Conductores Autoportantes

“

“UNIVERSIDAD

NACIONAL

DEL CENTRO DEL PERÚ”

CONDUCTORES AUTOPORTANTES CÁTEDRA: 

FUNDAMENTOS DE INGENIERIA ELECTRICA

CATEDRÁTICO: 

ING. HUGO LOZANO NUÑEZ

ALUMNOS:     

ARANA ZEVALLOS, ZEVALLOS, Alexis ARAUCO TINOCO, Michael Michael GARAY ROJAS, Lonely MEZA SOLIS, Kid SIUCE MORENO, Efrain Efrain

Huancayo - Perú 2012

1

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INTRODUCCIÓN El tema de conductores autoportantes, viene a ser un tema de sumo interés para todo estudiante de Ingeniería Eléctrica, ya que nos brindara los conocimientos necesarios y útiles para lograr el buen desenvolvimiento del estudiante para temas sucesivos a este, tales como líneas de transmisión y distribución, y para el empleo de esta teoría ya sea en su vida laboral o solo como cultura general. El presente trabajo dará a conocer los aspectos más resaltantes de los conductores autoportantes, tales como: la temperatura de operación, las tensiones de diseño y las respectivas precauciones en cada caso. En cuanto a los métodos para hallar ya sea tensiones, resistencias o reactancias inductivas, se mostrara los cálculos correspondientes a cada uno. En el presente trabajo también se mostrara los tipos de conductores autoportantes más comunes y los accesorios (con sus respectivas dimensiones), utilizados para una debida instalación del conductor. Así también se mostraran algunos cuadros ilustrativos, más figurativos que todo estudiante de ingeniería eléctrica debe tener en cuenta. Y como la seguridad siempre está presente, el trabajo contiene las distancias mínimas de seguridad del conductor.











RESUMEN Un

conductor

autoportante

está

especialmente

concebido

para

tramos

relativamente cortos, adopta una configuración cilíndrica y está constituido mediante un núcleo (materializado en un cable de acero, hierro u otro material mecánicamente resistente) capaz de soportar su propio peso y el del componente electroconductor. Los tipos de conductores autoportanes más comunes son: el autoportante de alumino, utilizado en Redes aéreas de distribución secundaria, de bajo costo y aislamiento completo en zonas urbanas y rurales; y el de cobre utilizado en Redes aéreas de distribución secundaria, de aislamiento completo, especialmente para zonas corrosivas. Dentro de los accesorios para cables autoportantes encontraremos al gancho de suspensión, a la mordaza de suspensión, a la plancha gancho de suspensión (para pared y para poste), conector de empalme, entre otros. Al final se mostrara el cuadro de parámetros y factores de caída de tensión de los cables autoportantes, algunos cuadros de diversas características solo respecto al conductor autoportante de aluminio y por último los tipos de estructura de extremo de línea con conductores autoportantes en redes secundarias de acuerdo a la dirección ejecutiva de proyectos del Ministerio de Energía y Minas.











INDICE INTRODUCCION

2

RESUMEN

3

CONTENIDO CAPITULO 1: CALCULOS ELECTRICOS 1.1 Calculo de caída de tensión

5

1.2 Calculo de la resistencia eléctrica del conductor

6

1.3 Calculo de la reactancia inductiva

6

1.4 Factor de potencia

7

1.5 Factor de simultaneidad

7

1.6 Distancias mínimas del conductor a superficie del terreno

8

CAPITULO 2: CALCULOS MECANICOS DE CONDUCTORES AUTOPORTANTES 2.1 Objeto

8

2.2 Características de los cables autoportantes

8

2.3 Hipótesis de estado

9

2.4 Esfuerzos mecánicos en el conductor portante

10

2.5 Cálculo de cambio de estado

11

CAPITULO 3: TIPOS DE AUTOPORTANTES MAS COMUNES 3.1 Autoportante de aluminio

11

3.2 Autoportante de cobre

13

CONCLUSIONES

14

RECOMENDACIONES

15

ANEXOS ANEXOS

16











CABLE AUTOPORTANTE Especialmente

concebido

para

tramos

relativamente

cortos,

adopta

una

configuración cilíndrica y está constituido mediante un alma o núcleo, materializado en un cable de acero, hierro u otro material mecánicamente resistente,

capaz

de

soportar

su

propio

peso

y

el

del

componente

electroconductor, núcleo rodeado por el citado componente electroconductor que adopta una configuración tubular y que está estructurado a base de filásticas convencionales, es decir arrolladas helicoidalmente, pero convenientemente trenzadas entre sí para constituir el citado cuerpo tubular y cilíndrico.

CAPITULO 1: CÁLCULOS ELÉCTRICOS 1.1 CÁLCULO DE CAÍDA DE TENSIÓN La fórmula para calcular redes aéreas es la siguiente:

∆V = K x I x L x 10-3 Donde: I = Corriente que recorre el circuito, en A L = Longitud del tramo, en m K = Factor de caída de tensión Para circuitos trifásicos:

K=√3 (r 1 cosα + X1 senα) Para circuitos monofásicos:











1.2 CÁLCULO DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL CONDUCTOR

r40°C = r20°C [1 + α (t 2 - 20)] Donde: r40° C = resistencia eléctrica del conductor a 40° C r20° C = resistencia eléctrica del conductor a 20 °C

α

= Coeficiente de corrección de temperatura 1/°C : 0,0036

t2

= 40 °C

Las resistencias eléctricas de los conductores de fase y del portante, se muestran en el Cuadro N° 1.

1.3 CÁLCULO DE LA REACTANCIA INDUCTIVA

Donde: DMG = Distancia media geométrica RMG = Radio medio geométrico

En el cuadro N° 1 se muestra las reactancias inductivas para cada configuración de conductores.













CUADRO NO 1

PARAMETROS Y FACTORES DE CAIDA DE TENSION DE LOS CABLES AUTOPORTANTES

1.4 FACTOR DE POTENCIA (Cos φ):











1.6 DISTANCIA

MÍNIMAS

DEL

CONDUCTOR

A

SUPERFICIE

DEL

TERRENO - En lugares accesibles sólo a peatones

:

5,0 m

- En zonas no accesibles a vehículos o personas

:

3,0 m

- En lugares con circulación de maquinaria agrícola:

6,0 m

- A lo largo de calles y caminos en zonas urbanas :

6,0 m

CAPITULO 2: CÁLCULOS MECÁNICOS DE CONDUCTORES AUTOPORTANTES 2.1 OBJETO Los cálculos mecánicos tienen la finalidad de determinar las tensiones y flechas en las diversas condiciones de operación.

2.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS CABLES AUTOPORTANTES











2.3 HIPOTESIS DE ESTADO Las hipótesis de estado para los cálculos mecánicos del conductor se definen sobre la base de los factores meteorológicos.

- Velocidad del Viento - Temperatura - Hielo

Sobre la base de la zonificación del territorio del Perú, definir las Hipótesis de estado según el Código Nacional de Electricidad Suministro y SENAMHI; a continuación las hipótesis base ha considerar para el cálculo:

HIPOTESIS N° 1: CONDICION DE MAYOR DURACION (EDS) - Temperatura

:

Media

- Velocidad de viento

:

Nula

- Sobrecarga de hielo

:

Nula

excepciones)

anual

(entre

15

y

25

°C,

salvo











HIPÓTESIS N° 3: DE MÁXIMA TEMPERATURA - Temperatura

:

40 °C


:

Nula


:

Nula

HIPÓTESIS N° 4: DE MÁXIMA CARGA DE HIELO - Temperatura

:

Mínima


:

50 % de la Velocidad Máxima


:

6 mm de espesor

En el caso que los Consultores, luego de evaluar las condiciones climáticas particulares en el ámbito de cada proyecto, encontraran diferencias significativas respecto

a

las

condiciones

consignadas

aquí, se pueden plantear las

modificaciones pertinentes.

2.4 ESFUERZOS MECÁNICOS EN EL CONDUCTOR PORTANTE PORT ANTE - El esfuerzo del conductor portante de aleación de aluminio será en todos los











2.5 CÁLCULO DE CAMBIO DE ESTADO EST ADO Los cálculos de cambio de estado se han efectuado mediante la ecuación cúbica cuya expresión matemática es:

Donde:

Ti

=

Esfuerzo horizontal en el conductor para la condición i, en N/mm².

D

=

Vano de cálculo, en m.

E

=

Módulo de elasticidad final del conductor, en N/mm²

S

=

Sección del conductor en mm²

Wi

=

Carga en el conductor en la condición i

ti

=

Temperatura en la condición i

α

=

Coeficiente de dilatación (1/°C)

Las longitudes de vanos serán calculadas según la normatividad y necesidades de las aplicaciones.













CAAI: El portante es de aleación de aluminio, que cumple también la función de neutro. Si el portante es desnudo se le antepone ND y si es aislado se le antepone NA.

CAAI-S: El portante es de acero galvanizado grado EHS, aislado con XLPE Norma de Fabricación: NTP 370.254 APLICACIONES: Redes aéreas de distribución secundaria, de bajo costo y aislamiento completo en zonas urbanas y rurales. Se instalan es postes o adosados a muros. No requieren el uso de aisladores. Temperatura de Operación: 90°C.Se instalan tanto en postes como adosados a muros, en ambos casos, con los debidos accesorios.











Las derivaciones y conexiones con cables de cobre deben hacerse mediante el empleo de técnicas adecuadas. Durante las labores de instalación debe cuidarse de no dañar la superficie del cable.

3.2 AUTOPORTANTE DE COBRE DESCRIPCION: Cable formado por un conjunto de varios conductores cableados de cobre suave, cada uno aislado con polietileno reticulado (XLPE) y reunidos alrededor de un elemento portante aislado con XLPE.

CAI: El portante es cableado de cobre duro, que cumple también la función de conductor neutro.











CONCLUSIONES Con estos pequeños conceptos y cuadros iterativos podemos decir que los conductores autoportantes son esenciales en todas las instalaciones eléctricas y más que todo en aquellas que se hacen en las zonas rurales, y muy importantes ya que también algunas veces pueden servir de neutro.











RECOMENDACIONES Podemos decir que para una instalación segura debemos tomar en cuenta que tipo de materiales se esta usando por ejemplo los conductores autoportantes saber su origen de procedencia, y calidad de producto que se esta empleando en la obra, las distancias minimas para poder conectar los conductores, las temperaturas promedio que puede soportar cada uno de ellos como también la altitud.











ANEXOS













ANEXO N°1: ACCESORIOS PARA CABLES AUTOPORTANTES



















































































Conductores Autoportantes

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