El galope del conductor es la oscilación de alta amplitud y baja frecuencia de las líneas eléctricas aéreas debido al viento. [1] El movimiento de los cables ocurre más comúnmente en el plano vertical, aunque también es posible el movimiento horizontal o de rotación. El modo de frecuencia natural tiende a ser de alrededor de 1 Hz, lo que hace que el movimiento periódico, a menudo elegante, también se conozca como danza del director . [2] [3] Las oscilaciones pueden presentar amplitudes superiores a un metro, y el desplazamiento a veces es suficiente para que los conductores de fase infrinjan las distancias de funcionamiento (se acerquen demasiado a otros objetos) y provoquen descargas eléctricas . [4] El movimiento contundente también aumenta significativamente la tensión de carga sobre los aisladores y las torres eléctricas , aumentando el riesgo de falla mecánica de cualquiera de ellos.
Los mecanismos que inician el galope no siempre están claros, aunque se cree que a menudo es causado por una aerodinámica asimétrica del conductor debido a la acumulación de hielo en un lado de un cable. La media luna de hielo incrustada se aproxima a un perfil aerodinámico , alterando el perfil normalmente redondo del cable y aumentando la tendencia a oscilar. [3]
El galope puede ser un problema importante para los operadores de sistemas de transmisión , particularmente cuando las líneas cruzan terrenos abiertos y azotados por el viento y corren el riesgo de sufrir cargas de hielo. Si es probable que el galope sea una preocupación, los diseñadores pueden emplear conductores de cara lisa, cuyas características aerodinámicas y de formación de hielo mejoradas reducen el movimiento. [4] Además, se pueden montar dispositivos antigalope en la línea para convertir el movimiento lateral en uno de torsión menos dañino. Aumentar la tensión en la línea y adoptar accesorios aislantes más rígidos tiene el efecto de reducir el movimiento de galope. Estas medidas pueden ser costosas, a menudo poco prácticas una vez construida la línea y pueden aumentar la tendencia de la línea a exhibir oscilaciones de alta frecuencia. [5]
Si se sospecha una carga de hielo, es posible aumentar la transferencia de energía en la línea y así elevar su temperatura mediante calentamiento Joule , derritiendo el hielo. [3] La pérdida repentina de hielo de una línea puede provocar un fenómeno llamado "salto", en el que la catenaria rebota dramáticamente hacia arriba en respuesta al cambio de peso. [1] [2] Si el riesgo de disparo es alto, el operador puede optar por desconectar preventivamente la línea de manera controlada en lugar de enfrentar una falla inesperada. El riesgo de fallo mecánico de la línea persiste. [6]
Los primeros estudios de cables largos incrustados en el movimiento de un fluido en movimiento datan de finales del siglo XIX, cuando Vincenc Strouhal explicó los cables "cantantes" en términos de desprendimiento de vórtices . [7] [8] Ahora se sabe que el galope surge de un fenómeno físico diferente: la sustentación aerodinámica . El hielo acumulado en el alambre destruye la simetría circular del alambre, y el movimiento natural de "canto" hacia arriba y hacia abajo de un alambre cambia el ángulo de ataque del alambre helado en el viento. Para ciertas formas, la variación en la sustentación a través de los diferentes ángulos es tan grande que provoca oscilaciones a gran escala. [9]
Matemáticamente, un alambre extendido sin carga en aire muerto se puede aproximar como una masa m suspendida a una altura y por un resorte con constante k . Si el viento se mueve con velocidad U , entonces forma un ángulo α con el alambre, donde
En principio, la oscilación excitada puede tomar tres formas: rotación del alambre, balanceo horizontal o caída vertical. La mayoría de los galopes combinan la rotación con al menos una de las otras dos formas. Para simplificar algebraica, este artículo analizará un conductor que sólo experimenta una caída (y no una rotación); un tratamiento similar puede abordar otras dinámicas. Por consideraciones geométricas, la componente vertical de la fuerza debe ser
A bajas velocidades del viento U , el análisis anterior comienza a fallar, porque la oscilación del galope se acopla con la formación del vórtice . [10]
Un fenómeno eólico similar es el aleteo , causado por vórtices en el lado de sotavento del cable, y que se distingue del galope por su movimiento de alta frecuencia (10 Hz) y baja amplitud. [2] [3] Para controlar el aleteo, las líneas de transmisión pueden equiparse con amortiguadores de masa sintonizados (conocidos como amortiguadores Stockbridge ) sujetos a los cables cerca de las torres. [5] También puede resultar beneficioso el uso de espaciadores de conductores de haz.
