1.- CÁLCULOS MECÁNICOS Para Para el cálc cálculo ulo de los los eleme element ntos os cons constit tituti utivo voss de los los sist sistem emas as de utili utiliza zació ción n a tensiones de Distribución Primaria, se ha considerado lo señalado en el Código Nacional de Electricidad, sobre consideraciones, hipótesis, factor de seguridad, etc.
1.1 CÁLCULO CÁLCULO MECÁNI MECÁNICO CO DE CONDUCTOR CONDUCTORES ES 1. 1.1. 1.11
CARA CARACT CTER ERÍS ÍSTI TICA CAS S DEL DEL COND CONDUC UCT TOR
1. 1.1. 1.22
aterial ! $ección %mm&' Diámetro e*terior %mm' N-mero de hilos Peso %g/m' ódulo de de el elasticidad %N %N/mm&' Coef. Dilatación a 0)2C %+/2C' Carga de 5otura %N'
C""P# ! () ! +).) ( ! 01) ! 0).(+ ! 0,3) E4) ! +.67
HIPÓT IPÓTE ESIS SIS DE CÁLCUL CULO 8as hipótesis de estado para los cálculos mecánicos del conductor se definen sobre la base de los factores metereológicos! 4 4 4
9elocidad de del 9i 9iento :emperatura ;ielo
$obre la base de la zonificación del territorio del Per- < las cargas definidas por le Código Nacional de Electricidad, se considera las siguientes hipótesis!
HIPÓTESIS I! %De :emplado Normal' ! 0) 2C :emperatura ! ) 9elocidad del viento ! +6 = de la Carga de 5otura. Esfuerzo ED$ #nicial HIPÓTESIS II! %De Esfue Esfuerzo rzo á*im á*imo o "dmi "dmisib sible' le' ! +0 2C :emperatura m>nima ! ( m/hr 9elocidad del viento ! 3 Coeficiente de $eguridad iro á*i á*imo mo ?ina ?inall ! 1) = de la Carg Carga a de 5otu 5otura ra :iro HIPÓTESIS III! %De á*ima ?lecha' eratur ura a má* má*ima ! ) 2C :emperat ! ) 9elocidad del viento
:iro á*imo ?inal
!
1) = de la Carga de 5otura
Para esta hipótesis la :emperatura á*ima del "mbiente considerada es de 06 2C, considerando el fenómeno C5EEP %+) 2C' obtenemos 36 2C, para efecto de calculo se esta considerando 1)2C. ientras no se establezca una metodolog>a para el tratamiento del fenómeno C5EEP, se considerará una temperatura e@uivalente de +)2C, por tanto, en la localización de estructuras se tendrá en cuenta este incremento de temperatura. 8a fórmula seg-n el Atodo TRUXA para el cambio de estado del conductor es la siguiente! 2 E Wrf * d 2 E d * Wri of E tf ti oi of 2 24 * S 2 24 S * oi 2
Donde! oi ! Esfuerzo espec>fico inicial %g/mm&' of ! Esfuerzo espec>fico final %g/mm&' E ! ódulo de elasticidad %g/mm&' ! Coeficiente de dilatación lineal %2C4+' d ! 8ongitud del 9ano %m' Bri ! Peso total del conductor en el estado inicial %g/m' Brf ! Peso total del conductor en el estado final %g/m' $ ! $ección del conductor %mm&' ti ! :emperatura en el estado inicial %2C' tf ! :emperatura en el estado final %2C'
PESO TOTAL DEL CONDUCTOR EN LA HIPÓTESIS II (Wr2) Wr 2
Wc 2 Fvc 2
Pv F 9 0 ?vc Pv * c * +)43 Donde! Bc ! ?vc ! c ! ! Pv ! 9 !
Peso del conductor %g/m' ?uerza del viento sobre el conductor %g/m&' Diámetro e*terior del conductor %mm' Coeficiente para superficies cil>ndricas ),))10 Presión medida al viento %g/m&' 9elocidad del viento % m/h'
" partir de las caracter>sticas mecánica del conductor de aluminio C""P#, hacemos la siguiente tabla!
TABLA N° 2 Sección
Øc
Pv
Wc
Fvc
Wr2
mm²
mm
Kg/mm²
Kg/m
Kg/m
Kg/m
70
9.12
26.88
0.24
0.245
0.343
E = 6201 Kg/mm² G D 2.30 E-05 1/° C
1.1.3
CÁLCULO DE ESUER!OS El esfuerzo del conductor de aluminio forrado será en todos los casos, de ,33 N/mm0, apro*imadamente +6= del esfuerzo de rotura del conductor. El esfuerzo má*imo del conductor no superará ++.+7 N/mm0. Cuando, debido a la presencia de hielo, los esfuerzos en el conductor sobrepasaran lo má*imo establecido, el consultor podrá adoptar un esfuerzo ED$ menor a ,33 N/mm 0. ESUER!O ADMISI"LE EN LA HIPÓTESIS II ;ipótesis de partida para iniciar el cálculo mecánico, se considerará en este caso!
2
Tr
S
Donde! :r ! C.$.
%g/mm0'
Esfuerzo de rotura del conductor ! Coeficiente de $eguridad
3).0 g/mm0 3
5eemplazando datos se obtiene!
2 # 1$.$% &'2 Este valor de 0 es inferior al má*imo admisible establecido por C.N.E., es decir ++.+7)g/mm0 para conductores de "luminio CÁLCULO DE LA LECHA DE LOS CONDUCTORES f
Wri * d 2 8 * S * oi
Donde! Br ! d ! $ ! oi !
%m'
Peso resultante del conductor %g/m' 9ano %m' $ección del conductor %mm0' Esfuerzo en la ;ipótesis considerada %g/mm0'
1.2 CÁLCULO MECÁNICO DE POSTES De manera general se analiza los factores preponderantes @ue influtica, es decir, la HIPÓTESIS II. ALTURA DE POSTES 4 Distancia de la punta del poste al -ltimo conductor +.() m. 4 ?lecha má*ima del conductor 0.7) m. 4 "ltura m>nima en cruce de caminos, callea H.) m. 4 "ltura de empotramiento de poste +.) m.
ALTURA MINIMA DEL POSTE # "ASES DE CÁLCULO DE SOPORTES 4 Distancia de fuerza total aplicada en la cima del poste!
13.$$ . ).+) m.
4
9elocidad del viento %v'
!
( m/h.
4 Presión debido al viento %Pv'
!
0H,66 g/m0
4 9ano %d'
!
4 $ección del conductor %$'
variable %m' !
4 Peso del conductor %Bc'
!
() mm0
),01 g/m
4 Diámetro del conductor % c'
!
4 "ltura de empotramiento %t+'
!
+). mm
+.) m
4 Esfuerzo de rotura del conductor ! 10 g/mm0 Previamente en la parte correspondiente al cálculo mecánico de conductores de la 5ed Primaria debe haberse definido el esfuerzo má*imo, @ue en este caso se ha determinado como! Ima* I+ 1* &'+
DIA,RAMAS DE DISTRI"UCIÓN DE UER!AS
Ft
Fp
Ft Ft
++.1) ++.,) +).1) 7.1)
KLK
Fvp
J
t+D+.,)
Fig. N° 1
Fvc 2
Cos
2 T max
2 T max Sen
Ft
2
T max
Fvc Cos 2 2
Fig. N° 2
1.2.1
r/0 4567 879r :786; : de
db dp xt 1 db Hvp t 1 dp de 2
Fvp Pv Hvp
Donde! Pv ! ;vp ! dp ! db ! de ! t+ !
1.2.2
Presión del viento sobre conductor 06,66 g/m& "ltura del poste e*puesta al viento %++,) m' Diámetro del poste en la punta %mm' Diámetro del poste en la base %mm' Diámetro del poste en el empotramiento %mm' "ltura de empotramiento %+,) m'
A6r0 0:4c0c4<5 :; ! h 2 dp de Z 3 dp de
1.2.3 1.2.*
M7567 4567 879r :786; M: Mvp Fvp Z %g4m' r/0 c75c67r; Tc ; 879r :786 Tc 2 * TMax * Sen ( ) 2
Kg
Donde! :a* ! !
1.2.=
:iro má*imo del conductor. Mngulo de l>nea.
r/0 4567 879r c75c67r; c
F vc a
1000
P v Cos
2
kg
Donde! a
! ! Pv ! !
1.2.%
9ano promedio %m'. Diámetro e*terior del conductor %mm'. Presión del viento sobre el conductor %g/m 0' Mngulo de l>nea.
r/0 560 >?40 c75c67r 5 :567 0:4c0c4<5; c FcT C
F VC
g
Fc 2 xT Max x Sen
1.2.@
2
a x
x P v Cos 2 Kg 1000
M7567 5 :786 947 0 c75c67r; Mc: M CP Fc ( hC 1 hC 2 hC 3 )
g4m
Donde! ?c hc+ hc0 hc3
1.2.
! ! ! !
?uerza neta má*ima del conductor %g' "ltura de la fase más alta %m' "ltura de la fase media %m' "ltura de la fase más baa %m'
M7567 r86056 947 0 4567 B 64r7 MT76 M Tot M VP M CP
1.2.
c75c67r8;
g4m
r/0 6760 0:4c00 0 $.1$ 0 :560 :786; : Fp
M Tot
Hvp 0.10
g
Donde! :ot ! ;vp
omento resultante %g 4 m'. ! 8ongitud del poste e*puesta al viento %m'.
1.3 CÁLCULO MECÁNICO DE RETENIDAS Como el poste de fin de l>nea no resiste la carga de trabao en la punta, se ha tomado en cuenta @ue el conductor de la retenida será de Cable de acero de alta resistencia 3/6O con una carga de rotura de 3).7+N. 8a retenida deberá soportar la carga m>nima ocasionada por el tiro longitudinal de los conductores < sin e*ceder al ) = de su carga de rotura %C$ 0', esto para postes terminales < de ángulo o al 6)= para postes de anclae. 8a retenida anclará a una separación promedio de m. %má*imo Hm < m>nimo 1 m' < a un ángulo del poste superior a 0)2.
Tr Sen
Fp
;eD++.1) hD++.,)
;rD++.0)
Tr
t+D+.,)
1.3.1
C0r0c6r864c0 c09 R6540 aterial ! Cable de acero de alta resistencia NQ hilos ! ( Diámetro ! +) mm %3/6' : ! Carga de rotura 3).7+N C.$. ! Coeficiente de seguridad %0,)'
1.3.2
C0r'0 >?40 6r0907 0:4c00 5 0 :560 :786; : ?p C.5*C.$. g Donde! C.5! C.$!
1.3.3
Carga de rotura del poste %g' Coeficiente de seguridad %0,)'
R6540 84: El momento producido por ?p < la componente longitudinal de la retenida %:r$en ' en la sección de empotramiento será!
M 0 Tr
Sen Hr
Tr
Fp He
Fp He Sen Hr
Donde! :r ! :iro má*imo de la retenida %g' R ! "ngulo de la retenida con la vertical %3(Q' ;r ! "ltura de aplicación de la retenida %m' ;e ! "ltura e@uivalente %m' ?p ! ?uerza aplicada en la punta del poste %g' Coeficiente de $eguridad, C.$. C .S .
T
Kg Tr .
Donde se debe cumplir @ue! C.S. F 2
1.* CÁLCULO DE CIMENTACIÓN Fp
h
de
t+
t
db b
a
Fig. N° 4
$egun el mAtodo GALENCI! Condición de e@uilibrio
M7567 Ac6056 ( M0 ) M7567 R848656 ( Mr ) F P h t
P
4 P a Cbt 2 3b
3
Donde! P ! Cargas verticales totales %g' C ! Coeficiente definido por la densidad del terreno < el ángulo de talud %0))))g/m3'. h ! "ltura libre del poste ++. m ! Presión admisible del terreno 0.) g/cm& %:ierra media' a ! "ncho del macizo +.) m b ! 8argo del macizo +.) m t+ ! Profundidad enterrada del poste +. m t ! Profundidad del macizo +.H m pe ! Peso espec>fico del concreto 00)) g/m3 ?P ! ?uerza @ue admite la punta del poste %g' de ! Diámetro de empotramiento %m' db ! Diámetro en la base %m'
$e tiene @ue! P"C#JL
% 9ol"C#JL 4 9ol:5LNCL4CLN#CL 'F pe
%g'
F pe
P MACZ! a b t t 1 de 2 db 2 de db 12
0) POSTE DE C.A.C. 133$$&' P PPL$:E S PETU#PL S P"C#JL %g' ?P db de PPL$:E PETU#PL
#
3)) g 3( mm 3+ mm +)) g +)) g
5eemplazando se obtiene los siguientes resultados! P MACIZO = P = Ma = Mr =
3375.58 4975.58 3930 11653.62
$e cumple @ue!
Kg Kg Kg-m Kg-m
Mr M0
9) POSTE DE C.A.C. 13*$$&' P PPL$:E S PETU#PL S P"C#JL %g' ?P db de PPL$:E PETU#PL
#
1)) g 3( mm 3+ mm +H)) g +)) g
5eemplazando se obtiene los siguientes resultados! P MACIZO = P = Ma = Mr =
3375.58 5075.58 3930 11676.82
$e cumple @ue!
Kg Kg Kg-m Kg-m
Mr M0
%g'
1.= CÁLCULO DEL "LOJUE DE ANCLAKE Caracter>sticas del terreno < del blo@ue de anclae! 4 Vlo@ue de anclae %concreto' ! ).) * ).) * ).0) m 4 9arilla de anclae ! ?oWo de /6 4 á*imo tiro de retenida ! 3+0 g 4 #nclinación de la retenida %' ! 3(Q 4 :ipo de terreno ! :ierra de facil trabao medio 4 Mngulo de deslizamiento del terreno %' ! 162 4 Densidad del terreno %!' ! 0))) g/m3
C
h
V
G75 64rr0 6r75c7-:4r>4 8r> V
h 3
" "
" "2C
2C
2
2
2
. "
2
#
De donde! C
h Tg
G75 6rr57 :0r0 87:7r60r 64r7 >?47 0 r6540 T V r P e
Donde! :r ! :iro má*imo de la retenida Pe ! Peso especifico del terreno 5eemplazando valores se tiene los siguientes resultados!
9 3.0 m3 h +.() m
8a longitud de la varilla de anclae, considerando la inclinación de la retenida resulta! #
h Sen
8 +.7) m
D45847504567 0 0r40 8a longitud de la varilla es la adición de!
8ongitud de varilla %8' 8ongitud sobre terreno
+.7) m ).0) m
8ongitud total 0.+) m. 8ongitud Normalizada!
L # 2.*$
