Calc. Electricos Mecanicos

Municipalidad Distrital de CHUGAY – SANCHEZ CARRION

CAP. III : CALCULOS DE DISEÑO

2.1 CALCULOS ELECTRICOS Los cálculos eléctricos en general, se han realizado con los valores que presentará el proyecto en su etapa final, garantizando así que la líneas y las redes cumplan durante todo el periodo los requerimientos técnicos – económicos establecidos por las normas pertinentes. 2.1.1 Características Eléctricas del Sistema Para efectos del diseño eléctrico de líneas y redes primarias se ha tenido en cuenta las siguientes características: • Tensión nominal de la red : 13.2 kV • Tensión máximo de servicio : 15 kV • Frecuencia nominal : 60 Hz • Factor de Potencia : 0.9 (atraso) • Conexión del sistema : estrella, sin neutro • Altitud : 2600 msnm. a 3000 msnm. • Contaminación Ambiental del • área del proyecto : Bajo 2.1.2 Cálculo de Parámetros de los Conductores a)

Resistencia de los conductores La resistencia de los conductores a la temperatura de operación “RL” se ha calculado mediante la siguiente fórmula : RL = R20 * [1 + α (t – 20°C) ] Donde: R20 α

: Resistencia del conductor en c.c. a 20°C en Ohm/Km : Coeficiente de variación térmica del conductor en °C α = 0.00360°C-1 : Para conductores de aleación de aluminio AAAC. α = 0.00382°C-1 : Para conductores de cable desnudo temple duro. t = Temperatura máxima de operación en °C (t = 40°C)

b)

Reactancia Inductiva b.1) Sistema Monofásico La reactancia inductiva ¨X12¨ para sistemas bifásicos se ha calculado mediante la fórmula siguiente: X12 = 377 ( 0.5 + 4.6 log DMG) x 10-4 r donde : X12 : DMG :

Reactancia inductiva en Ohm/Km Distancia media geométrica de las fases, en m.

PROYECTO : SUB SISTEMA DE DISTRIBUCION PRIMARIA M.T. 13.2 KV - MRT PUERTO RICO – PARVA DEL CERRO


r : Radio medio geométrico del conductor en m. Para una disposición de conductores de acuerdo al armado de alineamiento empleado en el proyecto ( PS1 - 2), se tiene: DMG = [ 2.20 x 2.20 ] 1/2 º º |---- 2.20 m --- |

DMG = 2.20 m

2.1.3 Cálculo de la caída de tensión y pérdidas Para el cálculo de caída de tensión y pérdidas se ha utilizado un Programa de Flujo de Carga. El programa requiere del ingreso de datos de resistencias, reactancias, tensión de generación, Potencia de Generación y otros. Los resultados del Programa Se muestran en el siguiente cuadro. ( Ver Cuadro ) Tabla A

2.1.4 Determinación del Nivel de Aislamiento 2.1.41 Criterios para la selección del nivel de aislamiento Para determinar el nivel de aislamiento se ha considerado los siguientes criterios: a) b) c)

Sobretensiones a frecuencia industrial Sobretensiones atmosféricas Contaminación ambiental

Las condiciones de operación del sistema son: a) Tensión nominal del sistema b) Tensión máxima del equipo c) Contaminación ambiental d) Depósito equivalente de sal (NGK) e) Altitud máxima del área del proyecto

: : : : :

13.2 kV 15.0 kV baja 0.63 mg/cm2 3200 m.s.n.m

2.1.4.2 Factores de Corrección De acuerdo al Nuevo Código Nacional de Electricidad-Suministros, las Normas IEEE, IEC 71-1, para líneas ubicadas a más de 1000 m sobre el nivel del mar y para temperaturas de operación mayor de 40 ºC, el aislamiento se deberá incrementar de acuerdo con los siguientes factores de corrección: a)

Factor de Corrección por altura: Fh Fh = 1 + 1.25 (H - 1000) * 10-4 Para H = 3200 m.s.n.m. Fh = 1.275



b)

Factor de Corrección por temperatura: Ft Ft = (273 + t) /313;

c)

t = 40 ºC

Ft = 1.0

Factor de Corrección: Fc Fc = Fh * Ft = 1.275

2.1.4.3 Niveles de Aislamiento a)

Sobretensiones a frecuencia industrial

Según el Nuevo Código Nacional de Electricidad, la tensión disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio que debe soportar un aislador, no debe ser menor que : Uc = 2.1 ( U + 5) Donde: Uc : Tensión disruptiva bajo lluvia a la frecuencia de servicio en kV. U : Tensión nominal de servicio en kV, corregido por altitud y temperatura.. Para el presente proyecto se tendrá: U = ( 13.20 kV) x 1.275 = 16.83 kV Uc = 2.1 ( 16.83 + 5) b)

= 45.84

Sobretensiones atmosféricas Según el Código Nacional de Electricidad (tabla 3 II - tomo IV) y la Norma IEC-71, el nivel básico de aislamiento (BIL) requerido para zonas y sistemas similares al Proyecto de Infraestructura de Transmisión de Energía Eléctrica –Otuzco, es de 110 kV pico. Aplicando el factor de corrección calculado, la tensión crítica disruptiva a la onda de impulso 1.2/50 µs, será: BIL = 45.84 Kvp x 1.275 = 57.30 kV pico. Normalizado 110 kV pico

2.1.4.4 Contaminación Ambiental La zona del proyecto presenta un ambiente con una escasa contaminación ambiental y con producción de abundantes lluvias en los meses de Enero a Marzo. Para estas condiciones según la guía técnica NGK, se asume una contaminación equivalente a un depósito salino de 0.063 gr/cm3. La Línea de Fuga pertinente a esta contaminación es de 19.1 mm/kV. Luego la línea de fuga total, considerando un factor de seguridad de 1.25 es: Lf = ( 13.2 ) (16) (1.275) = 269.28 mm Este valor es superior a la distancia de fuga mínima (240), considerada en la Norma MEM/DEP-001 para zonas de muy baja contaminación, que es la que corresponde al área del proyecto.



2.1.4.5 Selección de Aisladores En el cuadro 2.1.4 se resume el nivel de aislamiento requerido en el proyecto de Sub Sistema de Distribución Primaria M.T. 13.2 KV . MRT. PUERTO RICO – PARVA DEL CERRO.

CUADRO 2.1.4 NIVEL DE AISLAMIENTO REQUERIDO EN EL PROYECTO Requerimiento en Condiciones extremas

Requerimiento Normalizado

Nivel de Aislamiento a la frecuencia industrial.

45.15 Kv.

55 kV

Nivel de Aislamiento al impulso BIL (1.2/50 ms)

57.30 kVp

110 kVp

Línea de Fuga

269.28 mm

292 mm

Característica

a) Aislador para estructuras de alineamiento o ángulo pequeño (5º - 30º): Teniendo en cuenta que la tensión de servicio es 13.2 kV, se decide seleccionar los aisladores tipo PIN, por estar el nivel de tensión de servicio en el dominio de estos ( 5 - 60kV). De los principales tipos de aisladores tipo PIN, se tiene las siguientes alternativas: CUADRO 2.1.5 CARACTERISTICAS DE AISLADORES TIPO PIN Clase : ANSI 55-5 56-1 Voltaje de Flameo Promedio

56-2

A frecuencia Industrial (KV rms)

Seco

85

95

110

Húmedo

45

60

70

Al Impulso (KV pico)

Positivo

140

150

175

Negativo

170

190

225

305

330

432

Línea de fuga (mm)

De los cuadros 2.1.4 y 2.1.5 se selecciona el aislador tipo PIN CLASE ANSI 56-2, que satisface los requerimientos del proyecto y se encuentra comúnmente en el mercado b) Aislador para estructuras de anclaje y ángulos fuertes (30º - 90º) : La naturaleza y función de estas estructuras exige la utilización de aisladores tipo suspensión. Entre las alternativas disponibles de este tipo de aislador se tiene: CARACTERISTICAS DE AISLADORES DE SUSPENSION Clase :

ANSI 52 – 2

Número de Discos



Diámetro x Espaciamiento

1

2

3

65

120

180

35

60

85

115

215

300

115

205

295

Línea de Fuga (mm)

210

420

630

Clase :

Número de Discos

Voltage de Flameo Promedio

A frecuencia Industrial (KV rms)

: 7 ½¨ x 5 ¾¨ Seco Húmedo Positivo

Al impulso (KV pico)

Negativo

ANSI 52 – 3

Diámetro x Espaciamiento

Voltage de Flameo Promedio

A frecuencia Industrial (KV rms) Al impulso (KV pico)

Línea de fuga (mm)

: 10¨ x 5 ¾¨

1

2

3

Seco

80

140

195

Húmedo

50

80

115

Positivo

125

230

320

Negativo

130

230

310

292

584

876

Considerando los requerimientos del nivel de aislamiento exigidos por el proyecto y el cuadro anterior, se selecciona un Aislador de Suspensión tipo POLIMERICO : O SIMILAR - AISLADOR DE SUSPENSION CLASE ANSI 52-3 2.1.4.6 Selección de Pararrayos y Coordinación de Aislamiento Para la selección de los pararrayos se ha considerado los siguientes criterios: • Máxima tensión de Operación del Sistema. • Importancia de los equipos a proteger. • Altitud de instalación. • Coordinación del aislamiento. Según la norma MEM/DEP-001, se considera el uso de pararrayos solo para la protección de los transformadores de distribución. El nivel básico de Aislamiento (BIL) para transformadores a estos niveles de altitud, según la norma referida, es: NIVEL BASICO DE AISLAMIENTO NORMALIZADO PARA TRANSFORMADORES DE


Municipalidad Distrital de CHUGAY – SANCHEZ CARRION DISTRIBUCION Tensión Nominal (Kv rms)

Tensión Máxima (kV rms)

13.2

15.0

Altitud (msnm) 0 - 1000 1000 – 3500

Nivel de Aislamiento Al impulso BIL (kVp) 95 110

A Frecuencia Industrial(kVrms) 40 55

De acuerdo a los criterios mencionados, se ha seleccionado para el Proyecto Infraestructura de Transmisión de Energía Eléctrica-HUAMACHUCO, Pararrayos Clase Distribución de Oxido Metálico de las siguientes características mínimas: • • • • •

Tensión nominal del Sistema Tensión máxima del Sistema Tensión nominal del pararrayos Máxima tensión de Operación (MCOV) Nivel básico de aislamiento: Al impulso A la frecuencia industrial • Corriente nom. de descarga de onda 8/20 µs • Tensión Residual máxima a la Corriente Nominal de descarga (10 kA - 8/20 µs) (Up) • Tensión de cebado del pararrayo (Ua)

: : : :

13.2 kV 15 kV 12 kV 10.2 kV

: : :

110 kVp 55 kV 10 kA : :

30.4 kVp 33.3 kVp

La coordinación del aislamiento, tanto para onda cortada como para onda plena, se realizó comparando el Nivel Básico de aislamiento (BIL) y la Tensión de Descarga (Up) del pararrayos seleccionado, mediante la siguiente relación: Ma

= BIL*1.15 - Ua * 100 % BIL*1.15

Ma

= 110*1.15 – 33.3 * 100 % = 73.70% 110*1.15

Mb

= BIL – Up BIL

Mb

= 110 – 30.4 110

Ma Mb

: Margen de protección para onda cortada. : Margen de protección para onda plena.

* 100 % * 100 %

= 72.40%

Donde:

Como la tensión residual máxima depende de la corriente nominal de descarga, debe también verificarse el Margen de Protección (Ma,Mb) para un valor de Tensión Residual a 10 KA, para cualquier caso el Margen de Protección debe ser superior al 20%. 2.1.5 CALCULO DE CORTOCIRCUITO Según lo establecido por las Norma DGE-18-2003-EM-DGE, las condiciones especificas del proyecto y el grado de importancia de algunos tramos de la línea, se ha previsto para la protección de este proyecto, solo el uso de seccionadores fusibles



(cut out), los mismos que se colocarán en los siguientes puntos: •

Se instalarán seccionadores 1φ (PSEC - 01 Pararrayos + 01 Cut-Out), en la salida de CC. PP. EL PALLAR, anexo del distrito de Huamachuco, provincia Sánchez Carrión. Los valores de los cálculos de la corriente de cortocircuito para las condiciones mas desfavorables (falla trifásica y falla monofásica), se presentan en los cuadros Nº 2 y Nº 3 del Anexo B.

2.1.6 ESTUDIO DE RESISTIVIDAD Y CÁLCULO DE PUESTA A TIERRA 2.1.6.1 Introducción El parámetro asociado al comportamiento eléctrico del suelo como conductor, es la Resistividad Específica (ohm-m), que generalmente se le conoce como Resistividad Aparente, ya que la magnitud medida no corresponde a un medio homogéneo isótopo, de otro lado, se tiene el parámetro representativo del comportamiento dispersor o disuasivo de un dispositivo de puesta a tierra, que es la Resistencia de puesta a tierra (Ohm). Todo proceso de medida o muestreo de ambos, deberá tomar en cuenta la estación climática y las condiciones externas imperantes, como regla general, la mejor época para obtener los valores que interesan al diseño y al mantenimiento, es durante la época de estiaje, dado que es cuando se presentan las condiciones más desfavorables, las cuales permiten dimensionar una puesta a tierra capaz de disipar las fallas del sistema en cualquier caso. 2.1.6.2 Metodología Para la medida de la resistividad del terreno, se aplico el método de Wenner, internacionalmente aceptado para la consecución de datos para el diseño de puesta a tierra, consistente en clavar 4 electrodos de exploración a una profundidad ¨b¨. Por los electrodos de los extremos se inyecta una corriente I, mientras que entre los electrodos intermedios se mide la diferencia de potencial V. En términos generales, si se aplicase el criterio de espaciar los electrodos a una distancia ¨d¨por lo menos 20 veces superior a ¨b¨, se podría obtener un valor de resistividad con buena aproximación, según la relación: ρa = 2πdR Donde:

ρa = Resistencia aparente ohm-m. R = Resistividad medida en Ohm. d = Espaciamiento de electrodos en m. Tratándose de un proceso de medición en un punto del terreno, se ha efectuado dos juegos de 4 mediciones a partir de un mismo eje, en tal forma que la máxima profundidad virtual de exploración sea mucho mayor de puesta a tierra, se ha asumido las series para las distancias d: d (m) :

1; 2; 4; 8; y 16.

2.1.6.3 Clasificación del Tipo de Terreno El comportamiento dieléctrico del suelo está determinado por los altos



contenidos de óxido de silicio de aluminio que es realmente resistivo, mientras que la conductividad representa un fenómeno esencialmente electroquímico y por lo tanto depende de la cantidad de agua contenida o del nivel de humidificación, además otros factores interviene, tales como; la porosidad del material es decir su distribución y su predisposición a conservar el agua, la granulometría del material que relaciona el contenido de sólidos y solubles de relleno, las temperaturas promedio, que depende de las variaciones promedio en ciclo estacional normal. Las condiciones geológicas del terreno permiten diferenciar 3 tipos de Unidades Geotécnicas, como se detalla a continuación (Ver Tabla Nº 1 y Cuadro 1.) UNIDAD GEOTECNICA

CAPACIDAD DE CARGA (kg/cm2)

I

1.0 – 1.5 (kg/cm2)

II

2.0 – 3.0 (kg/cm2)

III

4.0 (kg/cm2)

TIPO DE TERRENO Limo arcilla, arena limosa, grava arenosa a limosa. Arenosos de grano grueso, areno-limoso y limo-arcillosa. Roca fracturada o firme, producto del basamento rocoso.

a) Para Red Primaria Con los valores de las resistividades promedio y con la premisa de obtener un valor de resistencia de puesta a tierra menor de 25 Ohm, se ha hecho el diseño de puesta a tierra para las diferentes configuraciones que existen. Se presenta el siguiente cuadro de las configuraciones de puestas a tierra: Resistividad Terreno (Ohm-m)

100 Ohm-m

200 Ohm-m

01 Varilla

14.30 Ohm

23.52 Ohm

02 Varillas

7.92 Ohm

13.02 Ohm

Profundidad enterramiento (m)

0.30 m

0.65 m

La relación empleada es la siguiente: -

Un electrodo R1 = (ρ/2π L) * Ln ((2 (L+h)/

(h2 + a2 + h))

b) Para Subestaciones de Distribución. i) Subestaciones Monofásicas Para una resistividad moderada de 200 Ohm-m y con la premisa de obtener un valor de resistencia de puesta a tierra menor de 25.0 Ohm, se ha hecho el diseño de puesta a tierra, resultando el que tiene menor resistencia de puesta a tierra la configuración; 01 electrodos en posición vertical . PROYECTO : SUB SISTEMA DE DISTRIBUCION PRIMARIA M.T. 13.2 KV - MRT PUERTO RICO – PARVA DEL CERRO


La resistencia de puesta a tierra resultante es 9.00 Ohmios.

2.2. 2.2.1

CALCULO MECANICO CALCULO MECANICO DE CONDUCTORES Para el cálculo mecánico de conductores del proyecto, se ha considerado las condiciones climáticas de las localidades que integran el Proyecto de infraestructura de Transmisión de Energía Eléctrica-Otuzco. En general el clima en la zona es seco y con temperaturas que oscilan entre 5ºC y 30ºC. Estos cálculos permiten determinar los esfuerzos máximos y mínimos en las hipótesis planteadas, los primeros para determinar o dimensionar la estructura y los segundos para la flecha máxima y los distanciamientos entre fase y fase. 2.2.1.1 Hipótesis de estado del conductor Las hipótesis de carga que regirán el cambio de estado del conductor seleccionado, para las Líneas y Redes Primarias del Proyecto “ SUBSISTEMA DE DISTRIBUCION PRIMARIA 13.2 KV – MRT PUERTO RICO - MALCAMACHAY ”, son las siguientes: Hipótesis 1

:

Temperatura media (EDS)

• Temperatura media, 14 ºC • Velocidad del viento, V = 0 Km/h • Sobre carga del hielo : nula • Hipótesis 2 : Máximo Esfuerzo • • •

Temperatura mínima, 0 ºC Velocidad del viento, V = 0 Km/h Sobre carga del hielo : 6 mm2

Hipótesis 3 • • •

:

Temperatura Máxima

Temperatura máxima, 40 ºC Velocidad del viento, V = 0 Km/h Sobre carga del hielo : nula

•

• Hipótesis 4 • • •

:

Temperatura Mínima

Temperatura mínima, 0 ºC Velocidad del viento, V = 52 Km/h Sobre carga del hielo : 3 mm2



2.2.1.2 Características de los conductores empleados Los conductores usados para las líneas y redes primarias, son de aleación de aluminio (AAAC), fabricados según las prescripciones de las normas ASTM B398, ASTM B)) o IEC 1089, con las siguientes características : CUADRO 2.1 CARACTERISTICAS MECANICAS DE LOS CONDUCTORES DE AAAC Sección Nominal (mm2) Sección Real (mm2) Nº de Alambres Diámetro exterior (mm) Diámetro alambres (mm) Masa total (kg/m) Coef. de expansión térmica (ºC-1) Módulo de Elasticidad (N/mm2) Esfuerzo mínimo de rotura (N/mm2) 2.2.1.3

25 24.71 7 6.36 2.12 0.068 2.3 x 10 -5 60760 295.8

35 34.48 7 7.50 2.50 0.094

Consideraciones para el cálculo a)

Esfuerzos admisibles Según la norma MEM/DEP - 001 el esfuerzo máximo admisible en los conductores, no deberá ser superior al 18% del esfuerzo de rotura del conductor ¨Sr¨. Para el conductor de AAAC, se tiene: Tr (N/mm2) Cs x A

Smax =

Donde: Tr Cs A

: Tiro de Rotura del conductor Kg. : Coeficiente de seguridad. : Sección del conductor

Sr = 11.2 kg/mm2. b)

Carga unitaria resultante del conductor (Wr)

Wr

= [ (W + 0.0029 (φc + 2C)) 2 + Pv2 ] ½ ........ (Pa)

Pv

= K x v2 x Sf x A

Donde: W v φc C

: : : :

Peso propio del conductor (N/m) Velocidad del Viento (m/s) Diámetro exterior del conductor (m). Espesor de hielo sobre el conductor, en m



Pv Sf K K K c)

: : : : :

Presión del viento (carga Newton) Factor de forma Constante de presión 0.613 para elevaciones hasta 3000 m.s.n.m. 0.455 para elevaciones mayores a 3000 m.s.n.m.

Esfuerzos en las hipótesis: 1; 2 y 3 A partir del esfuerzo en la hipótesis 1 (EDS) y mediante la ecuación de cambio de estado, se han calculado los esfuerzos par las Hipótesis 2 y 3. Ecuación de Cambio de Estado: S3 02 - [ S01 - L2 E W2 R1 - α E (t2 - t1) ] S202 = L2 E W2 R2 24 A2 S01 2 24 A2 Donde: S01 S02 L E A WR1 WR2 t1 t2 α φ

d)

: : : : : : : : : : :

Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición 1, en N/mm2 Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición 2, en N/mm2 Longitud del vano en m Módulo de Elasticidad final del conductor, en N/mm2 Sección del conductor, en mm2 Peso resultante del conductor en la condición 1, en N/m Peso resultante del conductor en la condición 2, en N/m Temperatura del conductor en la condición 1 Temperatura del conductor en la condición 2 Coeficiente de expansión térmica, en 1/ºC Diámetro del conductor, en m

Cálculo de la flecha máxima La flecha viene dada por la expresión: f = Wr L: A S

e)

W r x L2 8AS

: Peso resultante del conductor, en kg/km Vano, en m : Sección del conductor, en mm2 : Esfuerzo en la hipótesis considerada, en N/mm2

Cálculo del vano básico (Vb)

Vb =

L3 1 + L3 2 + ... + L3 n L1 + L2 + ..... + Ln

2.2.1.4 CHEQUEO DEL ANGULO DE SALIDA DEL CONDUCTOR EN LAS ESTRUCTURAS El ángulo de salida del conductor amarrado al PIN, o a las cadenas de suspensión será determinado por la siguiente expresión:



Angulo de salida izquierdo (θi ) : θi = arccos

1

x

Xgi Xgi

x

Xgd Xgd

cosh Xgi Ci Angulo de salida derecha θd : θd = arccos

1 cosh Xgd Cd

Donde: Xgi, Xgd : Ci, Cd : Xg=Xgi + Xgd :

vano gravante izquierdo y derecho de la estructura. Parámetro a la izquierda y a la derecha de la estructura. Vano gravante de la estructura.

Siendo: Xgi = ai + Ci x arcsen h (hi ) ; 2 ai Xgd = ad + Cd x arcsen h (hd ) 2 ad ai y ad : Vanos reales a la izquierda y derecha de la estructura. Se ha considerado un máximo ángulo de salida del conductor en el PIN y en la grapa de suspensión, de 20º, si en caso que resultase mayor se utilizarán cadenas de aisladores de anclaje. 2.2.1.4 Resultados Con las consideraciones de diseño descritas en el punto 2.1.3, se ha realizado el cálculo mecánico de conductores empleando un programa de tal manera que la distribución de estructuras sea la más conveniente desde el punto de vista técnico y económico, según las hipótesis planteadas y teniendo en cuenta las características geográficas del terreno. Los resultados se presentan en el anexo C.

2.3

CALCULO MECANICO DE ESTRUCTURAS Estos Cálculos tiene por objeto determinar las cargas mecánicas en postes, cables de retenida y sus accesorios, de tal manera que en las condiciones más críticas, no se supere los esfuerzos máximos previstos en el Código Nacional de Electricidad y demás Normas vigentes. 2.3.1

Factores de Seguridad Los factores de seguridad mínimos de acuerdo a la Norma MEM/DEP - 001, respecto a las cargas de rotura, son las siguientes:



a) En condiciones normales • Postes de C.A.C. 2.2 • Cruceta de madera 4 b) En condiciones anormales con rotura de conductor • Poste de madera 2 • Cruceta de madera 2 Para los postes de madera, los factores de seguridad mínimos consignados son válidos tanto para cargas de flexión como de compresión. 2.3.2 Selección de Estructuras Según la función de la línea, las estructuras han sido seleccionadas como sigue: a)

Estructuras de suspensión Se usarán fundamentalmente para sostén de la línea en alineaciones rectas. También se considera estructuras de alineamiento a una estructura situada entre dos alineaciones distintas que forman un ángulo de desviación de hasta 5º (dependiendo de la sección del conductor empleada).

b)

Estructuras de suspensión angular Se usarán para sostén de la línea en los vértices de los ángulos que forman dos alineaciones distintas cuyo ángulo de desviación excede de 5º.

c)

Estructuras de anclaje - angular Se utilizará para proporcionar puntos firmes en la línea que limiten la propagación en la misma de esfuerzos longitudinales de carácter excepcional. cuando una estructura de este tipo está situada en el vértice de dos alineaciones distintas se le denomina estructura Anclaje-Angulo.

d)

Estructura terminal Se utilizará para resistir en sentido de la línea el tiro máximo de todos los conductores de un mismo lado de la estructura.

e)

Estructuras especiales Serán aquellas que tienen una función diferente a las estructuras definidas anteriormente, entre ellas tenemos las estructuras de derivación utilizada para derivar la línea en dirección transversal a su recorrido principal.

2.3.3

CONSIDERACIONES PARA EL CALCULO. La estructura de soporte de la línea y red primaria será de poste de madera,

con las siguientes características: • • • •

Tipo de poste Longitud de poste Altura mín. de cond. más bajo al suelo Clase

: : : :

C.A.C. 12 m. 5.50 m. 5 -

6



• • • •

Carga de rotura(N) Longitud de empotramiento Longitud útil Esfuerzo máximo de flexión (Mpa)

: : : :

8436 N - 6670.8 N. 1.80 m. 10.20 40

La Presión del viento (Pv) sobre los conductores y postes es Pa. a)

Cálculo de Fuerzas Actuantes Fvc = Pv x Øc x Lv

Donde: Fvc : Fuerza del viento sobre el conductor, en N. Pv : Presión de viento máximo, en Pa. Pv = k v2xsf Sf = Factor de forma K = 0.613 para elevaciones hasta 3000 m.s.n.m. K = 0. 455 para elevaciones mayores 3000 m.s.n.m. v = velocidad del viento, en m/seg. Øc : Diámetro del conductor, en m. Lv : Vano viento en m. Fva = Pv x Sa Donde: Fva Sa

: :

Fuerza del viento sobre el aislador, en N. Superficie del aislador, en m2

Fta = 2 Tmax Sen ∝/2 + Fvc cos ∝/2 + Fva Donde: Fta : Tmax : ∝ :

Fuerza total actuante sobre el aislador, en N. Tiro máximo del conductor, en N. Angulo de desviación de la línea.

Fvp = Pv x Apv Donde: Fvp Apv

: :

Fuerza del viento sobre el Poste, en N. Area del poste expuesto al viento, en m2 Apv = h x (Dv + De)/2

h Dv De Z

: : : :

Altura libre del poste, en m. Diámetro de la cabeza del poste, en m. Diámetro de la sección de empotramiento del poste,m Altura de aplicación de Fvp, en m.

Z = h/3 x { ( De + 2 Dv)/ (De + Dv) }



b)

Momento total actuante en el poste M = Mvp + Mc

Donde: Mvp: Momento debido al viento sobre el poste, kg-m. Mvp = Fvp x Z. Mc: Momento debido a la fuerza del viento sobre conductores y aisladores y al tiro de los conductores, en N-m. Mc: Ft x ( h1 + h2 + h3) h1, h2, h3 : alturas de aplicación de las fuerzas. c)

Fuerza Equivalente en la Punta Feq

= M / (h-0.3)

Crmin

= C.S. x Feq

Donde: Feq : Crmin: C.S.:

Fuerza equivalente a 30 cm. de la punta. Carga de rotura mínima del poste. Coeficiente de Seguridad.

d) Esfuerzo total de trabajo Rv: Rc:

Esfuerzo de flexión en la línea de tierra, por acción del viento y tiro de los conductores, en N/cm2. Esfuerzo de compresión debido a las cargas verticales, en N/cm2. Rv =

M --------------------3.13 x 10-5 x C3

Donde : C

:

Longitud de la circunferencia a nivel de tierra. Rc =

h2 S P * ( 1 + k ------------) S µ +1

Donde P k µ S I h Rt =

: Suma de cargas verticales, en N. : Coeficiente, para madera se considera 2. : Coeficiente de empotramiento, 0.25. : Sección en el empotramiento, en cm2, ( π D2/4) : Momento de inercia, en cm2, ( π D4/64) : Altura libre del poste, en m. Rv + Rc

Rt : Esfuerzo total de trabajo, en N/cm2.



2.5 CALCULO DE RETENIDAS Para compensar los esfuerzos mayores al esfuerzo de rotura del poste de madera para la línea y red primaria se usarán retenidas, cuyas características han sido definidas en las especificaciones de materiales. a

Cálculo de esfuerzos TR sen φ x HR =

FP x He

Donde: TR HR He FP φ c)

: : : : :

Tiro de trabajo de la retenida. Altura de la retenida. Altura equivalente. Fuerza en la punta. Angulo de la retenida.

Para ángulos mayores de 45º - 90º

Fp =

TR1 sen φ x HR1 + TR2 sen φ x HR2 -----------------------------------------------

He Los resultados del Cálculo Mecánico de Estructuras, de las condiciones extremas se presentan en el anexo B. 2.6 CIMENTACION DE POSTES Para postes de C.A.C. se hará la cimentación con macizo de concreto, de tal manera que las estructuras queden fijadas en posición vertical.


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