52000-51

MÉXICO

JULIO 2000REVISA Y SUSTITUYE A

LA EDICIÓN OCTUBRE 1997

PRUEBAS PARA EVALUAR LAS PROPIEDADES DE LA PORCELANAUTILIZADA EN AISLADORES ELÉCTRICOS

COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

ESPECIFICACIÓNCFE 52000-51

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ESPECIFICACIÓN

CFE 52000-51

000707971030

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1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Esta especificación establece las pruebas para evaluar las propiedades de la porcelana utilizada en aisladoreseléctricos que adquiere la Comisión.

2 NORMAS QUE SE APLICAN

IEC 60250-1969 Recommended Methods for the Determination of thePermittivity and Dielectric Dissipation Factor of Electricallnsulating Materials at Power, Audio and RadioFrequencies lncluding Metre Wavelengths.

IEC 60345-1971 Method of Test for Electrical Resistance and Resistivityof lnsulating Materials at Elevated Temperatures.

IEC 60672-1-1995 Ceramic and Glass Insulating Materials Part 1: Definitionsand Classification.

IEC 60672-2-1980 Specificaction for Ceramic and Glass Insulating MaterialsPart 2: Methods of Test.

IEC 60672-3-1984 Specifications for Ceramic and Glass Insulating MaterialsPart 3: Individual Materials.

NOM-008-SCFI-1993 Sistema General de Unidades de Medida.

NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe tomarse en cuenta la ediciónen vigor o la últlma edición en la fecha de apertura de las propuestas de la licitación, salvo que la Comisiónindique otra cosa.

3 DEFINICIONES

3.1 Densidad en Bruto

Es el cociente obtenido al dividir la masa y el volumen del espécimen.

3.2 Porcelana

Material cerámico, cuyos principales componentes inorgánicos son:

a) Silicatos de aluminio y policristalizados.

b) Titanatos u óxidos, en matríz vítrea.

3.3 Poro

Espacio hueco entre moléculas de los materiales.

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3.4 Porosidad

Características de un material que tiene poros.

3.5 Porosidad Aparente

Es la obtenida aplicando la ecuación siguiente:

M h - MoPa = x 100

Mh - Mw

Donde:

Pa = Porosidad aparente en (%)

Mo = Masa de la probeta seca en (g)

Mw = Masa de la probeta mojada (sumergiendola en agua) en (g)

Mh = Masa de la probeta mojada al aire (sin sumergir en agua) en (g)

3.6 Resistencia al Choque Térmico

Propiedad que presentan los materiales de resistir cambios rápidos de temperatura.

4 CARACTERÍSTlCAS

La porcelana de los aisladores que adquiere la Comisión, debe cumplir con las pruebas y valores que se indican enla tabla 1.

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TABLA 1 - Valores de las características de la porcelana

Propiedades Unidad

Grupo C 100 (IEC 60672 Parte 3)

Silicatos de aluminio alcalinos

Subgrupo

C110 C111 C112 C120 C130

Porosidad aparente (Pa) Vol % 0,0 3 0,0 0,0 0,0

Densidad en bruto (ρa) g/cm³ 2,2 2,2 2,3 2,3 2,5

Resistencia a laflexión (Rt)

No esmaltado (σtt ) MPa

50 40 80 90 140

Esmaltado (σfg) MPa

60 - - 100 110 160

Coeficiente medio deexpansión lineal

α 30 a 100°C

10-6K-1

3 a 6 3 a 5 6 a 8 3 a 6 4 a 7

α 30 a 300°C 3 a 6 3 a 6 6 a 8 3 a 6 4 a 7

α 30 a 600°C 4 a 7 4 a 7 6 a 8 4 a 7 5 a 7

α 30 a 1000°C - - - - - - - - - - - - - - -

Resistencia al choque térmico (∆T) °C 150 a233 150 150 150 150

Rigidez dieléctrica (Ed) kV/mm 20 - - 20 20 20

Tensión de aguante (U) kV 30 - - 30 30 30

Factor dedisipación

(tan δpf

) 48 a 62 Hz 10-3 25 - - 25 25 25

(tan δ1M) a 1 MHz 10-3 12 - - 12 12 15

Resistividadvolumétrica

( ρv30

) 30 °C Ωm 1011 1010 1011 1011 1011

( ρv200

) 200 °C Ωm 106 106 106 106 106

( ρv600) 600 °C Ωm 102 102 102 102 102

Módulo de elasticidad (E) GPa 60 - - 70 - - 100

Permitividad relativa ( εr ) 48 a 62 Hz - - 6 a 7 - - 5 a 6 6 a 7 6 a7,5

Coeficiente térmico de permitividad(TKε) 10-6 K-1

+600a

+500

+600a

+500

+600a

+500

+600a

+500

+600a

+500

Conductividad térmica 30 a100 °C (λ30-100) Wm-1 K -1 1 a

2,51 a2,5

1,4 a2,5

1,2 a2,6

1,5 a4,0

Capacidad de calor específico(Cp.30-100)

Jkg -1 K-1 750 a900

800 a900

800 a900

750 a900

800 a900

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5 CONTROL DE CALIDAD

Es responsabilidad del fabricante de la porcelana el cumplimiento del siguiente protocolo de pruebas, el cual seráentregado para ser verificado y auditado por la Comisión representada por la Gerencia de LAPEM o la persona físicao moral que este designe, siendo las siguientes:

a) Porosidad aparente.

b) Densidad en bruto.

c) Resistencia a la flexión.

d) Coeficiente medio de expansión lineal.

e) Resistencia al choque térmico.

f) Rigidez dieléctrica.

g) Tensión de aguante.

h) Factor de disipación.

i) Resistividad volumétrica.

j) Módulo de elasticidad.

k) Permitividad relativa.

l) Coeficiente térmico de permitividad.

m) Conductividad térmica.

n) Capacidad de calor específico.

5.1 Reporte de Pruebas

Deben realizarse de acuerdo a la tabla 2, figuras 1, 2, 3 y 4 y registrar los resultados en el formado 1 de estaespecificación.

Además se debe cumplir con las normas NOM-008-SCFI, IEC 60672-1 e IEC 60672-2.

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TABLA 2 - Número de muestras, prueba, forma y dimensiones de las probetas

No. Prueba Forma y dimensiones de la muestra No. demuestras

1 Porosidadaparente Cerámica: fragmentos 3

2 Densidad enbruto Cerámica: fragmentos 3

3 Resistencia a laflexión

Barras con longitud 120 o 60 mmcon diámetro de 10 a 5 mm respectivamenteBarra de sección circular aplanada (véase figura 1)Barra de sección cuadrada (véase figura 2)otras previamente aprobadas

5

4Coeficientemedio deexpansión lineal

Rodillos o barras con dimensiones adecuadas alos aparatos para la prueba 2

5 Resistencia alchoque térmico Idem al punto 3 5

6 Rigidezdieléctrica Según figura 3 6

7 Tensión deaguante Discos de acuerdo a la figura 3 5

8 Factor dedisipación Discos de acuerdo a la norma IEC-60250 3

9 Resistividadvolumétrica Discos de acuerdo a la norma IEC-60345 2

10 Módulode elasticidad Idem al punto 3 3

11 Permitividadrelativa Discos de acuerdo a la norma IEC-60250 3

12Coeficientetérmico depermitividad

Discos de acuerdo a la norma IEC-60250 3

13 Conductividadtérmica

Cilindros o placas con dimensiones adaptadas alaparato de prueba 2

14 Capacidad decalor específico Depende del aparato de prueba 2

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FIGURA 2 - Resistencia a la flexión, sección de barra, para material de porcelana

FIGURA 1 - Resistencia a la flexión del material de porcelana

Acotación: en mm

Acotación: en mm

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Acotación: e n m m

FIGURA 3 - Discos para las pruebas de rigidez dieléctrica ytensión de aguante

a b r Diámetro de laesfera

Capa conductoraφφ

(mm) (mm)

3 a 12 50 a 80 10 + 0,5 20 50 a 70

3 a 6 25 5 + 0,5 10 25

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FIGURA 4 - Arreglo de electrodos para la prueba de rigidez dieléctrica

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FORMATO 1 - Reporte de pruebas que debe ser presentado por el proveedor

CFE 52000-51 Proveedor:

Reporte de prueba No._______________ Porcelana grupo:_______________

Fecha:

Lugar:

Norma de referencia: _______________Marca de laporcelana:_________________

Aprobó:

Puesto:

No. Prueba Símbolo Resultado Unidades Valor denorma

1 Porosidad aparente Pa Vol %

2 Densidad en bruto ρa

g/cm³

3 Resistencia a laflexión

No esmaltado σtt

MPa

Esmaltado σfg

MPa

4 Coeficiente medio de expansiónlineal α 10-6K-1

5 Resistencia al choque térmico ∆T °C

6 Rígidez dieléctrica Ed

kV/mm

7 Tensión de aguante U kV

8 Factor de disipación tan δ 10-3

9 Resistividad volumétrica ρvΩm

10 Módulo de elasticidad E Gpa

11 Permitividad relativa εr- - -

12 Coeficiente térmico depermitividad TKε 10-6K-1

13 Conductividad térmica λ Wm-1 K-1

14 Capacidad de calor específico Cp

Jkg -1K-1

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