.01 mm a 0.1 mm. 4.3

Aislador

Dispositivo que se diseña para aislar eléctricamente y fijar mecánicamente a los conductores con las estructuras y a los equipos, que están sujetos a diferencias de potencial eléctrico. 4.4

Aislador de Suspensión Sintético

Es aquel que está formado al menos de dos partes aislantes, llamadas núcleo y envolvente, equipado con herrajes metálicos de sujeción en sus extremos, el cual es utilizado en tensión o suspensión. NOTA:

El aislador de suspensión sintético también es conocido como aislador polimérico, aislador no cerámico y aislador compuesto.

4.5

Caleo (Chalking)

Es la formación de una superficie rugosa o con polvos causados por algunas partículas del relleno del material de la envolvente. 4.6

Carbonización (Tracking)

Es una degradación irreversible por la formación de caminos conductores iniciándose y desarrollándose en la superficie de un material aislante. Estos caminos son conductores aún en condiciones secas. La carbonización puede ocurrir en superficies de contacto con aire y también en las interfaces de los diferentes materiales aislantes. 4.7

Carga Mecánica Especificada (SML)

Es la carga mecánica mínima que debe soportar el aislador sin que presente falla. 4.8

Carga Mecánica de Rutina (RTL)

Es la carga mecánica a la cual trabajará normalmente un aislador. Se aplica a todos los aisladores sintéticos ensamblados durante la prueba mecánica de rutina. Es el 50 % de la carga mecánica especificada (SML).

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 3 de 70

4.9

Distancia de Aislamiento

Es la distancia en aire más corta, medida entre los herrajes de sujeción del aislador. 4.10

Distancia de Fuga

Es la distancia más corta o la suma de las distancias más cortas a lo largo de la superficie de un aislador, entre dos partes conductoras que tienen tensión de operación entre sí. Normalmente una parte conductora se encuentra conectada a tierra y otra a la tensión de operación del sistema. Se expresa en mm. 4.11

Distancia Específica de Fuga Unificada (DEFU)

Es el valor de la distancia de fuga dividida entre el valor eficaz de la tensión máxima del sistema de fase a tierra. Se expresa en mm/kV. 4.12

Distancia Específica de Fuga (DEF)

Es el valor de la distancia de fuga dividida entre el valor eficaz de la tensión máxima del sistema (fase-fase). La DEF es √3 veces menor que la DEFU. Se expresa en mm/kV 4.13

Envolvente y Faldones

La envolvente es la parte aislante externa del aislador de suspensión sintético que protege el núcleo del medio ambiente. Un faldón es la parte saliente de la envolvente. La e nvolvente y los faldones proporcionan la distancia de fuga del aislador y deben ser del mismo material. 4.14

Erosión

Es una degradación no conductora e irreversible de la superficie del aislador que ocurre por pérdida de material. Ésta puede ser uniforme, localizada o en forma de arborescencia. 4.15

Falla Cohesiva

Es cuando la envolvente se rompe en alguna parte de su sección por la acción de una tensión axial. En la falla cohesiva, la envolvente no se desprende del núcleo sino se quiebra en su propio cuerpo.

4.16

Fenómeno de Hidrólisis

Penetración de agua en forma líquida o como vapor de agua, que puede ocurrir en los materiales del aislador sintético, lo que puede conducir a una degradación mecánica y/o eléctrica. 4.17

Grieta (Cracking)

Cualquier fractura en la superficie con profundidad mayor a 0.1 mm. 4.18

Herrajes de Sujeción del Aislador de Suspensión Sintético

Herrajes metálicos que forman parte de un aislador y son ensamblados en sus extremos. Su función es sujetar el aislador a una estructura, a un conductor, a una parte del equipo o a otro aislador.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 4 de 70

4.19

Hule de Silicón

Hule de silicón o polidimetilsiloxano (PDMS), es un polímero cuya cadena principal contiene átomos alternados de silicio y oxígeno en lugar de átomos de carbono, además cada átomo de silicio contiene dos grupos metilo (CH 3). 4.20

Interfaces del Aislador de Suspensión Sintético

Es la superficie entre los diferentes materiales o partes de un aislador de suspensión sintético. 4.21

Núcleo del Aislador de Suspensión Sintético

El núcleo es la parte aislante interna del aislador y está diseñado para asegurar las características mecánicas. 4.22

Número de Onda

Es una magnitud de frecuencia que indica el número de veces que vibra una onda en una unidad de distancia. Su unidad es ciclo por metro (o metros recíprocos, m -1). Sin embargo, en campos como la espectroscopía de infrarrojos se emplea ciclos por centímetro (o centímetros recíprocos, cm -1). Esta unidad también es conocida como Kayser. Se usa para medir las frecuencias características de los grupos funcionales en la prueba de espectroscopía infrarroja. 4.23

Resistencia a la Torsión

Es la resistencia del aislador a un par o momento torsionante aplicado en su eje longitudinal, sin que se produzca daño. 4.24

Tensión Crítica de Flameo al Impulso por Rayo

Es el valor de cresta de tensión de una onda de impulso por rayo normalizada (1.2/50 s), que bajo condiciones especificadas, se tiene una probabilidad de flameo del 50 %. La polaridad del impulso puede ser positiva o negativa. 4.25

Tensión de Aguante Normalizada

Es el valor previsto especificado de tensión, el cual caracteriza al aislamiento con relación a la prueba de aguante.  A menos que se especifique de otra manera las tensiones de aguante están referidas a condiciones atmosféricas normalizadas. 4.26

Tensión de Descarga Disruptiva U50

Es el valor previsto de la tensión que tiene el 50 % de probabilidad de producir una descarga disruptiva en el objeto bajo prueba. 4.27

Tensión de Flameo a 60 Hz

Se define como la tensión U50  de valor eficaz (rmc) de la tensión a 60 Hz, bajo condiciones atmosféricas normalizadas. Si la tensión de flameo se obtiene bajo condiciones de lluvia se le conoce como tensión de flameo en húmedo. Cuando se obtiene bajo condiciones secas se le conoce como tensión de flameo en seco. 4.28

Tensión de Radio Interferencia

Es el valor de la tensión a una frecuencia de 60 Hz ± 5 % que produce radio interferencia en un aislador en una frecuencia en un rango de 0.5 a 1 MHz, bajo condiciones especificadas. 160506

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 5 de 70

4.29

% Transmitancia

Es la relación que existe entre la luz recibida y transmitida a través de un objeto bajo prueba. Se usa para medir la intensidad de cada una de las bandas de los grupos funcionales en la prueba de espectroscopia infrarroja. 4.30

Zona de Conexión

Es la zona en donde la carga mecánica es transmitida entre el núcleo y el herraje de sujeción. 5

SIMBOLOS Y ABREVIATURAS

La descripción corta muestra las principales características descriptivas de los aisladores de suspensión sintéticos de acuerdo a lo siguiente: U S V-V W X Y Donde: a)

U

Tensión eléctrica nominal de operación.

b)

S

Material de la envolvente.

c)

V

Tipo de herraje de acoplamiento superior (lado estructura).

d)

V

Tipo de herraje de acoplamiento inferior (lado conductor).

e)

W

Carga mecánica específica en kN.

f)

X

Nivel de contaminación de acuerdo a la TABLA 1.

g)

Y

Material del herraje

Todos los aisladores están diseñados para trabajar hasta una altitud de 1500 m. Los valores que describen a un aislador de suspensión sintético son los siguientes: 5.1

Nota:

160506

Tensión Eléctrica Nominal de Operación “U”

a)

13

13.8 kV

b)

23

23 kV

c)

34

34.5 kV

d)

69

69 kV

e)

115

115 kV

f)

138

138 kV

Para tensiones nominales de 85 kV deben usarse aislamientos de 115 kV.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 6 de 70

5.2

Material de la Envolvente “S”

S = Hule de Silicón. 5.3

Tipo de Herraje de Acoplamiento “V-V”

Los herrajes de acoplamiento de un aislador de suspensión sintético deben ser identificados como (véase APÉNDICE H) donde la primera letra indica el herraje superior y la segunda letra indica el herraje inferior: a)

S = Calavera.

b)

B = Bola.

c)

L = Lengua (T-Tongue).

d)

H = Horquilla.

e)

C = Clevis.

f)

Y = Y (C-Clevis).

g)

E = Ojo.

Las combinaciones más comunes son: a)

YB = Y-Clevis- Bola.

b)

SB = Calavera-Bola.

c)

HL = Horquilla-Lengua.

En el caso de los acoplamientos las dimensiones deben ser acordes a la TABLA H1 del APÉNDICE H. 5.4

5.5

Carga Mecánica Especificada (SML) “W”

a)

45 = 45 kN

b)

120= 120 kN

Nivel de Contaminación “X”

Los niveles de contaminación se definen en la especificaciónNMX-J-562/1-ANCE.

5.6

a)

d = Nivel Alto.

b)

e = Nivel Muy alto.

Material del Herraje “Y”

Las características del material se describen en el inciso 6.1.4. Los herrajes para estos aisladores pueden ser del siguiente material: a) 160506

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G = Hierro nodular galvanizado

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 7 de 70

b)

L = Aluminio.

c)

 A = Acero forjado galvanizado.

El área usuaria debe definir el tipo de material para los herrajes y expresarlos en características particulares. 5.7

Ejemplo:

Un aislador de suspensión sintético de silicón para 13.8 kV, herrajes Horquilla y Lengua, para 45 kN, con nivel de contaminación alto, de hierro nodular galvanizado, debe tener la siguiente descripción corta:

13S HL 45 dG 6

ESPECIFICACIONES

6.1

Características y Condiciones Generales

6.1.1

Características dimensionales, eléctricas y mecánicas

Deben cumplir las especificadas en las TABLAS 1 y 3 y la FIGURA 1, de esta especificación. 6.1.2

Requerimientos mínimos de distancia de fuga

La distancia de fuga debe ser lo establecido en la TABLA 1, de acuerdo al nivel de contaminación y a la tensión nominal del sistema. Los niveles de contaminación se definen en la especificaciónNMX-J-562/1-ANCE. En la TABLA 2 se presenta una descripción de los ambientes típicos que se usan para identificar el nivel de contaminación. TABLA 1 Nivel de contaminación d Alto e Muy Alto *

NOTA:

160506

*

13.8 kV 375 465

Distancia mínima de fuga

Distância mínima de fuga requerida (mm) 23 kV 34.5 kV 69 kV 115 kV 645 950 1 810 3 075 800 1 170 2 245 3 813

138 kV 3 625 4 495

En el caso de que la distancia de fuga no sea cubierta para ese nivel de tensión, se debe utilizar un aislador del siguiente nivel de tensión que cumpla con el requerimiento de distancia de fuga.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 8 de 70

TABLA 2

Descripción de ambientes típicos para la clasificación de la contaminación

Nivel de (1) Contaminación d E1 a E6

Descripción de ambientes típicos -

e E7

-

NOTA:

6.1.3

(1)

Regiones ubicadas a menos de 3 km de cualquier costa, desierto o tierra seca Regiones ubicadas a menos de 1 km de fuentes de contaminación industriales. Nieblas densas durante semanas o meses. Lluvia conductiva. Niveles de DDNS altos entre 5 a 10 veces el DESD Regiones ubicadas a menos de 3 km de cualquier costa, desierto o tierra seca Regiones ubicadas a menos de 1 km de fuentes de contaminación industriales. Distancias arriba indicadas pero con nieblas densas y salinas durante semanas o meses. Lluvia conductiva.  Altas concentraciones de DESD y DDNS.

La clasificación E1 a E7 corresponde a la clasificación de regiones de la especificaciónNMX-J-562/1-ANCE. Esta especificación emplea cinco niveles de contaminación e identifica 7 tipos de regiones. Para efectos de esta especificación solo se usaran los dos niveles más altos que son: d - Alto y e - Muy Alto. El nivel (e) se usará en los ambientes descritos en el segundo renglón de la TABLA 2, y el nivel (d) en el resto del país.

Servicio

Los aisladores deben operar satisfactoriamente a la intemperie en altitudes que varían desde 0 m hasta 1 500 m cubriendo los requerimientos eléctricos y mecánicos definidos en esta especificación. Para altitudes mayores se debe realizar los estudios de coordinación de aislamiento.

Longitud nominal L (mm)

FIGURA 1

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Características y dimensiones

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

9 de 70 TABLA 3

Características y dimensiones aisladores de 13.8 a 138 kV Tensión del sistema

Características Longitud nominal L (mm)

Dimensiones

13.8

23

115

138

330 ± 15

430 ± 35

1 248 ± 60

1 394 ± 100

90

130

145

245

370

450

65

110

130

240

333

395

140

215

250

410

612

715

--

--

--

--

--

735

45

45

45

120

120

120

47

47

47

50

50

50

Distancia mínima de fuga Tensión de flameo a 60 Hz (kV) Eléctricas

Mecánicas

6.1.4

En seco kV

En húmedo kV Impulso Tensión critica de positivo flameo al impulso Impulso por rayo (kV) negativo Resistencia última a la tensión kN Resistencia a la torsión N-m

34.5

69

kV

525 956 ± 55 ± 60 Véase TABLA 1

Materiales

Los materiales deben cumplir con las pruebas correspondientes indicadas en el capítulo 8 de esta especificación. 6.1.4.1

Envolvente

El material de la envolvente aislante y faldones deben ser de mezcla formada por hule silicón (PDMS) y reforzantes. Los reforzantes pueden ser entre otros: ATH (alúmina tri-hidratada), sílica, etc. Se entiende como hule silicón lo definido en el inciso 4.19 de esta especificación. La envolvente debe ser moldeada directamente sobre el núcleo de tal manera que quede firmemente adherido a este. Los faldones deben ser adheridos químicamente a la envolvente o formar una sola pieza con la envolvente. El espesor de la envolvente sobre el núcleo en cualquier punto no debe ser menor a 3 mm. 6.1.4.2

Núcleo

El material del núcleo debe ser de fibra de vidrio tipo E-CR-Glass de acuerdo a la e specificaciónASTM D578, descrita en bibliografía en una matriz de resina de sección transversal circular. El núcleo del aislador debe estar libre de burbujas de aire, de sustancias extrañas y de defectos de manufactura. 6.1.4.3

Herrajes

Los herrajes pueden ser de los siguientes materiales:

160506

a)

Hierro nodular galvanizado (clase 60-40-18,65-45-12, 80-55-06).

b)

 Aluminio, (clase 6000 o 7000)

c)

 Acero forjado de alta dureza galvanizado con un contenido de carbono entre 0.35 % a 0.50 %.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 10 de 70

El galvanizado debe cumplir con lo indicado en la esp ecificaciónNMX-H-004 con un espesor mínimo de 86 m. Las chavetas deben ser tipo R de acero inoxidable A2 o A4 de acuerdo al APÉNDICE E y a lo señalado en la especificación 52210-02 (vigente). 6.1.4.3.1

Interfase herraje-núcleo

El material de la interfase entre el herraje y el núcleo debe sellar herméticamente para evitar el ingreso de humedad al núcleo. La interfase debe satisfacer los requerimientos de prueba estipulados en el capítulo 8 de esta especificación. El acoplamiento entre el núcleo y el herraje de sujeción debe realizarse por el método de compresión. 6.1.5

Acabado

El aislamiento debe de tener una superficie lisa, homogénea y libre de defectos superficiales. El color de la envolv ente debe ser preferentemente gris claro. Los aisladores deben estar terminados en sus extremos con los tipos de herrajes indicados en el APÉNDICE H, TABLA H1 del de esta especificación. El herraje tipo horquilla debe estar equipado con un perno de acero galvanizado de diámetro nominal de 16 mm. Para el herraje Y-Clevis el perno debe ser de acero galvanizado con un diámetro nominal de 19 mm. El herraje bola debe ser tipo 18 N de acuerdo a lo indicado en el APÉNDICE H TABLA H1. 6.1.6

Terminado

Los aisladores de suspensión sintéticos deben tener en sus extremos herrajes apropiados de acuerdo a lo especificado en el plano prototipo aprobados por el área usuaria. 6.2

Condiciones de Operación

Los aisladores de suspensión sintéticos son aplicables a las diferentes zonas climáticas y niveles de contaminación, en donde se localizan las redes eléctricas de distribución, cubriendo los requerimientos eléctricos y mecánicos definidos en esta especificación. 6.3

Condiciones de Desarrollo Sustentable

Durante la etapa de diseño, construcción, maniobras de entrega del equipo, el almacenaje, montaje, pruebas operación y mantenimiento del aislador de suspensión sintético, se debe atender lo relativo a los estudios de impacto ambiental y de riesgo en los términos que indica la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección del A mbiente (LGEEPA-2015 véase referencia [1] del capítulo 13) y sus reglamentos, así como a los lineamientos de la Dirección General de Protección Civil de la Secretaría de Gobernación. 6.4

Condiciones de Seguridad Industrial

El proveedor debe cumplir con las condiciones y requisitos de seguridad industrial que establezcan las normas nacionales e internacionales vigentes relacionadas con esta disciplina, lo cual debe estar considerado en el instructivo de instalación. 7

CONTROL DE CALIDAD

Los aisladores deben cumplir con las pruebas de prototipo, rutina y aceptación indicadas en esta especificación. Lo anterior debe ser supervisado y aprobado por la CFE representada por el LAPEM o la persona física o moral que ésta designe. 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 11 de 70

7.1

Identificación

El plano del aislador sintético debe mostrar: a)

Las dimensiones correspondientes del aislador incluyendo los herrajes.

b)

La información necesaria para identificar y probar el aislador de acuerdo con esta especificación.

c)

Las tolerancias de fabricación aplicables.

Tanto el aislador como el empaque del mismo se marcan de acuerdo al capítulo 11 de esta especificación. Este marcado debe ser legible, indeleble y su fijación a prueba de intemperie y de corrosión. 7.2

Requisitos generales para especímenes de prueba de aisladores

 Antes de ser sometidos a las pruebas, los especímenes se revisan para comprobar el correcto ensamble y corroborar que las dimensiones coincidan con las del plano que le corresponde. En el caso de que en la prueba se especifique una longitud para el espécimen de prueba, si el fabricante sólo tiene instalaciones para producir aisladores más cortos, las pruebas de prototipo pueden ser ejecutadas en aisladores de longitudes disponibles, pero los resultados sólo son válidos para las longitudes que sean probadas. El número de especímenes de prueba, su selección y dimensiones se especifican en cada una de las pruebas de esta especificación. Todos los especímenes son sometidos a las siguientes pruebas: a)

Inspección visual de acuerdo al punto 8.6.1 de esta especificación.

b)

Prueba mecánica de rutina de acuerdo al punto 10.2 de esta especificación.

7.3

Pruebas de prototipo

7.3.1

Pruebas prototipo al diseño del aislador

Las pruebas de prototipo señaladas desde el punto 8.2 hasta el punto 8.5 se realizan para comprobar la conveniencia del diseño, materiales y método de fabricación (tecnología). Cuando un aislador sintético sea sometido a las pruebas de prototipo señaladas desde el punto  8.2 hasta el punto 8.5, se convierte en un aislador representativo para una clase de diseño y los resultados deben considerarse válidos para toda la clase. En el APÉNDICE A se presenta un resumen de las pruebas. Una clase de aislamiento está constituida por diferentes tipos de aisladores. La clase de un aislador se define como aquellos aisladores que tienen las siguientes características:

160506

a)

Los mismos materiales para el núcleo y la envolvente, así como el mismo método de f abricación.

b)

El mismo material de los herrajes terminales, el mismo diseño de la zona de conexión y la misma geometría de la interfaz entre la envolvente y herrajes y el mismo método de fijación.

c)

El mismo o mayor espesor de la capa de la envolvente sobre el núcleo. Para efectos de esta especificación, el espesor de la capa envolvente no debe ser menor a 3 mm y debe ser del mismo material sin incluir capas intermedias.

d)

El mismo o mayor diámetro del núcleo.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 12 de 70

7.3.2

e)

Una tensión igual o menor sometida a cargas mecánicas.

f)

Los mismos parámetros del perfil de la e nvolvente. La tolerancia en las variaciones del perfil son las siguientes: -

Prominencia del faldón: ± 10 %.

-

Diámetro: +15%, –0 %.

-

Espesor en la base y en un extremo: ± 15 %.

-

Espaciado: ± 15 %.

-

Inclinaciones del faldón: ± 3 º.

-

Repetición del faldón: idéntica.

-

Variaciones del diámetro de núcleo de un ±15 %.

Pruebas prototipo al aislador terminado

Las pruebas prototipo señaladas en los puntos 8.6 y 8.7 se realizan para comprobar las características principales de un tipo de aislador sintético, las cuales dependen principalmente de su forma y tamaño. Este segundo grupo de pruebas prototipo deben aplicarse a aisladores sintéticos completamente ensamblados pertenecientes a un solo tipo de aisladores de una clase de diseño ya calificada. Los tipos de aisladores se definen con base en sus características electromecánicas. Un tipo de aislador es eléctricamente definido por su distancia de arqueo, distancia de fuga, inclinación de los faldones, diámetro de los faldones y espaciamiento de faldones. Las pruebas eléctricas de prototipo deben ser ejecutadas sólo una vez en aisladores que satisfagan el criterio mencionado para el tipo y deben ser ejecutadas con dispositivos de arqueo, si son una parte integral del aislador prototipo. Un tipo de aislador es mecánicamente definido por, su máxima resistencia mecánica, el diámetro del núcleo para este valor de SML y el método de fijación de los herrajes metálicos y el diseño de acoplamiento. Las pruebas mecánicas de prototipo deben ser ejecutadas una sola vez en aisladores que satisfagan el criterio mencionado anteriormente para cada prototipo. El aislador tipo está definido por las siguientes características: . a) El diseño geométrico de la envolvente, incluyendo su distancia de fuga, inclinación de los faldones, diámetro de los faldones y espaciamiento de faldones. b)

La misma tensión del sistema y la longitud de aislamiento.

c)

La misma carga mecánica y el mismo diámetro del núcleo.

d)

El método de fijación o acoplamiento de los herrajes metálicos.

Las pruebas electromecánicas deben ser aplicadas de acuerdo al tipo de aislador de que se trate. Las pruebas prototipo señaladas en los puntos 8.6 y 8.7 deben ser repetidas sólo cuando uno o más de las características antes mencionadas sean cambiadas. En el APÉNDICE A se presenta un resumen de las pruebas.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 13 de 70

7.4

Pruebas de Rutina

Estas pruebas se realizan para eliminar aisladores sintéticos con defectos de fabricación. Se realizan a todos los aisladores que se suministren. 7.5

Pruebas de Aceptación

Las pruebas de aceptación se realizan para comprobar las características de los aisladores sintéticos, las cuales dependen de la calidad de fabricación y de los materiales que se u tilizan. Las pruebas de aceptación se realizan en aisladores que se toman de forma aleatoria de los lotes que se presentan para aceptación. 8

PRUEBAS DE PROTOTIPO

8.1

Generalidades

Las pruebas prototipo señaladas desde el punto 8.2 hasta el punto 8.5, a menos que el procedimiento de prueba especifique lo contrario, se realizan de forma independiente en especímenes de prueba nuevos. Se realizan una vez para calificar el diseño y los materiales del aislador sintético y los resultados deben indicarse en un informe de pruebas independiente. Las pruebas prototipo señaladas en los puntos 8.6 y 8.7 se realizan usando como especímenes de prueba a aisladores sintéticos completos (incluyendo herrajes) tomados de la línea de ensamble. Estas pruebas se realizan una vez para calificar el tipo del aislador sintético terminado y los resultados deben indicarse en un informe de pruebas independiente. El aislador sintético que tenga un diseño particular se considera que cumple solo si todos los aisladores o especímenes de prueba también cumplen todas las pruebas. 8.2

Pruebas en Interfaces y Conexiones de Herrajes Metálicos

Las pruebas para las interfaces y conexiones de herrajes metálicos deben ser aplicadas en la secuencia que a continuación se indica:

8.2.1

a)

Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz (véase 8.2.2)

b)

Pre-esfuerzo termo-mecánico (véase 8.2.3)

c)

Pre-esfuerzo por inmersión en agua (véase 8.2.4)

d)

Pruebas de comprobación (véase 8.2.5)

Especímenes de prueba

Para esta serie de pruebas deben seleccionarse 3 aisladores ensamblados en l a línea de producción. La longitud de aislamiento (espacio metal a metal) no debe ser menor de 800 mm. Ambos herrajes metálicos deben ser iguales a los utilizados en la producción normal de aisladores. Los herrajes metálicos deben ser ensamblados de tal forma que la parte aislante desde el herraje al faldón más cercano debe ser idéntica a la d el aislador de la línea de producción. Si el fabricante sólo tiene instalaciones para producir a isladores con una o varias dimensiones más pequeñas que la que se especifica, las pruebas prototipo pueden realizarse en aisladores de las dimensiones disponibles por el fabricante. Sin embargo, los resultados sólo son válidos para los aisladores de la misma clase y tipo hasta las dimensiones que se prueben. Los aisladores deben examinarse visualmente y se verifica que las dimensiones cumplen con las del plano prototipo aprobado (excepto longitud total) de acuerdo al punto 8.6.1 de esta especificación. 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 14 de 70

Los valores de prueba se seleccionan de acuerdo al tipo de aislador de que se trate. Los valores que deben cumplir son los indicados en los planos prototipo aprobados por el área usuaria y lo establecido en las tablas 1 y 3 de esta especificación y los criterios dados en las tablas del apéndice a. 8.2.2

Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz

La tensión de flameo se obtiene incrementando la tensión linealmente desde cero hasta el flameo en un tiempo menor o igual que 1 min. Se determinan 5 tensiones de flameo en seco a 60 Hz en cada uno de l os tres especímenes de acuerdo con la especificación IEC 60060-1. Se calcula el promedio de los 15 valores obtenidos y se corrige a condiciones atmosféricas normalizadas de acuerdo con lo que se indica en la especificación IEC 60060-1 (ver  APÉNDICE B). Por razones económicas o de tiempo, la prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz de los tres especímenes de prueba puede omitirse si se utiliza un espécimen de prueba adicional que se use de referencia y que cumpla con lo que se indica en 8.2.1. El promedio de las tensiones de flameo en seco a 60 Hz de los tres especímenes de prueba, o la tensión d e flameo en seco del espécimen de prueba de referencia, si aplica, se denomina tensión de flameo en seco de referencia. Las tensiones de flameo en seco a 60 Hz obtenidas después de un pre-esfuerzo de acuerdo con 8.2.5.3 así como la temperatura de la barra, deben compararse ya sea con los valores de referencia del espécimen de prueba de referencia o con los resultados de los especímenes de prueba antes del pre-esfuerzo. Es claro que si se usa un espécimen de prueba de referencia, éste no debe someterse al pre-esfuerzo. 8.2.3

Pre-esfuerzo termo-mecánico

Las pruebas deben ser llevadas a cabo en los tres especímenes en la secuencia indicada a continuación: 8.2.3.1

Prueba de liberación súbita de carga

Los especímenes de prueba son sometidos a una temperatura de - 20 °C a - 25 °C, cada espécimen es sometido a cinco liberaciones súbitas de carga de una carga de tensión al 30 % de la SML. NOTA:

El APÉNDICE G describe dos ejemplos de posibles dispositivos para la liberación súbita de carga.

8.2.3.2

Prueba termo-mecánica

 Antes de iniciar la prueba, a temperatura ambiente los especímenes se someten a una carga de al menos 5 % de la SML por 1 min, durante el cual se mide la longitud de las muestras con una exactitud de 0.5 mm. Esta longitud se considera la longitud de referencia. Los especímenes se someten a variaciones térmicas bajo una carga mecánica continua tal como se describe en la FIGURA 2 repitiendo 4 veces el ciclo térmico de 24 h. Cada ciclo de 24 h tiene dos niveles de temperatura con una duración de al menos 8 h, uno a + 50 °C  5°C y el otro a  – 35 °C  5°C. Las pruebas pueden ser conducidas en aire u otro medio apropiado. El periodo frío se debe realizar a una temperatura de al menos 85 K por debajo del valor realmente aplicado en el periodo caliente. La pre-tensión puede realizarse en el aire o en otro medio adecuado. La carga mecánica aplicada debe ser al menos el 50 % de la SML del espécimen. El espécimen debe ser cargado a temperatura ambiente antes de empezar el primer ciclo térmico. Las pruebas pueden ser interrumpidas para mantenimiento por una duración total de 2 h máximo. Cuando la prueba se reinicie después de una interrupción el ciclo térmico en el cual se suspendió, se debe reiniciar nuevamente.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 15 de 70

FIGURA 2

Prueba termo mecánica pre-esfuerzo - ciclos típicos

Después de la prueba se mide la longitud a la misma carga del 5 % de la SML y a la temperatura ambiente original del espécimen, con la finalidad de disponer de información adicional acerca del movimiento relativo de los herrajes metálicos. 8.2.4

Pre-esfuerzo por inmersión en agua

Los especímenes deben mantenerse sumergidos en un contenedor o tina con agua de-ionizada en ebullición con el 0.1 % por peso de NaCl, durante 42 h. De manera alternativa, puede utilizarse agua corriente añadiéndole sal para obtener una conductividad de 1 750 µS/cm ± 80 µS/cm a 20 °C. Para una temperatura diferente del agua, la corrección de la conductividad se indica en la NMX-J-561-ANCE.  Al final del periodo de ebullición, se permite que los especímenes se enfríen y se mantengan en el agua hasta que las pruebas de comprobación inicien en la secuencia siguiente. Si es necesario transportarlos en este periodo, los aisladores húmedos deben colocarse en bolsas de plástico selladas o en otro contenedor por un periodo menor o igual a 12 h. 8.2.5

Pruebas de comprobación

Una vez terminado el pre-esfuerzo por inmersión en agua descrito en  8.2.4, se dispone de un máximo de 48 h, para realizar todas las pruebas de comprobación, incisos 8.2.5.1, 8.2.5.2 y 8.2.5.3, las cuales deben realizarse respetando la secuencia de las mismas.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 16 de 70

8.2.5.1

Examen visual

La envolvente de cada espécimen debe ser inspeccionada visualmente. No se permiten grietas. 8.2.5.2

Prueba de tensión de impulso de frente escarpado

8.2.5.2.1

Procedimiento

Ensamblar los especímenes de prueba con electrodos de frente escarpado (consistentes de clips, por ejemplo hechos de cinta de cobre de aproximadamente 20 mm de ancho y menos de 1 mm de espesor). Estos electrodos son sujetados firmemente alrededor de la envolvente entre los faldones, en una posición que formen secciones de longitud axial de 500 mm o menores. En caso de aisladores con una distancia entre herrajes menor o igual a 500 mm, la tensión debe aplicarse a los herrajes metálicos originales.  Aplicar una tensión de impulso de frente escarpado con una pendiente de mayor o igual a 1 000 kV/s entre los dos electrodos más cercanos o entre un herraje metálico y el electrodo más cercano. Cada impulso debe causar flameo externo entre los electrodos. Cada sección debe esforzarse de forma individual con 25 impulsos de polaridad positiva y 25 impulsos de polaridad negativa. 8.2.5.2.2

Criterio de aceptación

Después de la aplicación de los impulsos, l os especímenes no deben presentar perforación en ninguna de sus partes. Los electrodos para formar secciones deben ser retirados antes de continuar con la siguiente prueba. 8.2.5.3

Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz

8.2.5.3.1

Procedimiento

 Antes de iniciar la prueba de flameo, determinar la temperatura del núcleo (temperatura de referencia) en los tres especímenes de prueba que han sido som etidos al pre-esfuerzo. Determinar la tensión de flameo en seco a 60 H z para cada espécimen utilizando el procedimiento dado en el inciso 8.2.2. El promedio de los 5 valores de tensión de flameo en seco de cada uno de los 3 especímenes debe ser corregido a las condiciones atmosféricas normalizadas de acuerdo con lo que se indica en la especificación IEC 60060-1 (Ver APÉNDICE B). Si se tiene un espécimen de prueba de referencia adicional, usar el mismo método descrito en el inciso 8.2.2 para obtener su tensión de flameo en seco a 60 Hz. Recuérdese que el espécimen de prueba de referencia no es sometido a pre-esfuerzo. Someter a cada espécimen de prueba individualmente, incluyendo el espécimen de prueba de referencia si aplica, a un esfuerzo continuo por 30 min con el 80 % de la tensión de flameo en seco de referencia determinada en el inciso 8.2.2. Inmediatamente después de quitar la tensión de prueba, medir en tres lugares a lo largo o alrededor del aislador la temperatura de la envolvente entre los faldones en cada espécimen de prueba y en el espécimen de prueba de referencia adicional, si aplica. 8.2.5.3.2

Criterio de aceptación

Los especímenes pasan la prueba si la tensión de flameo de cada uno de los especímenes bajo prueba es mayor o igual al 90 % del valor de la tensión de flameo en seco de referencia determinado en el i nciso 8.2.2. 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 17 de 70

No debe de existir ninguna perforación de ninguna parte del aislador. La elevación máxima de la temperatura que alcance la envolvente entre faldones (núcleo) en cada aislador debe ser menor a 10°C sobre la temperatura del aislador de referencia. En los casos en los que no exista un espécimen de prueba de referencia, la máxima elevación de temperatura después de la prueba debe ser menor que 20 °C comparada con la temperatura de referencia que se determina antes de las pruebas de tensión de flameo en seco a 60 Hz. 8.3

Pruebas Sobre el Material de la Envolvente y el Faldón

Las pruebas al material de la envolvente y el faldón tienen como objetivo identificar las características del material usado. La envolvente y el faldón deben ser del mismo material. Al probar el material del faldón se prueba el material de la envolvente. Las pruebas para resistencia al tracking y la erosión se describen en el punto 8.4. Las pruebas requeridas son las siguientes:

8.3.1

a)

Prueba de adherencia entre la barra de fibra de vidrio y la envolvente (véase 8.3.1)

b)

Prueba de dureza (véase 8.3.2)

c)

Prueba de inflamabilidad (véase 8.3.3)

d)

Prueba de termogravimetría (véase 8.3.4)

e)

Prueba de espectroscopia infrarroja (véase 8.3.5)

f)

Prueba de intemperismo (8.3.6)

Prueba de adherencia entre la barra de fibra de vidrio y la envolvente

El objetivo de esta prueba es evaluar la adhesión de la envolvente con el núcleo. 8.3.1.1

Especímenes de prueba

Se toma una muestra de 3 aisladores los cuales deben estar de acuerdo al plano prototipo presentado por el fabricante. Por razones económicas o de tiempo, la prueba adherencia puede realizarse en los tres especímenes de prueba usados en la prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz (Véase 8.2.2). 8.3.1.2

Procedimiento

La prueba se realiza a una temperatura ambiente de 20 °C a 30°C. Se toman dos aisladores para aplicar el siguiente procedimiento: Con una herramienta de corte o navaja afilada, preferentemente de 0.6 mm de espesor y un ángulo del filo de la navaja de 16°, se hacen cortes ortogonales que p enetren hasta el núcleo del aislador (barra de fibra de vidrio), sobre cualquier sección comprendida entre dos faldones adyacentes del aislador en el lado energizado, lado estructura o en la parte media del aislador. Se debe formar una malla de al menos 3 x 3 cuadros c on dimensiones de cada cuadro de 5 x 5 mm como lo muestra la FIGURA 3. Este método es difícil de aplicar en las superficies curvas muy cerca de los faldones, por lo que se pueden cortar los dos faldones de una sección del aislador para facilitar el corte con la navaja para hacer el mallado .

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 18 de 70

Posterior al mallado, se utilizan unas pinzas de punta con superficie corrugada, con un diámetro no mayor de la punta de 3 mm para sujetar y jalar perpendicularmente al menos cuatro cuadros que no se encuentren adyacentes tal como se muestra en la FIGURA 4. Para realizar el jalado de los cuadros, el aislador se sujeta firmemente y debe permanecer inmóvil. El jalado debe ser uniforme y con una tensión suficiente que produzca un desprendimiento de los cuadros o una falla cohesiva del material de la envolvente. Se debe considerar dos regiones para la prueba del aislador las cuales deben ser al inicio y al final del envolvente con el núcleo en cada uno de los aisladores que están siendo probados.

FIGURA 3

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Mallado en la envolvente sobre el núcleo entre una sección de dos faldones.

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 19 de 70

FIGURA 4

Croquis de mallado de los cuadros

. 8.3.1.3

Verificación de adherencia

Una buena adherencia de la envolvente sobre el núcleo debe resultar en la falla cohesiva del material aislante quedando restos de la envolvente pegados al núcleo. No debe verse a simple vista el núcleo (FIGURA 5).

FIGURA 5

160506

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Falla cohesiva del material aislante, mostrando una buena adherencia entre el material aislante y el núcleo.

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 20 de 70

FIGURA 6

Prueba de adhesión mostrando muy pobre o nula adherencia en dos aisladores.

Una adhesión pobre o una nula adherencia de la envolvente al núcleo, ocurre si existe un desprendimiento total de los cuadros de la envolvente sobre el núcleo. (FIGURA 6) 8.3.1.4

Criterio de aceptación

Se considera que el aislador ha pasado la prueba, si ningún cuadro del material aislante (envolvente) se desprende del núcleo y si además, no es posible apreciar a simple vista la superficie del núcleo. 8.3.2

Prueba de dureza

8.3.2.1

Procedimiento

Tomar dos especímenes de la envolvente de dos aisladores (un espécimen de cada aislador), de un tamaño, forma y espesor apropiado para la medición de la dureza de acuerdo con lo indicado en la especificaciónNMX-J-614/2 ANCE. Si la forma del faldón o el espesor es inapropiada para la medición, los especímenes pueden elaborarse por separado con el mismo proceso de fabricación y los mismos parámetros. Medir y registrar la temperatura ambiente y la dureza de los dos especímenes, de acuerdo con lo que se indica en la especificaciónNMX-J-614/2-ANCE con un durómetro A o D, el que sea más apropiado de acuerdo con el método. Los especímenes deben permanecer en agua en ebullici ón como se indica en 8.2.4 por 42 horas. El contenedor de ebullición que se muestra en la FIGURA 7 es apropiado para este propósito.

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 21 de 70

FIGURA 7

Ejemplo de un contenedor para la prueba de difusión de agua

 Al final del periodo de ebullición, debe permitirse que los especímenes se enfríen, y dentro de un periodo de tres horas, la dureza debe medirse a la misma temperatura de la misma forma en que se mide en el periodo previo a la ebullición a ± 5°C.

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 22 de 70

8.3.2.2

Criterio de aceptación

Los especímenes pasan la prueba si la dureza de cada espécimen no varía del valor que se obtiene antes del periodo de ebullición más de ± 20%. 8.3.3

Prueba de inflamabilidad

Esta prueba es válida para toda la f amilia de aisladores con el mismo método de fabricación, mismos materiales de la envolvente, mismo diseño e igual o mayor mm/kV. El método de prueba es similar al definido en la especificación NMX-J-565/3-ANCE. 8.3.3.1

Especímenes de prueba

Cinco muestras deben ser cortadas de aisladores extraídos de la línea de producción haciendo el corte a 90° respecto al eje del núcleo con una hoja de sierra circular de cubierta de diamante bajo chorro de agua. La longitud de los especímenes debe ser de 125 mm ± 0.5 mm. Los cortes de superficie deben ser alisados por medio de una tela abrasiva fina (tamaño del grano 180). Los cortes deben ser limpios y paralelos y deben cortarse de un aislador sin quitar la envolvente. 8.3.3.2

Método FV: flama – vertical

8.3.3.2.1

Fuente de ignición

La fuente de ignición es producida por un mechero de laboratorio (Bunsen o quemador de Tirril) teniendo un tubo con una longitud de 100 mm y un diámetro interior de 9.5 mm ± 0.5 mm. El tubo no debe estar provisto con extremos conectados como estabilizadores. 8.3.3.2.2

Combustible del mechero

El mechero debe estar alimentado con gas metano de calidad tipo técnico con un regulador y medidor apropiado para producir un flujo de gas uniforme. NOTA:

Si se utiliza gas natural como una alternativa al metano, su poder calorífico debe ser aproximadamente de 37 MJ/m3, el cual se ha encontrado que proporciona resultados similares.

8.3.3.2.3

Unidad de prueba

Cada espécimen es sujetado a 6 mm de su parte superior mediante un anillo soporte con abrazaderas, ajustables para posicionar el espécimen de forma vertical, con el eje longitudinal vertical. El otro extremo del espécimen debe estar a 10 mm sobre la parte alta de l tubo del mechero y a 300 mm ± 10 mm sobre una capa hori zontal de algodón quirúrgico absorbente seco, de una dimensión aproximada de 50 mm x 50 mm x 6mm estando descomprimido, y con una masa máxima de 0.08 g. El tubo del mechero debe permanecer centrado bajo el espécimen de prueba, por lo que se sugiere que el dispositivo de prueba cuente con asa o mango ajustable. En caso de ser necesario, el mechero debe ser inclinado a un ángulo de 45 ° y la distancia de 10 mm entre la parte baja del espécimen de prueba y la parte alta del quemador debe de mantenerse centrado durante la aplicación de la flama. 8.3.3.2.4

Procedimiento de prueba

Cada espécimen es fijado verticalmente por medio de la abrazadera sobre el anillo soporte. El mechero se coloca en posición vertical alejado del espécimen, se enciende y se ajusta el suministro de gas y las entradas de aire del mechero para que produzca una flama azul con punta amarilla de 20 mm ± 2 mm de alto. Una vez establecida la flama azul se aumenta el suministro de aire hasta que la punta amarilla desaparezca. La altura de la flama es medida de nuevo y se corrige si es necesario. 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 23 de 70

El mechero se coloca centrado debajo del espécimen de prueba debiendo permanecer por 10 s. Después de este tiempo se retira el mechero por lo menos a una distancia de 150 mm y se anota el tiempo que arde el espécimen. Cuando la llama del espécimen deja de arder, el mechero es colocado nuevamente bajo el espécimen. Después de 10 s el mechero es retirado de nuevo y se anota el tiempo que arde el espécimen y el tiempo que el espécimen mantiene una combustión resplandeciente. Si el espécimen gotea material fundido o encendido durante ambas aplicaciones de flama, el quemador puede inclinarse a un ángulo de 45 ° y también apartar ligeramente el espécimen fuera de uno de los lados de 13 mm durante la aplicación de la flama, evitar el goteo de material en el tubo del mechero. Si el espécimen gotea material fundido o encendido o se consume durante la prueba, el mechero debe de ser capaz de mantener los 10 mm de distancia entre el fondo del espécimen y la punta del tubo del quemador durante la aplicación de flama. Cualquier fibra fundida del material debe ser ignorada y la llama debe de ser aplicada a la mayor parte espécimen. Este procedimiento se aplica a cada una de las cinco muestras. En total se tendrán 10 aplicaciones de flama, dos por cada uno de los especímenes de prueba. 8.3.3.2.5

Evaluación de resultados

El tiempo de combustión de la llama del espécimen después de cada aplicación de la flama de prueba debe ser menor o igual a 10 s para cada espécimen de prueba. El tiempo de combustión resplandeciente después de que es retirada la segunda flama de prueba debe ser menor o igual a 30 s. El tiempo total de combustión de la llama para las 10 aplicaciones de la flama en los 5 especímenes (2 por cada muestra) debe ser menor o igual a 50 s. En caso de que en una de las 10 aplicaciones de la flama, el tiempo de combustión de la llama del espécimen sea mayor a 10 s, la prueba es aceptada solo si el tiempo total de la combustión de la llama del espécimen es menor a 50 s. No se permite encendido o combustión resplandeciente arriba del sostén de la abrazadera. 8.3.3.3

Criterio de aceptación

Los especímenes pasan la prueba si se cumplen las dos condiciones siguientes: a)

En la prueba de flama vertical de 20 mm el espécimen se clasifica al menos como V-O.

b)

En la prueba de flama horizontal de 20 mm el espécimen se clasifica al menos como HB40 lo cual implica que al final de la prueba el espécimen debe presentar uno de los criterios siguientes: -

-

-

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No debe ser visible que continúa la combustión con flam a después de que se retire la fuente de ignición. Si en el espécimen de prueba continua la combustión con flama después de que se retira la fuente de ignición, el frente de la flama no debe continuar mas allá de la marca de los 100 mm. Si el frente de la flama pasa la marca de los 100 mm, no debe presentar un índice de combustión lineal que exceda 40 mm/min.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 24 de 70

Debe registrarse la categoría con la cual cumple la prueba, la cual debe ser al menos V-O para la prueba de flama vertical y HB40 para la prueba de flama horizontal. 8.3.4

Prueba de termogravimetría

La técnica de Análisis Termogravimétrico (TGA) permite determinar las cantidades de compuestos orgánicos y reforzantes en un compuesto de hule. 8.3.4.1

Especímenes de prueba

De los aisladores usados para las pruebas de inflamabilidad y de dureza se toman tres muestras de material de cada uno de los aisladores. Las muestras se obtienen de la parte superior, media e inferior del aislador. En total se tendrán seis especímenes de prueba. 8.3.4.2

Procedimiento

Colocar una pequeña pieza, de 10 a 12 mg, de la muestra de hule en el molde de platino del analizador termogravimétrico calibrado (TGA). Se aplica un gas de purga de argón o nitrógeno con un flujo de 75 cm 3/min, o el flujo recomendado por el fabricante del instrumento. La temperatura de la cámara del instrumento se lleva a 50°C y se mantiene durante un mínimo de 2 min para estabilizar la temperatura. Se incrementa la temperatura de la cámara de 50°C a 560°C a razón de 10°C/min. Se reduce la temperatura de la cámara a 300°C y se mantiene durante 2 min como mínimo para equilibrar la temperatura. Se cambia el gas de purga por aire u oxígeno. Se mantiene un flujo de purga de 75 cm3/min, o el flujo recomendado por el fabricante del instrumento. Se incrementa la temperatura del instrumento de 300°C a 800°C a 10°C/min. Se reduce la temperatura de la cámara hasta alcanzar la temperatura ambiente y se deja enfriar el instrumento. 8.3.4.3

Criterio de aceptación

En caso de que esta prueba se efectúe durante la etapa de pruebas de prototipo, se realizará un reporte de prueba con los porcentajes masa, el cual quedará com o referencia. Cuando esta prueba se efectúe durante la etapa de pruebas de aceptación, se realizará un reporte de prueba con los porcentajes masa y se comparará con los porcentajes obtenidos durante las pruebas de prototipo. En este caso la prueba se considerará como satisfactoria si no existe una variación entre los porcentajes m asa de ambos reportes de +/- 4 % masa. 8.3.5

Prueba de espectroscopia infrarroja

Para realizar esta prueba se requiere un Espectrómetro de Infrarrojo por Transformada de Fourier de calidad de uso comercial y del conocimiento de las especificaciones normativas del fabricante. La definición de la espectrocopía infrarroja se muestra en el APÉNDICE F.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 25 de 70

Las condiciones ambientales de la prueba son las que recomiende el fabricante del equipo con el fin de evitar interferencia en los resultados. Cabe mencionar que la prueba no es destructiva. La prueba se lleva a cabo mediante reflectancia total atenuada (ATR) la cual opera en una región espectral que va de los 4 000 cm -1 a 600 cm -1. 8.3.5.1

Especímenes de prueba

Se corta una muestra del material de la envolvente de forma cuadrada, de aproximadamente 1 cm 3 de tal forma que al colocar la muestra en el diamante del ATR cubra dicha superficie para realizar un satisfactorio análisis. 8.3.5.2

Procedimiento

Verificar que el tamaño y limpieza de la muestra sea el adecuado para su análisis. Sin colocar la muestra en el instrumento, realizar un espectro de fondo, con la finalidad de realizar correcciones del instrumento si fuese necesario. Posteriormente colocar la muestra en la parte superior de plato donde se localiza el cristal con alto índice refractivo y cerciorarse que la superficie del equipo se encuentre limpia.  Aplicar la presión adecuada indicada en el manual del equipo e iniciar el análisis.  Al finalizar la prueba se obtiene un espectro el cual se registra y grafica para su posterior análisis (FIGURA 8).

Si-O-Si

CH de CH3 ATH

Si-CH3 Si-CH3

FIGURA 8 160506

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Espectro IR del Hule Silicón con ATH.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 26 de 70

8.3.5.3

Criterio de aceptación

El espécimen bajo prueba bajo prueba debe presentar las absorciones características del hule silicón indicadas en la TABLA 4. TABLA 4

Absorciones características del hule silicón

Grupo Funcional Si-O-Si Si- CH3 

Número de onda (cm-1) 1000 – 1130. 2905 – 2960 1275 – 1245 760 – 855

En caso de que esta prueba se efectúe durante la etapa de pruebas de prototipo, se realizará un reporte de prueba con una gráfica similar a la mostrada en la FIGURA 8, el cual quedará como referencia. Cuando esta prueba se efectúe durante la etapa de pruebas de aceptación, se realizará un reporte de prueba con una gráfica similar a la mostrada en la FIGURA 8 y se comparará con la gráfica obtenida durante las pruebas de prototipo. En este caso la prueba se considerará como satisfactoria si el valor de los grupos funcionales se encuentran dentro del rango indicado en la TABLA 4 y no existe una variación entre los espectros de ambos reportes mayor a 2% en comparación o 0.02 de correlación. 8.3.6

Prueba de intemperismo

8.3.6.1

Procedimiento

Seleccionar tres especímenes del material de la envolvente y del faldón. Si existe marcado de la parte polimérica del faldón se toman de la parte marcada. Los tres especímenes de prueba se someten a una prueba de luz ultravioleta de 1 000 horas con uno de los métodos siguientes. El marcado de la envolvente si lo tiene, debe exponerse directamente a la luz UV mediante:

8.3.6.2

a)

Método de arco de xenón: De acuerdo con la especificaciónISO 4892-2 que se describe en bibliografía, sin periodos de oscuridad, con un ciclo de irradiación normalizado negronormal/negro, en cámara de temperatura a 65°C a una irradiación de 550 W/m 2.

b)

Método fluorescente UV: De acuerdo con la especificaciónASTM G154-12a que se describe en bibliografía, con una lámpara fluorescente UV tipo I método de exposición 1 o 2.

Criterio de aceptación

Los especímenes pasan la prueba si después de ésta el marcado sobre la superficie de la envolvente es legible. No se permiten degradaciones en la superficie tales como grietas o áreas abombadas. En caso de duda respecto a la degradación, deben hacerse dos mediciones de rugosidad de las superficies de cada uno de los tres especímenes. La rugosidad R S es la altura de la rugosidad en el eje Z. Debe medirse a lo largo de una longitud en el espécimen de al menos 2.5 mm. R S no debe ser mayor que 0.1 mm. 8.4

Prueba de Resistencia al Tracking y la Erosión de la Envolvente

En la presente especificación se indican tres pruebas normalizadas para comprobar el desempeño de la envolvente contra el tracking y la erosión. 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 27 de 70

8.4.1

a)

Prueba de plano inclinado (véase 8.4.1)

b)

Prueba de rueda de tracking (véase 8.4.2)

Prueba de plano inclinado

Esta prueba evalúa la resistencia al tracking y la erosión del material de la envolvente. Las condiciones de prueba están diseñadas para acelerar la producción de efectos, pero no reproducen todas las condiciones que se encuentran en servicio. No obstante, esta prueba permite asegurar un buen desempeño del material de la envolvente en re giones con condiciones ambientales severas. El método de prueba y los criterios de aceptación son descritos en el APÉNDICE C de esta especificación. 8.4.2

Prueba de rueda de Tracking

Esta prueba evalúa la resistencia al tracking y la erosión el diseño completo d el aislador. Las condiciones de prueba están diseñadas para acelerar la producción de efectos, pero no reproducen todas las condiciones que se encuentran en servicio. No obstante, esta prueba permite asegurar un buen desempeño del aislador en regiones con condiciones ambientales severas. Los métodos de prueba y los criterios de aceptación son descritos en el APÉNDICE D de esta especificación. 8.5

Pruebas al Material del Núcleo

Las siguientes pruebas se realizan para comprobar el comportamiento del material del núcleo a la penetración del agua. Estas pruebas pueden realizarse en especímenes con o sin el material de la envolvente. a)

Prueba de penetración de colorante (véase 8.5.1)

b)

Prueba de difusión de agua (véase 8.5.2)

c)

Prueba de ataque de ácido (véase 8.5.3)

d)

Prueba de carga-tiempo del núcleo ensamblado (8.5.4)

8.5.1

Prueba de penetración de colorante

8.5.1.1

Especímenes de prueba

Cortar diez especímenes de un aislador de la línea de producción. El corte se realiza a 90° del eje longitudinal del aislador con una sierra circular con recubrimiento de diamante bajo un chorro de agua fría. La longitud de los especímenes debe ser de 10 mm  0.5 mm. Las superficies de corte deben ser pulidas con una lija fina (tamaño del grano 180). Los extremos que se cortan deben estar limpios y paralelos. La FIGURA 9 muestra un ejemplo del espécimen.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 28 de 70

h

En donde: h = 10 mm ± 0.5 mm, para muestras para la prueba de penetración de colorante. h = 30 mm ± 0.5 mm, para muestras para la prueba de difusión en agua. FIGURA 9 8.5.1.2

Ejemplo de especímenes de prueba

Procedimiento

Colocar los especímenes (con las fibras verticales) sobre una capa de balines de acero o de vidrio del mismo diámetro (1 mm a 2 mm) en un recipiente. Verter dentro del recipiente colorante, con solución al 1 % de alcohol metílico o etílico de un colorante Metil rojo/violeta (por ejemplo: Astrazon, Basonil o fushina), a un nivel entre 2 mm o 3 mm más alto que el nivel de los balines. El colorante sube por capilaridad a través del núcleo. Medir el tiempo que toma al colorante subir a través de los especímenes hasta la parte superior del mismo. NOTA:

El Astrazon, el Basonil y la Fushina son ejemplos de productos disponibles comercialmente. Esta información se proporciona para la conveniencia de los usuarios de esta especificacióny no constituye una recomendación específica de estos productos.

8.5.1.3

Criterio de aceptación

Los especímenes pasan la prueba si el tiempo que le toma al colorante subir a través de los especímenes es mayor que 15 min. 8.5.2

Prueba de difusión de agua

Las pruebas siguientes deben realizarse para comprobar la resistencia del material del núcleo al ataque del agua. 8.5.2.1

Especímenes de prueba

Cortar seis especímenes de un aislador de la línea de producción. El corte se realiza a 90° del eje longitudinal del aislador con una sierra circular con hoja recubierta de diamante bajo un chorro de agua fría. La longitud de los especímenes debe ser de 30 mm  0.5 mm. Las superficies de corte deben ser pulidas con una lija fina (tamaño del grano 180). Los extremos que se cortan deben estar limpios y paralelos. La FIGURA 9 muestra un ejemplo del espécimen. 8.5.2.2

Pre-esfuerzo

Limpiar las superficies de los especímenes con alcohol isopropílico y papel filtro inmediatamente antes de hervirlos. Hervir los especímenes en un contenedor adecuado (por ejemplo hecho de vidrio o acero inoxidable) durante 100 h  0.5 h en agua deionizada con 0.1 % en peso de NaCl. 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 29 de 70

Sólo los especímenes con el mismo material del núcleo son hervidos juntos en el m ismo contenedor. Un ejemplo de tal contenedor es el mostrado en la FIGURA 7. Después de hervir los especímenes de prueba, se retiran del contenedor de ebullición y se colocan en otro contenedor (de vidrio o acero inoxidable) lleno con agua de la llavea temperatura ambiente por lo menos15 min y no más de 3 h. 8.5.2.3

Prueba de tensión a 60 Hz

Dentro de las tres horas siguientes después de remover los especímenes del contenedor se debe realizar la prueba de tensión 60 Hz. La prueba de tensión debe llevarse a cabo con el ensamble mostrado en la  FIGURA 10. En la FIGURA 11 se muestra un circuito de alta tensión típico para la prueba. Inmediatamente antes de la prueba de tensión, se retiran los especímenes del contenedor y se secan sus superficies con papel-filtro. Colocar cada espécimen entre los electrodos. Incrementar la tensión de prueba a razón de 1 kV/s hasta alcanzar 12 kV. La tensión debe mantenerse constante a 12 kV por un periodo de 1 min posteriormente disminuir a cero.

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 30 de 70

FIGURA 10

T1 T2 V mA Pr S

= = = = = =

Electrodos para la prueba de tensión a 60 Hz

Regulador Transformador de prueba de alta tensión Medición de alta tensión Miliamperímetro Protección para el miliamperímetro Espécimen de prueba con electrodos FIGURA 11

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Circuito de prueba de tensión

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 31 de 70

8.5.2.4

Criterio de aceptación

Los especímenes pasan la prueba si durante ésta no ocurre perforación o flameo superficial. La corriente durante la prueba completa debe ser menor o igual que 1 mA (valor eficaz). 8.5.3

Prueba de ataque de ácido

El objetivo de esta prueba es verificar que el núcleo soporte la acción de un ácido sin llegar a producirse una fractura. 8.5.3.1

Especímenes de prueba

Se deben probar 3 aisladores extraídos de la línea de producción con los herrajes ensamblados pero sin la envolvente. Los herrajes en los extremos del núcleo deben ser los mismos que los utilizados en la línea de producción. La longitud de aislamiento (espacio metal a metal) debe ser de 800 mm  0.5 mm. 8.5.3.2

Procedimiento de la prueba

Se aplica ácido sobre el núcleo nú cleo y se somete a una carga de tensión. L os esfuerzos químico y mecánicos deben s er aplicados en forma simultánea y no por separado. Es decir, los especímenes de prueba deben estar sometidos a una tensión mientras se encuentran inmersos en un ácido. Se coloca un recipiente alrededor del núcleo sin la envolvente, de tal forma que el nivel del ácido se encuentre a no menos de 50 mm y más de 200 mm del herraje superior del aislador. Se vierte el ácido en el recipiente hasta cubrir una longitud de 50 mm del núcleo. El aislador debe ser sometido durante la prueba a una carga mecánica de tensión del 67 % de la SML (FIGURA 12). 12).

FIGURA 12 160506

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Prueba de ataque de ácido

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 32 de 70

8.5.3.3

Condiciones de prueba

El ácido aplicado es una solución diluida dilu ida de ácido nítrico (1N HNO3, 1N significa 63 g de HNO 3 diluidos en 937 g de H2O). La prueba se realiza a temperatura ambiente la cual no debe ser menor a 15 °C. Las condiciones de prueba son mantenidas durante 96 h, en cada uno de los especímenes. 8.5.3.4

Criterio de aceptación

Se considera que la prueba es satisfactoria si los tres especímenes no se rompen antes de las 96 h. Si cualquiera de los tres especímenes se rompe antes de ese tiempo se debe considerar no aprobada la prueba. 8.5.4

Prueba de carga-tiempo del núcleo ensamblado

8.5.4.1

Especímenes de prueba

Se deben probar 6 aisladores ensamblados en la línea de producción. La longitud de aislamiento (espacio metal a metal) no debe ser menor de 800 mm. Ambos herrajes deben ser de los mismos utilizados en la línea de p roducción al menos hasta el extremo del núcleo, pero más allá del extremo del núcleo, pue den modificarse a fin de evitar falla en los acoplamientos. Los seis aisladores deben ser examinados visualmente y verificar que las dimensiones cumplan con el plano aprobado (excepto en la longitud total). NOTA:

Si el fabricante sólo tiene instalaciones para producir aisladores más cortos que 800 mm, las pruebas de prototipo pueden ser ejecutadas en aisladores de longitudes disponibles, pero los resultados sólo son válidos para las longitudes que sean probadas.

Esta prueba es ejecutada en dos partes a temperatura ambiente. 8.5.4.2

Determinación de la carga promedio de falla del núcleo del aislador ensamblado

Tres de los especímenes deben ser sujetos a una carga de tensión. La carga de tensión debe ser incrementada rápidamente pero suavemente desde cero hasta aproximadamente el 75 % de la carga mecánica de falla es perada y entonces la carga es gradualmente incrementada en un tiempo entre 30 s y 90 s hasta que ocurra el rompi miento del núcleo o el desprendimiento completo. Cualquier prueba que eventualmente lleve a la falla de los acoplamientos debe ser ignorada. El promedio de las tres cargas de falla debe ser calculado. 8.5.4.3

Control de la pendiente de la curva esfuerzo-tiempo del aislador

Las tres piezas restantes deben ser sometidas a una carga de tensión. La carga de tensión debe incrementarse rápido pero suavemente desde 0 % hasta el 60 % de la carga promedio de falla, fall a, como se calculó en el inciso inc iso 8.5.4.2  8.5.4.2 y entonces mantenida a este valor por 96 h sin falla (rompimiento o desprendimiento completo). Si por alguna razón se interrumpe la aplicación de la carga, entonces la prueba debe reiniciarse en un aislador nuevo. 8.6

Pruebas eléctricas sobre el prototipo final

Las siguientes pruebas se realizan con aisladores completos o terminados tomados al fi nal de la línea de producción. Se define un aislador completo o terminado como aquel que está listo para ser usado en campo. Se puede utilizar la interpolación de los resultados de las pruebas eléctricas para aisladores de longitud intermedia a condición de que el factor entre las distancias de arco eléctrico de l os aisladores cuyos resultados forman parte de los puntos extremos del rango de interpolación sea menor o igual que 1.5. No se permite la extrapolación. a) 160506

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Verificación visual y dimensional (8.6.1)

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 33 de 70

8.6.1

b)

Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz (8.6.2)

c)

Prueba de tensión de flameo en húmedo a 60 Hz (8.6.3)

d)

Prueba de tensión critica de flameo al impulso por rayo positivo (8.6.4)

Verificación visual y dimensional

De acuerdo al tipo de aislador de que se trate, los valores dimensionales que los aisladores deben cumplir son los indicados en las TABLAS 1 y 3 y FIGURA y FIGURA 1 de esta especificación. La verificación de las dimensiones debe ser de acuerdo con el plano prototipo aprobado por el área usuaria. En la presente especificación para cualquier dimensión “d” (sin tolerancia)  en las cual no se requiere una tolerancia específica (d es la dimensión en milímetros), son aceptables las tolerancias siguientes: a)

 (0.04  (0.04

b)

 (0.025 x

x d + 1.5) mm mm cuando d  300 mm. d + 6) mm cuando d > 300 mm mm con una tolerancia máxima de 50 mm.

La medición de la distancia de fuga debe relacionarse con las dimensiones de diseño y tolerancias de acuerdo con lo que se determina en el plano del aislador, aun si esta dimensión es mayor que el valor original que se especifica. Cuando se especifica una distancia de fuga mínima, la tolerancia negativa se limita por este valor. En el caso de aisladores con una distancia de fuga que excede los 3 000 mm, se permite medir una sección corta de 1 m de longitud del aislador y extrapolar el valor total de la distancia de fuga. El color de la envolvente de los especímenes de prueba debe ser aproximadamente el que se especifica en el plano. 8.6.1.1.1

Marcado del aislador

Verificar el marcado tanto en el aislador como en el empaque conforme a lo indicado en los planos prototipo aprobados por el área usuaria y a lo establecido en el capítulo 11 capítulo  11 de esta especificación. 8.6.2

Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz

La prueba se realiza a un aislador completo y terminado extraído de la línea de producción. El método de prueba es el indicado en la especificaciónIEC 60060-1 (véase APÉNDICE B). El valor resultante debe ser igual o mayor al 95 % del valor indicado en la TABLA la TABLA 3 y FIGURA 1. 8.6.3

Prueba de tensión de flameo en húmedo a 60 Hz

Esta prueba se realiza a un aislador completo y terminado extraído de la línea de producción. El método de prueba es el indicado en la especificaciónIEC 60060-1 (véase APÉNDICE B). El valor resultante debe ser igual o mayor al 90 % del valor indicado en la TABLA la  TABLA 3 y FIGURA 1. 8.6.4

Prueba de tensión critica de flameo al impulso por rayo positivo

Esta prueba se realiza a un aislador completo y terminado extraído de la línea de producción. El método de prueba es el indicado en la especificaciónIEC 60060-1, cláusula 20.1.4 en polaridad positiva , con el método “subir -bajar” (véase APÉNDICE B). El valor resultante debe ser igual o mayor al 92 % del valor indicado en e n las en la TABLA la TABLA 3 y FIGURA 1

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 34 de 70

8.7

Pruebas Mecánicas sobre el Prototipo Final

Estas pruebas se realizan por cada familia de aisladores de la misma resistencia mecánica (45 kN y 120 kN), sin importar la tensión del aislador, con el mismo sistema de fijación, forma y material del herraje. Las pruebas incluidas son: a)

Prueba de resistencia mecánica a la torsión (8.7.1)

b)

Prueba mecánica de carga-tiempo y de sellado de la interfase entre herrajes y la envolvente del aislador (8.7.2)

8.7.1

Prueba de resistencia mecánica a la torsión

8.7.1.1

Procedimiento

La muestra debe fijarse adecuadamente al equipo de prueba para evitar desplazamientos. La carga se aplica rápidamente hasta el 75 % del valor nominal de resistencia a la torsión. Después de alcanzar el 75 %, la ca rga debe incrementarse en un valor entre el 30 % y el 60 % del valor nominal por minuto hasta alcanzar el valor nominal de resistencia a la torsión indicado en la TABLA 3. Después de la prueba de torsión, se realiza u na prueba de penetración de colorante en tres muestras, de acuerdo a lo indicado en 8.5.1. Una de las muestras es cortada de la parte central del aislador. 8.7.1.2

Criterio de aceptación

El resultado de la prueba es satisfactorio si se logra el valor nominal de resistencia mecánica a la torsión y si el tiempo de penetración del colorante es mayor a 15 min. 8.7.2

Prueba mecánica de carga-tiempo y de sellado de la interfase entre herrajes y la envolvente del aislador

8.7.2.1

Especímenes de prueba

Se deben probar cuatro aisladores tomados de la línea de producción. Para aisladores de gran longitud, pueden fabricarse especímenes de una longitud no menor a 800 mm (espaciamiento de metal a metal). Ambos herrajes deben ser de los mismos utilizados en la línea de producción. Los cuatro aisladores deben ser examinados visualmente y verificar que las dimensiones cumplan con el plano aprobado, incluyendo la longitud total. Los herrajes deben ensamblarse de tal forma que la distancia entre el borde del herraje y la campana más cercana sea idéntica a la de un aislador de producción normal. Examinar visualmente los aisladores y verificar sus dimensiones de acuerdo a planos. Los cuatro especímenes deben ser probados con la prueba mecánica de rutina de acuerdo al inciso 10.2 Si el fabricante solo produce aisladores más cortos de 800 mm las pruebas de prototipo se pueden realizar sobre estos aisladores, pero los resultados solo son válidos hasta la longitud probada. 8.7.2.2

Procedimiento de la prueba

Cada uno de los cuatro aisladores en forma independiente se somete a una carga de tensión entre herrajes a temperatura ambiente. La carga de tensión debe incrementarse rápido pero suavemente desde 0 % hasta el 70 % de la SML y entones mantenerse a este valor por 96 h.  Al final de las 96 h, ambos extremos de uno de los 4 especímenes, deben someterse a una indicación de fracturas por medio de una prueba de penetración de colorante, consultar la especificaciónISO 3452-1, descrita en bibli ografia, sobre la envolvente en la zona que abarque toda la longitud de la interfase entre la envolvente y el herraje e incluyendo un área adicional, suficientemente extensa, más allá del final de la parte metálica. La verificación debe realizarse de la siguiente manera: 160506

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 35 de 70

a)

La superficie debe limpiarse adecuadamente.

b)

El penetrante, el cual debe actuar durante 20 min, debe aplicarse en la superficie limpia.

c)

La superficie debe limpiarse removiendo el exceso de penetrante y secarse.

d)

El revelador debe aplicarse, si es necesario.

e)

La superficie debe inspeccionarse.

 Algunos materiales de la envolvente pueden penetrarse por el penetrante aplicado. En tales casos debe proveerse evidencia para validar la interpretación de los resultados. Después de la prueba de penetración deben inspeccionarse los especímenes de prueba. Si ocurre cualquier fractura, la envolvente y si es necesario el herraje y el núcleo deben cortarse perpendicularmente a la fractura en medio de la parte más ancha de la fractura señalada, en dos mitades. La superficie de las dos mitades debe investigarse para ver la profundidad de las fracturas. Los tres aisladores restantes deben someterse de nuevo a una carga de tensión aplicada entre herrajes a temperatura ambiente. La carga de tensión debe incrementarse rápidamente pero suavemente desde 0 % hasta el 75 % de la SML y entonces incrementarse inmediatamente hasta alcanzar la SML en un periodo de tiempo entre 30 s y 90 s. Si se alcanza el 100 % de la SML en un tiempo menor a los 90 s, la carga (el 100 % de la SML) debe mantenerse hasta completar los 90 s, (esta prueba se considera equivalente a la prueba de aguante a un minuto a la SML). Para obtener más información de la prueba, a menos que apliq uen razones especiales (por ejemplo la capacidad del equipo de prueba), la carga debe incrementarse hasta que se alcance la falla y el valor debe registrarse. 8.7.2.3

Criterio de aceptación

Se considera que los aisladores pasan la prueba si:

9

a)

No ocurre falla (rompimiento o deslizamiento completo del núcleo, o fractura del herraje) ya sea durante las 96 h al 70 % de la SML o durante la prueba de aguante a 1 min al 100 % de la SML.

b)

No hay indicaciones de fracturas durante la prueba de penetración de colorante.

c)

La investigación de las mitades muestra claramente que las fracturas no alcanzaron el núcleo.

PRUEBAS DE ACEPTACIÓN

Las pruebas de aceptación se efectúan con el propósito de verificar otras características de los aisladores sintéticos, incluyendo aquellas que dependen de la calidad de la fabricación y de los materiales utilizados. 9.1

Metodología de Inspección

Se basa en la inspección por atributos y la inspección por variables.

160506

a)

La inspección por atributos evalúa la calidad de la superficie, marcado y aspecto visual de los aisladores sintéticos considerando la clasificación de defectos de la TABLA 5. Para el tamaño del lote se aplica la especificaciónNMX-Z-012 (partes 1, 2 y 3).

b)

Para la inspección por variables, donde el número de piezas a verificar se indica en la TABLA 6.

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 36 de 70

TABLA 5

Clasificación de defectos

Defectos

Críticos

Mayores

Marcado en el aislador Falta de identificación del fabricante Falta del valor de carga mecánica especificada Falta de fecha de fabricación Marcado ilegible Falta de marcado permanente

X X X X X

Construcción del aislador Partes metálicas desalineadas  Áreas dañadas ≥ 25 mm2 y con profundidades > 1 mm

X X

Empaque En mal estado para proteger los aisladores Roto

TABLA 6

X

Muestreo para inspección por variables

Tamaño del lote N < 300 300 < 2 000 2 000 < 5 000 5 000 < 10 000 9.2

X

Tamaño de la muestra E1 E2 Sujeto a Sujeto a acuerdo acuerdo 4 3 8 4 12 6

Inspección por Atributos

En este método se utilizan los conceptos, procedimientos y las tablas de la especificaciónNMX-Z-012 (partes 1, 2 y 3). Esta inspección se refiere únicamente a los defectos visuales en la envolvente sintética, empaque y herrajes de los aisladores, de acuerdo a los límites de defectos visuales. Esta inspección se realiza en dos etapas: 9.2.1

1a etapa

El tamaño de la muestra para la inspección por atributos, debe ser considerando la cantidad reportada para inspección y aplicando la NMX-Z-012 (partes 1, 2 y 3) y el Nivel de Calidad Aceptable (NCA), siendo para los defectos críticos un NCA de 1.0 y para defectos mayores un NCA de 4.0.

160506

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 37 de 70

9.2.2

2a etapa

Una vez que se cuente con suficiente información estadística, de inspección en fábrica y de su comportamiento en campo, la CFE debe realizar análisis con el fin de modificar o ratificar los niveles de inspección y los niveles de calidad aceptables. 9.3

Inspección por Variables

El tamaño de la muestra para cada una de las pruebas está establecido en la TABLA 6. Las pruebas a realizar son las siguientes: Prueba

9.4

Lote de muestra

Inciso

Inspección visual de las dimensiones

(E1+E2)

(9.4).

Prueba de galvanizado

(E2)

(9.5)

Prueba de verificación del Sistema de Bloqueo en el Acoplamiento de los Herrajes (cuando aplique)

(E2)

(9.6)

Prueba de verificación del sellado de la Interfase entre Herrajes y Envolvente del Aislador

(E2)

(9.7)

Prueba de la Carga Mecánica Especificada (SML)

(E1)

(9.7.2)

Prueba de Termogravimetría

(E1)

(9.8)

Prueba de espectroscopia infrarroja

(E1)

(9.9)

Inspección Visual de las Dimensiones (E1+E2)

Esta prueba debe realizarse de acuerdo a lo indicado en el inciso 8.6.1. 9.5

Prueba de Galvanizado (E2)

La verificación del galvanizado se realiza conforme a la NMX-H-004-SCFI. El espesor mínimo debe ser de 86.3 micras. 9.6

Prueba de Verificación del Sistema de Bloqueo en el Acoplamiento de los Herrajes (E2)

Esta prueba es aplicable únicamente a aisladores con acoplamientos de calavera y bola. A los aisladores especificados en E2 se les verifica que la fuerza de desenganche de la c haveta sea entre 111 N y 667 N, realizando 3 operaciones de enganche y desenganche. En caso de que en alguna de las operaciones anteriores no se cumpla con este valor, se considera un resultado no satisfactorio. 9.7

Prueba de Verificación del Sellado de la Interfase entre Herrajes y Envolvente del Aislador (E2) y de la Carga Mecánica Especificada (SML) (E1)

9.7.1

Prueba de penetración de colorante

Un aislador, seleccionado al azar de la m uestra E2, se debe someter a una prueba en la envolvente, en la zona que contenga toda la longitud completa de la interfase entre la envolvente y el herraje e incluyendo un área adicional, 160506

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 38 de 70

suficientemente extensa, más allá del final de la parte metálica, para verificar fracturas, por medio de una prueba de penetración de colorante, de acuerdo al procedimiento descrito a continuación: a)

La verificación de la penetración de colorante debe realizarse de la siguiente manera: la superficie debe limpiarse adecuadamente.

b)

El penetrante, el cual debe actuar durante 20 min, debe aplicarse en la superficie limpia.

c)

Dentro de los primeros 5 minutos después de la aplicación del penetrante, el aislador debe someterse, a temperatura ambiente, a una tensión mecánica del 70 % de la SML, aplicada entre herrajes; la tensión mecánica debe incrementarse en forma rápida pero suave desde cero hasta el 70 % de la SML, y mantenerse en este valor durante 1 minuto. Posteriormente se deja en reposo hasta completar los 20 minutos.

d)

 Al finalizar los 20 minutos la superficie debe limpiarse removiendo el exceso de penetrante y secarse.

e)

El revelador debe aplicarse, si es necesario.

f)

La superficie debe inspeccionarse.

 Algunos materiales de la envolvente pueden penetrarse por el colorante aplicado. En tales casos debe proveerse evidencia para validar la interpretación de los resultados. Después de la prueba de 1 min al 70 % de la SML, si ocurre cualquier fractura, la envolvente y si es necesario el herraje y el núcleo deben cortarse perpendicularmente a la fractura en medio de la parte más ancha de la fractura señalada, en dos mitades. La superficie de las dos mitades debe investigarse para ver la profundidad de las fracturas. 9.7.2

Prueba de carga mecánica especificada (E1)

Los aisladores de la muestra E1 deben someterse, a temperatura ambiente a una carga de tensión aplicada entre herrajes. La carga de tensión debe incrementarse rápidamente pero suavemente desde 0 % hasta el 70 % de la SML y entonces incrementarse gradualmente hasta alcanzar la SML en un periodo de tiempo entre 30 s y 90 s. Si se alcanza el 100 % de la SML en un tiempo menor a los 90 s, la carga (el 100 % de la SML) debe mantenerse hasta completar los 90 s. (Esta prueba se considera equivalente al aguante durante un minuto de la SML). Para obtener más información de la prueba, a menos que apliq uen razones especiales (por ejemplo la capacidad del equipo de prueba) debe incrementarse la carga hasta alcanzar la falla y registrar este valor de carga. 9.7.3

Criterio de evaluación

Los aisladores pasan la prueba si:

160506

a)

No hay indicaciones de fracturas después de la prueba de penetración de colorante descrita en 9.7.1.

b)

La investigación de las mitades descrita en 9.7.1.  muestran claramente que las fracturas no alcanzan el núcleo.

c)

No ocurre falla (rompimiento o deslizamiento completo del núcleo, o fractura del herraje) ya sea durante la prueba de aguante por un minuto al 70 % de la SML o durante la prueba de aguante durante un minuto al 100 % de la SML.

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 39 de 70

9.8

Prueba de Termogravimetría (E1)

Un aislador, seleccionado al azar de la muestra E1, se somete a una prueba de termogravimetría tal como se especifica en 8.3.4. El resultado se compara con el encontrado durante las pruebas de prototipo. Se realizará un reporte de prueba con los porcentajes masa obtenidos. 9.8.1

Criterio de aceptación

Se compararán los porcentajes masa obtenidos con los porcentajes masa reportados en la prueba de prototipo. La prueba se considerará como satisfactoria si no existe una variación entre los porcentajes masa de ambos reportes de +/- 4% masa. 9.9

Prueba de espectroscopia infrarroja (E1)

Un aislador tomado al azar de la muestra E1, se somete a una prueba de espectroscopia infrarroja descrita en  8.3.5. Se realizará un reporte de prueba con una gráfica similar a la mostrada en la FIGURA 8. 9.9.1

Criterio de aceptación

El espécimen bajo prueba bajo prueba debe presentar las absorciones características del hule silicón indicadas en la TABLA 4. Se comparará la gráfica obtenida con la gráfica reportada durante la prueba de prototipo. La prueba se considerará como satisfactoria si el valor de los grupos funcionales se encuentran dentro del rango indicado en la  TABLA 4 y no existe una variación entre los espectros de am bos reportes mayor a 2% en comparación o 0.02 de correlación. 10

PRUEBAS DE RUTINA

El objetivo de estas pruebas es eliminar aisladores sintéticos con defectos de fabricación. Se realizan en todos los aisladores ofrecidos para aceptación, siendo las siguientes: 10.1

Verificación Visual y del Marcado

Cada aislador debe inspeccionarse para comprobar la información requerida por esta especificación para el marcado, el cual debe ser legible e indeleble. La verificación se realiza de acuerdo al punto 8.6.1 de esta especificación. 10.2

Prueba Mecánica de Rutina

Cada aislador debe soportar a temperatura ambiente una tensión m ecánica RTL correspondiente al 50 % de la S ML, durante al menos 10 s. 11

MARCADO

11.1

En el Aislador a)

160506

Rev

Cada aislador debe ser marcado sobre el herraje metálico, en alto o bajo relieve lo siguiente: -

Nombre o logotipo del fabricante.

-

Carga mecánica especificada (SML) (kN).

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 40 de 70

b)

Y sobre el faldón y/o en el herraje en forma legible e indeleble, con la información que s e describe a continuación: -

11.2

Lote y año de fabricación.

En el Empaque

Para la identificación del empaque, este debe tener las siguientes leyendas en un lugar visible: a)

Propiedad de CFE.

b)

Identificación del fabricante y del proveedor en su caso.

c)

Indicación de las condiciones de manejo y almacenaje.

d)

Número de contrato (pedido) de CFE.

e)

Número de lote de fabricación.

f)

Cantidad de piezas contenidas.

g)

Masa neta en kg y volumen en m³.

h)

Destino.

i)

Descripción CFE.

 j)

País de origen.

12

EMPAQUE, EMBALAJE, ALMACENAJE Y MANEJO

12.1

Empaque

EMBARQUE,

TRANSPORTACIÓN,

DESCARGA,

RECEPCIÓN,

Debe cumplir con lo indicado en la especificación L1000-11 más lo siguiente: Los aisladores deben empacarse en cajas de madera. El empaque debe resistir el transporte, embarque y almacenaje sin deterioro. 12.2

Embalaje

Debe ser el adecuado para manejarse por medio de montacargas de doble uña. 13

BIBLIOGRAFÍA

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LGEEPA-2015

Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente

[2]

ASTM D578-2011

Standard Specification for Glass Fiber Strands.

[3]

ISO 9227-2012

Corrosion tests in artificial atmospheres -- Salt spray tests

160506

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 41 de 70

[4]

ISO 7384-2011

Corrosion tests in artificial atmosphere -- General requirements

[5]

ISO 4892-2-2013

Plastics -- Methods of exposure to laboratory light sources -- Part 2: Xenon-arc lamps.

[6]

ASTM G154-12a

Standard Practice for Operating Fluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials.

[7]

ISO 3452-1-2013 

Non  –  Destructive Testing  –  Penetrant Inspection General Principles.

[8]

IEC 61466-1- 1997

Composite String Insulators Units for Overhead Lines with a Nominal Voltage Greater than 1 000 V - Part 1: Standard Strength Classes and End Fittings.

[9]

IEC-61109-2008

Insulators for overhead lines - Composite suspension and tension insulators for a.c. systems with a nominal voltage greater than 1 000 V - Definitions, test methods and acceptance criteria.

[10]

IEC TR 62730-2012

HV polymeric insulators for indoor and outdoor use tracking and erosion testing by wheel test and 5 000h test

[11]

IEC 60695-11-10-2013

Fire hazard testing- Part 11-10: Test flames- 50 W horizontal and vertical flame test methods.

[12]

ASTM D-2702-05-2011

Standard Practice for Rubber Chemical-Determination of Infrared  Absorption Characteristics.

[13]

ASTM D578-2011

Standard Specification for Glass Fiber Strands.

[14]

IEC 60587-2015-5

Electrical insulating materials used under severe ambient conditions  – Test methods for evaluating resistance to tracking and erosion

160506

Rev

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

42 de 70 APÉNDICE A (Normativo) TABLA DE PRUEBAS PROTOTIPO REQUERIDAS POR MODIFICACIONES AL DISEÑO DEL AISLADOR TIPO

TABLA A1

Conceptos considerados como modificaciones al diseño

1

Concepto Materiales de la envolvente

2

Perfil de la envolvente (a)

3

Material del núcleo

4

Diámetro del núcleo (b)

5

Proceso de fabricación del núcleo y de los herrajes de los extremos

6 7

Proceso de ensamblaje del núcleo y de los herrajes de los extremos Proceso de fabricación de la envolvente

8

Proceso de ensamblaje de la envolvente

9

Material de los herrajes de los extremos

10

Diseño de la zona de conexión de los herrajes de los extremos

11

Diseño de la interfaz núcleo / envolvente / herrajes de los extremos

12

Tipo de acoplamiento

160506

Observaciones Las variaciones del perfil dentro de las siguientes tolerancias no constituyen una modificación: Prominencia del faldón: ± 10% Diámetro: +15%,  –0% Espesor en la base y en un extremo: ± 15% Espaciado: ± 15% Inclinaciones del faldón: ± 3º Repetición del faldón: idéntica Las variaciones del diámetro de núcleo de un ±15% no constituyen una modificación. El material de los herrajes m etálicos debe de ser especificado en el plano prototipo presentado por el proveedor. Cualquier cambio de material significa nuevo prototipo.

Rev

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

43 de 70 TABLA A2

Pruebas en Interfaces y Conexiones de Herrajes Metálicos (8.2)

Pruebas 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5

Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz 8.2.3.1 Prueba de liberación súbita de carga Pre-esfuerzo termomecánico 8.2.3.2 Prueba termo-mecánica Pre-esfuerzo por inmersión en agua 8.2.5.1 Examen visual Pruebas de comprobación

8.2.5.2 Prueba de tensión de impulso de frente escarpado 8.2.5.3 Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz

TABLA A3

1 X X X X X

2 X X X X X

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

11 X X X X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X X

11 X

Pruebas Sobre el Material de la Envolvente y el Faldón (8.3)

Pruebas 8.3.1

12

Prueba de adherencia entre la barra de fibra de vidrio y la envolvente

1 X

2

12

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

43 de 70 TABLA A2

Pruebas en Interfaces y Conexiones de Herrajes Metálicos (8.2)

Pruebas 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5

Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz 8.2.3.1 Prueba de liberación súbita de carga Pre-esfuerzo termomecánico 8.2.3.2 Prueba termo-mecánica Pre-esfuerzo por inmersión en agua 8.2.5.1 Examen visual Pruebas de comprobación

8.2.5.2 Prueba de tensión de impulso de frente escarpado 8.2.5.3 Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz

TABLA A3

1 X X X X X

2 X X X X X

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

11 X X X X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Pruebas Sobre el Material de la Envolvente y el Faldón (8.3)

Pruebas 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.3.4 8.3.5 8.3.6

Prueba de adherencia entre la barra de fibra de vidrio y la envolvente Prueba de dureza Prueba de inflamabilidad Prueba de termogravimetría Prueba de espectroscopia infrarroja Prueba de intemperismo

160506

12

1 X X X X X X

2

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X X X X X X X

11 X

12

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 44 de 70

TABLA A4

Prueba de Resistencia al Tracking y la Erosión de la Envolvente (8.4)

Pruebas 8.4.1 8.4.2

1 X X

Prueba de plano inclinado Prueba de rueda de Tracking

TABLA A5

2 X

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X

11

12

X

Pruebas al Material del Núcleo (8.5)

Pruebas

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 8.5.1 Prueba de penetración de colorante X X X 8.5.2 Prueba de difusión de agua 8.5.2.2 Pre-esfuerzo X X X 8.5.2.3 Prueba de tensión a 60 Hz X X X 8.5.3 Prueba de ataque de ácido X X X 8.5.4 Prueba de carga-tiempo del núcleo ensamblado X X X X X O O X X O No es necesaria si se puede demostrar que la modificación no tiene influencia en la resistencia mecánica del núcleo ensamblado. 1

TABLA A6

2

Pruebas eléctricas sobre el prototipo final

(8.6)

11

12

O

X

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

44 de 70 TABLA A4

Prueba de Resistencia al Tracking y la Erosión de la Envolvente (8.4)

Pruebas 8.4.1 8.4.2

1 X X

Prueba de plano inclinado Prueba de rueda de Tracking

TABLA A5

2 X

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X

11

12

X

Pruebas al Material del Núcleo (8.5)

Pruebas

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 8.5.1 Prueba de penetración de colorante X X X 8.5.2 Prueba de difusión de agua 8.5.2.2 Pre-esfuerzo X X X 8.5.2.3 Prueba de tensión a 60 Hz X X X 8.5.3 Prueba de ataque de ácido X X X 8.5.4 Prueba de carga-tiempo del núcleo ensamblado X X X X X O O X X O No es necesaria si se puede demostrar que la modificación no tiene influencia en la resistencia mecánica del núcleo ensamblado. 1

TABLA A6

2

Pruebas eléctricas sobre el prototipo final

Pruebas 8.6.1 8.6.2 8.6.3 8.6.4

Verificación visual y dimensional Prueba de tensión de flameo en seco a 60 Hz Prueba de tensión de flameo en húmedo a 60 Hz Prueba de tensión critica de flameo al impulso por rayo positivo

160506

1 X X X X

2 X X X X

11

12

O

X

11 X X X X

12

(8.6)

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

Rev

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

45 de 70 TABLA A7

Pruebas Mecánicas sobre el Prototipo Final

Pruebas 8.7.1

Prueba de resistencia mecánica a la torsión

8.7.2

Prueba mecánica de carga-tiempo y de sellado de la interfase entre herrajes y la envolvente del aislador 

(8.7)

1 X

2 X

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X X X X X X

11 X

12 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

45 de 70 TABLA A7

Pruebas Mecánicas sobre el Prototipo Final

Pruebas 8.7.1

Prueba de resistencia mecánica a la torsión

8.7.2

Prueba mecánica de carga-tiempo y de sellado de la interfase entre herrajes y la envolvente del aislador 

160506

(8.7)

1 X

2 X

Modificaciones al diseño (TABLA A1) 3 4 5 6 7 8 9 10 X X X X X X X X

11 X

12 X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 46 de 70

APÉNDICE B (Normativo) METODOLOGÍAS DE PRUEBA a)

Los factores de corrección obtenidos con la metodología IEC-60060-1 e IEEE Std 4 no son equivalentes a los obtenidos con la metodología IEC 60060-1 NMX-J-271-1, por lo que solo se aceptan reportes de prueba con factores de corrección obtenidos con l a especificaciónIEC-600601 siempre y cuando sean de fechas anteriores a la edición de esta especificación.

b)

Los parámetros de la precipitación obtenidos con la metodología IEC-60060-1 son equivalentes a los obtenidos con la metodología IEC 60060-1 NMX-J-271-1, por lo que se aceptan reportes de prueba con parámetros de precipitación obtenidos con cualquiera de estas dos metodologías siempre y cuando sean de fechas anteriores a la edición de esta especificación.

c)

La forma de onda del impulso por rayo obtenida con la metodología IEC-60060-1 son equivalentes a los obtenidos con la metodología IEC 60060-1 NMX-J-271-1, por lo que se aceptan reportes de

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 46 de 70

APÉNDICE B (Normativo) METODOLOGÍAS DE PRUEBA

160506

a)

Los factores de corrección obtenidos con la metodología IEC-60060-1 e IEEE Std 4 no son equivalentes a los obtenidos con la metodología IEC 60060-1 NMX-J-271-1, por lo que solo se aceptan reportes de prueba con factores de corrección obtenidos con l a especificaciónIEC-600601 siempre y cuando sean de fechas anteriores a la edición de esta especificación.

b)

Los parámetros de la precipitación obtenidos con la metodología IEC-60060-1 son equivalentes a los obtenidos con la metodología IEC 60060-1 NMX-J-271-1, por lo que se aceptan reportes de prueba con parámetros de precipitación obtenidos con cualquiera de estas dos metodologías siempre y cuando sean de fechas anteriores a la edición de esta especificación.

c)

La forma de onda del impulso por rayo obtenida con la metodología IEC-60060-1 son equivalentes a los obtenidos con la metodología IEC 60060-1 NMX-J-271-1, por lo que se aceptan reportes de prueba con forma de onda de impulso por rayo obtenidos con cualquiera de estas dos metodologías siempre y cuando sean de fechas anteriores a la edición de esta especificación.

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 47 de 70

APÉNDICE C (Normativo) PRUEBA DE PLANO INCLINADO PARA EVALUAR LA RESISTENCIA A LA CARBONIZACIÓN Y EROSIÓN El método de prueba de este APÉNDICE fue establecido de acuerdo a los requerimientos de la especificación IEC 60587 mencionada en bibliografía. C1

DEFINICIONES

C1.1.

Trayectoria carbonizada

Camino parcialmente conductor creado por el deterioro localizado en la superficie de un material aislante. C1.2.

Tiempo de seguimiento

Tiempo requerido para producir caminos parcialmente conductores en las condiciones especificadas de prueba. C2

ESPECÍMENES DE PRUEBA

C2.1.

Dimensiones

5 especímenes de prueba del mismo material de la envolvente son fabricados con forma rectangular y plana sin rugosidades. La dimensión de las muestras es de al menos 50 mm X 120 mm. El espesor de la muestra debe ser de 6 mm como mínimo. Se pueden utilizar espesores mayores a 6 mm pero si este es el caso, debe mencionarse en el informe de la prueba el espesor de las m uestras. Los especímenes se deben perforar como se muestra en la FIGURA C1, para posteriormente adherir los electrodos. C2.2.

Preparación

Los especímenes de prueba se lavan con un solvente adecuado (por ejemplo, alcohol isopropílico) para eliminar cualquier suciedad o grasa en su superficie debido a la manipulación. Una vez limpios, los especímenes de prueba se enjuagan con agua destilada. Después del enjuague, los especímenes de prueba deben ser manipulados con cuidado a fin de no contaminarlos nuevamente. Para facilitar la medición de la longitud del tracking o la erosión en los especímenes de prueba (véase C4.3) se colocan marcas de referencia en ambos bordes, 25 mm por encima del electrodo inferior (véanse las FIGURAS C1 y C8). C3

EQUIPO DE PRUEBA

C3.1.

Equipo eléctrico

Las tensión de prueba usada en la presente especificaciónes 6.0 kV. El gabinete del equipo debe estar firmemente aterrizado. La fuente de alimentación es un transformador de 60 Hz, con una tensión de salida estabilizada a ± 5% que se pueda variar hasta aproximadamente 6.5 kV con una corriente nominal no menor a 0.1 A por cada espécim en. Un circuito esquemático se indica en la FIGURA C2. Para proteger la fuente de alimentación en caso de que el espécimen llegue a cortocircuitarse, se conecta una resistencia de 33 kΩ a 200 W con ± 10% de tolerancia, en serie con cada espécimen.

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 48 de 70

FIGURA C1 – Espécimen de prueba con orificios para la fijación de electrodos.

Componentes: S VT T R V Sp F

Interruptor de la alimentación Transformador de relación variable Transformador de alto voltaje Resistencia serie Vóltmetro Espécimen Dispositivo de sobrecorriente, fusible o relevador FIGURA C2 – Diagrama esquemático del circuito.

Se coloca un relevador de retardo de sobrecorriente (FIGURA C3) en serie con el espécimen de prueba. El relevador debe abrir el circuito cuando se detecte una corriente permanente de 60 mA ± 6 mA durante 2 s a 3 s. Si se utiliza solamente una fuente de alimentación para varios especímenes, cada espécimen debe tener un interruptor o un dispositivo similar. 160506

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 49 de 70

El vóltmetro debe ser de una precisión igual o mayor al 98.5 %.

Componentes: Re Tr RI C

Rectificador Transformador (bobinado de 300/900 vueltas) Relevador (2 500 Ω/11000 vueltas) Capacitor (200 µF)

 Al interruptor S de la figura C2

FIGURA C3 - Circuito típico para un relevador de retardo de sobrecorriente (Componente F en la FIGURA C2).

C3.2.

Electrodos

Todos los electrodos, accesorios y elementos de montaje asociados a los electrodos, tales como tornillos o tuercas deben ser fabricados de acero inoxidable, grado 302. El electrodo superior es una laminilla rectangular de 40 X 60 mm doblada en forma de “S” tal como se muestra en la FIGURA C4. Uno de los extremos más cortos termina en triángulo con un semi-orificio en la punta. Esto permitirá el goteo del contaminante en forma homogénea. El electrodo inferior es una laminilla de 40 X 20 mm en forma de “T” tal como se muestra en la FIGURA C5. Ambos electrodos tienen un grosor de 0.5 mm. Los electrodos deben limpiarse antes de cada prueba y serán reemplazados cuando sea necesario. C3.3.

Montaje de los electrodos

Colocar entre el electrodo superior y la superficie del espécimen de prueba, ocho capas de papel de filtro con un espesor de 0.2 mm ± 0.02 mm, de las dimensiones aproximadas indicadas en la FIGURA C6. El papel de filtro forma una almohadilla que actúa como un depósito para el contaminante. Para cada prueba, utilice una nueva almohadil la de papel filtro. Colocar el electrodo inferior en la misma cara en la que se encuentra el electrodo superior, de tal manera que la parte ranurada del electrodo inferior esté separada 50 mm ± 0.5 mm del electrodo superior. El ensamble de los electrodos se muestra en la FIGURA C7.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 50 de 70

FIGURA C4. Electrodo superior (alto voltaje), acero inoxidable de 0.5 mm de espesor.

FIGURA C5. Electrodo inferior (lado tierra), acero inoxidable de 0.5 mm de espesor.

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 51 de 70

FIGURA C6 - Papel filtro (ocho hojas requeridas para cada electrodo superior)

FIGURA C7 - Ensamble de los electrodos.

NOTA 1:

a) Para cada prueba, utilice una nueva almohadilla de papel filtro b) Dimensiones en milímetros 160506

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 52 de 70

C3.4.

Contaminante

 A menos que se especifique lo contrario el líquido contaminante que se depositará sobre el espécimen de prueba está constituido por: 0.1 % ± 0.002 % en masa de NH4Cl (cloruro de amonio) de calidad analítica, y 0.02 % ± 0.002 % en masa de isooctilfenoxi-polietoxietanol (un agente humectante no iónico por ejemplo,Triton X-100) en agua destilada o des ionizada. La resistividad del contaminante debe ser de 3. 95 Ω -m ± 0. 05 Ω-m a 23 °C ± 1 °C. El contaminante no debe tener más de cuatro semanas de haber sido preparado y su resistividad debe ser verificada antes de cada prueba. Se introduce el contaminante en la mitad de la almohadilla de papel filtro en el electrodo superior, de manera que se tenga un flujo uniforme entre los electrodos superior e inferior antes de la aplicación de voltaje. Esto puede hacerse mediante el bombeo del contaminante a través de un t ubo en la almohadilla de papel filtro. El tubo es fijado entre las capas del papel filtro con una pinza de acero inoxidable. Otra posibilidad es mediante el goteo del contaminante en la almohadilla de papel filtro con un tamaño de gota fijo y un número fijo de gotas por minuto. La tasa de aplicación de contaminante debe ser con un flujo de 0.90 ml/min y ± 10 % de tolerancia. C3.5.

Dispositivo de sincronización

Debe ser utilizado un dispositivo de tiempo con una precisión de aproximadamente ± 1 min/h. C3.6.

Medidor de profundidad

Para medir la profundidad de las erosiones sobre el espécimen, utilizar un medidor de profundidad con una precisión de ± 0.01 mm. La punta del medidor debe ser semiesférica con un radio de 0.25 mm. C3.7.

Ventilación

El equipo o cámara de prueba debe estar equipado con un sistema de ventilación que permita el escape de vapor y productos de descomposición gaseosos. La ventilación de la cámara de prueba debe ser constante para evitar de manera permanente la condensación de agua. Asimismo, la ventilación debe ser moderada evitando que el flujo de aire llegue directo a las muestras de prueba ya que la intensidad de la ventilación influye en el resultado de la prueba C4

Procedimiento

C4.1.

Preparación de la prueba

La prueba se debe efectuar a una temperatura ambiente de 25 °C ± 5 °C en grupos de al menos cinco muestras para cada tipo de material. En caso de que la temperatura ambiente exceda la tolerancia de 5 °C esta debe informarse en el reporte de prueba. Montar el espécimen de prueba, con la superficie de prueba plana con los electrodos en la parte inferior, en un ángulo de 45 ° ± 2° respecto a la horizontal como se muestra en la FIGURA C8. La prueba para 5 especímenes se puede realizar ya sea simultáneamente o separadamente.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 53 de 70

NOTA: Dimensiones en milímetros

FIGURA C8 – Esquema del equipo de prueba. Si la muestra no está autosoportada, utilizar un soporte de montaje aislante para sujetar la muestra. El soporte de montaje debe ser tal que la disipación de calor de la parte posterior de la muestra no se vea obstaculizado. El m aterial del soporte debe ser resistente al calor y aislante eléctrico (por ejemplo PTFE). Un ejemplo de un soporte de m ontaje se muestra en la FIGURA C9. Introducir el contaminante en la almohadilla de papel filtro para que el contaminante lo humedezca completamente.  Ajuste el flujo del contaminante a 0.90 ml/min ± 10 %. Sin energizar los especímenes de prueba, observar el flujo durante al menos 10 min y asegúrese de que el contaminante fluya de manera constante entre los dos electrodos en la cara de la muestra a evaluar. El contaminante debe fluir desde el semi -orificio del electrodo de la parte superior y no desde los lados o la parte superior del papel de filtro. Si el contaminante no moja la superficie de manera uniforme en el tiempo de observación mencionado, la superficie de las muestras puede ser lijada ligeramente utilizando una lija grado 300. La abrasión se debe hacer con una lija para agua grano 400 (hecha con óxido de aluminio, zirconio o alúmina). La muestra se introduce en agua, hast a que toda su superficie se moje de manera uniforme, se lija hasta que se vea que la muestra se torna mate cuando se saca del agua y está seca. Al terminar el proceso de abrasión, limpiar nuevamente el espécimen de prueba con agua destilada. En el informe de la prueba se debe mencionar que las muestras fueron lijadas por abrasión. 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 54 de 70

Componentes: Et Eb MS S

Electrodo superior Electrodo inferior  Soporte de montaje Muestra o espécimen o probeta

FIGURA C9 - Soporte para el montaje. C4.2.

Aplicación de la tensión de carbonización constante

Con el contaminante fluyendo de manera uniforme al flujo de 0.90 ml/min ± 10 %, energizar los especímenes de prueba a una tensión de 6.0 kV. La tensión de prueba debe ser alcan zada en un tiempo no mayor a 10 s. Esta tensión debe mantenerse durante 6 h. Los especímenes de prueba son usados una sola vez. Si se requiere realizar otra prueba, se debe fabricar un conjunto nuevo de cinco especímenes de prueba. En cada caso, la profundidad máxima de la erosión debe ser reportada. C4.3.

Suspensión anticipada de la prueba

La prueba se suspende y se da por rechazada antes de completar el periodo de 6 horas si: 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 55 de 70

C5

a)

El valor de la corriente en el circuito de alto voltaje a través de una de las muestras supera los 60 mA (un dispositivo de sobrecorriente interrumpe esta corriente no antes de 2 s, pero no después de 4 s).

b)

Un espécimen de prueba se ha perforado debido a la intensa erosión

c)

Un espécimen se enciende o se inflama.

d)

El tracking o la erosión alcanzan una longi tud de 25 mm en la superficie de la muestra a partir del electrodo inferior (véanse las FIGURAS C1 y C8).

Criterio de aceptación

Se considera que la prueba es satisfactoria si los cinco especímenes usados en la prueba cumplen con los siguientes criterios:

C6

a)

No se generó una corriente mayor a 60 mA en ninguna de las muestras

b)

La erosión en las muestras no fue mayor a 25 mm)

c)

La profundidad de la erosión en las muestras no fue mayor a 3 mm.

Reporte de la prueba

El informe debe incluir:

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a)

Tipo y denominación de los materiales evaluados

b)

Los datos de las muestras: -

Fabricación y dimensiones.

-

El procedimiento de limpieza y el solvente utilizado.

-

El tratamiento superficial en su caso, pre-acondicionamiento.

-

El espesor de las muestras.

c)

La profundidad máxima de erosión alcanzada.

d)

Temperatura ambiente bajo la cual se realizó la prueba.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 56 de 70

APÉNDICE D (Normativo) PRUEBA DE RUEDA DE CARBONIZACIÓN (RUEDA DE TRACKING) D1

DESCRIPCIÓN

Esta prueba consiste en someter especímenes de prueba de idéntico diseño a un ciclo de 4 posiciones en una rueda.  Antes de iniciar la prueba los especímenes de prueba se limpian con agua de-ionizada. Los especímenes de prueba se montan en la rueda tal como se muestra en la FIGURA D1.

 Alta tensión

Periodo de Energización

 Aislador Tipo Suspensión

Rueda soporte de aislamiento a tierra Periodo de enfriamiento

Periodo de goteo

Solución salina NACL 1.40 kg/m³

FIGURA D1

Rueda de tracking y erosión

En cada una de las cuatro posiciones e l espécimen de prueba permanece estacionario por 40 s. La rotación de 90° de una posición a la siguiente dura 8 s. Un ciclo de prueba es cuando el espécimen de prueba pasa por las cuatro posiciones. En la primera parte del ciclo el primer espécimen de prueba se sumerge dentro de una solución salina. En la segunda parte del ciclo el espécimen de prueba permanece horizontal lo cual permite que el exceso de la solución salina escurra dejando sólo una ligera humectación de la superficie. En la tercera parte del ciclo el espécimen de prueba se encuentra vertical y se somete a una tensión a la frecuencia del sistema. Durante esta parte 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 57 de 70

del ciclo es posible que exista actividad de corriente de fuga sobre la superficie del aislador. La corriente de fuga no debe producir flameo y su magnitud va disminuyendo durante los 40 s que dura esta parte del ciclo. En la cuarta parte del ciclo el espécimen de prueba vuelve a permanecer horizontal permitiendo que el aislador se enfríe después de haber estado energizado. D2

TENSIÓN DE PRUEBA

La tensión de prueba a la frecuencia del sistema (en kV) se suministra con un transformador de prueba. El nivel de la tensión de prueba se determina con la división de la DF en milímetros entre 28.6 1. El circuito de prueba no debe presentar una caída de tensión mayor que 5 % en el lado de alta tensión mientras circula una corriente resistiva de 250 mA (valor eficaz).  A fin de evitar que el herraje del espécimen de prueba y el electrodo que aplica la tensión de prueba se carbonicen, se recomienda que la tensión de prueba se aplique después de que se estableció el contacto entre los electrodos. D3

CONDICIONES DE PRUEBA

La prueba se realiza a una temperatura ambiente de 20°C ± 5°C. La solución salina se prepara con sal (NaCl) a razón de 1.40 kg/m3 ± 0.06 kg/m3. Los especímenes de prueba se someten a 30 000 ciclos. Existen dos métodos de prueba D4

MÉTODO 1

D4.1.

Especímenes de prueba

Seleccionar dos especímenes de prueba de la línea de producción completos o terminados con los herrajes que normalmente se utilizan. Ambos aisladores deben tener el mismo diseño con una DF entre 500 y 800 mm. Si tales aisladores no pueden tomarse de la línea de producción, deben hacerse especímenes de prueba especiales con otros aisladores de forma que la distancia de fuga quede comprendida entre los valores que se indican. Se pueden probar simultáneamente en una rueda hasta dos pares de especímenes de prueba. Se recomienda no mezclar en la misma rueda materiales que dif ieran ampliamente. D4.2.

Procedimiento

Colocar los especímenes de prueba según se describe en D1 y aplicar la tensión de prueba indicada en D2. Las condiciones de prueba están indicadas en D3. La operación de la rueda durante los 30 000 ciclos es continua. Se permiten interrupciones semanales de la prueba con el propósito de realizar inspecciones, las cuales deben ser menores o iguales que 1 h. Los periodos de interrupción no se contabilizan en la duración total de la prueba. Se permite una interrupción prolongada menor o igual que 60 h. En este caso se suma un tiempo de prueba adicional de tres veces el periodo de interrupción. La solución salina de la tina debe reemplazarse cada semana durante el periodo de interrupción no mayor a 1 h. El informe de prueba final debe incluir los detalles de todas las interrupciones.

NOTA 1

 Si la distancia de fuga permitida se encuentra entre 500 y 800 mm, entonces la tensión de la prueba puede oscilar entre 17.48 kV y 27.97 kV.(para una DEF de 16.5 mm/kV). 160506 Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 58 de 70

D4.3.

Criterio de aceptación

Si se probaron dos pares de especímenes de prueba de diseño diferente, el análisis de cada par debe hacerse por separado. Debe registrarse y anotarse en el informe de prueba el número de flameos y salidas. El informe de prueba debe incluir fotografías de los especímenes antes de la prueba y después de la prueba. Si los aisladores tienen sedimentos o restos de material erosionado, pueden ser lavados con agua de-ionizada y ligeramente limpiados a fin de remover las impurezas y ver más claramente los daños en el espécimen. Se considera que la prueba es satisfactoria si en los dos especímenes de prueba: a)

No ocurre formación de caminos conductores (debe utilizarse un medidor de alta resistencia a lo largo de cualquier camino en el que se considere que puede ser un camino conductor, con una tensión mayor o igual que 1 kV de corriente directa. Las puntas de prueba deben estar separadas entre 5 mm y 10 mm. Se considera que los especímenes no pasan la prueba si se presenta una resistencia menor que 2 MΩ).

b)

Existe erosión pero con una profundidad menor a 3 mm y el núcleo no ha sido expuesto.

c)

No se presentan perforaciones en los faldones, envolvente o interfaces.

D5

MÉTODO 2

D5.1.

Especímenes de prueba

Seleccionar cuatro especímenes de prueba de la línea de producción completos o terminados con los herrajes que normalmente se utilizan. Los aisladores deben tener el mismo diseño con una DF entre 500 y 800 mm. Si tales aisladores no pueden tomarse de la línea de producción, deben hacerse especímenes de prueba especiales con otros aisladores de forma que la distancia de fuga quede comprendida entre los valores que se indican. D5.2.

Procedimiento

Colocar tres especímenes de prueba según se describe en D1 y aplicar la tensión de prueba indicada en D2. Las condiciones de prueba están indicadas en D3. La operación de la rueda durante los 30 000 ciclos no es continua. Después de 4 días de operación (aproximadamente cada 1 800 ciclos), la prueba se detiene durante un periodo de 24 h. Durante el periodo de descanso se vacía la tina sin variar la posición de los especímenes de prueba. Al finalizar las 24 h la tina se llena nuevamente con una nueva solución salina y se restablecen las condiciones de prueba de acuerdo a D3. Los periodos de interrupción no se contabilizan en la duración total de la prueba. Inmediatamente después de concluir los 30 000 ciclos, los tres especímenes son retirados de la rueda y son lavados con agua de-ionizada a fin de remover las impurezas y ver más claramente los daños producidos por la prueba. Cada uno de los cuatros especímenes son sometidos a una prueba de frente escarpado de acuerdo al punto 8.2.5.2 de esta especificacióny a una prueba de flameo en seco a 60 Hz de acuerdo al punto 8.2.5.3 de esta especificación. Todas las pruebas de comprobación deben de realizarse dentro de las 48 h de haber terminado los 30 000 ciclos. D5.3.

Criterio de aceptación

Debe registrarse y anotarse en el informe de prueba el número de flameos y salidas. El informe de prueba debe incluir fotografías de los especímenes antes de la prueba y después de la prueba. Se considera que la prueba es satisfactoria si en los dos especímenes de prueba: 160506

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 59 de 70

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a)

No ocurre formación de caminos conductores (debe utili zarse un medidor de alta resistencia a lo largo de cualquier camino en el que se considere que puede ser un camino conductor, con una tensión mayor o igual que 1 kV de corriente directa. Las puntas de prueba deben estar separadas entre 5 mm y 10 mm. Se considera que los especímenes no pasan la prueba si se presenta una resistencia menor que 2 MΩ).

b)

Existe erosión pero con una profundidad menor a 3 mm y el núcleo no ha sido expuesto.

c)

No se presentan perforaciones en los faldones, envolvente o interfaces.

Rev

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 60 de 70

APÉNDICE E (Normativo) MICROESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS MATERIALES METÁLICOS

E1.

HIERRO NODULAR

FIGURA E1

FIGURA E2

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Microestructura de Hierro Nodular Clase 60-40-18

Microestructura de Hierro Nodular Galvanizado Clase 65-45-12

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

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FIGURA E3

Microestructura de Hierro Nodular Galvanizado Clase 80-55-06

TABLA E1.

E2

ASTM

%C

%Si

%Mn

%P

%S

%Mg

60-40-18

3.50-3.78

2.80-2.85

0.2-0.5

0.03-0.06

0.02-0.035

0.020-0.060

65-45-12

3.50-3.90

2.25-3.00

0.15-0.35

0.05 Max.

0.025 Max.

---

80-55-06

3.50-3.90

2.25-3.00

0.15-0.35

0.05 Max.

0.025 Max.

---

ALUMINIO

FIGURA E4

160506

Composición Química de Hierros Nodulares

Rev

Ejemplo de Microestructura de Aluminio clase 6000

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

62 de 70

FIGURA E5

TABLA E2 Clase

6000

7000

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Rev

Ejemplo de Microestructura de Aluminio clase 7000

Composición Química de Aluminio Clase 6000 y 7000

Aleación

Al

Si

Cu

Mg

Cr

Mn

Zn

Zr

6061

97.93

0.6

0.27

1

0.2

---

---

---

6063

98.9

0.4

---

0.7

---

---

---

---

6151

98.25

0.9

---

0.6

0.25

---

---

---

6351

97.8

1

---

0.6

---

0.6

---

---

7004

93.7

---

---

1.5

---

0.45

4.2

0.15

7039

92.73

---

---

2.8

0.2

0.27

4

---

7072

99

---

---

---

---

---

1

---

7075

90

---

1.6

2.5

0.3

---

5.6

---

7079

91.4

---

0.6

3.3

0.2

0.2

4.3

---

7178

88.2

---

2

2.7

0.3

---

6.8

---

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

63 de 70

E3

ACERO FORJADO DE ALTA DUREZA GALVANIZADO CON UN CONTENIDO DE CARBONO ENTRE 0.35% A 0.50%

A

Figura E6

B

Microestructuras de un acero forjado con una cantidad de carbono de 0.35% (A) y 0.40% (B).

TABLA E3

160506

Rev

Composición Química de Aceros Forjados de 0.35% a 0.50% Acero

%C

%Mn

%P max.

%S max.

1035-1050

0.32-0.35

0.60-0.90

0.040

0.050

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65

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64 de 70 E4

ACEROS AUSTENÍTICOS

A

B

Figura E7 Microestructuras de un acero Austenítico AISI 304 (A) y AISI 316 (B). TABLA E4 Composición química de Aceros Austeníticos Composición química (%masa) Grupo

Grado C

 AIS I304 0.08 máx. (A2) Austenítico  AIS I316 0.08 máx. (A4)

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Rev

Si 1.00 máx. 1.00 máx.

Mn 2.00 máx. 2.00 máx.

P

S

0.045

0.030

0.045

0.030

Cr

Mo

Ni

18.0 a 8.00 a --20.0 12.0 16.0 a 2.00 a 10.0 a 18.0 3.00 14.0

Cu 4 1

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 65 de 70

APÉNDICE F (Informativo) DEFINICIÓN DE LA ESPECTROSCOPIA INFRARROJA La espectroscopia infrarroja es el estudio de las interacciones de la luz o radiación electromagnética de la relación Infrarroja con átomos o moléculas. El espectro IR es el resultado de la absorción de energía infrarroja por átomos o moléculas, la cual será posible cuando exista un cambio en el momento dipolar durante la vibración normal. La química del hule varía ampliamente en sus propiedades químicas y físicas. Mediante el uso de un procedimiento específico de la muestra y condiciones operacionales, un espectrofotómetro dado puede proporcionar una curva de absorción que es característica de los compuestos químicos del hule silicón o de la mezcla bajo investigación. La habilidad para superponer el espectro infrarrojo de la muestra de ensayo en la de una muestra de referencia, obtenidas bajo las mismas condiciones, es evidente que las dos sean idénticas. La presencia de las bandas de absorción adicionales en cualquiera de las pruebas ensayo o de referencia indica la presencia de uno o más componentes adicionales.

FIGURA F1 Espectrómetro Infrarrojo por Transformada de Fourier con ATR

160506

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 66 de 70

APÉNDICE G (Normativo) EJEMPLOS DE DOS DISPOSITIVOS POSIBLES PARA LA LIBERACIÓN SÚBITA DE CARGA Dispositivo 1 (véase FIGURA G1). El dispositivo consiste en un gancho A, una palanca de liberación B y una placa de montaje C. El gancho A puede rotar (girar) sobre su pivote, el cual está fijado a la placa de montaje. Se aplica tensión al aislador por medio de un perno apropiado o argolla D. Durante el tiempo que el aislador está bajo carga, la palanca de liberación es retenida en la posición mostrada por las líneas continuas. Debido a la longitud de la palanca de liberación B, una pequeña fuerza es suficiente para moverla a la posición mostrada por la línea punteada, rotándola (girando) sobre su pivote y moviendo el pivote en dirección de X. Esta operación de la palanca de liberación c ausa que el gancho gire sobre su pi vote, liberando así el perno o argolla D. Dispositivo 2 (véase FIGURA G1). El dispositivo consiste de una pieza de rompimiento E atornillada dentro de dos extremidades metálicas F y G, las cuáles enlazan el aislador a la máquina de tensión.

La pieza de rompimiento E es en forma de una “dumbbell” cuyo diámetro está calibrado en función del acero utilizado y de la carga de ruptura deseada. El acero utilizado para la pieza E debe tener un esfuerzo a la cedencia cercano al esfuerzo último de tensión.

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ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 67 de 70

FIGURA G1 - Ejemplo de dos dispositivos posibles para liberación de carga repentina

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 68 de 70

APÉNDICE H (Normativo) REQUISITOS DE HERRAJES Para el caso de las dimensiones de los herrajes empleados en esta especificación, éstos están regidos por lo estipulado en la especificación IEC 61466-1, descrita en BIBLIOGRAFÍA.  Aclarándose que los herrajes de acoplamiento que pueden ser utilizados son los siguientes:

FIGURA H1 - Designación de la letra de acoplamiento

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AISLADORES SINTÉTICOS TIPO SUSPENSIÓN PARA TENSIONES DE 13.8 kV HASTA 138 kV

ESPECIFICACIÓN CFE 52100-65 69 de 70

TABLA H1 - Designación del aislador Tensión (kV) Designación CS 120 CS 45

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69 a 138 13.8 a 34.5

Carga mecánica especifica (kN) 120 45

Calavera (S) y Horquilla (H)  Y-Clevis (Y)Ojo (E) Bola (B) Lengua (L) Bola (B) anexo D de la anexo A de la anexo B de la anexo C de la IEC 61466 IEC 61466 IEC 61466 IEC 61466 tamaño tamaño tamaño tamaño 18 N 16 N 19-18 N 24 --16 N -----