57085598-Fundamentos-de-Lineas-de-Transmision.docx

FUNDAMENTOS PARA LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

Carlos V. Chávez Q. Mara V. Pere!ra C. "!l#er M$%&ez '$()or Torres Torres

Capítulo I

Rutas para Líneas de Transmisión

“Los ojos ven y los oídos oyen, la mente piensa” Harry Houdini

Cap. I. Ruta para Líneas de Transmisión.

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Introducción El proceso de diseño de una línea de transmisión implica una gran cantidad de cálculos, cálculos, a partir de la información información de entrada, entrada, para verificar verificar el diseño según según crit criter erio ioss esta establ blec ecid idos os,, que que cons consis iste ten n en comb combin inac acio ione ness de cond condic icio ione ness ambientales por donde va a cruzar la línea, con estados de las estructuras y de los conductores que representan las deformaciones a lo largo de su vida útil . La información incluye el levantamiento topográfico con sus obstáculos y accidentes, libramientos reglamentarios que se deben respetar, parámetros de los cables, tipos y tamaños de las estructuras y los criterios de diseño. Los criterios constituyen los ees fundamentales a partir de los cuales el deci decisor sor ust ustifific ica, a, trans transfo form rma a y argum argumen enta ta sus pref prefere erenc ncia ias, s, su sele selecc cció ión n es sumamente importante en cualquier proceso de toma de decisiones, ya que un planteamiento inadecuado puede llevar a resultados no satisfactorios o invalidar el proceso. En el presente informe informe mostraremos mostraremos algunas algunas de las consideraciones consideraciones que deben ser tomadas tomadas en cuenta cuenta al momento momento de evaluar y decidir decidir acerca acerca de la ruta para una línea de transmisión, la cual pasa por largo proceso de estudio que incumbe a diferentes áreas del conocimiento y de las cuales el !ngeniero debe estar al tanto para poder seleccionar de forma adecuada la meor ruta.

Cap. IV. Soportes y Catenaria del Conductor.

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EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS "l llegar al punto de la evaluación de las alternativas lógicamente se #an cumplido una serie de pasos previos a este análisis que será el definitivo para la toma de la decisión final. El proceso de estudio de ruta se puede presentar en el siguiente diagrama de bloques$

Estudio de Ruta

%ig. & 'iagrama en (loques Estudio de )uta


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Las diferentes alternativas, previamente identificadas son evaluadas desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo para evaluar el impacto económico, t*cnico y ambiental de cada unas de las alternativas de las consideradas. En consecuencia, los diferentes parámetros deberán ser definidos por cada uno de los criterios anteriores que enmarcan el proceso de la toma de selección.

Criterios para selección de ruta: +ara la definición de los criterios, se propone establecer una erarquía de obetivos, lo cual consiste en especificar los obetivos fundamentales de alto nivel que el decisor pretende alcanzar y los obetivos más concretos y detallados de bao nivel, cuidando no caer en la ecesiva proliferación de erarquías en sentido #orizontal y vertical. " cada nivel de la erarquía de obetivos se puede asociar un atributo, que cuantifica el grado de cumplimiento del obetivo correspondiente, de manera que cada atributo cumpla con las siguientes propiedades$ •

-ompre#ensibilidad$ el valor del atributo #a de ser adecuado para epresar o medir el grado de cumplimiento del obetivo asociado.

•

edibilidad$ el atributo es medible cuando es posible asociar a los distintos niveles una escala conocida. La elección del atributo adecuado para cuantificar el obetivo asociado será

tanto más fácil, cuanto más claro y meor definido est* este obetivo. uc#as veces, el atributo se puede medir mediante una escala obetiva/ es decir, una escala conocida y comúnmente aceptada, de forma que sus diferentes niveles se pueden medir, sin embargo algunas veces #ay atributos que no se pueden medir o evaluar mediante este tipo de escalas y #ay que construir una escala subetiva/ en este caso el decisor se ve obligado a realizar una valoración cualitativa del atributo


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y posteriormente construir una escala subetiva para esa valoración, para sortear esta dificultad, es posible utilizar tambi*n, atributos indirectos o aproimativos. 0n atributo indirecto es aquel que reflea el grado en el cual un obetivo asociado se alcanza midiendo indirectamente el logro del obetivo. La construcción de los criterios para erarquizar los obetivos, depende de la unidad de decisión, del tipo de problema y del entorno, lo que #ace que la erarquía de obetivos no sea única. Eisten muc#os factores que limitan la obetividad en la selección de los obetivos y de los atributos que los cuantifican, principalmente durante la construcción de la erarquía de obetivos, en la selección de los atributos y en la forma de cuantificar y asignar escalas. Es necesario que todos los actores que intervienen en el proceso de toma de decisiones reúnan las siguientes características para que sea más fácil lograr el consenso$ &. -onocer con profundidad el problema y por tanto ser capaces de generar los criterios más adecuados. 1. 2ener entera libertad de opinar y colaborar en la generación de criterios. 3. Entender y aceptar la erarquía de obetivos y los atributos asociados una vez que se #aya analizado por todos los actores y alcanzado un consenso. 4.

El m*todo de evaluación de las distintas alternativas respecto a cada criterio, debe ser entendido y aceptado por todos los actores implicados en el problema y liberado de elementos asociados a valores subetivos.

5.

2ener en cuenta la calidad de los datos utilizados en la generación de los criterios, analizando los elementos de imprecisión, incertidumbre o inadecuada determinación de los mismos .


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Criterio económico Es uno de los más importantes a tomar en cuenta sobre todo en los países no avanzados en donde este criterio prácticamente prevalece sobre los demás, debido a que determina el posible valor monetario que puede llegar a invertirse para la llevar a cabo un proyecto de esta magnitud, pero sin embargo en países desarrollados y con políticas claras sobre los estudios necesarios para llevar a cabo estos proyectos legislan y eercen control mediante el Estado para prevenir que este criterio este por encima de los demás. ediante este criterio se toma en cuenta el gasto por 4ilometro de línea, para los diferentes parámetros de evaluación que se consideran a continuación$ •

-osto de estructuras.

•

-osto de fundaciones.

•

-osto del conductor, cable de guarda, aisladores, #erraes y accesorios.

•

Estimación de requisitos de acceso y casta para la construcción de la línea.

•

Evaluación del uso de t*cnicas especiales para la construcción y equipos 5#elicópteros, ve#ículos de doble tracción, requisitos especiales para la construcción de fundaciones, etc.6 -ostos involucrados

•

-osto de deforestación tanto en el derec#o de paso de línea como en la construcción de nuevas vías de acceso.

•

-osto de la tierra y bienec#urias en el área del derec#o de paso de la línea.

•

-osto de las p*rdidas de potencia y energía.


Pág. #

Criterio Tcnico o de E!aluación de In"eniería ediante este criterio se consideran aquellos que afectan el impacto de ingeniería y construcción del proyecto de la línea. El más importante para el !ngeniero El*ctrico ya que en el va emplear todos los conocimientos por *l adquirido a trav*s de sus estudios y de su eperiencia profesional, debido a que aquí se analizaran y diseñaran los elementos de la ruta, torres, conductores, aisladores, entre otros. Los parámetros a considerar en este criterio son los siguientes$ •

El vano promedio en los segmentos de la línea. 7anos largos requeridos por la configuración del terreno.

•

"ltura promedio se las estructuras a utilizar. Estructuras de altura especial requeridas, debido a cruces de obstáculos físicos incluyendo líneas de transmisión eistente, además de problemas de montae y corte de servicios.

•

2ipos de suelos, en general$ rocosos, normales, arenosos, arcillosos, cenagosos, etc.

•

+aralelismo con instalaciones eistentes, tales como línea de transmisión, líneas de distribución, caminos, carreteras, vías f*rreas, oleoductos, etc.

•

+osibilidades de erosión y corrosión en los sitios de ubicación de estructuras y evaluación de los requisitos de los m*todos requeridos para minimizar o eliminar los riesgos para la línea.

•

-ondiciones especiales de cruces tales como ríos, lagunas, lagos grandes ci*nagas, etc.

•

2ipos de vegetación a ser cortada y requerimientos especiales para la deforestación.

•

+otencial de movimientos sísmicos.


Pág. $

•

-ondiciones críticas en laderas de montaña.

•

-ondiciones

climáticas$

7elocidad

de

viento,

temperatura,

nivel

isocera*nico. •

)iesgos de retardo en la construcción.

•

-ondiciones del terreno inundaciones, inestabilidad.

•

8eguridad de la línea, vandalismo, sabotae.

•

)equerimientos de vías de acceso para la construcción, operación y mantenimiento de la línea de transmisión. Esto incluye el uso de vías eistentes y derec#os de paso de otras

•

Líneas, construcción de nuevas vías de acceso, remoción de rocas y vegetación requerida y cualquier otro aspecto desde el punto de vista de ingeniería relacionado con los accesos a la línea. 9

•

Evaluación de cruces de terrenos cultivables. +roblemas con la quema, fumigación, etc.

•

2ipos de contaminación eistente. :iveles a considerar 5ligero, moderado, severo, etc.6

•

!nterferencia electromagn*tica.

•

)ayos.

•

8istema de !nformación ;eográfica 58!; o ;!86

•

Estudios de fallas.

•

-ualquier otra condición especial que pueda afectar la línea.


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Criterio de E!aluación Am#iental "ctualmente es uno de los estudios o criterios que más *nfasis requiere, debido a la amplitud que puede contener. ediante este criterio se evalúa el impacto que pueda tener la presencia de la línea sobre el medio ambiente. Los factores involucrados en este criterio pueden resumirse como ecológicos, ambientales, est*ticos y sociales. +rincipalmente se consideran los siguientes parámetros$

Ecoló"icos: •

2ipo de vegetación o cultivo cruzado por la línea. (osques, prados, sabanas, terrenos no productivos.

•

•

'eforestación y reforestación.

•

Especies raras o en peligro de etinción.

•

-reación de nuevos ecosistemas.

•

8uelos formación geológicas tipos de suelos, estabilidad de los suelos, topografías, erosión potencial del suelo. Etc.

Am#ientales: •

8istemas de comunicaciones eistentes o propuestas. )adio, 27, y torres de microondas.

•

8istemas de transmisión eistente o propuesta. líneas a*reas de alta tensión de "-, '- y sistemas subterráneos de transmisión.

•

-ircuitos el*ctricos eistentes, de ferrocarriles y telefónicos.

•

0so actual de la tierra. "grícola, mineros, residenciales, etc.

•

=leoductos y gasoductos eistentes o propuestos.

•

=rdenamientos al ruido audible


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•

=rdenanzas sobre niveles de ozono.

•

Legislación sobre zonas protegidas.

•

ateriales peligrosos.

•

-ampos el*ctricos y magn*ticos.

Esttico •

7isuales$ tipo y etensión de parques, áreas recreacionales, vistas panorámicas, carreteras,

autopistas,

sitios #istóricos, monumentos

naturales, reservas arqueológicas etc. •

Sociales •

0so de tierra eistentes o propuesto$ comercial, residencial, industrial, recreacional, agrícola, instituciones publicas, ordenanzas de zonificación, etc.

•

+oblación estimada.

•

-recimiento industrial estimado.

•

'atos económicos del área.

•

Estilo de vida actual del área.


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Cuanti$icación Del Impacto De#ido A Los Di$erentas %ar&metros Los diferentes parámetros, definidos para cada uno de los criterios son evaluados de acuerdo a costos unitarios de referencia, de estructuras, fundaciones, aisladores, conductor, etc. -omo en el caso del criterio económico mientras en el caso del criterio de ingeniería y el ambiental los parámetros deberán ser penalizados de acuerdo a cierta escala num*rica que puede ir desde >&? 5mayor ventaa6 a @&? 5mayor desventaa6 para poder ser cuantificado su impacto, el cual puede ser realizado sobre una base lineal 5por A6 o una base puntual 5+or unidad.6

SELECCIÓN 'INAL DE LA RUTA An&lisis Cuantitati!o Las diferentes alternativas de ruta serán comparadas y ordenas en base a la evaluación llevada a cabo antes. Los valores individuales para cada parámetro de comparación involucrado, deberán ser revisados para determinar que factores, para cada una de las alternativas de ruta son muy baos o muy altos en comparación con la alternativas restantes. Esta revisión evitara que debido a la sobrevaloración de cualquiera de los parámetros, se determine erróneamente la alternativa óptima para la ruta de la línea. Esta metodología propuesta requiere la combinación de B-, B!, B" en una manera lógica para permitir la evaluación de cada una de las alternativas de ruta, utilizando como base los índices combinados. +ara obtener esta evaluación compuesta de índices, en nuestro estudio, como primer paso se calcula el Cbeneficio ambientalD de cada alternativa de ruta. El beneficio ambiental 5(6 es el reciproco del ndice "mbiental. Este concepto nos muestra que una ruta con un alto ndice "mbiental 5B"6 tiene un alto impacto en el medio ambiente y por lo tanto tiene un bao beneficio para el área. 0sando la


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relación$ ( F &GB", la cantidad 5(6 se calcula y tabula para cada una de las alternativas. -onsiderando que cuando B" es máimo ( es mínimo y viceversa se establece un orden de meor o peor alternativa en base al beneficio ambiental 5(6. El segundo paso es calcular la razón, -osto (eneficio 5-(6 teniendo la relación -( F B-G(. +ara cada alternativa cuando B- el máimo y ( es mínimo, -( es máimo y viceversa.

Esta relación provee una base adicional para

establecer un orden y comparación. -omo paso final se combina la razón -osto (eneficio 5-(6 con el índice de !ngeniería 5B!6 para obtener el ndice -ompuesto -! F - 5B!6 para cada una de las alternativas. -uando -( es máimo y B! es máimo, -! es máimo y viceversa. -on esto obtenemos una base final para comparación y ordenamiento en base al ndice -ompuesto 5-!6. Es obvio que -! F 5B-6 5B"6 5B!6 puede #aber sido calculado directamente. 8in embargo, los cálculos intermedios de ( y -( permiten una base adicional para una comparación detallada de las alternativas de ruta. 0tilizando el computador estos resultados 5B-, B!, B", (, -(6, se obtendrían directamente en los mapas tal como se muestra en la figura -ada una de las alternativas de ruta es ordenada de uno 5&6 a treinta y cuatro 53H6 basados en cada una de las seis cantidad tabuladas. Los valores mínimos de B-, B!, B", -( y -! son asignados con los valores de orden más bao y secuencialmente los valores mayores se corresponderán con los máimos valores de orden.

An&lisis cuantitati!o de Impacto Am#iental +or medio de la Lógica 'ifusa se plantean nuevas evaluaciones de !mpacto "mbiental que puedes ser Simplificada o Detallada según se omitan o no las fases, las cuales podemos ver en el siguiente diagrama$


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%ig. 1 Estructura general de una Evaluación de Impacto Ambiental, modificada de Duarte (2000)

En la fase de Valoración uantitativa, la información obtenida en la Valoración ualitativa se complementa con estudios t*cnicos más detallados/

estos estudios deben permitir #acer una predicción num*rica de cada uno de los impactos individuales 5a diferencia de la predicción lingIística empleada en la fase previa6, que luego deberá agruparse para obtener una predicción num*rica del impacto total.

An&lisis Cualitati!o Las rutas alternativas de la línea en su orden, deberán ser comparadas para determinar la eistencia de deficiencias no determinadas previamente en la rutas. 'eberá realizarse una inspección final terrestre, y área en caso de ser


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necesario, en las alternativas de ruta que se consideren las meores es conveniente que esta inspección sea #ec#a por los mismos ingenieros que #icieron la evaluación inicial de los segmentos de línea.

El estudio del impacto ambiental con respecto a la etapa de Valoración ualitativa busca obtener una estimación de los posibles efectos que recibirá el

medio ambiente, mediante una descripción lingIística de las propiedades de tales efectos. 2al como se eplicará en los siguientes apartados, los epertos deben catalogar ciertas variables con etiquetas tales como !"a#a$ o !%edia$ y a partir de esa información se obtiene un conocimiento cualitativo del impacto. La metodología puede resumirse en los siguientes pasos, que se detallan a continuación$ •

'escribir

el

medioambiente

como

un

conunto

de

factores

medioambientales. •

'escribir la actividad que se evalúa como un conunto de acciones.

•

!dentificar los impactos que cada acción tiene sobre cada factor medioambiental .

• •

-aracterizar cada impacto mediante la estimación de su Importancia. "nalizar la importancia global de la actividad sobre el medio, utilizando para ello las importancias individuales de cada impacto.

Matriz de Importancia

0na vez determinados los factores y las acciones se procede a identificar los Impactos que estas últimas tienen sobre los primeros. Los epertos del equipo interdisciplinar deben determinar la Importancia de cada efecto, siguiendo la metodología que quedará consignada en la %atri& de Importancia del proyecto, y


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cuya estructura se muestra en la Ta#la (. Las filas corresponden a los factores y las columnas corresponden a las Acciones. En la celda i# de la atriz se consigna la Importancia Ii# del impacto que la acción A# tiene sobre el factor 'i 5que tiene i 0nidades de !mportancia6. La fila y la columna marcadas como otales se emplean para agregar la información correspondiente a una determinada acción o factor respectivamente.

2abla :J & atriz !mportancia

-ada !mpacto podrá clasificarse de acuerdo a su importancia ! como$ •

Irrelevante o ompatible* ? K !  1M

•

%oderado $ 1M K ! K M?

•

Severo $ M? K ! K NM

•

r+tico $ NM K !

:ótese que aunque se pretende que la importancia sea una medida cualitativa, en realidad se calcula cuantitativamente, asignando para ello números


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enteros a cada una de las etiquetas recogidas en la Ta#la ). La descripción cualitativa de la metodología crisp en realidad es una descripción cuantitativa basada en números enteros.

2abla :J 1 Etiquetas y valor cuantitativo. Lógica 'ifusa

0na vez calculada la !mportancia de cada uno de los !mpactos, y consignados estos valores en la atriz de !mportancia, se procede al análisis del proyecto en su conunto/ para ello se efectúa, como paso preliminar, una depuración de la matriz, en la que se eliminan aquellos impactos $


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!rrelevantes, es decir aquellos cuya importancia está por debao de un cierto valor umbral. Oue se presentan sobre factores intangibles para los que no se dispone de un indicador adecuado. La metodología crisp especifica que estos efectos deben contemplarse en forma separada, pero pese a ello no se aclara en qu* forma debe #acerse/ estos efectos no se incluyen en la matriz depurada porque la metodología crisp no tiene #erramientas adecuadas para su análisis. Etremadamente severos, y que merecen un tratamiento específico. ;eneralmente se adoptan alternativas de proyecto en donde no se presenten estos casos, por esta razón al eliminarlos no se está sesgando el análisis cualitativo global. El paso siguiente es la valoración cualitativa del Impacto Ambiental otal , que se obtiene mediante un análisis num*rico de la atriz de !mportancia depurada consistente de sumas, y sumas ponderadas por 0!+ de las importancias. Las sumas se realizan por filas y por columnas. :uevamente se observa que la valoración cualitativa de la metodología crisp consiste en un tratamiento cuantitativo basado en números enteros. La suma ponderada por columnas permitirá identificar las acciones más agresivas 5valores altos negativos6, las poco agresivas 5valores baos negativos6 y las beneficiosas 5valores positivos6. Las sumas ponderadas por filas permitirán identificar los factores más afectados por el proyecto. "l comparar los resultados que se obtienen en situaciones diferentes, podrá #acerse una valoración cualitativa de las distintas alternativas de proyecto. Evaluación Multi-criterio de Alternativas


Pág. &$

Es importante que todo proyecto tenga distintas alternativas de eecución, como por eemplo distintos trazados de una carretera o diferentes m*todos de obtención de un producto, etc.. El proceso de elección de la meor alternativa estaría condicionado por el conunto de metas y obetivos fiados en el proyecto 5criterios de selección6. El proceso multi@criterio de evaluación de alternativas comprende las siguientes fases$

•

Selección de riterios respecto a los cuales se valorarán las alternativas.

Estos criterios pueden ser de carácter económico 5-oste de eecución, -oste edidas -orrectoras, )entabilidad Económica6, sociales, eficiencia ambiental 5!mportancia del !mpacto, agnitudes de los efectos6, y cualquier información del estudio de impacto que resulte útil. •

Valoración de las Alternativas , de acuerdo con cada uno de los criterios

establecidos, se obtiene esta información ya sea de los distintos estudios o bien de información contenida en la propia. • Asignación de esos .

'eterminar la importancia relativa de cada criterio de

selección en el proceso de elección de la meor o meores alternativas de eecución del proyecto. •

Determinación del %todo de Decisión . Escoger el m*todo entre el conunto

de m*todos multi@criterio disponibles. •

-btención de ar.metros. 'eterminación según el m*todo, de los

parámetros necesarios para su aplicación como por eemplo, el umbral de concordancias, funciones de preferencia por cada criterio, etc. Estos parámetros deben ser proporcionados por el que tomará la decisión. •

-btención de la Información . 0na vez aplicado el m*todo de decisión multi@

criterio, se obtendrá la meor, las meores o una ordenación del conunto de alternativas de eecución.


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•

roceso de Estudio / An.lisis . El decisor analizar la ayuda que proporciona

los m*todos de decisión, y puede elegir entre$ o

Escoger que una alternativa determinada.

o

odificar los parámetros y pesos, para obtener más ayuda al problema de decisión.

o

odificar los criterios de selección.

o

Escoger otro m*todo de decisión multi@criterio.

o

Empezar por completo determinando los criterios de selección.

El proceso de 2oma de 'ecisión comienza con la creación o importación del conunto de variables que serán asociadas a cada criterio de decisión, lo que nos permite valorar distintos criterios a trav*s de una misma variable. 8e pasa enseguida a la estructura de la matriz de decisión. +ara ello se definen el conunto de alternativas y criterios de selección eactamente de la misma forma en que se definió la estructura de la matriz de importancia 5"cciones del proyecto y %actores ambientales6. 'espu*s de crear la estructura, se llenan los campos de la matriz de decisión. 0na vez llenas todas las celdas de la matriz de decisión y evaluada la misma esta nos dará la valoración final concerniente al proceso de selección y evaluación de la ruta optima para sistema de Líneas de 2ransmisión estudiado.


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Capítulo II Conductores Utili*ados En Líneas de Transmisión

“Cualquier nuevo avance científico ha salido de una nueva audacia de la imaginación”

John Dewey

+u son conductores


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8e aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad. 0n cond conduc ucto torr el*c el*ctr tric ico o está está form formad ado o prim primer eram amen ente te por por el cond conduc ucto tor r propiamente tal, usualmente de cobre. Este puede ser alambre, es decir, una sola #ebra o un cable formado por varias #ebras o alambres retorcidos entre sí. Los materiales materiales más utilizados utilizados en la fabricación fabricación de conductores conductores el*ctricos son el cobre y el aluminio. "unque ambos metales tienen una conductividad conduc tividad el*ctrica ecelente, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de conductores por sus notables ventaas mecánicas y el*ctricas. El uso de uno y otro materi erial como omo con conductor, or, depe epende nderá de sus características el*ctricas 5capacidad para transportar la electricidad6, mecánicas 5 resistencia al desgaste, maleabilidad6, del uso específico que se le quiera dar y del costo. Esta Estass cara caract cter erís ístitica cass llev llevan an a pref prefer erir ir al cobr cobre e en la elab elabor orac ació ión n de conductores el*ctricos. El tipo de cobre que se utiliza en la fabricación de conductores es el cobre electrolítico de alta pureza, PP,PPQ. 'ependiendo 'ependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se presenta presenta en los siguientes grados de dureza o temple$ duro, semi duro y blando o recocido.

Conductores Utili*ados en LT R Los conductores en las líneas de transmisión son del tipo multifilar y constan de una serie de alambres conductores trenzados en forma #elicoidal. R La intención intención de que un conductor conductor en las líneas de transmisión, transmisión, sean de tipo trenzados y no un conductor único sólido, es el #ec#o de agregar fleibilidad mecánica al conductor, proveyendo propiedades de resistencia mecánica.


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Conductores Utili*ados en LT R Los conductores trenzados, trenzados, poseen alambres alambres cilíndricos cilíndricos,, que son trenzados trenzados en forma #elicoidal conformando capas. R En general un conductor de SnS capas, de alambres, que posea un centro de conductor único, puede ser determinado el número de alambres por medio de la ecuación$ Talambres F 3n1 U 3n >& T alambres F 35n1 U n 61>& Los conductores trenzados, poseen alambres cilíndricos, que son trenzados en forma #elicoidal conformando capas. R En general un conductor de SnS capas, de alambres, que posea un centro de conductor único, puede ser determinado el número de alambres por medio de la ecuación$

Talambres F 3n1 U 3n >& T alambres F 35n1 U n 61>&

R 0n conductor de SnS capas, de alambres, $ Talambres F 3n1 U 3n >& T alambres F 35n1 U n 61>& R +ara un conductor de tipo multifilar, de conductor central único, posee una relación de alambres según el número de capas es$ N, &P, 3N, V&, P&, &1N,... etc.


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R Los conductores multifilares, pueden ser del tipo dilatado, cuando entre las capas capas de conduct conductores ores se incluy incluye e papel, papel, con la intensi intensión ón de aument aumentar ar el radio radio aparente de un conductor, sin aumentar la cantidad total de material co nductor.

R ""-$ -onductor de "luminio 5"ll "luminium -onductor6. Los conductores de aluminio Estandar &3M?, son clasificados en$ W -lase ""$ ""$ +ara conductores desnudos usados en líneas, W -lase "$ como conductores #a ser recubiertos por materiales resistentes a la #umedad, o para líneas de muy alta fleibilidad, W -lase ($ para conductores #a ser aislados con varios materiales y para conductores indicados bao la clase " donde la fleibilidad fleibilidad es requerida/ W -lase -$ son empleados para aplicaciones donde una gran fleibilidad es requerida/ nótese que la fleibilidad va de mayor a menor de la clase "" a la -. R "-8)$ -onductor de "luminio con "leación de "cero 5"luminium -onductor 8teel )einforced6$ Este conductor es empleado en líneas de transmisión y sistemas de distribución primaria. R El "-8) ofrece el óptimo esfuerzo para el diseño de líneas. R El núcleo de acero es variable de acuerdo a los diseños de esfuerzo, sacrificando la capacidad de corriente del conductor.


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R "-")$ -onductor de "luminio con )efuerzo de "leación 5"luminium -onductor "lloy )einforced6$ Es usado como conductor para sistemas de distribución primaria y secundaria, posee una buena relación de esfuerzo peso, y lo #ace aplicable en aplicaciones donde tanto capacidad de corriente y esfuerzos son las consideraciones primarias en el diseño de la línea. R En 7enezuela se prefiere la utilización de conductores con base de aluminio, debido a que nuestro país es un gran productor de este mineral, pero en esencia se utiliza en las líneas de transmisión a*reas reforzado con aleación "-"). R En distribución de energía el*ctrica se suele utilizar un particular tipo de conductor denominado ")7!'"L, que corresponde a un conductor con 1?Q de aluminio 5según el fabricante !-=:EL6, y en los Estados 0nidos es usual utilizar el "E8 #asta el "LL!":-E. R -ables de "luminio 5"8- o "--6$ 8on conductores #ec#os de alambres de aluminio, de sección circular, cableados en capas conc*ntricas. La empresa el*ctrica venezolana -"'"%E, eige que sus conductores de aluminio cumplan con la norma :=)7E: M33@VP y "82 (@M3.5"merican 8ociety for 2esting and aterials6 R -ables de aluminio con refuerzo de acero 5"-8)6$ 8on cables formados por un cierto número de alambres de acero galvanizado o aluminizado y una o varias capas de alambres de aluminio, todos cableados en capas conc*ntricas. La empresa -"'"%E, emplea en sus líneas de transmisión e, "-8), que cumpla con las normas :=)7E: M3&@VX y "82 (313, (1V1 y (13?. R -ables de aleación de aluminio 5"""-6$ 8on simplemente conductores #ec#os de alambres de aleación de aluminio de sección circular, cableados en capas conc*ntricas. En 7enezuela la empresa -"'"%E, utiliza el """- de aleación de aluminio V1?& con normas :=)7E: MMN@N& y "82 (3PP.


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R -ables de alambres de aluminio y de aleación de aluminio 5"-")6$ 8on conductores formados por la combinación de alambres de aluminio y alambres de aluminio V1?& trenzados. R En 7enezuela, -"'"%E admite la norma "8 (M1H.

Tipos de co#re para conductores elctricos Cobre de temple duro: •

-onductividad del PNQ respecto a la del cobre puro.

•

)esistividad de ?,?&X 5  mm 1 6 a 1? J- de temperatura.

•

-apacidad de ruptura a la carga, oscila entre 3N a HM 4gGmm1.

+or esta razón se utiliza en la fabricación de conductores desnudos, para líneas a*reas de transporte de energía el*ctrica, donde se eige una buena resistencia mecánica. Cobre recocido o de temple blando: •

-onductividad del &??Q

•

)esistividad de ?,?&N1H F & 5  mm 1 6 respecto del cobre puro, tomado

este como patrón. •

-arga de ruptura media de 1M 4gGmm1.

•

-omo es dúctil y fleibe se utiliza en la fabricación de conductores aislados.

El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por un calibre, que puede ser milim*trico y epresarse en mm1 o americano y epresarse en "Y; o - con una equivalencia en mm1.


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%artes ,ue componen los conductores elctricos Estas son tres muy diferenciadas$ •

El alma o elemento conductor.

•

El aislamiento.

•

Las cubiertas protectoras.

El alma o elemento conductor

8e fabrica en cobre y su obetivo es servir de camino a la energía el*ctrica desde las centrales generadoras a los centros de distribución 5subestaciones, redes y empalmes6, para alimentar a los diferentes centros de consumo 5industriales, grupos #abitacionales, etc.6. 'e la forma cómo est* constituida esta alma depende la clasificación de los conductores el*ctricos. "sí tenemos$ 8egún su constitución "lambre$ -onductor el*ctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o #ilo conductor.


Pág. 2#

Clasi$icación de los conductores elctricos de acuerdo a sus condiciones de empleo +ara tendidos el*ctricos de alta y baa tensión, eisten en nuestro país diversos tipos de conductores de cobre, desnudos y aislados, diseñados para responder a distintas necesidades de conducción y a las características del medio en que la instalación prestará sus servicios. La selección de un conductor se #ará considerando que debe asegurarse una suficiente capacidad de transporte de corriente, una adecuada capacidad de soportar corrientes de cortocircuito, una adecuada resistencia mecánica y un -omportamiento apropiado a las condiciones ambientales en que operará. Conductores de cobre desnudos

Estos son alambres o cables y son utilizados para$ •

Líneas a*reas de redes urbanas y suburbanas.

•

2endidos a*reos de alta tensión a la intemperie.

•

Líneas a*reas de contacto para ferrocarriles y trolley@buses.

Alambres y cables de cobre con aislación

Estos son utilizados en$ •

Líneas a*reas de distribución y poder, empalmes, etc.

•

!nstalaciones interiores de fuerza motriz y alumbrado, ubicadas en

ambientes de distintas naturaleza y con diferentes tipos de canalización. •

2endidos a*reos en faenas mineras 5tronadura, grúas, perforadoras, etc.6.

•

2endidos directamente bao tierra, bandeas o ductos.

•

inas subterráneas para piques y galerías.

•

-ontrol y comando de circuitos el*ctricos 5subestaciones, industriales, etc.6.


Pág. 2$

•

2endidos el*ctricos en zonas de #ornos y altas temperaturas.

•

2endidos el*ctricos bao el agua 5cable submarino6 y en barcos

5conductores navales6. •

=tros que requieren condiciones de seguridad.

"nte la imposibilidad de insertar en este folleto la totalidad de las tablas que eisten, con las características t*cnicas y las condiciones de uso de los conductores de cobre, tanto desnudos como aislados, entregamos a modo de eemplo algunas de las más usadas por los profesionales, t*cnicos y especialistas. 8e recomienda solicitar a los productores y fabricantes las especificaciones, para contar con la información necesaria para los proyectos el*ctricos.

Cali#re de Conductores R +ara especificar un conductor trenzado multifilar, se suele utilizar su calibre como punto de partida, se entiende por calibre, el área de la sección transversal, o cualquier parámetro que la defina 5radio o diámetro6. R Eisten dos sistemas internacionalmente aceptados, para definir el calibre de los conductores, estos son$ 8istema "Y; 8istema -

R El sistema "Y;, proviene de las iniciales inglesas de "merican Yire ;ae, en este sistema los calibres de los conductores son definidos por una escala num*rica, que cumple con que la relación entre los números sucesivos de calibres es constante, entonces obedece a una progresión geom*trica 5cuya razón es –

&.1V&?6.


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R En el sistema "Y;, mientras mayor es el número del conductor, menor es su diámetro, en este sistema eisten definidos cuarenta 5H?6 calibres diferentes, partiendo del número 3V 5diámetro de ?.??M pulgadas6 #asta llegar al calibre ?, 1G?, 3G? y HG? 5diámetro de ?.HV pulgada6.


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2abla -aracterísticas %ísicas 2ípicas de -onductores desnudos 2amaño 8eccion 'iametro AgGAm "Y; mm mm cobre aluminio 3V ?.?&1N ?.&1N ?.&&1V 3? ?.?M?N ?.1MH ?.HM?M 1H ?.1?M ?.M&& &.X1? &V &.3& &.1P &&.V3 3.M3 &H 1.?X &.V3 &X.M& M.V1 &1 3.3& 1.?M 1P.H& H.PH &? M.1V& 1.MXX HV.NN &H.11 X X.3VN 3.1VH NH.3X 11.V1 1 33.V1 V.MH3 1PX.P P?P.XP & H1.H& NN.3HX 3NN &&H.V &G? M3.HP X.1M1 HNM.M &HH.V HG? &?N.1 &&.VX PM3.1 1XP.X R La clasificación de los conductores "Y;, resulta bastante acertada para los conductores de aplicación general, residencial e industrial, pero en la transmisión de grandes bloques de energía, en los sistemas de potencia, el calibre de los conductores superó los valores establecidos por la "Y;, siendo necesario implementar un sistema que admitiera calibres mayores, y es donde nace el concepto de !L8. R 0n mils es una unidad de longitud inglesa, que se define como la mil*sima parte de una pulgada R En función de esta unidad de longitud se puede definir el área de la sección transversal que especifican los conductores, por lo que se adopta el circular mil, que corresponde al área de una circunferencia cuyo diámetro es un mil 5&G&??? pulg.6.


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R Entonces debe ser bien comprendido que un circular mil es una unidad de área que relaciona el calibre del conductor con su área. R El circular mil es utilizado para especificar alambres sólidos y conductores trenzados, tiene la especial ventaa que las secciones especificadas guardan relación directa su el diámetro. R 8i se desea conocer el área de un conductor, siendo conocido su diámetro 5d6 en pulgadas, solo se debe operar por$ "Zcmil[F &??????d 1 R 8e puede realizar un equivalente entre las unidades inglesas y las americanas$ &cmil F ?.????M?Nmm1 R Los conductores que transmiten grandes bloques de potencia, requieren de secciones transversales grandes, por lo que el cmil es una unidad muy reducida para la definición cotidiana de conductores, en ves de esta se #a definido el mcmil, que corresponde a mil cmil. &mcmil F&???cmil F&mcm R El menor calibre definido en el sistema de circular mils es de 1M? mcm, siendo crecientes los calibres en pasos de M? mcm.


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Características principales: &6 +resentar una baa resistencia el*ctrica, en consecuencia baas p*rdidas por efecto \oule. 16 +resentar elevada resistencia mecánica, ofrecer una elevada resistencia a los esfuerzos permanentes o accidentales. 36 -osto razonable, debido a que en base al conductor se basa la infraestructura restante de una línea de transmisión. Los metales que satisfacen estas condiciones son relativamente escasos, a saber$ @ -obre. @ "luminio @ "leación de aluminio @ -ombinación de metales 5aluminio acero6 +ese a la menor resistencia el*ctrica y superiores aptitudes mecánicas el cobre #a deado de ser utilizado en la construcción de líneas de transmisión a*reas en alto voltae debido a las características t*cnico @ económicas que presenta este tipo de conductores respecto a los conductores que utilizan una combinación de materiales, esto es especialmente notado en alta y muy alta tensión. 2odos los elementos constructivos de una línea de transmisión a*rea deben ser elegidos, conformados, y construidos de manera que tengan un comportamiento seguro en condiciones de servicio, bao las condiciones climáticas favorables y no favorables. La línea de transmisión debe operar bao tensiones y corrientes de r*gimen permanente estable, y bao las solicitaciones de cortocircuito establecidas.


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CARACTER-STICAS DE L.S C.NDUCT.RES DE ALU/INI.0 !ndependientemente de las características el*ctricas y mecánicas que conducen a la elección de un tipo de conductor u otro, se deben siempre tomar en cuenta los principios básicos de uso del tipo de material que están #ec#o los conductores. 8e debe tomar en cuenta$

%eso especí$ico @ )esistividad Cresistencia específicaD3 @ -oeficiente de temperatura @ ódulo de elasticidad @ -oeficiente de alargamiento @ -arga de rotura @ Límite de elasticidad @ -oeficiente de dilatación lineal @ -alor específico @ "largamiento a la rotura C") ZQ[D

'onde$ l $ Longitud despu*s de la rotura l0 $ longitud inicial S0 $ 8ección transversal inicial


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En la 2abla H.& se realiza una comparación de las propiedades más importantes de los materiales más usados C"l y -uD en las líneas de transmisión, para esta comparación debemos considerara lo siguiente$ @ La longitud del conductor será la misma @ La resistencia el*ctrica del conductor será la misma @ La temperatura a la que se encuentran los materiales es la misma

TA1LA CARACTER-STICAS DEL Al 2 Cu

La sección nominal mínima admisible de los conductores de cobre y sus aleaciones deben será de &? mm1. En el caso de los conductores de acero galvanizado la sección mínima admisible será de &1,M mm1. +ara los demás metales, no se deben usar conductores de menos de 3M? 4g de carga de rotura.

Car"a de rotura: Es la carga por unidad de superficie de la sección original, aplicada en el momento de la rotura de la probeta. :ormalmente se epresa en :Gmm1.

SECCI.NES DE L.S C.NDUCT.RES0 3(45 La resistencia el*ctrica de un conductor está dada por$


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'onde$ material$ resistencia del material C"l, -u, "cero, etc.D

]material$ resistividad del material 1material $ longitud del conductor Smaterial $ sección del conductor

+ara el "l$

+ara el -u$

8e asume$

!gualando


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'espeando 8"l$

-omo se puede ver, el conductor de "luminio tiene &,V& veces mayor sección que el conductor de -u, para una misma resistencia. Esta propiedad encontrada en primera instancia representa un inconveniente para el conductor de "l.

RESISTENCIA /EC6NICA DE TRACCIÓN DE L.S C.NDUCT.RES0 La máima tracción de un conductor está dada por$

'onde$ material $ tensión máima a la tracción del material C"l, -u, "cero, etc.D material $ carga de rotura del material Smaterial $ sección del conductor

+ara el "l$

+ara el -u$


Pág. 3#

'ividiendo se tiene$

+ara una misma misma resistencia resistencia el*ctrica, el*ctrica, la ecuación ecuación muestra muestra que la tensión máima de tracción del -u es mayor que la del "l.

%ES.S DE L.S C.NDUCT.RES0 El peso de cada material esta dado por$

'onde$ C "l, -u, "cero, etc.D material $ peso del material C"l, Smaterial $ sección del conductor dmaterial $ densidad del material

+ara el "l$

+ara el -u$


Pág. 3$


8e puede evidenciar que el peso del -u es mayor que el del "l, es decir el conductor de "l pesa HPQ el peso del conductor de -u. Esto es una ventaa muy importante.


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C.ST. DE L.S C.NDUCT.RES0 Los costos de un material específico esta dado por la siguiente ecuación$

'onde$ material $ costo del material C"l, -u, "cero, etc.D material $ peso del material pmaterial $ precio unitario del material

+ara el "l$

+ara el -u$


En la fórmula obtenida se puede ver que el precio en este año C1??XD está en una relación de V,MV mayor el precio del -u que el "l. En la tabla H.3 se notan los


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precios del "l, aleación de "l y -u en los meses de enero, febrero y marzo delaño 1??X.

/ATERIALES DE L.S C.NDUCT.RES0 Los conductores usados en sistemas de transmisión en E<7@0<7 5Etra
VENTA7AS: @ El costo del aluminio es aproimadamente el &MQ del costo del cobre. @ El peso del aluminio es aproimadamente el HMQ que el cobre. @ El peso específico del cobre es muc#o mayor que el aluminio.

DESVENTA7AS: @ Los ácidos, la sal, los sulfatos, el medio ambiente atacan más a los conductores de aluminio. @ Los conductores de aluminio presentan una baa carga de rotura. Por lo que,

@ Las aleaciones de aluminio meoran las características del aluminio, debido a eso son usados en las líneas de transmisión, meorando la carga de rotura, para un peso similar y disminuyendo el precio respecto al precio del aluminio. 8e debe tomar en cuenta, lo siguiente$ &6 Los conductores de aluminio se utilizan siempre en forma de #ilos cableados, debido a que poseen meor resistencia a las vibraciones que los conductores de un único alambre. 16 La dureza superficial de los conductores de aluminio es sensiblemente menor que para los de cobre, se los debe manipular con cuidado, además los #ilos


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que componen el conductor deben ser de 1 mm de diámetro o más, para que especialmente en las operaciones de tendido no se arriesguen daños graves. 36 Epuestos a la intemperie se recubren rápidamente de una capa protectora de óido insoluble y que protege al conductor contra la acción de los agentes eteriores. +ese a esto deberá prestarse atención cuando #ay ciertos materiales en suspensión en la atmósfera, zonas de caleras, cementeras, etc. eigen seleccionar una aleación adecuada. H6 -iertos suelos naturales atacan al aluminio en distintas formas, por lo que no es aconseable utilizarlo para la puesta a tierra de las torres, al menos cuando se ignoran las reacciones que el suelo puede producir. M6 El aire marino tiene una acción de ataque muy lenta sobre el aluminio, de todas maneras las líneas construidas en la cercanía del mar #an demostrado óptimo comportamiento. 2eniendo en cuenta etremar las precauciones en lo que respecta al acierto en la elección de la aleación y su buen estado superficial.'e manera general el ataque será más lento cuantos menos defectos superficiales #aya. Los defectos superficiales son punto de partida de ataques locales que pueden producir daños importantes, si no se presentan entalladuras o rebabas Cque pueden ser causadas por roces durante el montaeD los #ilos serán menos sensibles al ataque eterior. V6 El aluminio es electronegativo en relación a la mayoría de los metales que se utilizan en las construcciones de líneas, y por esto se debe tener especial cuidado en las uniones. N6 La temperatura de fusión del aluminio es VV?^ - Cmientras el cobre funde a &?X3^ -D por lo tanto los conductores de aluminio son más sensibles a los arcos el*ctricos.


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TI%.S DE C.NDUCT.RES USAD.S EN L-NEAS DE TRANS/ISIÓN0 a0 Conductores 8./.9NE.S de ALU/INI. El aluminio es, despu*s del cobre, el metal industrial de mayor conductividad el*ctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto para la fabricación de conductores se utilizan metales con un título no inferior al PP.NQ, condición esta que tambi*n asegura resistencia y protección de la corrosión.

#0 Conductores 8./.9NE.S de ALEACIÓN de ALU/INI. 8e #an puesto a punto aleaciones especiales para conductores el*ctricos. -ontienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio C?.M a ?.V Q aproimadamenteD y gracias a una combinación de tratamientos t*rmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio C#aci*ndolos comparables al aluminio con alma de aceroD, perdiendo solamente un &MQ de conductividad Crespecto del metal puroD.

c0 Conductores /I;T.S de ALU/INI. ACER. Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecánica del cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo el*ctrico del conductor. 2ambi*n se realizan conductores mitos de aleación de aluminio acero, lógicamente tienen características mecánicas superiores, y se utilizan para vanos muy grandes o para zonas de montaña con importantes sobrecargas de #ielo. Eisten muc#os tipos de cables que son utilizados para la transmisión de energía el*ctrica en líneas de transmisión. Estos incluyen los siguientes$


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C.NDUCT.RES USAD.S EN )<4 =V0 Eisten cinco diseños en uso común$ @ AAAC: C'iseños #omog*neosD, conductor de aleación de aluminio. @ ACSR: C'iseños compuestosD, conductor de aluminio con refuerzo de acero. @ AAC: -onductor de aluminio, clases ""/ "/ ( y -. @ AACSR: -onductor de aleación de aluminio con refuerzo de acero. @ ACAR: -onductor de aluminio con refuerzo de aleación.

>0>0)0 C.NDUCT.RES DE ALEACIÓN DE ALU/INI. ?A0A0A0C@ Este conductor es fabricado usando una aleación de aluminio de alta fortaleza proporcionando así, una alta relación resistencia@peso. La aleación de aluminio de este tipo de conductores ofrece una mayor resistencia a la corrosión que el conductor ".-.8.). Los conductores de aluminio son fabricados según el estándar V1?&@2X& conforme a las especificaciones "82 (@3PP son similares a otros conductores conocidos comercialmente como "rdival, "ldrey o "lmelec. 8on desarrollados para cubrir la necesidad de un conductor económico para líneas de transmisión que requieren una fortaleza mayor que la proporcionada por los conductores de aluminio &3M?, pero sin contener núcleo de acero. La resistividad '- a 1?^ - de los conductores V1?&@2X& y el ".-.8.) estándar del mismo diámetro es aproimadamente la misma. Los conductores de aleaciones V1?&@\X& son más fuertes y por ende, tienen mayor resistencia a la abrasión que los conductores de aluminio &3M?@<&P. Estos conductores se utilizan cuando se necesita un esfuerzo de tensión elevado y una elevada relación de esfuerzo mecánico@peso para la optimización


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de las flec#as en vanos largos. Estos conductores son útiles para instalaciones en zonas costeras o de alta corrosión ambiental, donde los ".-.8.) no pueden ser utilizados.

C.NDUCT.RES DE ALU/INI. C.N RE'UER. DE ACER. A0C0S0R0 Este conductor se utiliza sobretodo en tramos largos debido a su alta resistencia mecánica pero no deben usarse en lugares corrosivos por efectos volcánicos entre el acero y el aluminio, lo cual debilita al conductor provocando su falla. El cableado con núcleo variable de acero permite alcanzar la dureza deseada sin perudicar la corriente máima que puede soportar el cable. Es un conductor cableado conc*ntricamente, compuesto por una o más capas de alambre de aleación de aluminio &3M?@<&P cableado con núcleo de acero de alta resistencia. Estos conductores están compuestos de varios alambres de aluminio, de igual o diferente diámetro nominal, y de alambres de acero galvanizado. Los alambres van cableados en capas conc*ntricas. Este tipo de conductores tiene un tipo de inconveniente con respecto a los de aluminio eclusivamente, es su mayor peso. :o obstante, tiene una mayor resistencia mecánica, logrando disminuir con ello el número de apoyos y de aisladores al poderse aumentar la longitud de los vanos. Las proporciones de aleación de aluminio y acero pueden ser austadas para obtener la relación conductividad@fortaleza que meor se auste al uso final del cable. Es posible agregar protección adicional anti@corrosión aplicando grasa al núcleo al cable completo. Eisten además otros tipos de cables ".-.8.)$ @ ".-.8.)G"Y$ -onductor de aluminio con refuerzo de acero aluminizado. @ ".-.8.)G2Y$ -onductor de aluminio con refuerzo de acero. @ ".-.8.)G"E$ -onductor de aluminio con refuerzo de acero. @ ".-.8.)G2@1,".".-G2@1 y ".".".-G2@1.


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C.NDUCT.R DE ALU/INI. C.N RE'UER. DE ACER. ALU/INIAD. A0C0S0RBA El conductor ".-.8.)G"Y ofrece las mismas características de fortaleza del ".-.8.) pero la corriente máima que puede soportar el cab le y su resistencia a la corrosión son mayores debido al aluminizado del núcleo de acero. +rovee mayor protección en lugares donde las condiciones corrosivas del ambiente son severas.

C.NDUCT.R DE ALU/INI. C.N RE'UER. DE ACER. A0C0S0RBT Este tipo de conductores es ideal para repotenciar las líneas de transmisión ya que ofrece el mismo diámetro que el ".-.8.) pero soporta una mayor corriente. Las estructuras a utilizar deben ser evaluadas cuidadosamente debido al gran peso de este conductor.

C.NDUCT.R DE ALU/INI. C.N RE'UER. DE ACER. A0C0S0RBAE -omo su nombre lo indica el ".-.8.)G"E Cair epandedD ".-.8.) es un conductor cuyo diámetro #a sido incrementado o epandido por espacios de aire entre las capas eteriores de aluminio y el núcleo de acero.

A0C0S0RBT) A0A0CBT) F A0A0A0CBT) Este nuevo conductor soporta el efecto CgallopingD por causas eólicas y proporciona baa vibración en las líneas de transmisión.

C.NDUCT.R DE ALU/INI. CLASES AA A 1 C GA0A0CH Los conductores de aluminio, clases "", ", (, - pueden ser tambi*n conductores de cableado compactos para uso en líneas de transmisión a*rea y para ser recubiertos con aislamientos específicos, cuando por razones de diseño


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de la línea, la capacidad de corriente debe ser mantenida y se desea un conductor más liviano que el ".-.8.) y la resistencia a la tracción o esfuerzo de tensión mecánico máimo no es un factor crítico. -onductores trenzados de mayor fleibilidad clases ( y - son usados en aplicaciones

para

coneiones

o

puentes

de

equipos

el*ctricos,

en

subestaciones,etc. -ada clase está relacionada con el cableado y son un indicativo de la fleibilidad relativa del conductor, siendo "" la menos fleible y la de mayor fleibilidad. Los conductores de aluminio &3M? se clasifican de la siguiente manera$

CLASES DE C.NDUCT.RES DE ALU/INI. A0A0C Clase AA -onductores normalmente usados en líneas de transmisión a*reas.

A -onductores a ser recubiertos por materiales resistentes al clima y conductores desnudos con alta fleibilidad.

1 -onductores a ser aislados con diversos materiales y conductores que requieren mayor fleibilidad.

C -onductores que requieren la más alta fleibilidad C.NDUCT.R DE ALEACIÓN DE ALU/INI. C.N RE'UER. DE ACER. A0A0C0S0R El ".".-.8.) es un conductor, cableado conc*ntricamente, compuesto por una o más capas de alambre de aleación de aluminio V1?&@2X& cableado con un núcleo de acero de alta resistencia. El núcleo puede estar conformado por un alambre de acero simple o por varios, cableados, dependiendo del tamaño.


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Este tipo de conductor ofrece una fortaleza óptima para el diseño de líneas de transmisión. El cableado con núcleo variable de acero permite alcanzar la dureza deseada sin disminuir la corriente máima que puede soportar el cable. Las proporciones de aleación de aluminio y acero pueden ser austadas para obtener la relación conductividad@fortaleza que meor se auste al uso final del cable. Es posible agregar protección adicional anticorrosión aplicando grasa al núcleo o al cable completo.

C.NDUCT.R DE ALU/INI. C.N RE'UER. DE ALEACIÓN A0C0A0R 8u buena relación resistencia@peso lo #ace un cable recomendable en aplicaciones en las que tanto la corriente máima que puede soportar el cable como su fortaleza son consideraciones de importancia en el diseño de las líneas de transmisión. Estos conductores ofrecen una buena resistencia a la tracción y un ecelente relación esfuerzo de tensión@peso, para el diseño de estas líneas cuando tanto la capacidad de corriente como la resistencia mecánica son factores críticos a ser considerados en el mismo. El alma de aleación de aluminio de estos conductores está disponible en diversas formaciones, de acuerdo al esfuerzo de tensión deseado. "demás a igual peso, los conductores ".-.".) ofrecen mayor resistencia mecánica y capacidad de corriente que el ".-.8.).

CARACTER-STICAS /EC6NICAS Los valores que caracterizan el comportamiento mecánico del cable son el módulo de elasticidad CED y el coeficiente de dilatación lineal C_D, este último al disminuir la temperatura influye reduciendo la longitud del conductor y aumentando el tiro, su solicitación mecánica. En cables mitos interesa encontrar valores equivalentes a un conductor ideal #omog*neo$


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'onde$ SAl / SAc $ 8ecciones del aluminio y acero respectivamente.

El valor de la carga de rotura nominal de un conductor mito aluminio acero está dada por$

8iendo ac y al las cargas de rotura de los #ilos correspondientes, para aleación de aluminio acero en cambio$

SELECCIÓN DEL TI%. DE C.NDUCT.R0 Los conductores #omog*neos de aluminio por sus baas características mecánicas tienen el campo de aplicación fuertemente limitado, ya que vanos relativamente grandes llevarían a flec#as importantes que obligarán a aumentar la


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altura de los soportes, como tambi*n fiar distancias notables entre las fases originando cabezales de grandes dimensiones, este tipo de conductor se utiliza entonces para los vanos de las estaciones el*ctricas o en las líneas con vanos relativamente cortos. Los conductores de aleación de aluminio, o de aluminio acero, con características mecánicas elevadas, permiten cuando las trazas son rectilíneas #acer trabaar a los conductores con los máimos esfuerzos que le son permitidos. Esto da por resultado, grandes vanos, con el consiguiente a#orro de torres, aisladores, morseteria y fundaciones. " su vez los conductores de aleación de aluminio presentan algunas ventaas respecto de los de aluminio acero, a saber$ @ ayor dureza superficial, lo que eplica una menor probabilidad de daños superficiales durante las operaciones de tendido, y como consecuencia se tendrán menos perdidas corona, y menor perturbación radioel*ctrica. @ enor peso, el ser más liviano, para flec#a y vanos iguales da como consecuencia a igual altura de torres menor peso en las torres terminales y angulares, por la menor solicitación mecánica, esto influye en la economía especialmente cuando la traza es quebrada. +ara el caso de trazas rectilíneas, a igualdad de tensión mecánica de tendido, se tiene menor flec#a para igual vano, y en consecuencia menor altura de las torres de suspensión. 0na desventaa para la aleación de aluminio es que por sus características mecánicas consecuencia de tratamientos t*rmicos, el cable es sensible a las altas temperaturas (no debe superarse el l+mite de 3204 ) por lo que debe prestarse especial atención al verificar la sección para las sobrecorrientes y tener particularmente en cuenta la influencia del cortocircuito.


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SELECCIÓN C.N CRITERI. ELCTRIC.0 El conductor es el componente que ustifica la eistencia de la línea, en rigor toda la obra se #ace para sostenerlo, siendo la elección acertada del conductor la decisión más importante en la fase de proyecto de una línea de transmisión. La correcta elección del conductor, es una variable importante en los parámetros de la línea, otras variables son en particular la tensión, la energía a transportar, etc. 'ebe tenerse presente que de la correcta elección del conductor es proporcional al costo incremental de la energía que la línea transmite. Las características el*ctricas y mecánicas del conductor influyen en el diseño delas torres, y su ubicación en el terreno, puede deducirse que eiste una familia de conductores que satisfacen t*cnicamente la relación eistente entre torre y conductor, pero solo uno es el más apto para satisfacer las reglas de las cuales no debe apartarse para el diseño de la línea de transmisión. La selección del calibre o tamaño del conductor requerido para una aplicación, se determina mediante$ @ -orriente requerida por la carga @ -aída de tensión admisible @ -orrientes de cortocircuito El problema de la determinación de la capacidad de conducción de corriente es un problema de transferencia de calor. `a sea en condiciones normales de operación, como en sobrecargas y en cortocircuito. +or tal razón algunos autores definen estas características en conceptos de temperaturas 5incremento de temperatura por efecto \oule !) 6. La verificación del tamaño o sección transversal del conductor se puede efectuar mediante la capacidad de corriente, debiendo tomar en cuenta las


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características de la carga, requerimientos del :E-, efectos t*rmicos de la corriente de carga, calentamiento, p*rdidas por inducción magn*tica y en el diel*ctrico. El obetivo fundamental es lograr un diseño con mínimos costos de la obra teniendo en cuenta su construcción y funcionamiento durante un periodo dado. El obetivo es minimizar$ @ +erdidas de transporte de energía. @ -osto de las instalaciones de transporte de energía. Las p*rdidas presentadas en las líneas de transmisión de energía debido al efecto \oule y al efecto -orona Cligados respectivamente a la corriente y a la tensión aplicadaD, se reducen aumentando el diámetro del conductor, que implica un aumento de sección, e incrementos en los costos de las instalaciones no es entonces posible reducir perdidas y simultáneamente reducir el costo de la obra. +or lo que se debe #allar un punto de equilibrio entre estos criterios para obtener una solución óptima de la solución a obtener. +or otra parte como toda obra, las líneas tienen una vida económicamente útil, en la cual se espera amortizar el capital invertido. Las p*rdidas de transmisión representan la energía producida o adquirida (por 5uien e6plota la l+nea) y no vendida, las inversiones realizadas en las instalaciones

deben amortizarse en el plazo de vida útil establecido, y esto tiene un costo financiero y por lo tanto el costo de transporte depende de la suma del costo de p*rdidas y costos financieros, que cuando alcanzan el mínimo, minimizan el costo de transporte. +ara cálculos de esta índole es usual determinar el costo anual de energía e instalaciones.


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La 2abla H.1., resumen los principales tipos de conductores en - utilizados

TA1LA >0) C.NDUCT.RES USAD.S

C.NDUCT.RES DE ALU/INI. RE'.RAD.S C.N ACER. ACSR Los conductores de aluminio desnudo reforzados con acero tipo "-8) ofrecen una resistencia a la tracción o esfuerzo de tensión mecánico óptimo para el diseño las líneas de transmisión. Este tipo de conductores están constituidos de un conductor formado por alambres de "luminio grado E- cableados #elicoidalmente alrededor de un núcleo de acero galvanizado, el cual puede consistir, o bien de un alambre o de un cableado #elicoidal de una o varias capas de acero galvanizado. La conductividad del "-8) se eligió semeante a la del "luminio grado E5V&Q6 ya que se asume que el acero no contribuye a la conducción. La relación del área transversal de aluminio al área transversal de acero puede ser variada de manera tal que, para una conductividad dada el conductor puede ser cableado con diferentes cargas de ruptura, simplemente variando el


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área del núcleo de acero. Esta fleibilidad unto con otras características tales como la relación StracciónGpesoS favorable. El núcleo de acero reduce la resistencia a la corrosión del conductor. Esto no presenta problemas en ambientes secos y no contaminados y tampoco en ambientes contaminados donde la lluvia es frecuente y bien distribuida. +ara el caso de ambientes que puedan producir corrosión, el conductor se suministra con un tratamiento especial de grasa, el cual evita la entrada del contaminante al núcleo. +ara el sistema de transmisión ecuatoriano en el nivel de 13? 47 se usa el conductor$ @ (lueay &&&3 A-, stranding C"lG8t HMGND. En el "neo :o. 1 se puede apreciar los conductores "-8) usado en e 8:2.

C.NDUCT.RES DE ALU/INI. RE'.RAD.S C.N AA)4( ACAR0 Este tipo de conductores ofrecen una buena resistencia a la tracción y una ecelente relación esfuerzo de tensión @ peso, para el diseño de estas líneas cuando tanto la capacidad de corriente como la resistencia mecánica son factores críticos a ser considerados en el mismo. -abe recalcar que a igual peso, los conductores "-") ofrecen mayor resistencia mecánica y capacidad de corriente que el "-8). 'ebido a esta característica este tipo de conductores son empleados para la construcción en líneas de transmisión con tramos largos, especialmente si el tamaño de los conductores es considerable.


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8e presenta otra alternativa, aparte del "-8), y son los conductores de aluminio reforzados con ""V1?& 5"-")6. El "-") consiste en un conductor formado por alambres de aluminio grado E- cableados #elicoidalmente alrededor de un núcleo con una o varias capas de ""V1?&. La versatilidad en el diseño del "-") con respecto a sus óptimas propiedades el*ctricas y de tracción, permite obtener el diseño de líneas específicas. La ecelente resistencia a la corrosión los #ace especialmente adecuados para el servicio en ambientes industriales y marítimos muy severos (en los cuales no puede esperarse el buen servicio de los AS) ya que, siendo los materiales

#omog*neos, queda eliminada la posibilidad de corrosión galvánica.

Capítulo III Aisladores 2 8erraJes


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ensar es f!cil" actuar, difícil" transformar los pensamientos en actos es lo m!s difícil” “ #ohann $% &oethe


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9eneralidades:

AISLAD.RES

Los aisladores en las líneas de transmisión de alta tensión sirven fundamentalmente para suetar a los conductores, de manera que estos no se muevan en sentido longitudinal o transversal. -omo su nombre lo indica, deben evitar la derivación de la corriente de la línea #acia tierra, ya que un aislamiento defectuoso acarrea p*rdidas de energía y en consecuencia un aumento del gasto de eplotación comercial del sistema. Los aislantes cumplen la función de suetar mecánicamente los conductores a las estructuras que los soportan, asegurando el aislamiento el*ctrico entre estos dos elementos. "sí pues, por algunas d*cadas, las cualidades el*ctricas y mecánicas de los aisladores no deberán ser destruidas, por ninguno de los esfuerzos de todo tipo que estarán sometidos. "demás, deberán facilitar todo trabao que pudiera efectuarse en la línea, aun mantenida en tensión el*ctrica, sin perudicar la recepción de las señales electromagn*ticas, radio, televisión y otros, ni la est*tica si fuera posible. El sistema formado por conductores @ aislador @ apoyo puede considerarse como un condensador en el que el aislador #ace las veces de material diel*ctrico. Este condensador no es perfecto y su impedancia tiene cierta componente resistiva por lo que la intensidad no adelanta P?J sino un ángulo algo menor. "l ángulo  se le conoce con el nombre de ángulo de p*rdidas y a tagF!aG!r se le denomina factor de p*rdidas. La componente !a es la causante del calentamiento del aislador.

Las características que definen a un aislador son$


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R Línea de fuga 5ver figuras6 R 'istancia disrruptiva o de contorneamiento. R 2ensión disrruptiva$ tensión en 47 a la que se produce la descarga disrruptiva. R 2ensión de perforación$ tensión en 47 a la que tiene lugar la perforación del aislante. R +eso, forma y medidas. R )esistencia mecánica 5deberá emplearse un coeficiente de seguridad de 36.

Es evidente que en un aislador debe tener una rigidez diel*ctrica suficiente, además de tener resistencia mecánica, larga vida de trabao y resistencia a la corrosión/ por ello los materiales que meor se adaptan son el vidrio y la porcelana. Los aisladores se pueden clasificar desde diferentes puntos de vista, según el material elegido para su manufactura$ aisladores de vidrio, porcelana o de plástico. 8egún su uso de tiene aisladores de intemperie y aisladores de recintos cubiertos, aislador de suspensión o aisladores de amarre, así como tambi*n aisladores de apoyo. 2ambi*n se diferencia entre aisladores de corriente continua y de corriente alterna.

/ateriales para Aisladores Las pioneras líneas de transmisión a*reas de distribución de electricidad de alta tensión de corriente continua en &XX1 y luego de alterna en &XXM, fueron construidas con aisladores de vidrio recocido rígidamente ligados al soporte, a los cuales estaban suetos los conductores por medio de una ligadura.


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'i"ura K0 Di$erentes tipos de Aisladores empleados a lo lar"o de la istoria %orcelana: La porcelana se probó sin gran *ito entre &XP? y &XP3, para cuando se desarrollo el procedimiento de fabricación por vía #úmeda, que permitió obtener un material no poroso, de características mecánicas superiores a las del vidrio recocido. La porcelana electrot*cnica consiste básicamente de un agregado de caolín 5silicato de aluminio puro$ "l1=1 18i=3 1<1=6, cuarzo 5an#ídrido silícico$ 8i=16 y feldespato 5silicato aluminio@potásico$ A1= "l1=3 V 8i=16. 'e ellos el caolín meora las propiedades t*rmicas, el cuarzo las mecánicas y el feldespato las el*ctricas. -ontiene, por lo general, entre un H? y V? Q de caolín, entre un 1? y 3? Q de cuarzo y entre un 1? y 3? Q de feldespato. La porcelana electrot*cnica lleva a menudo una parte considerable de arcilla, no sólo en lugar del caolín, sino tambi*n


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en sustitución del feldespato porque proporciona mayor capacidad que el caolín y menos conductividad el*ctrica que el feldespato ya que contiene menos álcalis. El material es particularmente resistente a compresión por lo que se #an desarrollado especialmente diseños que tienden a solicitarlo de esa manera. El material que #asta el presente parece #aber dado meores resultados para uso a la intemperie es la porcelana. -on tal finalidad se usa eclusivamente la porcelana dura vidriada, la cual consiste de mezcla de feldespato, cuarzo y caolín, pues es la meor que satisface las condiciones requeridas por un buen aislante. "unque la porcelana, es #oy por #oy uno de los materiales de mayor uso/ posee algunas desventaas. Es importante que el vidrio de la capa vitrificada que recubre la porcelana posee el mismo coeficiente de epansión t*rmica que la porcelana, pues de lo contrario surgen tensiones internas, que transcurrido cierto tiempo, se manifiestan en forma de pequeñas grietas/ acortando la vida del aislador. +or otra parte, un inconveniente se presenta en la en la elaboración de la porcelana, debido a la contracción que eperimenta el material durante la segunda cocción 5secado y sinterización6, lo que arroa una inevitable inseguridad en las dimensiones finales. =tro inconveniente de la porcelana en servicio, es la fragilidad ante descargas por arco. El cual, al denotar cierta potencia en la proimidad de la superficie de la misma, la destruye por fusión y requerimiento. (asta para ello que el arco persista por fracciones de segundo. En la práctica se trata de alear el arco de la superficie de la porcelana con la ayuda de cuernos protectores o cuernos de descarga

Vidrio: " partir de &P3M, se utilizó el templado para los diel*ctricos de vidrio, obteni*ndose piezas con gran resistencia mecánica. Esencialmente los


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imperativos mecánicos son los que #an presidido la evolución de los aislantes utilizados, para las líneas de transporte de energía. 8on sustancias inorgánicas amorfas constituidas por sistemas compleos de diversos óidos. "demás de los óidos vitrificantes, es decir, de aquellos que de por sí son capaces, en estado puro, de formar vidrio 58i=1, (1=36, en la composición

de

los

vidrios

se

introducen otros óidos alcalinos 5:a1, A1=6, alcalinot*rreos 5-a=, (a=6 y tambi*n +b=, "l1=3 y otros. La base de la mayoría de estos vidrios la forma el 8i=1/ estos vidrios se llaman de sílice o silícicos. El aislador de vidrio se obtiene fundiendo diferentes materiales de granulometría/ tales como arena, carbonato de sodio, dolomita carbonato de bario, carbonato de potasio, sulfato de bario, y piedra caliza, en un #orno de fundición continua. "l igual que la porcelana, la proporción de los elementos que constituyen al material acabado permiten modificar o variar las características el*ctricas, t*rmicas y mecánicas. 0na vez moldeado el aislador, se le somete a enfriamiento rápido mediante un c#orro de aire. -on esto se logra que la parte eterna se contraiga, permaneciendo la parte interior con calor y se contrae, mientras que la eterior se epande. ediante este proceso el vidrio queda sometido permanentemente a una tensión interna uniforme, lo que lo confiere una gran resistencia mecánica. =tras ventaas del vidrio en comparación con la porcelana son$ su constante diel*ctrica de N.3 5la de la porcelana es V6 y su elevado coeficiente de epansión t*rmica mayor a la del vidrio.

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productos minerales frágiles, #an recibido la sanción favorable de la eperiencia. " medida que los niveles de tensión el*ctrica #an aumentado en los sistemas de transmisión las formas y los materiales de construcción de los aislantes #a sido especialmente estudiado, debido a los grandes esfuerzos el*ctricos a que se ven sometido, siendo necesario conocer los niveles de aislamiento el*ctrico.

%olimeros$ Los aisladores de plástico se #an venido encontrando una aplicación cada vez mayor de las instalaciones de alta tensión bao tec#o, debido fundamentalmente a las ventaas que presentan frente a los aisladores de cerámica y vidrio, entre las cuales resaltan$ U ayor libertad y facilidad en el acabado final del aislador, permitiendo además el vaciado simultáneo de piezas metálicas. U eor comportamiento elástico y mayor resistencia contra impactos mecánicos U +eso reducido y elevada resistencia diel*ctrica. En las instalaciones a la intemperie se aprecia tambi*n una fuerte tendencia en la aplicación creciente de aisladores de plástico, si bien los estudios e investigaciones no pueden contemplarse como finalizados. El material más indicado para la fabricación de los aisladores plásticos parece ser la resina sint*tica. Los eperimentos de tensión mecánica a muy baa temperatura 5@1?J-6 #an demostrado, sin embargo que no todas las resinas sint*ticas #asta a#ora aplicadas en la electrotecnia pueden soportar los severos desafíos de la práctica, quedando así descartadas las resinas del tipo ciclo alifático, mientras que los elastómeros de silicón parecen arroar meores resultados en un margen de temperatura comprendido entre V?J y >&X?J-. "ctualmente los polímeros más usados en la construcción de aisladores polim*ricos son un terpolímero de etileno propileno y dieno 5E+'6


y

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los

construidos a base de goma de silicona 58i)6. %ibras de vidrio y resina en el núcleo, y distintas SgomasS en la parte eterna, con formas adecuadas, #an introducido en los años mas recientes la tecnología del aislador compuesto. Estas modernas soluciones con ciertas formas y usos ponen en evidencia sus ventaas sobre porcelana y vidrio.

Aplicación de los Aisladores %olimricos0 -on la finalidad de meorar el comportamiento el*ctrico y mecánico de los aisladores plásticos se están empleando actualmente una gran cantidad de aditivos, cuya discusión ecedería apreciablemente el margen del presente escrito. -abe señalar, únicamente, que los aisladores de plásticos están encontrado una creciente aplicación en los sistemas de transmisión de energía, encontrándose desde #ace algunos años en operación aisladores diseñados con tensiones de &&? 47.


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/uestra de Di$erentes Tipos de Aislantes Compuestos Clasi$icación de los aisladores de acuerdo a su $unción &. Aislador de suspensión 2Bo amarre &.&. Aislador de Campana 2 esparra"o ?Cap0 And %in@: Este tipo de aislador tambi*n es denominado plato, en este el material aislante 5porcelana, vidrio, etc.6 tiene ad#erido con cemento a lado y lado, elementos metálicos que se pueden encaar uno dentro de otro, permitiendo la formación de cadenas fleibles, tambi*n se encaan los accesorios de conductor o #erraes, además de las estructuras, con lo cual completan su fiación.


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Aislante de Campana

Suspensión Tipo Esp&rra"o ?Ball and

oc!et "ype@

Aislador de Suspensión Tipo .Jo%asador ? Clevis "ype@ El aislador de suspensión de tipo campana y espárrago 5 cap and pin6 domina #oy día el margen de tensiones comerciales comprendido a partir de los N? 47. +ara tales tensiones el aislador de apoyo resulta antieconómico, siendo además apreciable la longitud que tendrían que denotar los mismos para vencer tensiones más altas. Los aisladores a base de campana y espárrago 5tambi*n denominados rotula y #orquilla6 denotan la peculiaridad de poder suspender, #asta cierto límite, a un elemento del otro, formando una especie de cadena, #asta vencer la tensión deseada. Este #ec#o a simplificado notablemente la manufactura del aislador, concentrándose especialmente su producción en el \apon 5empresa :;A6.


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&.1. %artes de un aislador de Campana:

+artes de "islador de suspensión, tipo -ampana@Espárrago. & -aperuza etálica, denominada tambi*n capuruc#a, fabricada de acero galvanizado en caliente. 1 +asador de 8eguridad, fabricado en latón o acero inoidable. 3 -emento +orttland. 2iene como finalidad unir a la caperuza metálica a la falda del elemento. H. %alda de cerámica o vidrio templado. ltimamente tambi*n de plástico, cuando menos para fines eperimentales. M. Espárrago de fabricado de acero galvanizado.


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Aislador Ball and oc!et "ype ?#oc!e Insulator Inc$ @ Los americanos por su parte, y por otra la -omisión Electrotecnia !nternacional 5":8! 8tandard -1P@1@ N&, +ublicación !E- 3?M6 #an estandarizado cierto numero de tipos de aisladores y elementos de cadena, comprendiendo las formas. !gualmente se #an determinado las dimensiones de los sistemas de suspención, particularmente en la publicación &1? de la !E-, editada en &PV?. "ctualmente los sistemas de rotula, 7ball and soc8et7 son recomendados por le !E- que #an provisto cuatro dimensiones de

&&, &V, 1? y 1H mm. 2ambi*n los estándares americanos definen las dimensiones de las ensambladuras de #orquilla y espiga, para resistencias mecánicas de &?.???, &M.???, 1M.???, 3V.??? y M?.??? libras/ así como las dimensiones de las ensambladuras de rotula, correspondientes a las tras mayores resistencias mecánicas indicadas arriba, que desgraciadamente son diferentes a las adoptadas por la !E-.


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1. Aisladores de Soporte 8e emplean generalmente en sistema de #asta VP 47, constan o bien de una sola pieza de porcelana, o de varias piezas cementadas entre sí. La superficie del núcleo, sigue, en lo posible, la dirección de las líneas de fuerza y las campanas viene a ser perpendiculares a las mismas, con lo cual se evitan, por un parte, los espacios #uecos con intenso fluo de campo electrostático, y por otra, se consigue

que

la

distribución

del

campo

sea

aproimadamente la misma en estado seco que en estado #úmedo. -on miras a obtener economía de inversión, a veces se reemplazan las cadenas de aisladores por aisladores de un solo cuerpo que es de tipo sólido y #ace veces de la cadena

Aislante de Su#estación Post-"ype para (( =V pues oscila de su punto de sueción y aunque no es tan fleible, le permite al conductor sus movimientos en todos los sentidos. 8e produce de dos tipos$ uno para condiciones normales, y otro con mayor número de pliegues para cuando eiste polución. En :orteam*rica, se #an desarrollado un tipo que además de ser rígido tiene en un etremo un soporte con el cual se puede anclarse al poste mediante tornillos, y en el otro etremo una mordaza de suspensión. Las ventaas de este tipo conocido como 1ine9ost son que se evita la construcción de los brazos/ se a#orra espacio, lo que permite su utilización en zonas urbanas sin que presente


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muc#a interferencia, y luego su disposición #orizontal lo #ace recomendable en zonas donde #aya salitre pues se lava fácilmente sin que se produzca contorneos, o bien sea con lluvia o lavado a presión. La principal desventaa es la limitación de tipo mecánico pues al ocupar la posición de un brazo debe soportar los esfuerzos que le transmite el conductor sin posibilidad de moverse. Este tipo de aislador fue usado en la línea que une a la 8ubestación -oro con la planta de generación de la localidad, principalmente por las condiciones de esa línea que esta prácticamente al borde de los m*danos y por supuesto recibe toda la contaminación del mar/ de igual forma la electricidad de 7alencia emplea en la zona del casco central de 7alencia este tipo de aisladores.


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EJemplo de un Aislante de Su#estación Post-"ype

Aislador

Post-"ype
Los aisladores de tipo soporte tambi*n son conocidos como aisladores de cuerpo maci&o, ya que están constituido por un cilindro macizo de cerámica

provisto de aletas, que tienen en cada etremo una pieza metálica de coneión. Esta pieza puede ser/ envolvente en forma de casquete sellado alrededor de los etremos troncoconicos, provistos en el cilindro, o en forma de varilla sellada en una cavidad precisa con este obeto. Los sistemas de coneión entre estos aisladores, o con las torres, o los cables, están formados por rotulas u #orquillas como en el caso de los aisladores de caperuza y espiga. En este tipo de aislador la coneión con el conductor es rígida y directamente con pinzas o mordazas. Estos aisladores pueden utilizarse en posición vertical, #orizontal u oblicua. 8in embargo, en cada caso particular conviene asegurarse con el fabricante que cada aislador seleccionado, sea instalado en la posición elegida, y que responde a las características deseadas. Este tipo de aislador, puede ser sometido en eplotación a tensiones mecánicas de fleión, tracción y compresión, aún de tensiones de torsión algunas veces cercana a la de ruptura del conductor 3. Aisladores Tipo Espi"a %alillo o %in ? Pin "ype@ Este tipo de aislantes se caracteriza porque la fiación que #acen del conductor es rígida.

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interna que aloa la espiga y a ella se austa gracias a una caperuza de plomo que se deforma para asentarse a la cruceta, y sobresale a partir de ella roscada, en una longitud que varia si se trata de cruceta de #ierro o madera. :o se recomienda ponerlos en ángulos verticales mayores de HJ, ni por supuesto como terminales, amarres o anclaes.

Aisladores de Soporte de la $irma %I9A

El diel*ctrico es de vidrio templado, porcelana, y #asta plástico en tiempos recientes. El material de coneión es un mortero de cemento aluminoso o ortland . La forma de la cabeza esta diseñada de tal modo, que los esfuerzos de

tracción aplicados al aislador se transforman, tanto como sea posible, en compresión en los diel*ctricos, ciertas tensiones de cizalladura. La forma


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socavada interior de la cabeza, necesaria para la fiación del sellado de la espiga, se obtiene sea por el paso de un tornillo que retira despu*s del prensado del diel*ctrico, sea por medio de una deformación o elaboración posterior a la formación de dic#a cabeza. En el caso del aislador de porcelana, esta socavación puede evitarse aplicando, antes de la cocción partículas de pastas precocidas, las cuales despu*s de la cocción formaran cuerpo con la pieza, permitiendo la fiación del mortero. Este procedimiento es conocido con el nombre de 7sandage7, se utiliza corrientemente aun a#ora.

Aislador Típico Pin-"ype de  O!

Cadenas de Aisladores0 En las líneas de transmisión a*reas debido a el alto nivel de tensión el*ctrica en la cual operan se #ace necesario la utilización de cadenas de aisladores, constituidas por n aisladores en serie, donde el nivel de aislamiento de la cadena es siempre menor que n veces la aislamiento de un aislador solo, y esto es más notorio cuando el número de aisladores es grande. El largo de la cadena


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depende del voltae, mientras más grande aumenta el largo de la cadena, para cumplir con la distancia mínima, y se requiere una altura mayor en las torres. En el sistema de transmisión de 7enezuela, se #an normalizado el número de aisladores, según el nivel de voltae de operación de la línea resultando$

Numero de Elementos Aislantes empleados Típicamente por ni!el de VoltaJe Los valores mostrados en la tabla anterior, son solo muestras representativas típicas, debido a que cada línea posee su diseño particular, en especial en ambientes altamente contaminantes y por encima de los &??? metros sobre el nivel del mar.


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Cur!a de NPmero de Aisladores !ersus Tensión Aplicada

En las cadenas de aisladores se distinguen cuatro tipos principales$ La adena de Suspensión Simple, empleada en la alineación y en los pequeños ángulos fleibles

Cadena de Aisladores Simple de Suspensión

8ERRA7ES %ARA %R.TE9ER L.S AISLAD.RES


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"dicionalmente a la protección que brinda el cable de guarda y el sistema de puesta a tierra, en las líneas de alta tensión, particularmente en los sistemas de tensión superior a 13? A7, se debe proteger a los aisladores de los arcos el*ctricos originados por sobretensiones, por medio de un conunto de dispositivos de protección, entre los cuales son de uso frecuente$ los cuernos de descarga o antenas superiores e inferiores y anillos de protección.

Cuernos de Descar"a ?Arcin" 8orns@ Es un elemento de protección muy simple y económico, formado por 1 electrodos con etremos esf*ricos conectados a una línea con potencial y el otro a tierra, con cierta separación en aire, que al presentarse una sobretensión suficientemente grande, rompe la rigidez diel*ctrica, produci*ndose un arco, evitando el daño a los aislamientos. .

%igura &. -adena de aisladores de suspensión con antenas o cuernos de protección


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Este elemento presenta el inconveniente que al operar, la tensión de línea se va a tierra, requiri*ndose una protección de respaldo pues interrumpe la continuidad del servicio. +ara su instalación se requiere que el nivel básico de aislamiento al impulso 5:("!6 del equipo, sea mayor que el nivel mayor valor de tensión al que operarán los cuernos de arqueo. " su vez, la respuesta es lenta y varía de acuerdo a la calibración o auste de separación de los electrodos y a la forma de onda de voltae. "ctualmente la tendencia es al desuso. 8in embargo, eiste otro tipo de cuerno de arqueo limitador de corriente, formado por un arillo metálico, colocado en la parte central del aislador y en serie con un apartarrayos, específicamente para protección de línea a*rea de cable semiaislado.

%ig 1 -uernos de arqueo en cada lado de una cadena de aisladores de tipo tensional


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%ig. 3 'iferentes tipos de -uernos de arqueo

Los anillos de protección ?9radin" rin"s@ 8irven de pantalla reguladora del gradiente de potencial mostrados en la figura H, resultan más eficaces que los cuerno de arqueo. Los ensayos con tensión de c#oque o impulso demuestran que si el diámetro de los anillos guarda la debida proporción con la longitud de la cadena, puede evitarse la descarga en cascada sobre los aisladores, incluso con ondas de frente muy recto o escarpado. La eficacia de estos anillos consiste en que tienden a igualar el gradiente a lo largo del aislador y a producir un campo más uniforme. -on ello la protección conseguida no se limita simplemente a ofrecer una distancia eplosiva más corta para el arco, como en el caso de las antenas o cuernos. Los anillos eficaces son de diámetro más bien anc#o, y, tratándose de cadenas de suspensión, debe comprobarse que la distancia a las torres o estructuras sea por lo menos igual que al distancia entre anillos.


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%igura H. "nillos de protección, reguladores de gradiente de potencial, en una cadena de aisladores de suspensión

0na variante del sistema anterior en la que el anillo superior esta sustituido por un uego de dos a cuatro tubos con fusible. La distancia entre los tubos y el anillo inferior puede reducirse, porque en general el arco se apaga en dos o tres periodos de la corriente sin dar lugar a que se dispare el disyuntor de la línea. Es decir, este sistema no solo constituye una protección del aislador, sino que constituye a evitar los disparos o interrupciones de la línea. El inconveniente que limita el uso de este sistema es la necesidad de reponer los fusibles.


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%igura M 'iversos anillos de protección

%ig V. "nillos de protección en cadena de aisladores

/orda*as ?Clamp@ Las mordazas son los elementos de unión del conductor a las cadenas de aisladores y por lo tanto responden a las funciones de aquellas$ #ay dos tipos$ de suspensión y de amarre/ las de suspensión, constituyen un soporte que cuelga de un balancín/ para lo cual tienen un cuerpo acanalado unitario con un pasador, y en este canal se aloa el conductor.

/orda*as de Suspensión -onstituye un soporte, que cuelga de un balancín el cual tiene un cuerpo acanalado con un pasador y en ese canal se aloa el conductor, para evitar el


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desplazamiento del mismo, otra pieza acanalada completa la fiación, apretando el conductor mediante una abrazadera en forma de S0S. En las cadenas de suspensión, las mordazas de este tipo están formadas por un elemento tipo CbandeaD donde se sostiene por debao al conductor, y por un segundo elemento que se coloca encima del conductor, apretándolo por medio de tornillos y tuercas o por medio de elementos en forma de C0D 5brinda6, de abao #acia arriba o de arriba #acia abao. La empresa venezolana -"'"%E emplea las mordazas con brindas de abao #acia arriba, con el fin de reducir el efecto corona cerca del conductor. Eisten básicamente dos tipos de mordaza de suspensión, las que se fian directamente a la cadena de aisladores por medio de dos brazos y las que se fian al resto de la cadena por medio de grillete, sobre cuyo pasador pivota la mordaza. La empresa 7enezolana -"'"%E, emplea fundamentalmente el primer tipo. En función del tipo de conductor que se usa en el país las mordazas son construidas por aleaciones de aluminio fundido. "unque en condiciones normales las mordazas de suspensión soportan esfuerzos menores a las mordazas de amarre las mordazas de suspensión deben estar diseñada para resistir los esfuerzos en caso de ruptura del conductor. +ara evitar el deslizamiento del conductor, una pieza acanalada completa la sueción apretando al conductor mediante abrazaderas en forma de C0D. Las dos piezas acanaladas son de un diámetro mayor y un reborde #acia fuera en los sitios en los sitios donde el conductor sale a fin de que cuando se produzcan movimientos no se #agan presiones cortantes al mismo.


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%ig N ordazas de 8uspensión El diseño de las mordazas es de gran importancia en cuanto a las funciones que cumple. En este sentido, las mordazas de suspensión deben tener superficies lisas curvas, con un buen acabado eterno. El ángulo de salida del conductor debe ser de 1?^, de manera de reducir la posibilidad de fatiga y deterioro del conductor. La mordaza debe ser articulada de tal manera que tenga suficiente movimiento al ser desplazada por el viento. "sí, el pivotae de la mordaza debe permitir un movimiento de #asta HM^ en la dirección del conductor.

%ig. X ordaza de 8uspensión -on ;rillete


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/orda*a de Amarre La mordaza de amarre es el dispositivo que permite fiar o amarrar mecánicamente el conductor a la cadena de aisladores fiada a la torre. Estas mordazas pueden ser de dos clases, mordazas en las que se corta al conductor 5mordazas de tipo compresión6 y mordazas en las que no se corta al conductor 5mordazas de tipo pistola y mordazas tipo cuña6. 8in embargo, las mordazas en la que no se corta el conductor tiene muc#as ventaas respecto a las de tipo compresión, en las que si se corta al conductor. En 7enezuela se emplean los tres tipos. 8in

embargo, la

empresa -"'"%E, en

la actualidad

emplea

fundamentalmente las que no cortan el conductor, es decir mordazas de amarre de tipo pistola y tipo cuña. •

/orda*a tipo de compresión: La mordaza de compresión presenta un orificio donde se inserta el conductor. +or medio de prensas #idráulicas se comprime la mordaza sobre el conductor, dando lugar a que el metal de la mordaza penetre al conductor, formándose una sola pieza. El resultado es un amarre con un buen contacto el*ctrico.

8in embargo, posee varios inconvenientes$ o

En caso de reparación, el tramo de conductor y la mordaza no pueden ser empleados de nuevo, dado a que quedan soldados una vez instalada la mordaza.

o

La necesidad de cortar el conductor, lo cual obliga a emplear conectores para la continuidad el*ctrica.

o

La necesidad de prensa #idráulica en el momento de la instalación, lo cual aumenta los costos de este sistema además de #acerlo realmente complicado, dado que supone llevar el equipo al sitio donde se encuentra el amarre.

o

La empresa 7enezolana -"'"%E, #a decidido no emplear más este tipo de mordaza en sus líneas de transmisión.


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•

/orda*a tipo pistola: Este tipo de mordaza está constituida por dos partes 5cascaras6 en forma de pistola, que se unen por medio de bridas, en donde se inserta el conductor. Esta mordaza no requiere para su instalación de cortar el conductor ni el uso de #erramientas o máquinas especiales, como en le caso anterior, 8e suelen construir de aluminio fundido o acero galvanizado. La empresa el*ctrica -"'"%E, emplea este tipo de mordaza en las líneas de &&M 47, construidas en aluminio. +ara tensiones superiores este tipo de mordaza resultaren sumamente grandes, por lo que limitan su instalación y en general su utilización.

%ig. P ordaza tipo pistola •

/orda*as de amarre del tipo CuQa: Este tipo de mordaza amarra el conductor mediante un dispositivo formado por dos piezas las cuales se insertan una dentro de la otra. La primera pieza, la interna, de forma típica de cuña posee una garganta donde se introduce al conductor. Esta primera pieza se introduce dentro de la otra, fiada a la torre mediante la cadena de aisladores, produciendo un efecto de cuña, del cual se deriva su nombre.


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/orda*a Amorti"uadora
%ig. &? ordaza amortiguada

Varilla de Armar 2ienen por obeto proteger el conductor en las mordazas de suspensión desde el punto de vista mecánico, y tambi*n la avería del conductor por descargas en caso de contorneamiento de la cadena de aisladores.

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que requiere la utilización de una llave que se va girando a partir de la mordaza y aleándose de ella con lo cual las varillas van austándose alrededor.

%ig.&& 7arilla de armar

+ara evitar que se desplacen, se las sueta con un sunc#o que originalmente es una C0D pero que se lleva a presión #asta formar un anillo de sueción. En las mordazas de suspensión, la varilla de armar permite reducir los esfuerzos mecánicos que se producen en el conductor en las cercanías de los etremos de la mordaza, la suavizar la curvatura del conductor en el tramo amordazado. Estos esfuerzos mecanismos son el resultado de propio peso del conductor y de los esfuerzos generados por las vibraciones de este. En 7enezuela, de acuerdo a los conductores que utiliza la empresa -"'"%E en sus líneas, los diámetros eteriores de los conductores, sumados a la varilla de armar, en los puntos de suspensión son los siguientes$ 2abla &. 'iámetro de las varillas de armar según tipo de conductor


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Eisten opiniones contrariadas sobre la utilidad de las varillas de armado. "lgunos especialistas consideran que las varillas son un deposito de contaminación, que facilitan la producción de c#ispas y no aseguran los obetivos para los cuales se instalan. =tros por el contrario consideran las varillas de armar un instrumento que contribuye a reducir las oscilaciones y así protegen a los conductores en los etremos de las mordazas de suspensión.

/an"uitos de Separación -uando los #ilos eternos de un conductor se estropean durante el montae y se desea garantizar la continuidad el*ctrica del conductor afectado se le da un complemento que consiste en dos medias caña que se austan la una dentro de la otra para forma un tubo y para que este no deslice se comprime de manera similar a los empalmes. La diferencia fundamental con aquellos es que el manguito no soporta ninguna tensión mecánica$ su función es conducir corriente.

%ig. &1 anguito de 0nión

Empalmes


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2ienen por obeto permitir la continuidad el*ctrica del conductor a la vez que conservan su resistencia mecánica, o sea que pueden ser utilizadas en la mitad de un vano. %undamentalmente #ay dos tipos$ el de comprensión y el preformado.

Empalmes de Compresión Este tipo requiere la utilización de una prensa #idráulica, la cual puede ser de piso con un compresor o manual dotada de un mango para bombear/ la primera permite mayores esfuerzos. 8e trata de elementos tubulares el conductor a unir y al ser comprimidos su sección se vuelve un #eágono mediante dos dados que se montan en la prensa, y lo suetan de tal manera que es imposible sacar la punta del conductor una vez que se #a #ec#o la compresión. En los conductores grandes de "-8) #ay dos elementos, uno para unir el acero y colocado previamente para que despu*s se ubique encima del empalme de acero. +ara llenar los intersitios se usa una grasa que entrega la fábrica, o una grasa neutra como vaselina.

%ig. &3 Empalme de compresión

Empalmes %re$ormados 8on una serie de varillas #elicoidales que en conunto forman un tubo que se austa a los etremos de los conductores a unir. En su cara interna tiene una leve tetura que les garantiza un meor agarre/ por su forma, si el conductor trata


Pág. $#

de salirse, su diámetro se #ace menor aprisionándolo más. El largo del empalme varía de acuerdo al diámetro y al esfuerzo del conductor que une. Este empalme #a demostrado ser bastante seguro y tiene la ventaa de su rápida eecución del orden de una media #ora comparado con las dos #oras que requiere el de compresión.

%R.CES. DE INSTALACIÓN DE UN E/%AL/E EN 'R-.0

&J6 8e posicionan los cables a empalmar de forma que se crucen y se cortan perpendicularmente. 1J6 8e limpia la cubierta de los cables en una longitud aproimada de V??mm. 3J6 8e tensan los etremos del soporte interior del empalme para facilitar su introducción sobre el cable. HJ6 8e enfila el cuerpo del empalme en uno de los cables.


Pág. $$

-orte de la cubierta, semiconductora y aislamiento$ MJ6 8e retira la cubierta de los cables en una longitud de 1H?mm. VJ6 8e corta el flee en contraespira a ras de cubierta. NJ6 " M?mm del corte de la cubierta, se corta y se retira la capa semiconductora eterna. XJ6 8e corta y retira el aislamiento del cable en una longitud de " mm a partir de los etremos del cable.


Pág.

%$ 0nión de los conductores$ PJ6 8e posiciona el manguito de uníon y se realiza la comprensión. &?J6 8e comprueba la cota despu*s de la unión.


Pág. %'

Lubricación$ &&J6 8e debe lubricar abundantemente la región que comprende el empalme.

+osicionado del cuerpo del empalme$ &1J6 8e retira el plástico de protección interior. &3J6 8e coloca el cuerpo del empalme, verificando que las cotas sean iguales.

)etirado del soporte interno$ &HJ6 8e retira la cinta elástica de sueción de los tirantes del soporte.


Pág. %&

"plicación de la cinta armada 5o E+)6$ &MJ6 8e le dan tres vueltas de cinta armada desde VMmm a M?mm del corte de la cubierta, para meorar la adaptación de la envolvente semiconductora del cuerpo del empalme sobre la capa semiconductora eterna y el aislamiento del cable.

Estanquidad interna$ &VJ6 8e coloca la cinta de sellado sobre el etremo del empalme, aproimadamente de 1M a 3?mm.


Pág. %2

8ueción de la pantalla del cable$ &NJ6 8e etiende la malla de -obre@Estaño sobre la pantalla de alambres del cable. &XJ6 8e aplica el muelle de presión constante sobre todo el conunto 5alambre>malla de -u@8n6

Estanquidad eterna$


Pág. %3

&PJ6 8e coloca la cinta de sellado en dos capas.

Lubricación$ 1?J6 8e lubrica desde el centro del empalme #asta los etremos de la cinta de sellado.


Pág. %

'esdoblado del empalme$ 1&J6 8e tiran de los tirantes para despegar la funda eterna de la envolvente. Luego se tira longitudinalmente #aciendo deslizar la funda eterna sobre si misma #asta recubrir el encintado de estanquidad.

11J6 8e procede de la misma forma en el otro lado del empalme.

Capítulo IV Soportes 2 Catenaria del Conductor


Pág. %!

“'e quiere m!s lo que se ha conquistado con m!s fatiga” (ristóteles

%ostes

8e designan con este nombre los soportes de poca altura, de cuerpo vertical único/ tales como los postes de madera y #ormigón, y algunas veces tambi*n a los postes metálicos de gruesos perfiles no ensamblados, destinados a las líneas de media tensión.


Pág. %"

Los postes metálicos se usan en redes y líneas de sub@transmisión, principalmente porque su fabricación está ubicada económicamente con limitaciones de altura. 0n poste que ecede de HM pies ya resulta muy pesado además de elástico. "demás estos postes no son auto@soportantes, o sea que siempre van a requerir el complemento de cientos. Eventualmente se usan estructuras las cuales permiten mayores esfuerzos, pero las mismas complicaciones los #ace poco competitivos con otras soluciones que permiten vanos mayores/ por otra porte es importante el #ec#o de que al no ser galvanizados sino pintados su mantenimiento es costoso, y deben ser pintados con frecuencia, esto oscila entre V meses y dos años, siendo la parte más afectada la sección de empotramiento y la zona de un metro arriba y debao de la misma, por lo cual se #a adoptado por recubrir dic#a parte con una c#aqueta de #ierro que va soldada al poste. 2ambi*n en este caso #ay un eceso de material, porque la sección que se dan muc#as veces son originales para evitar aplastamiento y no por los requerimientos del momento flector. El #ec#o de requerir vientos somete a los postes de #ierro a compresiones que no siempre son verticales causando alabamientos o curvaturas.


Pág. %#

%oste simple de ormi"ón0

Los postes de madera resultan de aplicación prácticamente nula, por su difícil consecución/ estos postes resultan además poco uniformes y son relativamente pesados. " falta de preservación previa pueden deteriorarse muy rápidamente siendo la sección a ras de tierra la más afectada. Esto en lo que respecta a 7enezuela. En países nórdicos tiene gran utilización, inclusive no solamente como postes solos sino como estructuras o torres. La madera como tal tiene el inconveniente de que el grado de #umedad le puede afectar su resistencia y por supuesto el proceso de producción requiere de grandes cuidados y t*cnicas avanzadas que van desde la *poca apropiada para #acer el corte #asta los procesos de secado e impregnación antes de salir al mercado. En los países nórdicos los postes de madera son muy utilizados ya que en ellos se producen grandes cantidades de coníferas, que por las características de esta madera de combinar esbeltez con alineamiento y además la disposición de los vasos prácticamente rectos, que permite el tratado de los mismos con materias que los ayudan a ser preservados de los agentes que más los atacan, #umedad y animales. Las maderas tropicales por su parte, son aptas para producir postes porque sus vasos son sinuosos y es difícil lograr un árbol recto y largo como para sacar del un poste razonablemente económico. El concreto #a tenido gran auge en el mundo especialmente en !talia y "lemania como material para los postes, en especial el poste de concreto centrifugado, y en otros como España y %rancia el de concreto vibrado.

Pág. %$

no los penetre y así no deteriore el acero, con lo cual no requieren de mantenimiento. 'esde el punto de vista constructivos, pueden #acerse de diferentes longitudes, aumentándose un molde más en la base. +or lo general son estructuras siempre auto soportante. El poste de concreto centrifugado es tronco cónico #ueco en su interior, y la pared la forman una armazón de cabillas longitudinales sostenidas en esa posición por anillos intermedios. +ara soportar los esfuerzos de torsión es una t*cnica colocar dos alambres o cabillas #elicoidalmente a todo lo largo del poste. En cada caso, la armazón se coloca dentro de un molde al cual se le vacía la cantidad de concreto requerida y de inmediato se somete a rotación, a una velocidad y durante un tiempo determinado/ para que la cabilla colocada verticalmente se mantenga siempre a una distancia del borde se le colocan separadores de concreto antes de su vaciado. 0na vez que el poste ya se #a centrifugado se pasa a una curación a fin de lograr del concreto una debida resistencia, que por lo general es del orden de los H??AgGcm1. El poste centrifugado resulta además de pesado un poco desperdiciado al material porque los esfuerzos en las líneas son diferentes transversal o longitudinalmente, y como el calculo debe satisfacerse en su mayor requerimiento, en un sentido quedan desaprovec#ados. " pesar que puede #acerse postes de bastante altura, sobre los 1? metros, y de lograr esfuerzos grandes, más de una tonelada por conductor, y de que para los esfuerzos que se requieren en los amarres y en los ángulos se #acen estructuras que por lo general llevan dos postes pero pueden aumentarse, no se pueden indefinidamente aumentar su tamaño ni los esfuerzos que se les impone$ si constructivamente ello es posible, en la práctica eso se traduce en que cada unidad tiene un peso demasiado grande y se crean problemas de transporte al sitio, erección y fiación de una magnitud tal como se entra al campo de los requerimientos de recursos muy costosos siendo preferible buscar otras soluciones.


Pág. %%

EJemplo de %ostes de Concreto Centri$u"ado0 Los postes vibrados, tambi*n utilizan moldes y el sistema varía en que no #ay rotación de las piezas sino que se elaboran como una viga cualquiera de concreto. 2ambi*n se debe #acer primero una armazón de #ierro, pero dado que su sección es rectangular, la utilización desde el punto de vista de fleión permite con menos material lograr momentos resistentes elevados. 8in embargo, esto implica que el poste solo puede colocarse en una sola dirección en la línea. 8u sección impide que se pueda colocar un alambre #elicoidalmente y los esfuerzos de torsión que soporta pueden ser apreciables como una pieza, pero nunca se pueden calcular y menos garantizar.

%oste de Concreto .cto"onal0 Las limitaciones son similares a los postes de concreto centrifugado, o sea que a partir de los &M metros las ventaas que tiene vienen a tener como


Pág. &''

contrapartida el gran peso y su fragilidad. La sección rectangular los #ace fáciles de transportar y la colocación de elementos es más fácil tambi*n especialmente para combinarlos con las crucetas tradicionales de madera o de #ierro y fiación mediante tornillo pasante solamente, para los cuales al poste se le provee en su parte superior una serie de #uecos que no le afectan su resistencia. " fin de #acerlo más liviano, no se #a rellenado completamente la sección y el aspecto es el de una escalera, salvo que no es transparente sino que entre armadura #ay una capa de concreto menor. Esto a la vez que disminuye el peso tiene el inconveniente de que permite el escalamiento fácil por parte de personas aenas a las líneas. Este inconveniente se obvio rellenando los espacios vacíos con un concreto pobre una vez de instalados. En 7enezuela #asta la fec#a el poste se #a empleado más favorablemente en redes y en líneas de sub@transmisión, aunque #ay líneas en &&M 47 y 3? 47 donde se #an utilizado. En 7enezuela los postes metálicos son muy frecuentemente utilizados, para los sistemas de distribución, siendo ocasionalmente utilizados los de #ormigón, en ambientes marinos o de muy alta polución. Los postes son escasamente utilizados en líneas de transmisión, siendo contrariamente preferidos para líneas de subtransmisión 51H y 3H.M 476. En el país #ay varias fábricas de postes que suplen la demanda nacional, utilizada el metal nacional y su presentación es pintado con pintura anticorrosiva eterior.

CATENARIA DEL C.NDUCT.R0 El conductor para Líneas de 2ransmisión de potencia, es un tipo particular de miembro estructural y que los ingenieros de estructuras estudian con fines de aplicación en puentes, conductor pasantes , etc.


Pág. &'&

8in embargo, para la !ngeniería El*ctrica interesa más el comportamiento libre del conductor sometido a lo sumo por efectos de sobrecargas de viento yGo #ielo/ siendo la flec#a, saeta y tiros, etc., las incógnitas más usuales. 0n conductor libremente suspendido entre dos soportes describe una curva que es fácilmente deducible y denominada catenaria. La figura adunta representa un conductor suspendido de los puntos " y (. 8i asumimos que el conductor es perfectamente fleible, #omog*neo e inetensible bao la acción de las fuerzas de gravedad con carga continua distribuida a lo largo de *l. +odemos tomar un diferencial del conductor y efectuar al análisis correspondiente.


Pág. &'2

8ea el pequeño conductor de longitud dl, de peso unitario c 54gGm6, con proyecciones en los ees d y dy. 8upongamos que en el punto de abscisa  se tiene un tiro de 2 4;/ entonces al desplazarnos un d en la abscisa el tiro en 5>d6 deberá será de 52>d26 4;. 'e la misma forma si el ángulo con la #orizontal es de u grados seagesimales, el ángulo de la fuerza 52>d26 con la #orizontal, será de 5u>du6 grados.


Pág. &'3

+or otra parte, siendo c el peso unitario del conductor 5en AgGm6 y asumiendo que muy aproimadamente el conductor es de longitud d metros/ entonces el peso del trozo de conductor será de cd 4;.

+or tanto, estando el conductor en equilibrio, la suma de las fuerzas resultantes en los ees  e ` respectivamente serán nulas/ es decir$ 8%F? y 8%yF? que son representadas por las ecuaciones$ 52>d26cos5

>d

6F 2.cosu


Pág. &'

52>d26sen5

>d

6F 2.senu > cd

al desarrollar el coseno y seno trigonom*tricos de la suma 5

>d

6,

obtenemos$ 52>d265cos

.cosd

52>d265sen

W sen

.cosd

> cos

.send .send

6F 2.cos 6F 2.sen

> cd

siendo la variación del ángulo u 5u ?6 muy pequeño, entonces podemos 

aproimar y escribir$ cosd

F&

send

Fd

por lo que las igualdades se transforman en$ 52>d265cos

W sen

d

6 F 2.cos

52>d265sen

> cos

d

6 F 2.sen

> cd

efectuando el producto indicado en las ecuaciones, obtenemos$ 2.cos

@ 2.sen

d

2.sen

> 2.cos

d

>d

. cos

> d2.sen

@ d2.sen > d2.cos

d d

F 2.cos F 2.sen

> cd

en donde eliminando t*rminos iguales y tomando en cuenta que$ @2.sen

d

> d2.cos

F d52.cos

6

2.cos

d

> d2.sen

F d52.sen

6

entonces$ d52cos

6 @ d2.sen

d52sen

6 > d2.cos

d d

F? F cd

en el límite, para una muy pequeña variación de 2/ entonces d2 ?, por tanto$ 

d52. cos

6 F ? .............................................................................................5&6


Pág. &'!

d52 .sen

6 F cd .......................................................................................516

8iendo 2 el tiro 5A;6 en el punto del conductor de abscisa , formando un ángulo de u grados con la #orizontal/ la ecuación 5&6 nos indica que el valor 2 -=8

es una constante, por cuanto su diferencial es nulo/ y entonces podemos

afirmar que$ S El tiro #orizontal 5en A;6 en cualquier punto del conductor es constante a lo largo de *lS. 8ea, entonces 2o ese valor constante, es decir$ 2.cosu F 2o ........................................................................................536 de donde$

T=

¿ cos

8i esta ecuación, la reemplazamos en la ecuación 516 obtenemos$

d

( ) F ¿ sen cos

d (T tg

: d6

) = w dx

o tambi*n$

.............................................................................5H6

pero como $ dy dx

F tg

....................................................................................5M6

entonces$


Pág. &'"

d

( ) T

dy dx

=w dx

...........5V6

8iendo 2o constante y pasando d al primer miembro de la ecuación 5V6 obtenemos$

( )

d dy dx dx

2

d y dx

2

=

=

w T

que es lo mismo que$

w T

.................................................................................................5N6

8iendo c y 2o constantes, entonces supongamos que$ T w

F

.....................................................................................................5X6

por lo que la ecuación 5N6 se transforma en$

2

d y dx

2

=

1

5P6

C

y al resolver esta ecuación diferencial de segundo orden, fácilmente obtenemos$

cos#

( ) X C

y C

=

........5&?6


Pág. &'#

por tanto$

y= C

cos#

( ) X C

5&&6

que es la ecuación de la catenaria que describe al conductor suspendido. 8iendo - el parámetro de la catenaria cuyas dimensiones son en metros. +or otra parte, si F?, entonces yF-, lo que significa que el punto más bao ó v*rtice de la catenaria se encuentra a - unidades lineales 5metros6 del origen de ees coordenadas cartesianas. La figura adunta muestra la -atenaria, cuyo v*rtice se encuentra a - metros por encima del =rígen de -oordenadas. 2ambi*n si recordamos que desarrollando por 8erie de 2aylor$

-os# p;&>

2

4

6

P P P + + 2! 4 ! 6 !

> ………….


Pág. &'$

por lo que la catenaria o ecuación 5&&6, se puede escribir $

/;

(

(+ ) + ( ) + x

2

1

2

x

4

4

C

C

2!

4!

…………….

)

si sólo tomamos dos t*rminos $

/; 

( ) 1+

x

2

c

2

o tambi*n

2!

/ ;  >

2

x 2c

Esta ecuación corresponde a la parábola, generalmente utilizada en estudios de 'istribución 0rbana o Líneas de Electrificación )ural, a tensiones medias 5por eemplo en 11,P Av6. 8i consideramos el valor del parámetro obtenemos .


Pág. &'%

2

`F

2

T o X Wc + ¿ wo

¿


Pág. &&'

ECUACIÓN DE L.N9ITUD0 En Líneas de 2ransmisión de +otencia, es necesario conocer la longitud del conductor suspendido entre dos puntos, por cuanto la longitud total se empleará para estimar el costo inicial del proyecto. "nteriormente #emos deducido que, para la pequeña longitud de conductor 5dl6$

dl F √ ( dx ) 2 +( dy ) 2

pero tambi*n de la ecuación de la catenaria

5&&6, deducimos el dy$

d/ F sen#

( ) d x c

que reemplazando en la ecuación

5&36

dl;

√( 2

cos h

2

x (dx ) +( senh dx ) c 2

() x c

− senh

dl F cos#

2

)

pero como$

( ) F& x c

entonces la ecuación se transformara

()

x dx c

En la figura inferior, se muestran las abscisas de los etremos del conductor que son @aG1 y >aG1, siendo SaS el vano o distancia #orizontal entre los dos puntos


Pág. &&&

de suspensión. +or lo que será necesario integrar en el intervalo Z@aG1 , >aG1[, que representan el centro de las bases de las estructuras de los etremos$

x c

Dl;

x c

cosh (¿) dx +a

que es igual a

2

cosh (¿) dx +a 2

∫¿

2

−a

∫¿ 0

2

+or lo tanto

Dl;

( ) a 2c

1<;2sen=

que representa la longitud total

del conductor instalado con sus etremos al mismo nivel. +odemos encontrar una ecuación de longitud aproimada, obtenido en base a la epansión de 2aylor$

8en# p F p >

p

3

3!

+

p

5

5!

+

p

7

7!

+ … … ..

por lo tanto la ecuación se

transforman en$


Pág. &&2

( ) 3

1< F a>

a

24 c

(a)

2

si consideramos la ecuación 5X6

entonces/

1< F a >

(

3

a Wc 2

24 ¿

2

)

(b)

Las ecuaciones 5a6 y 5b6 son sólo aproimadas y muy utilizadas en Líneas de 'istribución 0rbana o Electrificación )ural. +or otra parte observe que la Longitud L del conductor es de la forma LF a > 'a, por lo que necesariamente las ecuaciones muestran que Lh a.

ECUACIÓN DE 'LEC8A0 'enominamos flec#a a la máima distancia vertical entre el segmento que une los etremos del conductor y *ste. En el caso de conductores a nivel, la flec#a se ubica a medio vano y sobre el ee de ordenadas. Este concepto es muy importante, ya que los conductores son instalados en el campo teniendo disponible la C2abla de %lec#asD para el tendido. La flec#a es la diferencia de =rdenadas entre los puntos de suspensión y la ordenada del 7*rtice del conductor. +or tanto$ fF y( W -


Pág. &&3

= tambi*n

f  F cos#

a F >aG1 f F  cos#

f F 5cos#

( ) Xa C

al reemplazarla obtenemos/

( ) @ a 2 C

entonces/

( ) a 2 C

−1 ¿

que representa la ecuación o fórmula que determina la flec#a de un conductor suspendido con vano SaS metros y parámetro de catenaria igual a S-S metros.


Pág. &&

57085598-Fundamentos-de-Lineas-de-Transmision.docx

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